化學(xué)機(jī)械拋光中拋光墊的作用研究.pdf

1、目前化學(xué)機(jī)械拋光廣泛應(yīng)用于襯底晶片和多層布線的層間平坦化加工中。拋光墊是化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)系統(tǒng)的重要組成部分，具有貯存拋光液，并把它均勻運(yùn)送到工件的整個(gè)加工區(qū)域等作用。拋光墊的性能主要由拋光墊的材料性能、表面結(jié)構(gòu)與狀態(tài)以及修整狀態(tài)等決定。目前，化學(xué)機(jī)械拋光中拋光墊的作用還缺乏系統(tǒng)的研究和能夠指導(dǎo)生產(chǎn)應(yīng)用的理論依據(jù)。本文通過理論研究與實(shí)驗(yàn)分析相結(jié)合，對化學(xué)機(jī)械拋光中拋光墊特性進(jìn)行系統(tǒng)研究。 本文首先基于隨機(jī)表面的G-W接觸模型

2、和赫茲彈性理論分析了拋光墊與晶片的接觸情況，從單顆磨料的磨削作用出發(fā)，推導(dǎo)出拋光過程中材料去除率的數(shù)學(xué)模型。研究結(jié)果表明，拋光墊性能對拋光效率有較大影響，拋光墊硬度越大、彈性模量越大，材料去除率也越大；拋光墊表面微凸峰越多、尺寸越大，材料去除率越大。 分別采用聚氨酯拋光墊、聚四氟乙烯拋光墊、無紡布拋光墊拋光鉭酸鋰晶片，研究拋光墊材料性能對拋光效果影響。相比于聚四氟乙烯拋光墊、無紡布拋光墊，聚氨酯拋光墊硬度適中，表面存在許多均勻的

3、微孔，拋光性能較好，在拋光壓力6.7kPa，拋光盤轉(zhuǎn)速40rpm時(shí)獲得了表面粗糙度0.066μm、材料去除率26.4nm/min的較好拋光效果。拋光墊表面溝槽結(jié)構(gòu)、厚度、浸水情況等對化學(xué)機(jī)械拋光過程有著不同影響。拋光墊表面開有放射型槽時(shí)材料去除率最大，開環(huán)型槽時(shí)晶片表面粗糙度最小。1.5mm厚的聚氨酯拋光墊有較好的綜合拋光性能，拋光墊浸水后材料去除率有所提高。 拋光墊使用過程由于磨損性能下降，拋光墊修整是恢復(fù)拋光墊特性的重要手段