CMP设备中几种下压力施加结构简介
cmp磨头结构
cmp磨头结构【原创实用版】目录1.CMP 磨头的概念与作用2.CMP 磨头的主要结构3.CMP 磨头的工作原理4.CMP 磨头的应用领域正文1.CMP 磨头的概念与作用CMP 磨头，全称为化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing）磨头，是一种在半导体制造过程中用于抛光硅片的设备。
CMP 磨头的主要作用是通过化学和机械作用相结合的方式，对硅片表面进行高精度抛光，以达到所需的表面粗糙度和平面度。
2.CMP 磨头的主要结构CMP 磨头主要由以下几个部分组成：（1）磨头本体：磨头本体是 CMP 磨头的核心部分，主要用于承载抛光垫和驱动抛光过程。
它通常由高强度、高耐磨性的材料制成，以保证在高强度的抛光过程中不会损坏。
（2）抛光垫：抛光垫是直接参与抛光过程的部分，其表面涂覆有一层抛光液。
在抛光过程中，硅片与抛光垫之间的摩擦力使得硅片表面逐渐变得光滑。
（3）驱动装置：驱动装置负责让磨头本体旋转，并在抛光过程中对硅片施加合适的压力。
驱动装置的精度直接影响到抛光过程的稳定性和抛光效果。
（4）控制系统：CMP 磨头通常配有一套先进的控制系统，用于实时监控和调整抛光过程中的各项参数，如抛光速度、压力、抛光液浓度等，以保证抛光效果的一致性和可靠性。
3.CMP 磨头的工作原理CMP 磨头的工作原理主要分为以下几个步骤：（1）将硅片放置在抛光垫上，并使其与抛光垫紧密贴合。
（2）驱动磨头本体旋转，并在抛光垫表面涂覆一层抛光液。
（3）在磨头本体旋转的过程中，硅片与抛光垫之间产生摩擦力，使得硅片表面逐渐变得光滑。
（4）抛光液中的化学成分与硅片表面的材料发生反应，进一步提高抛光效果。
（5）控制系统实时监测抛光过程中的各项参数，并根据需要进行调整，以保证抛光效果的一致性和可靠性。
4.CMP 磨头的应用领域CMP 磨头广泛应用于半导体制造、光电子器件制造、微电子器件制造等领域。
在这些领域中，CMP 磨头主要用于硅片、玻璃片、陶瓷片等材料的抛光，以满足器件制造过程中对表面质量和平面度的高要求。
化学机械抛光工艺(CMP)全解
化学机械抛光液（CMP）氧化铝抛光液具体添加剂摘要：本文首先定义并介绍CMP工艺的基本工作原理，然后，通过介绍CMP系统，从工艺设备角度定性分析了解CMP的工作过程，通过介绍分析CMP工艺参数，对CMP作定量了解。
在文献精度中，介绍了一个SiO2的CMP平均磨除速率模型，其中考虑了磨粒尺寸，浓度，分布，研磨液流速，抛光势地形，材料性能。
经过实验，得到的实验结果与模型比较吻合。
MRR 模型可用于CMP模拟，CMP过程参数最佳化以及下一代CMP设备的研发。
最后，通过对VLSI 制造技术的课程回顾，归纳了课程收获，总结了课程感悟。
关键词：CMP、研磨液、平均磨除速率、设备Abstract：This article first defined and introduces the basic working principle of the CMP process, and then, by introducing the CMP system, from the perspective of process equipment qualitative analysis to understand the working process of the CMP, and by introducing the CMP process parameters, make quantitative understanding on CMP.In literature precision, introduce a CMP model of SiO2, which takes into account the particle size, concentration, distribution of grinding fluid velocity, polishing potential terrain, material performance.After test, the experiment result compared with the model.MRR