化学机械抛光ppt课件
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硅片的夹持技术
由于化学机械抛光中材料去除量很少， 一般只有几微米，因此，化学机械抛 光的材料去除力较小，对夹持系统的 吸附力强度要求不高，但要求有较高 的平整度。针对这种要求，目前在化 学机械抛光中主要使用的夹持方法有 石蜡粘结、水的表面张力吸附、多孔 陶瓷式真空吸盘、静电吸盘和薄膜式 真空吸盘吸附等方法。
化学机械抛光
报告人：万珊珊
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半导体产业是现代电子工业的核心，而半导体产业的 基础是硅材料工业。虽然有各种各样新型的半导体材 料不断出现，但 90%以上的半导体器件和电路，尤 其是超大规模集成电路（ULSI）都是制作在高纯优 质的硅单晶抛光片和外延片上的。
目前，超大规模集成电路制造技术已经发展到了 0.12μm 和 300mm 时代，特征线宽为 0.1μm 的技术 也正在走向市场。随着特征线宽的进一步微小化，对 硅片表面的平坦化程度提出了更高的要求，CMP 被 公认为是 ULSI 阶段最好的材料全局平坦化方法，该 方法既可以获得较完美的表面，又可以得到较高的抛 光速率，已经基本取代了传统的热流法、旋转式玻璃 法、回蚀法、电子环绕共振法等。
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水表面张力吸附夹持方法
利用水的张力进行夹持的方法与 用石蜡进行粘结类似，是将网状 泡沫聚氨酯布粘贴在不锈钢基板 表面，并利用泡沫聚氨酯表面的 水将硅片吸住。
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静电吸盘夹持方法
为满足对硅片的高精度夹持和定 位，70年代Wardly首先将静电吸 盘应用在硅片的夹持中。目前静 电吸盘的形式很多，大致可以分 为两个类型：一种是硅片本身也 通上高压，称作“平板电容式静 电吸盘”；另一种不对硅片直接 加压，称为“整体电极式静电吸 盘”
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有机碱腐蚀介质的稀土Biblioteka Baidu光液
现有的几种抛光液主要为金刚石磨料的碱性 溶液，由于其中磨粒粒径大小不均匀，不能 很好的解决机械作用造成的损伤和应力的问 题，无法达到光滑镜面的目的。现有一种有 机碱腐蚀介质的稀土抛光液，包括磨料二氧 化铈和腐蚀剂有机碱三乙醇胺，重量百分比 含量为二氧化铈 0.5％～5％、三乙醇胺为 0.05～1.0％，其余为水。此抛光液中还可 包含0.25％～1.0％的氧化剂铁氰化钾。上 述抛光液在加入氧化剂铁氰化钾还可同时加 入重量百分含量为5％～15％过氧化氢。此 抛光液用于单晶硅片表面抛光，克服了使用 现有抛光液中磨料硬度高造成的表面划伤和 选择其他种类腐蚀介质带来的缺陷，获得了 理想的光滑镜面抛光效果。
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传统的化学机械抛光
1965 年 Walsh 和 Herzog 首次提出了化学 机械抛光技术，之后逐渐被应用。在半导体 行业，CMP 最早应用于集成电路的基底硅 材料的抛光中，其后被逐步应用于集成电路 的前半制程中（集成电路的制造过程共分为 4 个阶段：单晶硅片制造-前半制程-硅片测 试-后半制程） ，主要用于层间介质，绝缘 体，导体，镶嵌金属 W、Al、Cu，多晶硅， 硅氧化物沟道等的平面化中。传统的 CMP 系统由以下三部分组成：旋转的硅片夹持装 置；承载抛光垫的工作台；抛光液（浆料） 供应系统。
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机械夹持与石蜡粘结方法
早期的硅片固定方法有机械式夹钳和 石蜡粘结等。但机械夹持方法容易使 硅片发生翘曲变形或者损坏硅片的边 缘区域，所以目前已经很少使用。
石蜡粘结方法是另一种使用较早的方 法。具体方法是将硅片放置在夹具上 的规定位置，先加热，然后将熔化的 粘结剂渗入到硅片与夹具之间，并且 仅供给不使硅片浮起的必要量，然后 在工件上进行加压，使石蜡将硅片平 整的固定在基板上。
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抛光液
化学机械抛光是化学腐蚀和机械磨削 同时进行，分为铜离子抛光、铬离子 抛光和普遍采用的二氧化硅胶体抛光。 二氧化硅胶体抛光是由极细的二氧化 硅粉、氢氧化钠（或有机碱）和水配 制成胶体抛光液。在抛光过程中，氢 氧化钠与硅表面反应生成硅酸钠，通 过与二氧化硅胶体的磨削，硅酸钠进 入抛光液，两个过程不停顿地同时进 行而达到抛光的目的。
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真空吸盘夹持方法
目前在CMP加工中使用最广泛的 硅片夹持方法是真空吸盘。真空 吸盘顾名思义就是采用了真空原 理，利用真空负压来“吸附”工 件以达到夹持硅片的目的。在抛 光过程中，通过真空吸盘将工作 压力作用在硅片表面，吸盘上的 保持环保证硅片与吸盘之间不会 产生相对运动。
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多孔陶瓷真空吸 静电吸盘 盘
