化学机械抛光CMP技术的发展应用及存在问题
cmp 化学机械抛光 技术详解
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CMP技术发展优势及应用
CMP技术发展优势及应用CMP（Chemical Mechanical Polishing，化学机械抛光）技术是一种同时使用化学和机械作用来平整表面的技术。
它通过在抛光过程中，通过磨料和化学物质组成的混合物对表面进行研磨，以去除表面缺陷和减小表面粗糙度。
CMP技术在半导体、光电子、玻璃纤维通信、硬盘和显示器等领域有广泛的应用。
本文将介绍CMP技术的发展优势和应用。
首先，CMP技术的发展优势在于它能够处理不同类型的材料和表面。
CMP技术适用于金属、半导体、光学材料、陶瓷和复合材料等多种材料的表面处理。
同时，CMP技术也适用于平面和曲面等不同形状的表面。
这种多功能性使得CMP技术成为各种复杂材料和结构的重要处理方法。
其次，CMP技术可以实现高度的表面平整度。
CMP技术可以去除表面微观缺陷，如坑洼、裂纹、小颗粒等，达到非常高的表面平整度。
这对于微电子器件制造过程中的光罩制作、电路层的平整处理等工艺步骤非常重要。
第三，CMP技术可以控制材料的拓扑特征。
CMP技术通过改变磨料的尺寸、形状和硬度，以及调节化学溶液的成分和浓度，可以对材料表面进行不同程度的研磨和去除。
这种可控性使得CMP技术能够满足不同材料和表面的加工要求。
第四，CMP技术可以实现高精度的尺寸和形状控制。
CMP技术可以控制磨料的尺寸和形状，以及化学溶液的成分和浓度，从而实现高精度的尺寸和形状控制。
这在微电子器件制造过程中的光罩制作和线宽控制等方面非常重要。
最后，CMP技术具有高效性和可重复性。
CMP技术可以在短时间内完成表面平整处理，并且可以重复执行多次，以达到所需的表面质量。
这种高效性和可重复性使得CMP技术在大规模生产中非常有吸引力。
CMP技术在多个领域有广泛的应用。
在半导体制造中，CMP技术用于制造平整的衬底和金属膜、去除表面缺陷和平坦化多层结构。
在光电子领域，CMP技术用于制造平整的光罩、控制光学元件的形状和尺寸。
在硬盘制造中，CMP技术用于制造平整的磁头和盘片。
化学机械抛光(CMP)技术的发展、应用及存在问题
来 ，Ｃ Ｐ发 展迅猛 ，在 过去三 年中 ，化学 机械抛 光设 Ｍ
备 的需 求量 已增长 了三倍 ，并且 在今后 的几年 内 ，预 计 Ｃ 设 备 市 场仍 将 以 ６ ％ 的增 长 幅 度 上 升 。Ｃ Ｐ ＭＰ ｏ Ｍ 技术 成为最好 也是唯一 的可 以提 供在整个 硅圆 晶片上 全面平坦化 的工艺技术 ，Ｃ Ｐ技术 的进 步 已直接 影 响 Ｍ 着集 成 电路 技术的发展 。 ＣＰ Ｍ 的研 究 开 发 工 作 已从 以美 国 为 主 的联 合 体 ＳＭ ＴＣ Ｅ Ａ Ｅ Ｈ发 展 到 全球 ，如 欧 洲 联 合 体 Ｊ ＳＩ Ｅ ｓ，法 国 研究公 司 Ｌ ｆ 和 ｃ Ⅱ’ 国 Ｆａｎｏ ｒ 究 所等 ｜ ， Ｅ ｔ Ｎ ，德 ｒ ｈｆ 研 ｕ ｅ ７ ｊ 日本和亚洲 其它 国家和地 区如韩 国 、台湾等也在 加速 研究 与开发 ，并 呈现 出高竞争势 头 。并且研 究从 居主 导地位 的半 导体大公 司厂家 的工 艺开发 实验室正 扩展 到设 备和材料 供应厂 家的生 产发 展实验 室。 Ｃ Ｐ技术 的应用也将 从半导 体工业 中的层间介 质 Ｍ （ Ｄ ，绝 缘 体 ，导 体 ，镶 嵌 金 属 ｗ、Ａ 、Ｃ 、Ａ ， Ｉ ） Ｌ Ｊ ｕ ｕ 多晶硅 ，硅 氧化 物沟道 等的平面化 ［ ，拓展 到薄膜 存 贮磁 盘 ，微 电子机 械系统 （ Ｍ ） ＭＦ Ｓ ，陶 瓷 ，磁 头 ，机 械磨 具 ，精密 阀 门，光学玻 璃 ，金 属材料 等表面 加工
CMP（化学机械抛光）技术发展优势及应用
CMP（化学机械抛光）技术发展优势及应用第一篇：CMP(化学机械抛光)技术发展优势及应用CMP(化学机械抛光)技术发展优势及应用CMP-化学机械抛光技术它利用了磨损中的“软磨硬”原理，即用较软的材料来进行抛光以实现高质量的表面抛光。
在一定压力及抛光浆料存在下，被抛光工件相对于抛光垫作相对运动，借助于纳米粒子的研磨作用与氧化剂的腐蚀作用之间的有机结合，在被研磨的工件表面形成光洁表面151.CMP技术最广泛的应用是在集成电路(IC)和超大规模集成电路中(ULSI)对基体材料硅晶片的抛光。
而国际上普遍认为，器件特征尺寸在0.35 5m以下时，必须进行全局平面化以保证光刻影像传递的精确度和分辨率，而CMP是目前几乎唯一的可以提供全局平面化的技术。
其中化学机械抛光浆料是关键因素之一。
抛光磨料的种类、物理化学性质、粒径大小、颗粒分散度及稳定性等均与抛光效果紧密相关。
此外，抛光垫的属性(如材料、平整度等)也极大地影响了化学机械抛光的效果.随着半导体行业的发展，2003年，全球CMP抛光浆料市场已发展至4.06亿美元.但国际上CMP抛光浆料的制备基本属于商业机密，不对外公布。
1化学机械抛光作用机制过程中晶片表面局部接触点产生高温高压，从而导致一系列复杂的摩擦化学反应;在抛光浆料中的碱性组分和纳米磨料颗粒作用下，硅片表面形成腐蚀软质层，从而有效地减弱磨料对硅片基体的刻划作用，提高抛光效率和抛光表面质量。
另一方面，根据Preston公式: N RR=QWNV(其中，NRR为材料去除率;QW为被抛光材料的密度;N为抛光有效磨料数;V为单个磨料所去除材料的体积，包括被去除的硅丛体的体积V,和软质层的体积V2)，软质层的形成导致v增大(即化学腐蚀作用可促进机械磨削作用)，V1减小，从而有利于减小切削深度、增强塑性磨削和提高抛光表面质量。
因此，在抛光浆料质量浓度相同的条件下，采用纳米磨料抛光不仅有利于减小切削深度、提高抛光表面质量，同时由于有效磨料数N的急剧增大，还有利于提高抛光效率。
2024年化学机械抛光(CMP)技市场前景分析
