铈基稀土抛光材料是一类以铈(Ce)为主要成分的高性能抛光材料,区别于氧化铝、金刚石等依赖自身高硬度磨料的“暴力”,它利用独特的Ce³⁺/Ce⁴⁺氧化还原循环与氧空位活性,进行“化学-机械”协同作业,从而在分子层面实现“精准拆解”,广泛应用于半导体领域、光学器件与消费电子、显示面板、新能源与绿色技术、汽车工业等领域,具有高抛光效率、低表面损伤、选择性抛光、及高稳定性的特点。
应用案例简析
1、硅晶圆——当前依然占据半导体主流的硅晶圆制造工艺中,全局平坦化、STI(浅沟槽)、ILD(层间介质层)、IMD(金属间介质层)的CMP抛光液中少不了氧化铈的身影。CeO₂表面氧空位(Vo)吸附H₂O生成羟基(-OH),促进局部水解反应,降低机械去除力,不仅能够降低平整度误差,还能在选择性抛光中保护介质层。(介质层保留满足层间绝缘要求)
2、光学器件——包括相机镜头、光学仪器透镜等,以著名的蔡司镜头和EUV光刻机物镜为例,对粗糙度要求极高,几乎不能出现任何“硬碰硬”的情况。为避免划伤,实现“无应力”抛光作业,就需要以化学反应来主导表面处理。氧化铈的作用即优先溶解玻璃表面Si-O-Si弱键而形成选择性刻蚀。
3、SiC晶圆——作为第三代化合物半导体材料,碳化硅极其坚硬,其抛光困难程度几乎成为产业最大瓶颈,而氧化铈被认为是当前产业解题的秘钥之一。据悉,业内已开发氧化铝磨粒与铈基稀土抛光材料复配的抛光液,其在抛光速率、成本、表面质量等方面打破传统工艺的记录。
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萧桐总监曾负责包头罗地亚(现为包头昊锐)ATS稀土抛光粉生产线项目整体规划及生产工艺设计,并主持项目试车;曾在罗地亚(中国)上海研发中心担任工艺专家,负责G2稀土抛光粉工艺研究及放大;曾领导圣戈班亚太区研发中心,将圣戈班(美国)三家工厂迁址至中国。
定于2025年7月24-25日,在东莞喜来登大酒店举办2025年全国精密研磨抛光材料及加工技术发展论坛(第三届)上,深圳君铖芯半导体材料有限公司研发总监萧桐将作题为“氧化铈抛光机理探讨”的报告,深入探讨铈基稀土抛光材料的抛光机理,分别从抛光材料和待抛材料的角度阐述氧空位与Ce3+/Ce4+的关系、化学抛光过程。
笔者注:比利时索尔维(法国罗地亚)是业内公认的全球高端稀土抛光粉的技术定义者与产能领导者,ATS稀土抛光粉以分散性,化学活性和高一致性闻名于世,也是蔡司(ZEISS)、阿斯麦(ASML)、康宁(Corning)等光学巨头指定供应商;圣戈班研磨材料业务凭借尖端材料技术、全产业链解决方案及高端市场渗透力,稳居全球精密抛光领域第一梯队。
报告人简介
萧桐,华东理工大学化学分子工程学院硕士,中国稀土学会会员。本人有着三十年稀土铈基抛光材料研发及量产经验,具备多家顶级材料外企(比利时索尔维、法国罗地亚、圣戈班)生产管理经验。现主要负责深圳君铖芯半导体材料有限公司研发、工艺放大及生产交付等工作。
东莞抛光论坛会务组
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