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硅片的夹持技术
由于化学机械抛光中材料去除量很少， 一般只有几微米，因此，化学机械抛 光的材料去除力较小，对夹持系统的 吸附力强度要求不高，但要求有较高 的平整度。针对这种要求，目前在化 学机械抛光中主要使用的夹持方法有 石蜡粘结、水的表面张力吸附、多孔 陶瓷式真空吸盘、静电吸盘和薄膜式 真空吸盘吸附等方法。
化学机械抛光
报告人：万珊珊
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半导体产业是现代电子工业的核心，而半导体产业的 基础是硅材料工业。虽然有各种各样新型的半导体材 料不断出现，但 90%以上的半导体器件和电路，尤 其是超大规模集成电路（ULSI）都是制作在高纯优 质的硅单晶抛光片和外延片上的。
目前，超大规模集成电路制造技术已经发展到了 0.12μm 和 300mm 时代，特征线宽为 0.1μm 的技术 也正在走向市场。随着特征线宽的进一步微小化，对 硅片表面的平坦化程度提出了更高的要求，CMP 被 公认为是 ULSI 阶段最好的材料全局平坦化方法，该 方法既可以获得较完美的表面，又可以得到较高的抛 光速率，已经基本取代了传统的热流法、旋转式玻璃 法、回蚀法、电子环绕共振法等。
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水表面张力吸附夹持方法
利用水的张力进行夹持的方法与 用石蜡进行粘结类似，是将网状 泡沫聚氨酯布粘贴在不锈钢基板 表面，并利用泡沫聚氨酯表面的 水将硅片吸住。
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静电吸盘夹持方法
为满足对硅片的高精度夹持和定 位，70年代Wardly首先将静电吸 盘应用在硅片的夹持中。目前静 电吸盘的形式很多，大致可以分 为两个类型：一种是硅片本身也 通上高压，称作“平板电容式静 电吸盘”；另一种不对硅片直接 加压，称为“整体电极式静电吸 盘”
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有机碱腐蚀介质的稀土Biblioteka Baidu光液
现有的几种抛光液主要为金刚石磨料的碱性 溶液，由于其中磨粒粒径大小不均匀，不能 很好的解决机械作用造成的损伤和应力的问 题，无法达到光滑镜面的目的。现有一种有 机碱腐蚀介质的稀土抛光液，包括磨料二氧 化铈和腐蚀剂有机碱三乙醇胺，重量百分比 含量为二氧化铈 0.5％～5％、三乙醇胺为 0.05～1.0％，其余为水。此抛光液中还可 包含0.25％～1.0％的氧化剂铁氰化钾。上 述抛光液在加入氧化剂铁氰化钾还可同时加 入重量百分含量为5％～15％过氧化氢。此 抛光液用于单晶硅片表面抛光，克服了使用 现有抛光液中磨料硬度高造成的表面划伤和 选择其他种类腐蚀介质带来的缺陷，获得了 理想的光滑镜面抛光效果。
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传统的化学机械抛光
1965 年 Walsh 和 Herzog 首次提出了化学 机械抛光技术，之后逐渐被应用。在半导体 行业，CMP 最早应用于集成电路的基底硅 材料的抛光中，其后被逐步应用于集成电路 的前半制程中（集成电路的制造过程共分为 4 个阶段：单晶硅片制造-前半制程-硅片测 试-后半制程） ，主要用于层间介质，绝缘 体，导体，镶嵌金属 W、Al、Cu，多晶硅， 硅氧化物沟道等的平面化中。传统的 CMP 系统由以下三部分组成：旋转的硅片夹持装 置；承载抛光垫的工作台；抛光液（浆料） 供应系统。
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机械夹持与石蜡粘结方法
早期的硅片固定方法有机械式夹钳和 石蜡粘结等。但机械夹持方法容易使 硅片发生翘曲变形或者损坏硅片的边 缘区域，所以目前已经很少使用。
石蜡粘结方法是另一种使用较早的方 法。具体方法是将硅片放置在夹具上 的规定位置，先加热，然后将熔化的 粘结剂渗入到硅片与夹具之间，并且 仅供给不使硅片浮起的必要量，然后 在工件上进行加压，使石蜡将硅片平 整的固定在基板上。
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抛光液
化学机械抛光是化学腐蚀和机械磨削 同时进行，分为铜离子抛光、铬离子 抛光和普遍采用的二氧化硅胶体抛光。 二氧化硅胶体抛光是由极细的二氧化 硅粉、氢氧化钠（或有机碱）和水配 制成胶体抛光液。在抛光过程中，氢 氧化钠与硅表面反应生成硅酸钠，通 过与二氧化硅胶体的磨削，硅酸钠进 入抛光液，两个过程不停顿地同时进 行而达到抛光的目的。
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真空吸盘夹持方法
目前在CMP加工中使用最广泛的 硅片夹持方法是真空吸盘。真空 吸盘顾名思义就是采用了真空原 理，利用真空负压来“吸附”工 件以达到夹持硅片的目的。在抛 光过程中，通过真空吸盘将工作 压力作用在硅片表面，吸盘上的 保持环保证硅片与吸盘之间不会 产生相对运动。
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多孔陶瓷真空吸 静电吸盘 盘