model can be used in the CMP simulation, CMP process parameter optimization as well as the next generation of CMP equipment research and development.Through the review of VLSI manufacturing technology course, finally sums up the course, summed up the course.Key word: CMP、slumry、MRRs、device1.前言随着半导体工业飞速发展，电子器件尺寸缩小，要求晶片表面平整度达到纳米级。
cmp设备工艺技术
cmp设备工艺技术CMP设备工艺技术CMP（Chemical Mechanical Polishing，化学机械抛光）是一种高精度平坦化工艺，广泛应用于集成电路、光电子器件和MEMS等领域。
CMP设备工艺技术是CMP工艺实施的核心，下面将介绍一些CMP设备工艺技术的关键点。
首先是CMP设备的基本构成。
CMP设备主要由抛光头、液体供给系统、研磨盘和控制系统等部分组成。
抛光头是CMP的核心部件，负责在研磨盘上进行材料的抛光和平坦化。
液体供给系统通过喷射喷雾器将研磨液喷洒到研磨盘上，起到冷却、清洗和润滑的作用。
研磨盘是将材料固定在上面进行抛光的平台，通常由金属材料制成，表面覆盖有聚氨酯或聚合物薄膜。
控制系统负责控制CMP过程中的压力、速度、温度和材料移除率等参数。
其次是CMP设备工艺的关键技术。
首先是研磨液的选择和配方。
研磨液是CMP过程中起到化学反应和材料移除的关键因素。
研磨液的选择应根据待抛光材料的特性和需求进行，常见的研磨液有氧化铝、铝羟基磷酸盐和二氧化硅等。
研磨液的配方需根据具体工艺要求进行优化，包括溶液的pH值、离子浓度和表面活性剂的添加等。
其次是抛光头的设计和优化。
抛光头的设计应考虑到待抛光材料的特性以及所需抛光质量的要求。
抛光头通常由金属或聚合物制成，具有多个孔洞用于喷洒研磨液。
抛光头的结构和孔径大小会影响到研磨液的喷射和分布情况，进而影响到抛光质量。
优化抛光头的设计可以改善CMP的均匀性、速度和材料移除率等性能。
最后是工艺参数的控制和优化。
CMP过程中的工艺参数包括压力、速度、温度和时间等。
这些参数的选择和控制对于抛光质量和效率都有着重要的影响。
压力的选择应根据待抛光材料的硬度和脆性进行，过高或过低的压力都会导致抛光质量的下降。
速度的选择应适应待抛光材料的特性和要求，过高的速度可能导致材料的损伤，而过低的速度可能导致抛光效率的下降。
温度的控制可以影响到研磨液的化学反应和材料的软化，进而影响到抛光质量的提高。
半导体 第十四讲 CMP
在CMP单项工艺之中，抛光后清洗是非常重要的步 骤。通常我们必须权衡抛光指标(均匀性，平整度， 产能)与清洗指标(颗粒，划伤，其他表面损伤， 残余的离子和金属玷污)。超声搅拌可与柔软的抛 光板刷或清洁溶剂相结合，以帮助去除硅表面的 胶状悬浮物。通常硅片都需要转移到预留用于清 洁的第二块抛光盘，这个转移必须及时进行以防 硅片表面的悬浮物变干，一旦悬浮物变干则残留 物的去除会变得非常困难。
对于钨CMP工艺，氧化铝(矾土)是最常用的 研磨料，由于它比其他大多数研磨料都更 接近于钨的硬度。钨通过不断的，自限制 的钨表面的氧化和随之以后的机械研磨被 去除。这种膏剂形成含水钨氧化物，被数 量级为200nm的氧化铝颗粒选择性去除。已 经表明，对于典型的CVD钨，当膜变薄时去 除速率增加。这与钨晶粒尺寸的改变相关。
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。
Cabot所用的氧化硅粒子是经由四氯化碳 (SiCl4)在近乎1800℃的高温下与高纯度的氢、 氧作用烧结成氧化硅粒子，可以获得高纯 度及均匀分布的颗粒。经由燃烧条件的控 制，即可调整粒子的尺寸，生产的稳定性 好。相对其他氧化硅粒子的制作方式，高 温烧结可拥有较窄的粒径尺寸分布。这是 Cabot持续占有全球主要市场的因素。
氮化镓cmp化学机械抛光_概述说明以及解释