化学机械抛光（CMP）技术市场前景分析引言化学机械抛光（CMP）技术是一种用于平整表面的先进加工方法。
它与传统的机械抛光相比，能够实现更高的抛光精度和更好的表面平整度。
CMP技术在半导体制造、集成电路、光学器件等领域有广泛的应用。
本文将对CMP技术的市场前景进行分析。
CMP技术的发展CMP技术的发展已经相对成熟，并在多个领域得到了广泛应用。
随着电子产业的迅猛发展，半导体晶圆制造的需求不断增加，从而推动了CMP技术的不断发展壮大。
此外，CMP技术在光学器件、平板显示器等领域的应用也在逐渐扩大。
CMP技术市场规模根据市场调研数据显示，CMP技术市场在过去几年中保持稳定增长的趋势。
2020年，全球CMP技术市场规模达到XX亿美元，并预计在未来几年内将持续增长。
主要推动CMP技术市场增长的因素包括：半导体产业的快速发展、高性能电子器件的需求增加以及新兴应用领域的不断拓展。
CMP技术市场应用1. 半导体制造CMP技术在半导体制造过程中的应用主要包括晶圆平坦化和金属化程式。
晶圆平坦化是半导体制造过程中的重要步骤，用于去除晶圆表面的凹陷和突起，以达到更高的电子器件性能和制造精度要求。
金属化程式则用于在晶圆表面形成金属导线，实现电路连接。
2. 光学器件CMP技术在光学器件制造中的应用主要是为了提高光学器件的表面平整度和精度。
例如，在光学镜片的制造过程中，使用CMP技术能够去除镜片表面的微小瑕疵，提高镜片的光学性能。
3. 平板显示器CMP技术在平板显示器制造中的应用主要是为了提高显示面板的平整度和色彩鲜艳度。
CMP技术能够去除显示面板表面的不均匀性和缺陷，使得显示屏的视觉效果更加出色。
CMP技术面临的挑战和机遇挑战：1.技术进一步提升：CMP技术需要不断提升抛光效果、减小表面残留物、降低抛光时间等方面的要求，以适应不同应用领域的需求。
2.成本控制：对于一些高精度的领域，CMP技术的成本较高，需要进一步降低成本，以提高竞争力。
CMP制造技术的研究与应用
CMP制造技术的研究与应用第一章：CMP制造技术的概述CMP指的是化学机械抛光，它是一种高精度制造技术，可以在微米甚至纳米级别上将表面平整化。
CMP在制造工业中的应用越来越广泛，尤其是在半导体行业中，它已经成为制造高密度集成电路的关键技术之一。
CMP的原理是将表面在氧化物、金属或聚合物化学反应的药液中抛光。
CMP的抛光过程是机械碾磨和化学反应的复合过程。
机械碾磨可以去除微米甚至纳米级别上的高度不一致区域和表面粗糙度，化学反应可以去除氧化物和污染物。
第二章：CMP制造技术的应用2.1 半导体行业CMP的主要应用领域是半导体行业。
例如，CMP可以被用于制造硅片、铜、铝、钨等材料。
其中，用于铜的CMP技术在工艺上具有更高的数据密度和更小的物理结构，因此已经被广泛使用。
2.2 其它行业除了半导体行业，CMP技术也被用于制造LED、LCD及其他光电元件等的制造过程。
还有，CMP在纸制品行业也有应用，在纸张表面平整处理方面起到了很大的作用。
第三章：CMP制造技术的优势3.1 高效性CMP可以快速清除污染物、氧化物、磨损和其他不规则形状等问题，使得表面变得平滑。
3.2 精度高CMP精度高，能够对表面进行高精度、高度可控的抛光处理，最大程度地提高了微电子器件的制造精度和品质。
3.3 稳定性好CMP的处理过程可以更好地控制，可以使抛光均匀，不易受到外界干扰，保证了加工精度和表面平整度的稳定性。
第四章：CMP制造技术的局限性4.1 成本高CMP设备和药液的成本都比较昂贵，给制造商带来了很大的经济压力。
4.2 环境污染CMP会产生废水，废水中含有大量的化学品和金属离子，如果不经处理直接排放，会对环境造成严重污染。
第五章：CMP技术的未来随着微电子制造技术的不断发展，CMP技术将逐步提高其市场竞争力。
加强技术的研究和开发，制定更完善的技术标准体系，将会进一步推动CMP技术在封装、微加工、材料加工等领域的应用。
CMP不仅对半导体行业有贡献，还可以在医疗、汽车、航天航空等行业发挥更广泛的影响。
化学机械抛光技术及其应用
化学机械抛光技术及其应用随着现代制造业的快速发展，要求物品表面的质量越来越高。
化学机械抛光技术 (CMP)便应运而生，已经成为了当今制造业中必不可少的一种技术。
本文将为您介绍CMP的原理、影响因素、制备流程、应用及未来发展趋势。
一、原理CMP是一种通过采用化学物质和磨料相结合进行机械抛光的技术。
CMP通常涉及到多步处理，其中含有化学反应的步骤是至关重要的。
在了解CMP过程的原理之前，有几个基本概念需要先了解一下。
磨料和抛光垫是CMP操作中的两个重要组成部分。
磨料是一种坚硬且可用作研磨介质的微粒，通常由石英、二氧化硅、氧化铝和氮化硅等材料制成。
不同类型的磨料适用于不同类型的 CMP 过程。
抛光垫则是放置在抛光机内，用于支撑并带动涂层片材的承载面。
CMP过程中，抛光垫会与涂层片材接触，并受到一定的压力。
同时，抛光垫上涂有一层抛光液体是由含有稳定剂、缓蚀剂、防泡剂、表面活性剂等重要组成部分的溶液混合而成。
抛光液体的主要作用是将磨料中的氧化铝或氮化硅或二氧化硅等无机纳米颗粒溶解，产生各种络合离子，从而形成化学反应抛光液。
CMP液具有清除氧化物、甲醛和有机污染物、降低不良缺陷率、提高复杂性和增强电子器件表面平整度等特点。
CMP过程中，抛光垫和磨料相互作用、摩擦产生的热量引发化学反应，这种反应会形成发生化学反应的物种。
这些物种通常包括金属络合物、稳定剂、和表面活性剂。
二、影响因素在执行CMP过程时，有几个参数可能对抛光结果产生很大的影响，如下所述。
1. 抛光压力CMP操作过程中的抛光压力非常重要。
试验结果表明，如果抛光压力过大，那么会对整个 CMP 操作造成负面影响，例如导致表面结构劣化。
过低的压力也可能会导致不良缺陷和几何形状的不稳定性。
2. 磨料选择合适的磨料是 CMP 操作成功的关键。
不同类型的 CMP 操作通常涉及到不同类型的磨料。
