化學(xué)機(jī)械拋光

化學(xué)機(jī)械拋光的爭(zhēng)論現(xiàn)狀和進(jìn)展趨勢(shì)化學(xué)機(jī)械拋光的爭(zhēng)論現(xiàn)狀及進(jìn)展趨勢(shì)1、化學(xué)機(jī)械拋光的根本原理及機(jī)理2、拋光液3、拋光墊4、化學(xué)機(jī)械拋光的進(jìn)展趨勢(shì)

1化學(xué)機(jī)械拋光的根本原理及機(jī)理化學(xué)機(jī)械拋光的根本原理1-1化學(xué)機(jī)械拋光----CMP(ChemicalMechanicalPolishing)。CMP是化學(xué)的和機(jī)械的綜合作用,在肯定壓力及拋光漿料存在下,在拋光液中的腐蝕介質(zhì)作用下工件外表形成一層軟化層，拋光液中的磨粒對(duì)工件上的軟化層進(jìn)展磨削，因而在被研磨的工件外表形成光滑外表。1避免了由單純機(jī)械拋光造成的表面損傷2避免單純化學(xué)拋光易造成的拋光速度慢、表面平整度和拋光一致性差等缺點(diǎn)。CMP相比其他方式的拋光的優(yōu)點(diǎn)

圖1典型的化學(xué)機(jī)械拋光原理示意圖化學(xué)拋光機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1-21.循環(huán)泵2.拋光液3.過(guò)濾磁環(huán)4.拋光機(jī)噴嘴5.工件6.壓力鋼柱7.拋光墊8.拋光盤(pán)9.回收箱lO.磁環(huán)圖2化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)圖

化學(xué)機(jī)械拋光材料去除機(jī)理1-3通過(guò)試驗(yàn)爭(zhēng)論，CMP的機(jī)理可以分為在材料的去除過(guò)程中是拋光液中化學(xué)反響和機(jī)械作用的綜合結(jié)果。如圖3Text1Text2Text3Text3拋光液中的腐蝕介質(zhì)與被拋光外表材料發(fā)生了化學(xué)反響,生成很薄的剪切強(qiáng)度很低的化學(xué)反響膜,反響膜在磨粒磨削作用下被去處,從而露出新的外表,接著又連續(xù)反響生成新的反響膜,如此周而復(fù)始的進(jìn)展,使外表漸漸被拋光修平,實(shí)現(xiàn)拋光的目的。

圖3材料去除的過(guò)程可以簡(jiǎn)化圖2拋光液拋光液作用與組成2-1拋光液是CMP中一個(gè)重要的因素，拋光液的質(zhì)量對(duì)拋光速率及拋光質(zhì)量有著重要的作用，拋光液主要是對(duì)工件有化學(xué)腐蝕作用和機(jī)械作用，最終到達(dá)對(duì)工件的拋光。根本要求:流淌性好、不易沉淀和結(jié)塊、懸浮性能好、無(wú)毒、低殘留、易清洗。

拋光液的組成及其作用2-2拋光液加快加工外表形成軟而脆的氧化膜，提高拋光效率和外表平坦度腐蝕介質(zhì)氧化劑磨料分散劑對(duì)材料外表膜的形成，材料的去除率、拋光液的粘性有影響借助機(jī)械力，將材料外表經(jīng)化學(xué)反響后的鈍化膜去除，讓外表平坦化防止拋光液中的磨料發(fā)生聚攏現(xiàn)象，保證拋光液的穩(wěn)定性，削減加工外表缺陷拋光液的主要組成成分及作用如以下圖所示：拋光液的爭(zhēng)論趨勢(shì)2-31CMP機(jī)理還有待進(jìn)一步爭(zhēng)論2如何避開(kāi)堿金屬離子的沾污3如何保持拋光漿液的穩(wěn)定性4化學(xué)機(jī)械拋光的拋光液的開(kāi)發(fā)3拋光墊拋光墊簡(jiǎn)介3-1拋光墊有軟性和硬性的,常見(jiàn)的軟性拋光墊有：無(wú)紡布拋光墊、帶絨毛構(gòu)造的無(wú)紡布拋光墊，硬性的拋光墊有：聚氨酯拋光墊酯。依據(jù)工件-拋光墊之間拋光液膜厚度的不同，在拋光中可能存在三種界面接觸形式：1，當(dāng)拋光壓力較高，相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較小時(shí)表現(xiàn)為直接接觸；2，當(dāng)拋光壓力較低，相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較大時(shí)拋光界面的3，表現(xiàn)為非接觸；介于二者之間時(shí)為半接觸拋光墊的作用3-21能儲(chǔ)存拋光液,并把它輸送工件的整個(gè)加工區(qū)域,使拋光均勻的進(jìn)展2從加工外表帶走拋光過(guò)程中的殘留物質(zhì)3傳遞和承載加工去除過(guò)程中所需的機(jī)械載荷4維持加工過(guò)程中所需的機(jī)械和化學(xué)環(huán)境拋光墊的爭(zhēng)論現(xiàn)狀3-33-3-1目前主要的爭(zhēng)論拋光墊以下3方面：1、材料種類〔軟性和硬性的或復(fù)合材料的〕，2、材料性質(zhì)(如硬度,彈性和剪切模量、孔隙的大小和分布、粘彈性)，3、外表的構(gòu)造和狀態(tài)對(duì)拋光性能的影響。其中通過(guò)轉(zhuǎn)變外表構(gòu)造的溝槽構(gòu)造是轉(zhuǎn)變拋光墊性能的最主要途徑。3-3-2，以下是幾種常見(jiàn)不同溝槽的拋光墊

A、放射狀

B、同心圓狀

C、柵格狀

D、正對(duì)數(shù)螺旋狀

E、負(fù)對(duì)數(shù)螺旋狀拋光墊溝槽外形對(duì)拋光液的運(yùn)送及均勻分布、化學(xué)反響速率、反響產(chǎn)物及其濃度，材料去除速率會(huì)產(chǎn)生重要影響，是轉(zhuǎn)變拋光墊性能的最主要途徑。所以在cmp中拋光墊溝槽設(shè)計(jì)是拋光墊設(shè)計(jì)的一個(gè)重要局部

E復(fù)合型溝槽的拋光墊4化學(xué)機(jī)械拋光的進(jìn)展趨勢(shì)化學(xué)機(jī)械拋光中存在的根本問(wèn)題4-1十余年來(lái)，盡管CMP技術(shù)進(jìn)展快速，但CMP仍舊存在很多未解決的題：1、CMP加工過(guò)程的掌握仍停留在半閱歷階段，難以保證外表的更高精度和平坦度加工要求，2、CMP工藝的簡(jiǎn)單性影響因素的多樣性增加了問(wèn)題的爭(zhēng)論難度3、CMP加工材料去除、拋光缺陷機(jī)理、拋光過(guò)程中納米粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及行為以及CMP工藝方面的實(shí)際問(wèn)題等還沒(méi)有完全弄清晰。化學(xué)機(jī)械拋光的進(jìn)展趨勢(shì)4-2隨著集成電路的高密度化、微細(xì)化和高速化，CMP在集成電路中的應(yīng)用，對(duì)于45nm納米以后的制程，傳統(tǒng)的化學(xué)機(jī)械拋光將到達(dá)這種方法所能加工的極限，可能被淘汰，因此需要在爭(zhēng)論傳統(tǒng)的