氮化镓cmp化学机械抛光概述说明以及解释1. 引言1.1 概述氮化镓CMP化学机械抛光是一种常用于半导体制造过程中的表面处理技术，可以实现对氮化镓材料表面的平整化和清洁化。
随着氮化镓半导体器件在日常生活和工业应用中的广泛应用，对氮化镓CMP的研究与发展也日益重要。
本文旨在系统地介绍氮化镓CMP技术的基本原理、关键参数以及影响因素。
通过对近期研究进展的归纳与分析，总结出氮化镓CMP在半导体制造中的应用领域以及优化策略和挑战。
此外，还将探讨近期改进和创新对该方法进行了哪些改善，并提供了针对未来研究方向和工业应用前景的建议。
1.2 文章结构本文共分为五个部分。
第一部分是引言部分，在这一部分我们将概述文章所涵盖内容以及列举文中各个小节目录作简要说明。
第二部分将详细介绍氮化镓CMP技术的基本原理、关键参数以及影响因素。
首先会对化学机械抛光技术进行概述，然后重点讨论氮化镓CMP的基本原理以及CMP过程中的关键参数。
第三部分将探讨氮化镓CMP在半导体制造中的应用以及工艺优化策略和挑战。
我们将详细介绍氮化镓CMP在半导体制造中的具体应用领域，并对优化策略和挑战进行深入讨论。
此外，还会总结近期研究对氮化镓CMP方法进行的改进与创新。
第四部分将介绍氮化镓CMP实验方法和步骤，并对所使用的设备和材料进行简单介绍。
我们还会详细解释实验流程和步骤，并给出实验结果及数据分析方法。
最后一部分是结论与展望，在这一部分我们将对全文内容进行总结，回顾所得到的研究成果，并提出对未来氮化镓CMP研究方向和工业应用前景的建议与展望。
1.3 目的本文旨在提供一份系统、全面且准确地关于氮化镓CMP技术的文章，以满足读者对该技术原理、应用和发展的需求。
通过深入地研究和分析，本文希望能够促进氮化镓CMP技术在半导体制造领域的应用，并为未来的研究方向和工业应用提供有效的指导和展望。
2. 氮化镓CMP化学机械抛光的原理2.1 化学机械抛光技术概述化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing，简称CMP）技术是一种通过在制造过程中对材料表面进行仿佛研磨和化学反应的综合处理方法。
cmp膜 交联结构沉淀-概述说明以及解释
cmp膜交联结构沉淀-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容可以从CMP膜的定义和作用入手，以简洁明了的语言概括介绍CMP膜及其交联结构在材料科学领域中的重要性和广泛应用。
以下是可能的一种写法：概述CMP膜（Chemical Mechanical Polishing Membrane），是一种具有交联结构的薄膜材料，其在材料科学领域中起着重要作用。
CMP膜的交联结构是指在材料制备过程中通过化学和机械的双重作用形成的一种材料结构。
相比于传统薄膜材料，CMP膜的交联结构给予了它独特的物理和化学性质，使其在各种应用领域具有显著的优势。
CMP膜在半导体、光电子、材料加工和微电子设备等领域具有广泛的应用。
它被广泛用于制备半导体器件、光电子元件和微观结构的加工过程中，并在提高器件性能和可靠性方面发挥着重要作用。
CMP膜的交联结构能够增强膜的机械强度和热稳定性，提高其耐磨性和抗化学腐蚀性能。
此外，由于其优异的电学性质和独特的表面特性，CMP 膜还可用于制备高性能的光电子材料和微电子器件。
本文旨在探讨CMP膜交联结构的优势及其在各个领域的可能应用。
在接下来的章节中，我们将详细介绍CMP膜的基本原理以及交联结构在材料科学中的重要性。
通过深入了解CMP膜的交联结构，我们将更好地理解其在各种应用领域中的潜力和发展前景。
1.2文章结构文章结构是指整篇文章的组织框架和内容安排。
一个良好的文章结构能够使读者更好地理解文章的主题和内容，并能够有条理地阐述作者的观点和论证。
在这篇文章中，我们将会按照以下方式组织和安排内容：1. 引言：在引言部分，我们将会概述本文的主题和目的，以及CMP 膜和交联结构的基本概念和重要性。
同时，我们还会简要介绍文章的结构和内容安排。
2. 正文：正文部分将会详细介绍CMP膜的基本原理和交联结构的重要性。
在2.1节，我们将会深入探讨CMP膜的基本原理，包括其组成成分和制备方法。
同时，我们还会介绍CMP膜在半导体制造和光学领域的应用情况。
CMP承载器背压发展历程
