化学机械抛光技术

维普资讯 http://www.cqvip.com 魄ｊ　：　一内蒙古民族大学，李长河　化学机　化学机械抛光应用　单纯机械抛光～致性好，表面平整　化学机械抛光技术是目前最好　度高，抛光速率较高，但损伤层深，　的实现全局平面化的工艺技术，加　表面精度较低。化学机械抛光吸收　工表面具有纳米级型面精度和亚纳　了两者各自的优点，既可以获得较　米级表面粗糙度，同时表面和亚表　完美的表面，又可以得到较高的抛　面无损伤，已接近表面加工的极限。　光速率，得到的平整度比其他方法　广泛应用在集成电路、计算机磁头，　高两个数量级，是能够实现全局平　坦化的惟一方法。　硬磁盘等超精密表面加工，如化学　机械抛光应用在半导体工业中的层　化学机械抛光材料去除　间介电介质，镶嵌金属ｗ、Ａｌ、ｃｕ、　机理　Ａｕ，多晶硅，导体，绝缘体，硅氧　化学机械抛光技术是化学作用　化物等的平坦化加工；薄膜存储磁　和机械作用相结合的组合技术，其　盘，微电子机械系统、陶瓷、磁头、　过程相当复杂，影响因素很多。在　机械磨具，精密阀门、光学玻璃、金　化学机械抛光时，首先是存在于工　属材料等表面超精密加工。　件表面和抛光垫间的抛光液中的氧　化学机械抛光特点　化剂、催化剂等与工件表面的原子　进行氧化反应，在工件表面产生一　化学机械抛光技术综合了化学　层氧化薄膜，然后由漂浮在抛光液　和机械抛光的优势。单纯的化学抛　中的磨粒通过机械作用将这层氧化　光，抛光速率较慢，表面精度较高、　物薄膜去除，使工件表面重新裸露　损伤低、完整性好，但其不能修正　出来，再进行氧化反应，这样在化　表面型面精度，抛光一致性也较差；　学作用过程和机械作用过程的交替　＇秘　２ｏｏ６年第３钢　●ⅦＣ琨代霹部件　维普资讯 http://www.cqvip.com 澎　０盘：：朋Ｃ应用　进行中完成工件表面抛光。两个过　理，包括纳米两相流的基本问题、纳　化学机械抛光装置　程的快慢影响着工件的抛光速率和　米磨粒磨损的基本机理和作用规律　化学机械抛光装置如附图所　抛光质量，因此要实现高效率、高　等一系列科学问题，以及抛光液、抛　示，工作台在电动机的带动下以角　质量的抛光，必须使化学作用过程　光垫、工件三者之间的物理化学作　速度∞　转动，抛光垫粘附在工作台　和机械作用过程进行良好的匹配。　用、微观流体力学、接触力学作用、　上，被抛光工件通过背膜附着在夹　化学机械抛光和传统抛光特性明显　化学腐蚀和氧化作用、润滑作用和　持头上，夹持头以角速度∞　转动，　不同，尤其是抛光率依赖于工作液　机械作用的平衡关系等。　方向与工作台相同。同时，机械压　中的磨粒浓度。　（２）抛光过程纳米粒子的运动规　抛光去除速率须遵守Ｐｒｅｓｔｏｎ方　律及行为　抛光液中的纳米粒子行　机械作用力　程　＝　尸　为对抛光质量和抛光特性有重要的　式中　——去除率　影响，纳米粒子与抛光盘之间的碰　Ｐ——所加压力　撞行为及由此引起的抛光盘的弹性　工件与抛光盘之间的　变形、温度场、应力场变化规律，表　相对速度　面凹坑及其他表面损伤缺陷的关系　——比例常数　等。　抛光率也依赖于工作液中的化　（３）缺陷的生成机理对于亚纳　化学机械抛光装置简图　学品浓度和使用的磨粒化学特性。　米级抛光，任何微小的缺陷都会导　在传统抛光加工中，表面完整性依　致产品报废，因而探索它们的形成　力作用在夹持头上，将被抛光工件　赖磨粒尺寸，但化学机械抛光加工　机理，揭示微观损伤、微接触和微　压在浸满抛光液的抛光垫上。在工　中却于磨粒尺寸。　作台、夹持头的转动作用下，被输　磨损规律，可以为计算机硬盘片和　传统抛光单个磨粒承受工作载　送到抛光垫上的抛光液均匀地分布　硅片加工中获得无损伤无缺陷的表　荷，被挤进工件表面，向上拔出，耕　其表面上，在被抛光工件和工作台　面提供理论依据。　犁一个犁沟去除工件材料，表面粗　（４）针对不同加工材料的工艺模　之间形成一层液体薄膜，由亚微米　糙度取决于压痕尺寸和磨粒大小，　型，在表面加工过程中，其对象往　或纳米磨粒和化学溶液组成的抛光　压痕深度取决负载，不取决磨粒数，　液在工件与抛光垫之间流动，并在　往是多种软硬不同材料，如绝缘体、　因为磨粒数越多，每颗磨粒承受负　工件表面产生化学反应，工件表面　层间介质（ＴａＮ、ＴａＣ、ＷＮ、Ｔｉｗ等）、　载也越小。在化学机械抛光中，由　形成的化学反应物由磨粒的机械摩　镶嵌金属（ｗ、Ａ１、Ｃｕ、Ａｕ等）。不　于使用小磨粒尺寸和相对软的抛光　擦作用去除，由于选用比工件软或　同工件材料工艺模型的研究可为含　垫，所加负载由工作液和抛光垫凸　者与工件硬度相当的游离磨粒，在　不同性质、不同硬度材料的表面平　凹不平表面承担，磨粒被镶在凸凹　化学成膜和机械去膜的交替过程中，　坦化提供理论依据。　不平表面和混合体接触并从表面去　通过化学和机械的共同作用从工件　（５）化学机械抛光相关问题在　除，去除率和磨粒通过工件表面速　表面去除极薄的一层材料，实现超　ＣＭＰ加工中，由于目前加工控制还　度、活动磨粒数成正比，活动磨粒　精密表面加工。因而可以获得高精　处于半经验状态，难以维持稳定的、　数和磨粒镶入凸凹表面的接触面积　度、低表面粗糙度值和无损伤的工　一次通过性的生产运转，因而开发　成正比。接触面积和作用压力成正　件表面。用这种方法可以真正使被　实用的在线检测工具是必须的；另　比，活动磨粒数取决于工作液中磨　抛光工件表面实现全局平坦化。　外，抛光后工件表面残留浆料的清　粒数和从抛光垫表面脱落的磨粒数。　除是ＣＭＰ后清洗工艺的的主要课　化学机械抛光的关键技　题，在实际生产中，片子表面残留　术　物超标也是造成成品率下降的主要　（１）化学机械抛光的材料去除机　因素之一。　ＭＣ文章查询编号：Ｗ０３２６　－ＶＩｃ琨代零部件　２００６第３期ｔＯａ