根据物理特性和机械特性，可选择不同磨料来完成CMP操作，例如石英、二氧化硅、氮化硅等。
半导体CMP抛光材料行业行业痛点与解决措施ppt
全球市场规模及增长趋势
增长趋势受到以下几个因素驱动
电子产品对高性能、低功耗的需 求不断提升
全球半导体CMP抛光材料市场规 模不断扩大，预计到2025年将达 到XX亿美元
集成电路制造工艺技术不断进步
半导体产业向中国大陆转移趋势 加速
03
解决措施与建议
提高产品质量与性能
1
优化生产工艺，提高产品的稳定性、可靠性和 一致性。
2
加强原材料和零部件的质量控制，降低不良品 率。
3
引入先进的检测设备和检测方法，提高产品质 量检测的准确性和及时性。
加强技术研发，推动升级换代
01
与ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ研院所、高校合作，加大技术研发力度，推动产品技术创 新和升级换代。
引领行业发展
该企业在CMP抛光材料领域拥有领导地位，通过技术创新， 推动整个行业的发展，提高行业的整体竞争力。
企业二：产品质量为本，市场拓展为先
产品质量
该企业坚持把产品质量放在首位，通过严格的质量控制体系，保证每一批产 品的质量都符合客户的要求。
市场拓展
该企业在保证产品质量的同时，积极拓展市场，扩大销售渠道，提高企业的 市场份额。
企业三：绿色生产，环保先行
绿色生产
该企业在生产过程中注重环保，采用环保材料和环保技术，减少对环境的污染。
环保先行
该企业不仅关注自身的经济效益，更注重社会效益，以环保为先，提高企业的社 会责任感。
05
未来趋势预测
技术创新驱动，产品升级加快
技术研发能力是保持竞争力的关键
半导体CMP抛光材料行业的科技创新不断推动，产品升级速度加快。为了适 应市场需求和竞争压力，企业需要不断加强技术研发，提高产品质量和性能 。
CMP技术发展优势及应用
CMP技术发展优势及应用CMP（Chemical Mechanical Polishing）技术是一种微电子工艺中用于平整化表面的关键工艺。
其主要原理是在特定化学溶液和磨料的作用下，通过机械力将材料表面的高点和凹陷同时去除，从而获得平整的表面。
1.高度平整化：CMP技术可以实现极高的表面平整度，从几纳米到亚纳米量级的表面高度差可以被消除。
这对于微电子制造尤其是集成电路的制造来说至关重要，因为在集成电路中，不同层之间的间隙需要达到非常小的尺寸，而CMP技术可以确保层与层之间的平整度，从而提高器件的可靠性和性能。
2.高加工精度：CMP技术可以精确调控磨料的颗粒大小和浓度，以及化学溶液中的组分，因此可以实现高度精确的加工。
这对于微电子制造来说至关重要，因为微电子器件的尺寸已经达到了纳米级别，如何在这个尺寸下实现高精度的加工是一个挑战，而CMP技术正是解决这个问题的关键。
3.多功能性：CMP技术不仅可以用于金属材料的加工，还可以用于绝缘材料、半导体材料等不同种类材料的加工。
这使得CMP技术具有广泛的应用范围，不仅在集成电路制造中，还可以应用于光学镜片的加工、陶瓷材料的加工等领域。
4.增强可靠性：CMP技术可以去除材料表面的颗粒、缺陷和氧化层等，从而降低器件的漏电流和故障率，提高器件的可靠性和性能。
这对于集成电路的制造来说尤为重要，因为集成电路中的微观缺陷和杂质可能会导致器件故障或性能下降。
1.集成电路制造：CMP技术在集成电路制造中的应用非常广泛。
它可以用于平整化不同层之间的介质、金属线、氧化物等材料，确保不同层之间的间隙达到所需的尺寸，从而实现集成电路的高度集成和高性能。
2.光刻胶除去：在光刻过程中，为了形成图案，需要涂覆光刻胶在硅片表面，然后进行曝光和显影。
曝光后，需要将未曝光部分的光刻胶除去，而CMP技术可以高效地去除这些光刻胶，从而得到所需的图案。
3.器件封装：CMP技术可以用于器件封装中金属基板的平整化，确保封装粘合剂和芯片之间的平整度，提高器件的可靠性和性能。
2024年化学机械抛光(CMP)技市场需求分析
2024年化学机械抛光（CMP）技市场需求分析简介化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing，CMP）技术是一种用于平面化和平滑化硅片表面的关键工艺。
CMP技术在集成电路制造和光伏产业中得到广泛应用。
本文将对CMP技术的市场需求进行分析，包括市场规模、增长趋势、应用领域以及驱动市场需求的因素。
市场规模及增长趋势•CMP技术市场规模逐年增长，主要受到半导体和光伏产业的推动。
据市场研究公司统计，2020年CMP市场规模达到XX亿美元，预计到2025年将增至XX亿美元，年复合增长率为X%。
•随着半导体行业的快速发展，CMP技术在晶圆制造过程中的应用不断扩大。
CMP技术能够实现提高晶圆表面平整度和光洁度的需求，使得其在半导体制造中的市场需求持续增长。
•光伏产业作为另一个重要的驱动因素，CMP技术在光伏硅片制造中的应用也呈增长趋势。
随着光伏产业的不断发展，CMP技术在提高太阳能电池转换效率、增加光伏电池产量方面发挥着重要作用，因此CMP技术市场需求也在不断增加。
应用领域CMP技术在半导体和光伏产业中有广泛的应用领域。
半导体领域CMP技术在半导体领域主要应用于以下方面： 1. 晶圆平坦化：CMP技术能够将晶圆表面的凸起和凹陷平坦化，提高晶圆表面的平整度，以满足微电子器件制造的需求。
2. 金属和介电体交互层的制备：CMP技术可用于制备半导体芯片中金属和介电层之间的交互层。
通过控制CMP过程中的材料去除速率，可以实现不同材料层的精确控制。
3. 纳米结构形成：CMP技术可以用于制备半导体器件中的纳米结构，如纳米通道、纳米线等。
光伏领域CMP技术在光伏领域主要应用于以下方面： 1. 光伏硅片制备：CMP技术能够提高光伏硅片表面的平整度和光洁度，从而提高光伏电池的转换效率。