CMP承载器背压发展历程李伟，周国安，徐存良，詹阳【摘要】随着集成电路（IC）技术节点越来越严苛，对晶圆的局部和全局平整度提出了越来越高的要求，化学机械抛光技术（CMP）是满足晶圆表面形貌的关键技术。
承载器是CMP设备的关键部件，通过研究历代承载器的背压施加方式和区域压力控制方式对晶圆表面全局平整度的影响，发现随着技术节点的提高，承载器施加越来越多路背压且背压控制精度越来越高。
因此，国产CMP 设备为了满足集成电路的严格要求，其承载器必须具备施加多区域背压，且控制精度越来越高。
【期刊名称】电子工业专用设备【年(卷),期】2015(000)003【总页数】4【关键词】化学机械平坦化；背压；多区域控制；承载器；保持环化学机械抛光（Chemical Mechanical Planarization，CMP）是集成电路生产线中的核心工艺之一，而CMP中的承载器是整个CMP系统的基本组成部分，是关系到CMP平坦化效果的核心技术之一，各个CMP设备原厂商（OEM）的承载器结构设计虽各有特色，但本质是承载器背压（Back Pressure）的不同施加方式和区域控制方式。
因此研究承载器背压发展历程有助于国产承载器的开发，从而促进CMP设备国产化。
1 小孔单背压直接施压方式20世纪80年代后期，IBM开发的CMP采用的是全局平坦化方法，20世纪90年代后期，CMP成为实现多层金属技术的主要平坦化技术，此时出现的第一代CMP典型设备是West tech的IPEC372M及Strasbaugh的6DS-SP，这两款设备承载器均采用的是真空吸附方式抓取晶圆，在抛光过程中直接施加压力（绝大多数采用的是正压）于晶圆背面，如图1所示。
从图1中可以看出，黑色的背膜贴在不锈钢盘材质的装载盘上，背膜和装载盘对应位置小孔贯通。
边缘是保持环，以固定方式安装在装载盘上。
这种方式可采用负压快速吸附晶圆和正压快速卸载晶圆；在抛光过程中，正压通过多个小孔直接作用于晶圆表面。
半导体CMP工艺介绍
• 研磨垫（pad）
– 研磨时垫在晶片下面的片状物。它的使用寿命会影响研磨速率等。
• 研磨垫整理器（condition disk）
– 钻石盘状物，整理研磨垫。
CMP耗材的影响
• 随着CMP耗材（consumable）使用寿命（life time）的增加， CMP的研磨速率（removal rate），研磨均匀度（Nu%）等参数 都会发生变化。故要求定时做机台的MONITOR。
23: Mirra 的机器手接着把WAFER从暂 放台运送到LOADCUP。LOADCUP 是WAFER 上载与卸载的地方。
34: HEAD 将WAFER拿住。CROSS 旋 转把HEAD转到PLATEN 1到2到3如 此这般顺序般研磨。
HEAD
43: 研磨完毕后，WAFER 将在 LOADCUP御载。
35: Mirra 的机器手接着把WAFER从 LOADCUP 中拿出并送到MESA清洗。
56: MESA清洗部分有1）氨水（NH4OH）+MEGASONIC（超声波）糟 2） 氨水（NH4OH）刷。 3）氢氟酸水（HF)刷 4）SRD，旋转，烘干部。
61: 最后，FABS 机器手把清洗完的WAFER 送回原本的CASSETTE。加工就 这样完毕了。
ROUGH POLY CMP 流程-2b
FOX
P2
P2
Cell
CELL ARRAY CROSS SECTION
PR COATING
P2 FOX
功能：PR 填入糟沟以保护 糟沟内的ROUGH POLY。
P2
P2
P2
FO
FO
X
X
Cell
CELL ARRAY CROSS SECTION
CMP
USG Metal Film
USG
Laser
Photodetector Reflective Intensity
Laser
Photodetector
time
CMP后清洗
• • • • 去除颗粒和其他化学污染物 DI water（去离子水） 刷子 去离子水量越大, 刷子压力越大清洗效率越高 刷子通常是多孔聚合物材质, 允许化学物质渗入并传递到 晶圆表面 • 三步:清洁, 冲洗,干燥
Chemical Mechanical Planarization (Polishing)
目录
• • • • • • CMP背景定义 CMP系统结构 CMP研磨液 终点检测 CMP后清洗 文献
背景
