一种钯和铜化学抛光液及其制备方法和使用方法研究

匿名

2025-09-22 09:39

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该抛光液由研磨颗粒、氧化剂、pH调节剂及添加剂组成，成分配比和操作条件共同作用于金属表面的氧化-机械削除过程。本抛光液兼具高抛光速率、低表面粗糙度、强材料适应性特性，优化后的稳定性与可控性有效解决传统金属抛光中的过度腐蚀与残留问题。以下分别详述制备技术方案与实用操作规范。
【材料配方】
氧化剂优先选用硝酸盐类与硫化物缓蚀协同剂，推荐硝酸铵（2.5-4.2wt%）、硫代硫酸钠（0.01-0.3wt%）联合体系，控制铜/钯表面以离子态氧化与络合的速度差。研磨组分应采用亚微米硅溶胶与水合氧化铈复合物（9-25wt%固含量），粒度呈双峰分布配置：大粒径颗粒（150±50nm）保障机械摩擦效率，小颗粒（15±5nm）补偿划痕消除，须经磷酸钠与丙烯酸分散稳定处理。
pH控制溶液在酸性区间（3.2-3.8），调校液由丙二酸（1.1-2.6wt%）与羟基乙叉二膦酸（HEDP，0.04-0.25wt%）构成的双酸组合完成。添加剂具体包含浓度0.03%苯丙三氮唑类钝化剂用于选择性腐蚀控制，聚季铵盐类杀菌剂占比不得高于总剂量的0.15%。
【生产规程】
产线分为氧化前驱体制备、纳米研磨体复配、反应釜均相混合三工序。严格设定反应容器为衬聚四氟材质，工作温度需恒维持在45-50℃，确保不析出固态含硫产物。操作流程：将2.75kg纯度≥99%硝酸铵溶入40℃超纯水（DI水电阻率≥18MΩ·cm）配液槽搅拌20分钟；缓慢泵入10%硅溶胶预处理液（硅溶胶:表面枝接剂KH550体积比10:0.3的球磨产物），启用高速剪切乳化分散（280±100rpm/60min）；同步流加入酸试剂时开启在线pH控制单元，达标后静置除泡不少于4hr并经5μm滤芯双级精滤输出。
【工艺参数与使用限制】
适用机型为配备恒定压力控制功能的双面摆动式抛光台，设定下压力区间铜材（90-110N/cm²）、钯材料需提升至115-130N/cm²；转速基准线为86±2rpm；药液输送流速不低于0.5L/min·片；当抛光过程中温度变化超过8℃（初始阶段参考控温26℃）立即补入缓冲剂防止组分配比失衡。抛光作业环境温湿度须保持在洁净室8级标准（温度23±3℃，湿度＜55%），防止药剂结晶析出引发刮擦缺陷。禁忌使用含卤素离子冲洗水作为抛光后道处理，推荐5%葡萄糖酸回收漂洗抑制二价金属氧化。
【质量验证方法】
在动态膜厚度监控条件下每批次抽样进行标准铜片实验（测试片尺寸15×40×1mm）：以1小时抛光量应维持在650-750mg金属去除率时Ra值稳定在≤5nm，批内偏差管控阈值波动范围5%。钯靶材抛光验证使用台阶仪测3点表面平整度（PV值≤12nm）。有效质保贮存期30日（避光阴凉密封），开盖后操作时间严格限定在72小时内。废液处理必需通入硫化物絮凝沉铜系统满足GB/T 383-201污水重金属镍系不超0.5mg/L标准。
该成套技术的特殊设计优势体现在控制非均质抛光中铜与钯的去除速率比例达到1:0.67±0.05，避免传统配方选择性失衡问题。具体应用案例表明适配钯镀层封装基板时可实现0.5μm厚薄膜连续抛光的片内波动仅为±3.8%（十二片样本极差计算法），满足集成电路先进封测的可靠封装精度需求。关键创新机理在于构建复合有机胺协调下原位生成二氧化铈凝胶膜层，可量化调控两种元素的电位腐蚀阈值。后续升级研究应聚焦于钴及金系多层结构的同步优化模块开发。

关键词：铜抛光、抛光

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