2. 波导和光子晶体器件制造：CMP技术可用于制备光伏器件中的波导和光子晶体器件，提高器件的性能和可靠性。
驱动市场需求的因素CMP技术市场需求的增长主要受到以下因素的驱动：半导体行业发展半导体行业作为CMP技术的主要应用领域之一，其快速发展对CMP技术市场需求产生了重要影响。
cmp化学机械抛光 极限精度
cmp化学机械抛光极限精度CMP（Chemical Mechanical Polishing）化学机械抛光是一种用于半导体制造和微电子工艺中的关键工艺步骤。
它通过同时利用化学溶液和机械磨擦的方式，将材料表面的不平坦部分去除，从而达到极限精度的要求。
CMP技术的出现，是为了解决半导体制造过程中的平坦化问题。
在芯片制造过程中，各个层次的材料需要被平坦化，以便进行下一步的工艺步骤。
而CMP技术正是通过化学作用和机械磨擦的方式，将表面不平坦的部分去除，使得材料表面变得平坦。
在CMP过程中，主要有三个关键组成部分：研磨液、研磨盘和衬底。
研磨液是一种含有化学溶液的液体，通过与衬底表面的材料发生化学反应，去除表面不平坦的部分。
研磨盘则是用于提供机械磨擦力的工具，通过与衬底接触并施加压力，实现磨擦作用。
而衬底则是待处理的材料，通过与研磨液和研磨盘的作用，使得其表面变得平坦。
在CMP过程中，有几个关键参数需要控制，以保证最终获得极限精度。
首先是研磨液的选择和配方。
不同的材料需要使用不同的研磨液，并且需要根据具体的工艺要求进行配方。
其次是研磨盘的选择和调节。
不同的材料需要使用不同硬度和粗糙度的研磨盘，并且需要根据具体的工艺要求进行调节。
最后是CMP过程中的压力和速度控制。
压力和速度的控制直接影响CMP过程中的磨擦力和化学反应速率，从而影响最终的抛光效果。
CMP化学机械抛光技术在半导体制造和微电子工艺中有着广泛的应用。
首先，在芯片制造过程中，CMP技术可以用于平坦化各个层次的材料，使得芯片的电路结构更加精确和稳定。
其次，在光刻工艺中，CMP技术可以用于去除光刻胶残留物，使得光刻图案更加清晰和精确。
此外，在封装工艺中，CMP技术可以用于平坦化封装层，提高封装层与芯片之间的接触性能。
然而，CMP化学机械抛光技术也存在一些挑战和限制。
首先是对材料选择的限制。
由于不同材料对应不同的化学反应和机械性质，因此在使用CMP技术时需要根据具体材料进行选择。
集成电路工艺第九章化学机械抛光
CMP工艺可用于制造高精度光学元件和掩膜板，提高光刻工艺的精度和效率。
高精度表面处理
CMP技术可有效去除芯片制造过程中的结构材料，提高芯片制造效率和成品率。
结构材料去除
化学机械抛光在芯片制造中的应用
化学机械抛光在封装测试中的应用
封装基板处理
CMP工艺可用于封装基板表面的处理，提高封装质量和可靠性。
发布时间
《化学机械抛光液》标准发布时间为2010年，《化学机械抛光设备》标准发布时间为2012年，《化学机械抛光工艺质量要求》标准发布时间为2015年。
适用范围
《化学机械抛光液》标准适用于集成电路制造、光学元件加工等领域用化学机械抛光液的质量要求
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THANKS
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在介质平坦化中，CMP可以去除介质层表面的凸起，实现介质层的高度平滑。
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化学机械抛光历史
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CMP技术自20世纪80年代问世以来，经历了从发明到商业化应用的发展过程。
最初的CMP技术主要应用于磁盘驱动器的制造中，后来被引入到集成电路制造中，成为后道工艺中的关键技术之一。
随着CMP技术的不断改进和应用领域的扩大，它已经成为微电子制造中的重要支柱之一。
应用领域
化学机械抛光技术被广泛应用于集成电路制造、光学元件加工、医疗器械制造等领域。在集成电路制造领域，化学机械抛光技术已成为制备高质量表面的关键技术之一。
展望
未来，化学机械抛光技术将继续发挥重要作用，同时，随着新型材料的不断涌现，该技术将不断得到改进和完善，应用领域也将越来越广泛。
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集成电路工艺第九章化学机械抛光
化学机械抛光
4 化学机械抛光的发展趋势
4-1
化学机械抛光中存在的基本问题
十余年来，尽管CMP技术发展迅速，但CMP仍然存在很多未解决的题： 1、CMP加工过程的控制仍停留在半经验阶段，难以保证表面的更高精 度和平整度加工要求， 2、CMP工艺的复杂性影响因素的多样性增加了问题的研究难度 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楚。
4 维持加工过程中所需的机械和化学环境
3-3
抛光垫的研究现状
3-3-1 目前主要的研究抛光垫以下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、表面的结构和状态对抛光性能的影响。 其中通过改变表面结构的沟槽结构是 改变抛光垫性能的最主要途径。
1-3 化学机械抛光材料去除机理
通过实验研究，CMP的机理可以分为在材料的去除过程中 是抛光液中化学反应和机械作用的综合结果。如图 3
抛光液中的腐蚀介质与被抛光表面材料发生了化学反 应,生成很薄的剪切强度很低的化学反应膜,反应膜在 磨粒磨削作用下被去处,从而露出新的表面,接着又继 续反应生成新的反应膜,如此周而复始的进行,使表面 逐渐被抛光修平,实现抛光的目的。
2-3
抛光液的研究趋势
1 CMP机理还有待进一步研究 2 如何避免碱金属离子的沾污 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、带绒毛结构的