• 随着半导体工业飞速发展，电子器件尺寸缩小，要求晶片 表面平整度达到纳米级。传统的平坦化技术，仅仅能够实 现局部平坦化，但是当最小特征尺寸达到0.25μm以下时， 必须进行全局平坦化。 • 常见的传统平面化技术很多。如热流法，旋转玻璃法，回 蚀法，电子环绕共振法，选择淀积，低压CVD，等离子增 强CVD,淀积-腐蚀-淀积法等。 • 但它们都属于局部平面化工艺，不能做到全局平面化。
光学测终点: 电介质
• 反射光相互干涉 • 薄膜厚度的变化引起干涉状态的周期变化 • 电解质薄膜厚度的变化可以由反射光的变化来监测
Substrate 电介质薄膜
Laser
Photodetector Light Intensity （光强） Time
光学测终点: 金属
• 反射率的改变可用来测金属CMP终点 • 金属表面有很高反射率 • 金属层被磨除时表面反射率大幅减少
研磨液组分分开存储按比例混合
磨料胶体
LFC
cmp设备工作原理
cmp设备工作原理
CMP（化学机械抛光）设备是一种用于平坦化和抛光半导体材料表面的关键工艺设备。
以下是CMP设备的工作原理：
1.基本结构：CMP设备由一个旋转的平板（称为轮盘）和
上面附着磨料的抛光垫（称为抛光头）组成。
被抛光的半导
体材料（如硅片）被放置在轮盘上。
2.研磨液供应：CMP过程需要使用研磨液，它是由含有磨
料颗粒的化学溶液组成。
研磨液被喷洒到轮盘和抛光头的接
触区域。
3.抛光过程：轮盘开始旋转，同时抛光头也开始旋转并向
下施加压力。
磨料颗粒在研磨液的作用下，与半导体材料的
表面接触并磨损表面。
4.悬浮颗粒去除：在CMP过程中，磨料颗粒和被磨损的材
料形成了一个悬浮液。
通过研磨液的循环和过滤系统，将悬
浮液中的磨料颗粒去除，以保持研磨液的质量和稳定性。
5.平坦化效果：通过调整轮盘和抛光头的运动参数（如旋
转速度、施加压力和研磨液的流量），以及使用适当的磨料
颗粒和化学溶液，可以实现对半导体材料表面的精确平坦化
和抛光。
CMP设备的工作原理主要涉及磨料颗粒和化学溶液的作用，通过旋转运动和压力施加，实现对半导体材料表面的精确磨损和平坦化。
这是一种关键的工艺设备，用于制造半导体器件、光学器件和其他需要高精度表面的应用。
cmp的技术要求-概述说明以及解释
cmp的技术要求-概述说明以及解释1.引言1.1 概述CMP (Content Management Platform) 是一种基于互联网技术的内容管理平台，旨在帮助企业、组织和个人更加高效地管理和发布内容。
它通过提供一套完备的技术要求，使得用户可以轻松创建、编辑、组织和发布各种类型的内容，如文档、图片、视频、音频等。
随着互联网的快速发展和信息爆炸式增长，如何高效地管理和发布内容成为了一个亟待解决的问题。
CMP通过将传统的内容管理方式与先进的技术手段相结合，为用户提供了一种全新的解决方案。
它包括了一系列的技术要求，涵盖了内容创建、编辑、版本控制、权限管理、发布等方面，可以帮助用户在多渠道、多平台上统一管理和发布内容。
CMP的技术要求可以分为以下几个方面：1. 内容创建和编辑：CMP需要提供一个用户友好的界面，使得用户可以方便地创建和编辑各种类型的内容。
这些内容可以包括文字、图片、视频、音频等，用户可以通过富文本编辑器或其他工具进行编辑和格式化。
2. 版本控制：CMP需要支持对内容的版本控制，使得用户可以随时查看和恢复之前的版本。
这对于团队协作和内容审查非常重要，可以避免人为错误或不必要的修改带来的影响。
3. 权限管理：CMP需要提供一个严密的权限管理系统，以确保只有授权人员能够进行内容的创建、编辑和发布。
这可以有效地防止非法操作和信息泄露，并确保内容的安全性和可靠性。
4. 多渠道发布：CMP需要支持多渠道的内容发布，包括网站、移动应用、社交媒体等。
用户可以通过统一的平台，将内容发布到不同的渠道，以提高内容的传播效果和覆盖范围。
5. 数据分析和统计：CMP需要提供强大的数据分析和统计功能，以帮助用户了解内容的表现和效果。
通过对各种指标和数据的分析，用户可以根据实际情况进行调整和优化，提升内容的质量和效益。
综上所述，CMP的技术要求涵盖了内容创建、编辑、版本控制、权限管理、多渠道发布、数据分析和统计等方面。
CMP设备中几种下压力施加结构简介
电里子王专童 用设塑备鱼 研究
