化学机械抛光技术及SiO2抛光浆料研究进展

化学机械抛光技术及SO2抛光浆料研究进展/宋晓岚等·23·如Pietsch等报道了对SiO2抛光机理的研究)，Hayashi等研究(2)缺口深度大于表面层厚度（ω>t)了氧化物抛光机理：也有不少关于抛光浆料特性、抛光垫(Pad),CMP过程模型的文献报道-刀。由图1可知，有关CMP-是2（骨拾×C(号）发+技术的专利也在日益增多。在此期间，BM、Intel、Micron和21-是)发]pw(3)Motorola等世界最先进的半导体公司都投人大量资金对CMP若整个品圆片非常硬（如B之E·,B≥B),则(3）式可简化技术进行了研究开发。其中BM公司在CMP技术的许多方面为：起到了先锋作用，SEMATECH也认为CMP技术是进行多层金(RR)=2夏C2(骨)(R2]Pv(4)属膜平坦化加工的一项强有力的技术，并发起了重要的联合开发计划以促进CMP设备和消耗品的研究开发。式中：C为常数：C,为浆料粒子的固含量9为粒子密度，为浆500料密度：σ为地光垫粗糙高度的S.D.;P为抛光垫粗糙顶端平均曲率半径；E·为相接触的晶圆片与抛光垫两表面的综合模数；500B为化学改性表面层的有效布氏硬度；B为晶圆片衬底材料的400CAGR-43%/Year布氏硬度；R为粒子半径。300300(A(b)◆(z)200100Yearh玉金金堡玉图程墨酱密要多金餐墨参Asperity Height,zYear图2抛光垫表面示意图图1美国历年发表的CMP相关专利数(a)与品圆片(Wafer)表面改性部分相接触的抛光垫(Pad)表面：(b)抛光垫粗楚高度的分布l992年6月，美国召开了9 th International IEEE VLSI(当粗楼高度大于抛光垫与晶圆片之间的Multilevel Interconnection Conference(VMIC)。在此会议上，距离h时，粗粒面将接触晶四片表面)CMP技术作为半导体多层膜的平坦化技术，由BM和Mi-crotechnology两家公司联合发售，引起了半导体领域加工业者Wafer的瞩目。目前，CMP技术在美国的生产厂家已经实用化，Intel公司的Pentium,IBM公司、Apple公司及Motorola公司的PowerP(C®都采用了这种技术。另外，CMP由于本身的技术优势，其应Pad用领域也在迅速扩展，比如CMP还可用于处理有机物等低介电常数物质。(a)wt(b)w>t1.3CMP过程机理分析图3利用软品图片材料，单粒子磨削化学化学机械抛光分为化学作用和机械作用2个主要过程，它改性的表面层示意图们相互匹配，将产生理想的抛光效果，描述此过程最具影响的是虽然目前的分析不能提供足够的证据证明(2)~(4)式中哪Preston方程：一公式更适合实验所得数据与预测数据的比较，但可以指出：若RR=K。·P·V(1)表面层的增长速率比抛光速率大，使缺口深度仙比薄层厚度t式中：RR为晶片去除速率：K。为Preston常数，与温度、抛光浆小时，(2)式更合适，在此情况下，化学作用对材料抛光速率的影料、抛光布及品片表面状况有关：P为压力：V为抛光垫与晶片响仅是通过表面层的硬度起作用。当表面薄层的增长速率接近表面的相对速率。于抛光速率时，则可以用(4)式表示。若整个晶圆片村底材料非由公式(1)可以看出：机械去除速率与压力和相对速率成正比，K。是比例常数，代表了所有其他因素的影响。然而这一公式常便且粒子不可能渗透到晶圆片村底内时，适合使用该方程。而是一个纯经验的关系式，不能为化学机械抛光工艺过程作出可(3)式适用于晶圆片材料比研磨剂更软的情况（如用A1,O,粒子预见性的模型。进行铜的抛光)。值得注意的是，这些抛光模式的转换也可以由Qi等[刷研究了化学机械抛光中的大部分变量，其中包括以上提出的模型推出。事实上，可以从氧化物们和金属品圆抛光浆料的特性（固含量、粒度、粒度分布及模数等）和抛光垫的片1®们的化学机械抛光实验中得出抛光模式的转换。性质（模数、硬度、粗糙度及分布等）以及工艺条件（压力及速率1.4CMP设备和耗材等)，得出了适用于化学机械抛光工艺中材料抛光的预见性模型CMP技术所采用的设备及耗材包括如下几个方面[2-1：(其中部分参数示意如图2、图3)。CMP设备、后CMP清洗设备、浆料、抛光垫，抛光终点检测及工(1)缺口深度小于表面层厚度(w≤t)艺控制设备、浆料分布系统、废物处理和测量设备等。其中浆料(RR)-C(PV和抛光垫为耗材，其余为抛光及辅助设备。图4示出了CMP设(2)xp。1备的简图。其基本组成部分是一个转动着的圆盘和一个晶圆片万方数据