无纺布抛光垫，硬性的抛光垫有：聚氨酯抛光垫酯。
根据工件-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
抛光液的组成及其作用22抛光液加快加工表面形成软而脆的氧化膜提高抛光效率和表面平整度腐蚀介质氧化剂磨料分散剂对材料表面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表面经化学反应后的钝化膜去除让表面平整化防止抛光液中的磨料发生聚集现象保证抛光液的稳定性减少加工表面缺陷抛光液的主要组成成分及作用如下图所示
化学机械抛光CMP技术的发展应用及存在问题
化学机械抛光(CMP)技术的发展、应用及存在问题雷红 雒建斌 马俊杰(清华大学摩擦学国家重点实验室 北京 100084) 摘要:在亚微米半导体制造中,器件互连结构的平坦化正越来越广泛采用化学机械抛光(C MP)技术,这几乎是目前唯一的可以提供在整个硅圆晶片上全面平坦化的工艺技术。
本文综述了化学机械抛光的基本工作原理、发展状况及存在问题。
关键词:C MP 设备 研浆 平面化技术Advances and Problems on Chemical Mechanical PolishingLei Hong Luo Jianbin Ma J unjie(T he S tate K ey Lab oratery of T rib ology,Tsinghua University100084)Abstract:Chemical mechanical polishing(C MP)has become widely accepted for the planarization of device interconnect structures in deep submicron semiconductor manu facturing1At present,it is the only technique kn own to provide global planarization within the wh ole wafers1The progress and problem of C MP are reviewed in the paper1K eyw ords:CMP Equipment Slurry Planarization1 C MP的发展、应用随着半导体工业沿着摩尔定律的曲线急速下降,驱使加工工艺向着更高的电流密度、更高的时钟频率和更多的互联层转移。
由于器件尺寸的缩小、光学光刻设备焦深的减小,要求片子表面可接受的分辨率的平整度达到纳米级[1]。
化学机械抛光CMP技术概述
另外表面堆积的反应物也需妥当的排除。 因此在使用中，如无适当的处理，研磨垫 表面将呈现快速老化，造成蚀刻率衰退等 现象。为了解决研磨垫的老化问题，现代 的CMP机台都具备研磨垫整理器，具备与研 磨过程同步整理或定时整理的定的工艺及维持研磨垫的使用 寿命
对铜的化学机械抛光特别有趣，因为铜具有低的 电阻率并且用等离子体特别难以刻蚀。所以铜的 图形能够通过一种被称为Damascene工艺的CMP技 术形成。铜可以在一种包含有直径为几百个纳米 的颗粒的水状溶剂之中被抛光。典型的膏剂包含 有铵氢氧化物，醋酸，双氧水，可获得高达每分 钟1600nm的抛光速率。与钨不同，铜是一种软金 属。机械效应在抛光过程中具有重大的影响。现 已发现抛光速率与所加压力和相对线速度呈正比。 盘的状况和压力应用机理对铜的CMP尤其重要。
工艺参数因 素
CMP主要 影响因素
抛光液
抛光垫的选 择
工艺参数因素：
抛光的工艺参数亦会对抛光后的表面粗糙度 和表面形貌等产生重要的影响,主要的工艺参数 有抛光速度、抛光压力、抛光液流量、抛光时间 等，它们以不同的方式和程度影响着抛光结果
抛光速度：要选择合适的抛光速度，若抛光速度过高,使抛光液 的润滑作用过强,材料去除率可能会下降,并且容易造成过抛,引 起芯片断路,造成灾难性的后果,或引起缺陷,影响全局平整化效 果
pH值：决定了最基本的抛光加工环境,会对表面膜的形成、 材料的去除分解及溶解度、抛光液的粘性等方面造成影响
磨料：磨料的尺寸、形状、在溶液中的稳定性、在晶圆表 面的粘附性和脱离性对抛光效果都有着重要的作用
抛光垫的选择
研磨垫则是研磨剂外的另一个重要消耗材。由于集成电路 工艺的目的是平坦化，不同于传统光学玻璃与硅晶片的抛 光作用。平坦化的作用即要将晶片表面轮廓凸出部份削平， 达到全面平坦化。理想的研磨垫是触及凸出面而不触及凹 面，达到迅速平坦化的效果。因此光学玻璃所使用的研磨 垫，并不适合集成电路平坦化的工艺需求。就研磨垫的应 用言，对材料化学性质的需求较为单纯，一般只要耐酸碱， 有一定的稳定性。但对其物理性质的要求较为严格。
2024年化学机械抛光(CMP)技市场调查报告
2024年化学机械抛光（CMP）技市场调查报告1. 简介化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing，简称CMP）是一种常用于半导体制造过程中的超精密加工技术。
该技术结合了化学溶液和机械摩擦的作用，有效地去除材料表面的微米或纳米级缺陷，以获得高质量的平整表面。
2. 市场规模根据市场调查数据显示，CMP技术在半导体制造行业中有着广泛的应用。
随着半导体行业的发展和需求的增长，CMP市场规模也在不断扩大。
预计到2025年，CMP 技术市场的价值将超过100亿美元。
3. 市场驱动因素CMP技术在半导体行业中的应用越来越广泛，主要得益于以下几个市场驱动因素：3.1 半导体产业的发展随着消费电子产品市场的扩大，半导体产业也得到了快速发展。
半导体元件的制造需要高精度和高质量的表面处理，而CMP技术正是满足这一需求的最佳选择。
3.2 新一代芯片设计新一代芯片的设计越来越复杂，要求更高的制造工艺。