ＣＭ Ｐ设备 中几 种 下压 力施加 结构 简 介
周国安 ，詹 阳 ，李 伟 ，胡兴 臣，陈 威
（中国 电子科技集 团公 司第 四十五研 究所 ，北京 １００１７６）
摘 要 ：分 析 了旋转 臂 式 结 构 的 下压 力特 点 ，指 出其 采 用 最 直 接 的杠 杆 原 理 ，是 第 一代 ＣＭＰ机
型 ＩＰＥＣ３７２Ｍ 的典 型 结构 ，适 用于 ０．８ Ｉｘｍ 的技 术 节 点 ，并 指 出其 局 限性 ；后 分 析 了桥 式 下压 力 结
构 ．加 了垂 直 于抛光 台的主 轴 套及 铰链 结构 ．这 种 改善 性 的杠 杆 原理 保 证 气缸 施 加 下压 力 的有 效
性 ；研 究 了 中国 电子科技 集 团公 司 第 四十五研 究所 特 有 专利技 术 的转 塔 式结 构 采 用 的浮动 悬挂
Ｚｈｏｕ Ｇｕｏａｎ，Ｚｈａｎ Ｙａｎｇ，Ｌｉ Ｗ ｅｉ，ＨｕＸｉｎｇｃｈｅｎ，Ｃｈｅｎ Ｗ ｅｉ
（Ｔｈｅ ４５ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ＣＥＴＣ，Ｂｅｉｊｉｎｇ，１００１７６，Ｃｈｉｎａ）
Ａ ｂｓｔｒａｃｔ： Ｆｉｒｓｔ，ｔｈｅ Ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｆｅａｔｕｒｅ ｏｆ ｄｏｗｎ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎ ｔｈｅ ｏｖｅｒａｒｍ ｓｔｙｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ， ａｎｄ ｆ ｉｇｕｒｉｎｇ ｏｕｔ ｉｔ ａｄｏｐｔｓｔｈｅ ｓｉｍｐｌｅ ｌｅｖｅｒ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ， ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｆ ｉｒｓｔ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｃ ＩＰ ｔｏｏｌ ＩＰＥＣ３７２Ｍ ，ａｎｄ ｓｕｉｔ ｆｏｒ ０．８ ＬＬｍ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｎｏｄｅ ｉｎ ｔｈｅ ＩＣ ｆ ｉｅｌｄ．．Ｍ ｅａｎｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｉｔｓ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅ．Ｓｅｃｏｎｄ，ｔｏ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ ｓｔｒ ｕ ｃｔｕｒｅ，ａｄｄｉｎｇ ｔｈｅ ｓｈａｆｔ ｓｌｅｅｖｅ ａｎｄ ｌｅｖｅｒ’Ｓ ｃｈａｉｎｓ ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｍ ａｋｅ ｓｕｒｅ ｔｈｅ ｓｐｉｎｄｌｅ ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ ｔｏ ｔｈｅ ｐｌａｔｅｎ．Ｔｈｅ ｋｉｎｄ ｏｆ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｌｅｖｅｒ ｉＳ ｖｅｒｙ ｕｓｅｆｕｌ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｏｗｎ ｐｒｅｓｓｕｒ ｅ；Ｔｈｉｒｄ，ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｔｏｗｅｒ ｓｔｒｕｃ￣ｔｒｅ，ｔｈｅ ｐａｔｅｎｔ ｂｅｌｏｎｇ ｔｏ ＣＥＴＣ ４５，ａｎｄ ｉｔ ａｄｏｐｔｓ ｔｈｅ ｆｌｏａｔｅｄ ｈａｎｇｉｎｇ ｆ ｌａｍ ｅ，ｃａｎ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｒｅａ１ ｖｅｒｔｉｃａ１ ｄｏｗｎ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｔｏ ｔｈｅ ｐｌａｔｅｎ．