Bubuk pemoles merupakan material krusial dalam pemolesan semikonduktor, yang berperan penting dalam mencapai hasil akhir dan kehalusan permukaan yang diinginkan. Dengan menggunakan partikel abrasif khusus, bubuk pemoles secara efektif menghilangkan lapisan material mikroskopis dari wafer semikonduktor, memastikan presisi tinggi dan meminimalkan cacat. Proses ini vital untuk meningkatkan kinerja dan keandalan perangkat semikonduktor, menjadikan bubuk pemoles sebagai bagian tak terpisahkan dari manufaktur elektronik modern. Saat ini, bubuk pemoles yang paling umum digunakan adalah SiO2, CeO2, dan Al2O3.
Serium oksida, rajanya bubuk pemoles
Serium adalah unsur kedua dalam seri lantanida dan unsur paling melimpah ke-25 di Bumi, hampir sama melimpahnya dengan tembaga.
Dalam keadaan alaminya, cerium oksida (CeO2) merupakan cerium oksida yang paling umum dan stabil. Cerium oksida biasanya memiliki struktur kristal fluorit kubik dengan grup ruang Fm3m. Struktur lapisan elektron valensi Ce adalah 4f15d16s2, dan perbedaan energi antara elektron terluar dan elektron terdalam sangat kecil. Oleh karena itu, cerium oksida memiliki dua keadaan valensi: trivalen dan tetravalen. Di bawah pengaruh lingkungan eksternal, Ce3+ dan Ce4+ dapat dikonversi menjadi satu sama lain, disertai dengan pembentukan dan hilangnya kekosongan oksigen. Berdasarkan sifat ini, cerium oksida memiliki reaktivitas yang kuat. Bahan abrasif cerium oksida dapat menghasilkan gigi kimia yang mudah dilepas pada permukaan benda kerja untuk mendapatkan kinerja pemolesan yang sangat baik.
Serium oksida, raja bubuk pemoles
Serium, unsur kedua dalam deret lantanida dan unsur ke-25 paling melimpah di Bumi, sama melimpahnya dengan tembaga. Di alam, serium biasanya terdapat sebagai serium oksida (CeO2), yang merupakan oksida serium yang paling stabil dan umum. Serium oksida memiliki struktur kristal fluorit kubik dengan grup ruang Fm3m. Konfigurasi elektron serium adalah 4f15d16s2, dengan perbedaan energi yang kecil antara elektron terluar dan elektron terdalam. Akibatnya, serium oksida terdapat dalam dua keadaan valensi: Ce3+ dan Ce4+. Di bawah pengaruh eksternal, Ce3+ dan Ce4+ dapat saling berkonversi, disertai dengan pembentukan dan hilangnya kekosongan oksigen. Karena karakteristik ini, serium oksida menunjukkan reaktivitas yang kuat.
Bahan abrasif serium oksida dapat membentuk gigi kimia yang mudah dilepas pada permukaan benda kerja, memastikan kinerja pemolesan yang sangat baik.
Keuntungan dari Serium Oksida sebagai bahan abrasif
Daya Oksidasi Kuat: Serium tetravalen dalam serium oksida memiliki efek oksidasi yang kuat. Hal ini berkontribusi pada interaksi kimia yang kuat dengan bahan pemoles.
Kekerasan yang Cocok: Serium oksida sedikit lebih lunak daripada wafer silikon. Serium oksida mencegah kerusakan mekanis yang signifikan sekaligus menghasilkan permukaan yang halus dan bersih.
Kecepatan dan Efisiensi Pemolesan Tinggi: Kecepatan pemolesannya 3 hingga 4 kali lebih cepat dibandingkan bahan abrasif lainnya.
Bentuk dan Aktivitas Kristal Superior: Serium oksida memiliki struktur kristal dan keseragaman yang sangat baik. Proses ini membutuhkan lebih sedikit material dan lebih tahan lama.
Bersih dan Ramah Lingkungan: Bubur pemoles serium oksida bersih, tidak menimbulkan polusi, dan mudah ditangani.
Silikon dioksida, yang paling umum digunakan
Nano-SiO2 banyak digunakan dalam bidang pemolesan kimia-mekanik karena stabilitas, ketahanan suhu, dan suspensinya yang sangat baik. Berdasarkan morfologinya, nano-SiO2 dapat dibagi menjadi bentuk bulat dan non-bulat.
Bubuk pemoles Nano SiO2 bulat
Serbuk pemoles nano SiO2 sferis merupakan material pemoles utama untuk wafer substrat semikonduktor. Setelah proses CMP (Chemical Mechanical Planarization), kekasaran permukaan wafer yang dipoles dengan nano SiO2 sferis secara signifikan lebih baik dibandingkan dengan wafer yang dipoles dengan abrasif nano SiO2 non-sferis. Namun, laju CMP abrasif nano SiO2 sferis tradisional tidak lagi memenuhi kebutuhan pemrosesan saat ini. Oleh karena itu, terdapat kebutuhan mendesak untuk meningkatkan kinerja abrasif sferis. Tren utama saat ini, baik di dalam maupun luar negeri, adalah memodifikasi abrasif dengan menambahkan mesopori atau doping. Hal ini bertujuan untuk meningkatkan laju pemolesan dan mencapai efisiensi pemrosesan yang lebih tinggi untuk pemolesan wafer.
