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要了解什么是Zeta 電位,，首先要了解一個(gè)概念什么是斯特恩雙電層理論,，如下圖1所示以研磨液溶液體系為例,，在膠體溶液體系里,，由于研磨顆粒自身帶電荷（比如帶負(fù)電荷）,，它會在周圍通過電荷吸引吸附一層反離子（正電荷）,，這層反離子層被稱為斯特恩層也稱為緊密層,，斯特恩層之外則被稱為擴(kuò)散層，在擴(kuò)散層的反離子按照一定的濃度梯度擴(kuò)散至溶液體系,。雙電層的形成其實(shí)就是靜電吸引力與熱運(yùn)動(dòng)效應(yīng)的共同結(jié)果,。

在實(shí)際的膠體溶液體系里，在顆粒表面總是會有一部分溶劑分子與其緊密結(jié)合,，因此這部分溶劑會跟隨顆粒一起運(yùn)動(dòng),，那么這個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中在固液界面會發(fā)生相對滑動(dòng)，也就是滑動(dòng)面（假想面,，具體位置不清楚）,。

Zeta電位指的就是滑動(dòng)面處的電勢。它可以用來衡量溶液中顆粒之間的吸引力和排斥力,，也可以用來表示膠體溶液體系的穩(wěn)定性,。Zeta電位也被常用來監(jiān)控研磨液體系的穩(wěn)定性。例如研磨液中較大的Zeta電位使得顆粒之間的排斥力增強(qiáng),，溶液趨于穩(wěn)定,；反之，較低的Zeta電位則可能使得溶液趨于不穩(wěn)定易發(fā)生團(tuán)聚,。影響Zeta電位的主要因素是溶液的pH值與離子濃度等,。

圖1：斯特恩雙電層模型示意圖

Zeta電位可以反映研磨液體系的穩(wěn)定性，當(dāng)Zeta電位有減小趨勢代表研磨液趨于不穩(wěn)定,，有可能發(fā)生團(tuán)聚沉降,，這個(gè)時(shí)候研磨液的大顆粒數(shù)和粒徑可能就會發(fā)生變化,，會對工藝產(chǎn)生影響（例如刮傷會增多）。但在實(shí)際應(yīng)用中Fab廠通常會通過檢測研磨液的pH, 濃度,，粒徑分布及大顆粒數(shù)（LPC）等參數(shù)直接來監(jiān)控研磨液是否有異常,，研磨液廠商通常會監(jiān)控Zeta電位的數(shù)據(jù)。

Zeta電位的大小與pH有很強(qiáng)的相關(guān)性,，因此保持研磨液有穩(wěn)定的pH值至關(guān)重要,。

圖2：Zeta電位大小與pH值的關(guān)系

Zeta電位在CMP的清洗工藝中有著很重要的應(yīng)用，CMP研磨后的臟污類型或者來源一般包括：abrasive particles,slurry residue,pad debris, metallic contaminants等,。在CMP清洗工藝中NH₃?H₂O是比較普遍使用的一種清洗化學(xué)品,，下面以W CMP中Zeta 電位在NH₃?H₂O清洗過程中的應(yīng)用為例：

如下圖3所示在堿性環(huán)境中SiO₂ 顆粒（研磨顆粒）、PU顆粒(Pad debris),、W 表面的電位均為負(fù),，利用同種電荷互相排斥的作用去除W表面SiO₂研磨顆粒殘留以及Pad debris，同時(shí)清洗刷PVA Brush在堿性環(huán)境中也帶負(fù)電荷,，這樣可以減少在刷洗過程中顆粒黏附在Brush 上,，以達(dá)到理想的清洗效果。

圖3：不同pH 值下,，不同物質(zhì)的Zeta 電位大小