CMP技术能够提供优质的平整表面，有助于实现更高的芯片集成度和性能。
3.3 纳米技术的应用纳米技术的快速发展推动了CMP技术的需求。
纳米级的尺寸要求对制造工艺的精度和控制能力提出了更高的要求，CMP技术在这一领域的优势得到了充分发挥。
4. 市场竞争CMP技术市场竞争激烈，主要供应商包括：•Applied Materials•Cabot Microelectronics Corporation•Ebara Corporation•Dow Chemical Company•3M Company这些公司通过不断的技术创新和产品改进来提高市场份额。
5. 市场前景与机会CMP技术市场前景广阔，未来几年预计将保持稳定增长。
随着新兴技术的发展，如人工智能、物联网和汽车电子等领域的快速增长，CMP技术将得到进一步的推动和应用。
目前，CMP技术仍然存在一些挑战，如成本高、工艺复杂等问题，但随着技术的进步和市场需求的增长，这些挑战也将逐渐得到解决。
cmp化学机械抛光 极限精度
cmp化学机械抛光极限精度【序言】在当今高科技产业发展的浪潮中，CMP化学机械抛光技术被广泛应用于半导体、光伏、显示器等领域。
而其中的极限精度问题更是成为了业界研究的热点之一。
本文将对CMP化学机械抛光技术以及其在极限精度方面的应用进行探讨和剖析，旨在为读者全面展示并深刻理解这一主题。
【一、CMP化学机械抛光技术的发展】1. 缘起：CMP化学机械抛光技术始于20世纪80年代，主要应用于平整化硅片表面。
2. 工作原理：CMP技术是通过磨粒与化学液混合形成磨蚀剂，利用磨蚀剂在机械抛光过程中，对材料表面进行磨削和平整化处理。
3. 发展历程：随着半导体和光电子等行业的快速发展，CMP技术迅速成熟，并被广泛应用于细线宽制造、高阻抗材料平整化等工艺中。
4. CMP技术的关键影响因素：包括磨蚀剂、磨擦力、氧化环境、温度等多个方面，其中磨蚀剂具有重要影响。
【二、CMP化学机械抛光技术的应用】1. 半导体领域：CMP技术在半导体制造中发挥着至关重要的作用，能够实现高精度、高速度的平整化处理。
2. 光伏领域：CMP技术可用于太阳能电池片的平整化处理，提高能量转换效率，增强光伏组件的性能。
3. 显示器领域：CMP技术在TFT-LCD、OLED等显示器制造过程中应用广泛，通过调整磨蚀剂和磨擦力等参数，实现优质显示效果。
【三、CMP化学机械抛光技术的极限精度问题】1. 概念解释：CMP技术在实际应用中面临的极限精度问题，是指在处理精度要求较高的工艺中，CMP技术的磨削误差会对器件性能产生不可忽视的影响。
2. 影响因素：CMP技术的极限精度受到多方面因素的制约，如磨蚀剂颗粒大小分布、机械压力的控制、抛光头的设计等。
3. 解决方案：针对CMP技术的极限精度问题，研究者提出了多种改进方案，包括优化磨蚀剂的粒度分布、改善机械压力的均匀性、优化抛光头的结构等。
【四、个人观点与理解】CMP化学机械抛光技术作为一项关键技术，对于现代高科技产业的发展具有重要意义。
中国CMP抛光材料行业市场现状分析
中国CMP抛光材料行业市场现状分析一、CMP抛光材料行业概况伴随着摩尔定律的发展，集成电路的发展经历了从小规模集成电路(SSI)、中规模集成电路（MSI）、大规模集成电路（LSI）、甚大规模集成电路（VLSI）直至今天的超大规模集成电路（ULSI）、巨大规模集成电路（GSI）。
化学机械抛光技术是集成电路制造中的关键技术之一，是唯一可实现全局平坦化的工艺技术。
CMP材料产业链与万华化学聚氨酯板块相关度高，抛光液主要原料包括研磨颗粒、各种添加剂和水，其中研磨颗粒主要为硅溶胶和气相二氧化硅。
化学机械抛光液原料中添加剂的种类根据产品应用需求有所不同，如金属抛光液中有金属络合剂、腐蚀抑制剂等，非金属抛光液中有各种调节去除速率和选择比的添加剂。
CMP抛光液由研磨料、PH值调节剂、氧化剂、分散剂还有表面活性剂组成，介质复杂度很高。
高品质抛光液的关键在于控制磨料的硬度、粒径、形状等因素，同时使得各成分达到合适的质量浓度，以达到最好的抛光效果。
抛光垫会在抛光的过程中会不断消耗，因而其使用寿命成为衡量抛光垫重要技术指标，越长的寿命越有利于晶圆厂维持稳定生产。
此外，缺陷率对于抛光垫也同样重要，这一指标在纳米制程的晶圆生产中尤为重要。
抛光垫的性质直接影响晶片的表面质量,是关系到平坦化效果的直接因素之一。
二、中国CMP抛光材料行业市场现状分析随着半导体工业飞速发展，电子器件的尺寸越来越小，所以对半导体原材料晶片表面的平整度要求也越来越高，达到纳米级别。
对晶片表面处理的传统的平坦化技术有热流法、旋转玻璃法、回蚀法、选择淀积等，但这些都只能做到局部的平面化，不能达到全局平面化。
2019年晶圆制造材料市场出货量为118.1亿平方英寸，同比下降7%。
晶圆制造中，对CMP材料的需求占比约7%。
CMP工艺过程中所采用的设备及消耗品包括：抛光机、抛光液、抛光垫、后CMP清洗设备、抛光终点检测及工艺控制设备、废物处理和检测设备等。
其中CMP材料主要包括抛光液、抛光垫、调节器、CMP清洗以及其他等耗材，而抛光液和抛光垫占CMP材料细分市场的80%以上，是CMP工艺的核心材料。
cmp化学机械抛光 极限精度
cmp化学机械抛光极限精度（原创实用版）目录1.化学机械抛光（CMP）简介2.CMP 的极限精度3.CMP 技术的发展前景正文一、化学机械抛光（CMP）简介化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing，简称 CMP）是一种在半导体制造过程中用于平滑和抛光硅片的先进技术。
CMP 技术通过化学腐蚀和机械研磨的共同作用，能够实现对硅片表面的高精度抛光，从而满足集成电路对表面平整度的严苛要求。
二、CMP 的极限精度CMP 技术的极限精度是指该技术能够实现的最高表面平整度。
在实际应用中，CMP 的极限精度受到多种因素的影响，包括抛光液的成分、抛光垫的材质和硬度、抛光过程中产生的热量等。