Abrasif Nano SiO2 Non-Bola
Serbuk pemoles nano SiO2 non-sferis memiliki bentuk yang tidak beraturan, sehingga menghasilkan luas permukaan spesifik yang lebih besar. Hal ini menghasilkan laju pemolesan yang lebih tinggi dibandingkan dengan bahan abrasif sferis. Saat ini, bahan abrasif dengan bentuk tidak beraturan seperti kelopak, halter, oval, batang, kepompong, dan kolom telah berhasil disintesis. Namun, bahan abrasif non-sferis biasanya memiliki tepi dan sudut yang tajam, yang dapat dengan mudah menyebabkan goresan pada permukaan wafer selama proses CMP. Hal ini menyebabkan peningkatan kekasaran permukaan dan penurunan kerataan permukaan wafer.
Secara keseluruhan, SiO2 memiliki stabilitas dan dispersibilitas yang sangat baik, serta tidak menimbulkan kontaminasi kation logam. Kekerasannya mendekati silikon elemental, dan hanya menyebabkan goresan atau abrasi minimal pada material substrat. Sifat-sifat ini membuat abrasif SiO2 cocok untuk memoles logam lunak, silikon, dan material lainnya. Oleh karena itu, SiO2 saat ini merupakan bahan abrasif yang paling banyak digunakan dalam pemolesan slurry.
Alumina, efisiensi tinggi
Alumina (Al₂O₃) terdapat dalam berbagai bentuk kristal, dengan lebih dari 10 jenis yang telah diketahui. Jenis yang paling umum adalah fase α, β, dan γ. Di antara bentuk-bentuk tersebut, α-Al₂O₃ adalah kristal putih, seringkali berbentuk rombohedral, dengan struktur korundum. Bentuk kristal ini paling stabil dengan luas permukaan spesifik yang rendah, struktur yang padat, dan reaktivitas yang rendah, sehingga sangat stabil pada suhu tinggi. Fase ini juga menawarkan sifat mekanik dan listrik yang sangat baik. Dalam pemolesan mekanis kimia (CMP), bubuk pemoles alumina biasanya dipilih karena kekerasan, stabilitas, dan ketahanannya yang tinggi terhadap air dan asam, dengan α-Al₂O₃ sebagai jenis yang lebih disukai.
Bentuk dan ukuran partikel alumina secara langsung memengaruhi kinerja pemolesan dalam CMP. Ketika bubuk alumina bulat submikron dengan kemurnian tinggi digunakan sebagai bahan abrasif dalam bubur CMP, bubuk ini menghasilkan tingkat penghilangan yang tinggi, pemolesan yang cepat, dan pembentukan goresan mikro yang minimal pada permukaan yang dipoles, sehingga menghasilkan kehalusan yang sangat baik. Sifat-sifat ini menjadikannya ideal untuk pemolesan presisi perangkat optik, kristal kuarsa, dan kristal tunggal semikonduktor. Oleh karena itu, preparasi alumina bulat submikron telah menjadi topik penelitian yang menarik.
Kesimpulan
Alumina, serium oksida, dan silikon dioksida masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangannya sendiri. Ketiganya merupakan bahan abrasif pemoles yang paling umum digunakan. Selain itu, dengan munculnya semikonduktor generasi ketiga, seperti silikon karbida, bahan abrasif super keras seperti intan telah mendapatkan perhatian luas. Bahan-bahan ini dengan cepat menjadi salah satu bahan abrasif terpopuler di industri.
bubuk epik
EPIC Powder menyediakan solusi pemrosesan serbuk canggih yang memenuhi kebutuhan unik bahan abrasif pemoles seperti alumina, cerium oksida, dan silikon dioksida. Peralatan penggilingan canggih kami, seperti pabrik bola, pabrik jet, dan pengklasifikasi udara, memastikan bahwa bahan abrasif ini mencapai ukuran partikel, keseragaman, dan kinerja yang optimal. Baik untuk bahan pemoles tradisional maupun bahan abrasif superkeras yang sedang berkembang seperti berlian, peralatan EPIC Powder meningkatkan efisiensi dan kualitas proses pemolesan, mendukung permintaan industri yang terus meningkat seperti manufaktur semikonduktor. Dengan keahlian dan mesin inovatif kami, kami berkomitmen untuk memberikan solusi pemrosesan serbuk unggul yang memenuhi standar presisi dan keandalan tertinggi.
