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基于LEDLS技術的二氧化硅拋光液濃度與粒徑精準表征
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時間: 2025-07-09 08:51 瀏覽量: 8


關鍵詞:CMP拋光液、濃度檢測、體積分數、LEDLS技術、BeNano 180 Zeta Max


一、濃度檢測的工業(yè)意義

在半導體制造中,二氧化硅拋光液濃度直接影響CMP(化學機械拋光)工藝質量:

  • 濃度過高:顆粒聚集風險↑,分散穩(wěn)定性↓,導致晶圓表面劃傷

  • 濃度過低:膜層覆蓋不足,拋光效率↓
    傳統(tǒng)烘干稱重法耗時且無法實時監(jiān)控,亟需高效精準的檢測方案。


二、核心技術原理

BeNano 180 Zeta Max 集成專利 LEDLS技術(光散射-消光聯合法),實現濃度與粒徑同步分析:

  1. 多參數聯測

    • 動態(tài)光散射(DLS):173°角檢測散射光,獲取粒徑分布(光強加權)

    • 消光法:0°角檢測透射光衰減,結合米氏理論計算體積分數

  2. 技術優(yōu)勢

    • 無需甲苯校正,避免毒性試劑

    • 支持寬濃度范圍(10?~1012 particles/mL)

    • 單角度檢測簡化光路設計


三、實驗設計與驗證

樣品體系:130nm二氧化硅拋光液(折射率1.45,吸收率0.0001)
方法

  1. 理論濃度標定

    • 烘干稱重法測得原液體積分數 41% v/v(密度2.2g/cm3)

  2. 梯度稀釋

    稀釋倍數理論體積分數理論數量濃度(particles/mL)
    100×0.41%3.56×1012
    1000×0.041%3.56×1011
    10000×0.0041%3.56×101?

儀器參數

  • 激光波長:671nm(50mW)

  • 檢測器:173°角APD(散射光),0°角PD(透射光)

  • 樣品池:一次性PS池


四、結果與討論

1. 粒徑穩(wěn)定性驗證(表1)

稀釋倍數Z-均粒徑(nm)PDI
100×130.20.03
1000×129.80.04
10000×130.50.02
? 所有樣品PDI<0.05,證實稀釋未影響顆粒分散均一性。

2. 濃度檢測精度(圖4)

參數100×稀釋1000×稀釋10000×稀釋
實測體積分數0.4289%0.0373%0.0038%
實測數量濃度4.94×10124.01×10114.56×101?
? 濃度梯度間呈 10倍線性關系(R2=0.999),誤差<12%


3

3. 適用性驗證(圖5)

  • 有效檢測區(qū)間

    • 粒徑范圍:100~400nm

    • 濃度范圍:101?~1012 particles/mL

  • 實測值與理論值偏差<15%,滿足半導體工藝控制需求


五、技術優(yōu)勢與產業(yè)價值

  1. 突破傳統(tǒng)局限

    • 5分鐘內同步獲得粒徑、體積分數、數量濃度三重參數

    • 非破壞性檢測,支持產線實時監(jiān)控

  2. 半導體質控應用

    • CMP拋光液濃度在線校準

    • 團聚體早期預警(濃度異?!酵蛔儯?/p>


結論

BeNano 180 Zeta Max的LEDLS技術為二氧化硅拋光液提供了快速、精準、無標樣的濃度檢測方案。該技術可有效監(jiān)控半導體CMP工藝中顆粒濃度與分散狀態(tài),對提升晶圓表面質量及良率具有重要工程價值。