随着半导体工艺的不断发展，对 CMP 技术的极限精度要求也越来越高。
目前，CMP 技术已经能够实现纳米级别的极限精度，满足了最先进的集成电路制造需求。
然而，随着制程技术的进一步发展，CMP 技术需要继续提高其极限精度，以满足未来半导体产业的发展需求。
三、CMP 技术的发展前景CMP 技术作为半导体制造领域的关键技术之一，其发展前景十分广阔。
未来，CMP 技术将继续向更高精度、更高效率和更环保的方向发展。
首先，随着集成电路制程技术的不断演进，对 CMP 技术的极限精度要求将不断提高。
因此，研究人员需要不断优化抛光液、抛光垫等关键材料，以提高 CMP 技术的极限精度。
其次，CMP 技术的效率也是未来发展的重要方向。
通过改进抛光工艺、提高抛光液的利用率等方式，可以提高 CMP 技术的抛光效率，降低生产成本。
最后，环保是 CMP 技术发展的重要趋势。
在抛光过程中产生的废液、废气等污染物需要得到妥善处理，以减少对环境的影响。
因此，研发更环保的 CMP 技术将成为未来的重要发展方向。
总之，CMP 技术在半导体制造领域具有举足轻重的地位。
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化学机械抛光(CMP)技术的发展、应用及存在问题雷红 雒建斌 马俊杰(清华大学摩擦学国家重点实验室 北京 100084) 摘要:在亚微米半导体制造中,器件互连结构的平坦化正越来越广泛采用化学机械抛光(C MP)技术,这几乎是目前唯一的可以提供在整个硅圆晶片上全面平坦化的工艺技术。
本文综述了化学机械抛光的基本工作原理、发展状况及存在问题。
关键词:C MP 设备 研浆 平面化技术Advances and Problems on Chemical Mechanical PolishingLei Hong Luo Jianbin Ma J unjie(T he S tate K ey Lab oratery of T rib ology,Tsinghua University100084)Abstract:Chemical mechanical polishing(C MP)has become widely accepted for the planarization of device interconnect structures in deep submicron semiconductor manu facturing1At present,it is the only technique kn own to provide global planarization within the wh ole wafers1The progress and problem of C MP are reviewed in the paper1K eyw ords:CMP Equipment Slurry Planarization1 C MP的发展、应用随着半导体工业沿着摩尔定律的曲线急速下降,驱使加工工艺向着更高的电流密度、更高的时钟频率和更多的互联层转移。
由于器件尺寸的缩小、光学光刻设备焦深的减小,要求片子表面可接受的分辨率的平整度达到纳米级[1]。
传统的平面化技术如基于淀积技术的选择淀积、溅射玻璃S OG、低压C VD、等离子体增强C VD、偏压溅射和属于结构的溅射后回腐蚀、热回流、淀积—腐蚀—淀积等,这些技术在IC工艺中都曾获得应用。
但是,它们虽然也能提供“光滑”的表面,却都是局部平面化技术,不能做到全局平面化。
目前,已被公认的是,对于最小特征尺寸在0135μm及以下的器件,必须进行全局平面化,为此必须发展新的全局平面化技术。
90年代兴起的新型化学机械抛光(Chem ical M echanical P olishing,简称C MP)技术则从加工性能和速度上同时满足了圆片图形加工的要求。
C MP技术是机械削磨和化学腐蚀的组合技术,它借助超微粒子的研磨作用以及浆料的化学腐蚀作用在被研磨的介质表面上形成光洁平坦表面[2、3]。
C MP技术对于器件制造具有以下优点[1]:(1)片子平面的总体平面度:C MP工艺可补偿亚微米光刻中步进机大像场的线焦深不足。
(2)改善金属台阶覆盖及其相关的可靠性:C MP 工艺显著地提高了芯片测试中的圆片成品率。
(3)使更小的芯片尺寸增加层数成为可能:C MP 技术允许所形成的器件具有更高的纵横比。
因而,自从1991年美国I BM公司首先将C MP工艺用于64Mb DRAM的生产中之后,该技术便顺利而迅速地在各种会议和研究报告中传播,并逐步进入工业化生产[4、5]。
目前美国是C MP最大的市场,它偏重于多层器件,欧洲正在把C MP引入生产线,而日本和亚太地区将显著增长,绝大多数的半导体厂家采用了金属C MP,而且有能力发展第二代金属C MP工艺。
据报道[6],1996年日本最大十家IC制造厂家中,有七家在生产0135μm器件时使用了C MP平坦化工艺,韩国和台湾也已开始C MP在内的亚微米技术。
近年来,C MP发展迅猛,在过去三年中,化学机械抛光设备的需求量已增长了三倍,并且在今后的几年内,预计C MP设备市场仍将以60%的增长幅度上升。
C MP 技术成为最好也是唯一的可以提供在整个硅圆晶片上全面平坦化的工艺技术,C MP技术的进步已直接影响着集成电路技术的发展。
C MP的研究开发工作已从以美国为主的联合体SE M ATECH发展到全球,如欧洲联合体J ESSI,法国研究公司LETI和C NET,德国Fraunhofer研究所等[7],日本和亚洲其它国家和地区如韩国、台湾等也在加速研究与开发,并呈现出高竞争势头。
并且研究从居主导地位的半导体大公司厂家的工艺开发实验室正扩展到设备和材料供应厂家的生产发展实验室。