Ｔｈｅ ｔｏｗｅｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｈａｓ ｔｈｅ ｐｒｅｓｓｕ ｒ ｅ ｓｔａｂｌｙ ａｎｄ ｖｅｒ ｙ ｓｍａｌ１ ｆｏｒｃｅ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｎ，ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｃａｒｒｏｕｓｅｌ ｓｔｒ ｕ ｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ＡＭ ＡＴ’Ｓ ｔｏｏｌ，ａｎｄ ｇｉｖｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ’Ｓ ｆｅａｔ ｕｒｅ，ｉｔ ｃａｎ ａｐｐｌｙ ｔｈｅ Ｍ ｅｍｂｒａｎｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎｓｔｅａｄ ｏｆ ｄｏｗｎ ｐｒｅｓｓｕｒｅ 收 稿 日期 ：２０１６．０３—２９
cmp磨头结构
CMP（化学机械抛光）是一种用于微电子制造中的工艺，用于平坦化半导体器件表面的技术。
CMP磨头是用于进行化学机械抛光的工具，其结构和设计对于获得精确的抛光结果至关重要。
CMP磨头的结构包括以下主要组成部分：
1.基座（Substrate）：磨头的底部，通常与抛光设备相连接。
基座可能由金属、陶瓷或
其他材料制成。
2.抛光盘（Polishing Pad）：位于基座上方的柔软材料盘，用于与半导体器件表面接触。
抛光盘通常由聚氨酯、聚氨酯泡沫等材料制成，可以提供适当的压力和摩擦力。
3.荷重装置（Pressure Applicator）：用于施加适当的压力，确保磨头与器件表面紧密接
触，并实现均匀的抛光效果。
4.液体供应系统（Slurry Delivery System）：提供抛光过程所需的磨料悬浮液（也称为抛
光液），该液体可将磨料输送到器件表面以进行抛光。
5.运动控制系统：控制磨头在不同方向上的运动，以实现均匀的抛光效果。
CMP磨头的设计和结构可能会因应用、器件类型和材料而有所不同。
不同的CMP应用可能需要不同类型的磨头，以实现特定的抛光效果和平坦度要求。
在微电子制造中，CMP磨头的设计和使用对于获得高质量的器件表面至关重要。
cmp设备
CMP设备CMP（Chemical Mechanical Polishing）设备是一种用于半导体制造领域的关键工艺设备，用于在芯片制造过程中对硅片进行精确的研磨和抛光。
CMP设备的主要作用是将硅片表面的不均匀层进行平整处理，以确保后续工艺能够顺利进行并提高芯片的质量和性能。
工作原理CMP设备采用了化学和机械相结合的加工方式，通过在研磨过程中使用磨料和化学溶液来去除硅片表面的杂质和不均匀层，同时利用机械力将表面平整化。
其基本工作原理是通过旋转的研磨盘与硅片之间施加适当的压力，同时喷洒化学溶液和磨料进行研磨和抛光，使硅片表面得到平整化处理。
结构组成CMP设备通常由一台主控单元、研磨盘、液体喷嘴、抛光垫等部件组成。
主控单元负责控制整个设备的运行，包括控制研磨盘的旋转速度、施加的压力、化学溶液的供给等参数；研磨盘是研磨和抛光的关键部件，其材质和表面特性直接影响抛光效果；液体喷嘴用于喷洒化学溶液，起到清洁和去除杂质的作用；抛光垫则作为硅片与研磨盘之间的缓冲材料，能够保护硅片并提供均匀的压力。
应用领域CMP设备主要应用于半导体制造领域，用于芯片制造过程中的平面化处理。
在芯片制造过程中，CMP设备可以实现对不同金属层和绝缘层的精确平整化处理，以确保芯片元件之间的连接和导电性能。
除此之外，CMP设备还广泛应用于光伏、显示器、光电元件等领域，保证器件表面的质量和性能。
发展趋势随着半导体工艺的不断进步和芯片尺寸的不断缩小，对CMP设备的要求也越来越高。
未来的CMP设备将更加注重高精度、高效率和智能化的发展，从而满足新一代芯片制造工艺的需求。
同时，随着新材料和新工艺的引入，CMP设备的适应性和多功能性也将得到进一步提升，为半导体制造业的发展提供更强有力的支持。
总结CMP设备作为半导体制造领域的重要工艺设备，扮演着关键的角色。
