单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2013/8/28,#,化学机械抛光的争论现状和进展趋势,化学机械抛光的争论现状及进展趋势,1、化学机械抛光的根本原理及机理,2,、抛光液,3,、抛光垫,4、化学机械抛光的进展趋势,1 化学机械抛光的根本原理及机理,化学机械抛光的根本原理,1-1,化学机械抛光-CMP(Chemical Mechanical Polishing)。,CMP 是化学的和机械的综合作用,在肯定压力及抛光浆料存在下,在抛光液中的腐蚀介质作用下工件外表形成一层软化层，抛光液中的磨粒对工件上的软化层进展磨削，因而在被研磨的工件外表形成光滑外表。,1,避免了由单纯机械抛光造成的,表面损伤,2,避免单纯化学抛光易造成的,抛光速度慢、表面平整度和抛光一致性差,等缺点。,CMP,相比其他方式的抛光的优点,图,1,典型,的化学机械抛光原理示意图,化学抛光机的基本结构,1-2,1.,循环泵,2.,抛光液,3.,过滤磁环,4.,抛光机喷嘴,5.,工件,6.,压力钢柱,7.,抛光垫,8.,抛光盘,9.,回收箱,lO.,磁环,图2 化学机械抛光机构造简图,化学机械抛光材料去除机理,1-3,通过试验争论，CMP的机理可以分为在材料的去除过程中是抛光液中化学反响和机械作用的综合结果。如图 3,Text 1,Text 2,Text 3,Text 3,抛光液中的腐蚀介质与被抛光外表材料发生了化学反响,生成很薄的剪切强度很低的化学反响膜,反响膜在磨粒磨削作用下被去处,从而露出新的外表,接着又连续反响生成新的反响膜,如此周而复始的进展,使外表渐渐被抛光修平,实现抛光的目的。,图,3,材料,去除的过程可以,简化,图,2,抛光液,抛光液作用与组成,2-1,抛光液是CMP中一个重要的因素，抛光液的质量对抛光速率及抛光质量有着重要的作用，抛光液主要是对工件有化学腐蚀作用和机械作用，最终到达对工件的抛光。,根本要求:流淌性好、不易沉淀和结块、悬浮性能好、无毒、低残留、易清洗。,抛光液 的组成及其作用,2-2,抛光液,加快加工外表形成软而脆的氧化膜，提高抛光效率和外表平坦度,腐蚀介质,氧化剂,磨料,分散剂,对材料外表膜的形成，材料的去除率、抛光液的粘性有影响,借助机械力，将材料外表经化学反响后的钝化膜去除，让外表平坦化,防止抛光液中的磨料发生聚拢现象，保证抛光液的稳定性，削减加工外表缺陷,抛光液的主要组成成分及作用如以下图所示：,抛光液的争论趋势,2-3,1,CMP机理还有待进一步争论,2,如何避开碱金属离子的沾污,3,如何保持抛光浆液的稳定性,4,化学机械抛光的抛光液的开发,3,抛光垫,抛光垫简介,3-1,抛光垫有软性和硬性的,常见的软性抛光垫有：无纺布抛光垫、带绒毛构造的,无纺布抛光垫，硬性的抛光垫有：聚氨酯抛光垫酯。,依据工件-抛光垫之间抛光液膜厚度的不同，在抛光中可能存在三种界面接,触形式：,1，当抛光压力较高，相对运动速度较小时表现为直接接触；,2，当抛光压力较低，相对运动速度较大时抛光界面的,3，表现为非接触；介于二者之间时为半接触,抛光垫的作用,3-2,1,能储存抛光液,并把它输送工件的整个加工区域,使抛光均匀的进展,2,从加工外表带走抛光过程中的残留物质,3,传递和承载加工去除过程中所需的机械载荷,4,维持加工过程中所需的机械和化学环境,抛光垫的争论现状,3-3,3-3-1 目前主要的争论抛光垫以下3方面：,1、材料种类软性和硬性的或复合材料的，,2,、,材料,性质,(,如硬度,弹性和剪切模量、孔隙的大小和分布、粘弹性,),，,3、外表的构造和状态对抛光性能的影响。,其中通过转变外表构造的沟槽构造是,转变抛光垫性能的最主要途径。,3-3-2,，以下是几种常见不同沟槽的抛光垫,A,、放射状,B,、同心圆状,C,、栅格状,D,、正对数螺旋状,E,、负对数螺旋状,抛光垫沟槽外形对抛光液的运送及均匀分布、化学 反响速率、反响产物及其浓度，材料去除速率会产生重要影响，是转变抛光垫性能的最主要途径。所以在cmp中抛光垫沟槽设计是抛光垫设计的一个重要局部,E,复合型,沟槽的抛光垫,4 化学机械抛光的进展趋势,化学机械抛光中存在的根本问题,4-1,十余年来，尽管CMP技术进展快速，但CMP仍旧存在很多未解决的题：,1、CMP加工过程的掌握仍停留在半阅历阶段，难以保证外表的更高精度和平坦度加工要求，,2、CMP工艺的简单性影响因素的多样性增加了问题的争论难度,3、CMP加工材料去除、抛光缺陷机理、抛光过程中纳米粒子的运动规律及行为以及CMP工艺方面的实际问题等还没有完全弄清晰。,化学机械抛光的进展趋势,4-2,随着集成电路的高密度化、微细化和高速化，CMP在集成电路中的应用，对于45nm纳米以后的制程，传统的化学机械抛光将到达这种方法所能加工的极限，可能被淘汰，因此需要在争论传统的CMP理论与技术、提高其加工性能的同时，加大对新的平坦化方法的争论。,固结磨料,CMP,技术,今后新的平坦化方法,无磨粒,CMP,技术,电化学机械平坦化技术,无应力抛光技术,等离子帮助化学蚀刻平坦化技术等,Thank,you,