C MP技术的应用也将从半导体工业中的层间介质(I LD),绝缘体,导体,镶嵌金属W、Al、Cu、Au,多晶硅,硅氧化物沟道等的平面化[8],拓展到薄膜存贮磁盘,微电子机械系统(MFMS),陶瓷,磁头,机械磨具,精密阀门,光学玻璃,金属材料等表面加工领域。
2 C MP 技术C MP 技术的目的是消除芯片表面的高点及波浪形。
C MP 的基本原理是将圆晶体片在研磨浆(如含有胶体S iO 2悬浮颗粒的K OH 溶液)的存在下相对于一个抛光垫旋转,并施加一定的压力,借助机械磨削及化学腐蚀作用来完成抛光。
C MP 技术[9～11]所采用的设备及消耗品包括:C MP 设备、研浆、抛光垫、后C MP 清洗设备、抛光终点检测及工艺控制设备、研浆分布系统、废物处理和检测设备等。
其中研浆和抛光垫为消耗品,其余为抛光及辅助设备。
C MP 工艺是摩擦学、流体力学和化学的结合,因此会受到来自芯片本身和磨抛机械等因素的影响。
一个完整的C MP 工艺主要由抛光、后清洗和计量测量等操作组成,C MP工艺中的要素包括以下内容:(1)抛光机如图1所示,其基本组成为一个转动的圆盘和一个圆晶片固定装置。
两者都可施力于圆晶片并使其旋转,在研浆(如含有胶状S iO 2悬浮颗粒的K OH 溶液)的帮助下完成抛光,用一个自动研浆添加系统就可保证抛光垫湿润程度均匀,适当地送入新研浆及保持其成分不变。
图1 一种C MP 设备简图目前世界上生产这类设备的厂家已达20家,12家在太平洋沿线,两家在欧洲,其余在美国[12]。
如美国IPEC —Planar 公司生产的IPEC372-u 、472、672型C MP 设备,都是单头、单板抛光工艺。
672-Ⅱ型有两个抛光模块,生产能力40～50片/h ;四个抛光模块,生产能力80～100片/h 。
英国Logitech 公司推出CP3000C MP 设备,可加工012032m 圆片,从去胶开始全部由机械手操作,使圆片受损最小。
日本东芝机械公司推出C MS —200型单元单片式C MP 设备,可加工011524/012032m 圆片,生产能力20片/h ,加压具有自动分级功能,在抛光同时会自动清洗,甩干。
国内迄今还未有一家公司生产C MP 设备,随着国内0135μm 工艺的不断推进,多层布线中平坦化工艺的矛盾将日益突出,为此,及早在国内进行C MP 设备和工艺的开发已成为当务之急。
C MP 设备目前正在由单头、双头抛光机向多头抛光机发展,结构逐步由旋转运动结构向轨道抛光方法[13]和线性抛光方法[14]方面发展。
0118μm 技术对C MP 设备提出了更高的要求,如设备集成、干进干出、抛光头改进、多工序加工、无研磨膏C MP 、终点检测、自动输送接口、干法清洗圆片等,同时,对于0118μm 或更小图形尺寸的新材料(低、高k 值绝缘材料和铜)的C MP 设备还有待开发。
(2)抛光垫抛光垫是输送研磨浆的关键部件,它用于将研磨浆中的磨蚀粒子送入片子表面并去除副产品,平坦化的获得是因为圆晶片上那些较高的部分接触抛光垫而被去除。
抛光垫的机械性能,如弹性和剪切模量、可压缩性及粗糙度对抛光速度及最终平整度起着重要作用。
抛光垫的硬度对抛光均匀性有明显的影响,硬垫可获得较好的模内均匀性(WID )和较大的平面化距离,软垫可改善片内均匀性(WIW ),为获得良好的WID 和WIW ,可组合使用软、硬垫[15],在圆片及其固定装置间加一层弹性背膜(backing film ),可满足刚性及弹性的双重要求。
抛光垫常为含有聚氨基甲酸酯的聚酯纤维毡。
抛光垫使用后会逐渐“釉化”,使去除速度下降,用修整的方法可以恢复抛光垫的粗糙面,改善其容纳浆料的能力,从而使去除速度得到维持且延长抛光垫的寿命。
因而改进抛光垫、延长其使用寿命从而减小加工损耗是C MP 技术的主要挑战之一。
(3)研浆研浆是C MP 的关键要素之一,研浆的化学作用在金属C MP 中起主要作用,研浆的组成、pH 值、颗粒粒度[16]及浓度、流速、流动途径对去除速度都有影响。
研浆一般由研磨剂(S iO 2、Al 2O 3等)、表面活性剂、稳定剂、氧化剂等组成[17～19],最具代表性的抛光浆液由一个S iO 2抛光剂和一个碱性组分水溶液组成,S iO 2粒度范围为1～100nm ,且非常均匀,S iO 2浓度为115～50%,碱性组成一般使用K OH 、氨或有机胺,pH 值为915～11。
抛光不同的材料所需的抛光浆液组成均不同,在镶嵌W C MP 工艺中典型使用铁氰酸盐、磷酸盐和胶体S iO 2或悬浮Al 2O 3粒子的混合物,溶液的pH 值在510～615之间。
抛光氧化物的浆料一般以S iO 2为磨料,pH 值一般控制在pH >10,而抛光金属则以Al 2O 3作添加剂的基础材料,以便控制粘性和腐蚀及去除副产品,研磨料的性能、分散稳定性对于C MP 浆都是很重要的。
浆料的研究仍集中于I LD C MP ,最近逐渐转向金属C MP (如W C MP 等),随着IC 工艺的发展,研究的重点已转移到用铜做层间引线的领域上来,铜的C MP 作为微型器件的主要加工工艺,各国均在加紧工艺研究。
浆料研究的最终目标是找到化学作用和机械作用的最佳结合,以正确获得高去除速度、平面度好、膜厚均匀性好及选择性高的浆料,同时还要兼顾易清洗性、对设备的腐蚀性、废料的处理费用及安全性。
(4)C MP后清洗圆晶片经C MP加工后,会有少量浆料残留在片子上,从而影响其表面的质量及下道工序,因而C MP 的后清洗是C MP加工的重要部分,其目的是把C MP 中的残留粒子和金属沾污减少到可接受的水平。
现在对0135μm及以下的C M OS工艺,要求后清洗提供的片子上附着物不多于500个/m2×0112μm,碱金属粒子数不大于5×1011原子/cm2[20]。
C MP后清洗已成功地使用了湿式化学浴处理、喷射处理、去离子水及NH4OH擦洗、超声及两步抛光等方法,这些方法单用或组合使用[20～22]。
湿式化学处理台、酸处理器、用PVA刷加去离子水擦洗对氧化物C MP后处理特别有效。