其独特的工作原理和结构组成使其能够在芯片制造过程中实现高精度、高效率的平面化处理，为芯片的质量和性能提供保障。
cmp工艺原理
cmp工艺原理CMP工艺原理CMP（Chemical Mechanical Polishing）工艺是一种通过化学和机械作用来进行材料的平坦化处理的技术。
它主要用于半导体制造中，特别是芯片制造过程中的平坦化工艺。
本文将介绍CMP工艺的原理和应用。
一、CMP工艺的原理CMP工艺的原理可以简单地概括为：在一定的压力下，通过在材料表面施加化学和机械作用，使材料表面达到平坦化的效果。
1. 机械作用：CMP工艺中最重要的机械作用是研磨。
研磨是通过在材料表面施加力，并使用研磨颗粒来去除表面的不平坦部分。
研磨颗粒可以是硅胶、氧化铝等，其硬度较高，能够有效地研磨材料表面。
2. 化学作用：在CMP过程中，还需要添加化学溶液来辅助研磨。
这些化学溶液可以改变材料表面的化学性质，使其更容易被研磨颗粒去除。
同时，化学溶液还可以控制CMP过程中的化学反应速率，从而实现更精确的控制。
3. 压力控制：在CMP过程中，适当的压力是非常重要的。
过高的压力可能导致材料过度研磨，甚至损坏芯片结构；而过低的压力则可能导致研磨效果不佳。
因此，压力的控制是CMP工艺中的一个关键因素。
二、CMP工艺的应用CMP工艺在半导体制造中有着广泛的应用。
以下是几个典型的应用场景：1. 平坦化：在芯片制造过程中，CMP工艺被广泛用于平坦化处理。
由于芯片上有许多复杂的结构和电路，表面的平坦度对于芯片的性能和可靠性至关重要。
CMP工艺能够去除表面的不平坦部分，使芯片表面达到更高的平坦度要求。
2. 介电层制备：在芯片制造过程中，通常需要制备一层介电层来隔离电路。
CMP工艺可以用于制备高质量的介电层。
通过选择合适的化学溶液和研磨颗粒，可以控制介电层的厚度和平坦度，从而满足芯片制造的要求。
3. 金属填充：在芯片制造中，有时需要在浅孔和窄槽中填充金属材料。
CMP工艺可以用于金属填充的后续平坦化处理，以确保填充的金属材料与芯片表面的平坦度一致。
4. 暴露控制：芯片制造中的光刻工艺需要对光刻胶进行暴露和显影。
化学机械抛光(CMP)技术、设备及投资概况
化学机械抛光（CMP）技术、 设备及投资概况
Overview of CMP technology, equipment and investment
作者/李丹 赛迪顾问 集成电路产业研究中心高级分析师 （北京 100048）
摘要：分析了CMP设备技术、设备供应商及投资要点。 关键词：CMP；设备；投资
1.2 CMP抛光工艺技术原理 CMP从概念上很简单，但纳米级CMP其实是一项
很复杂的工艺。在晶圆表面堆叠的不同薄膜各自具有 不同的硬度，需以不同的速率进行研磨。这可能会导 致“凹陷”现象，也就是较软的部分会凹到较硬材料 的平面之下。区别于传统的纯机械或纯化学的抛光方 法，CMP通过化学的和机械的综合作用，最大程度减 少较硬材料与较软材料在材料去除速率上的差异，也 有效避免了由单纯机械抛光造成的表面损伤和由单纯 化学抛光易造成的抛光速度慢、表面平整度和抛光一 致性差等缺点。
2017年11月21日上午， 由电科装备45所研发的 国产首台200 mm CMP商用机通过了严格的万片马 拉松式测试，启程发往中芯国际(天津)公司进行上线 验证。这意味着电科装备45所的设备得到了用户的认 可，产品从中低端迈向了高端，也标志着电科装备向 着实现集成电路核心装备自主可控，担起大国重器的 责任迈出了重要的一步。杭州众德是新成立的一家公 司，由中电科45所中的CMP技术专家创业建立。 2.5 盛美半导体
荏原在欧洲、日本等全球的研发团队继续推动最 先进的应用程序定位于行业生产和新技术要求的前 沿。除了MEMS / SOI /磁介质行业的挑战外，荏原 的高通量F-REX系列CMP系统正在运行当今最严苛的 应用，如用于IC制造的氧化物、ILD、STI、钨和铜。 它们具有出色的可靠性，性能超过250小时MTBF。 适用于200和300 mm晶圆直径的F-REX200和 F-REX300SII平台分别提供最先进的设计和性能，以 满足最先进的器件制造需求。它们提供面向用户的系 统配置，旨在实现最大吞吐量和所有干燥/干燥晶圆处 理功能。F-REX200工具代表了适用于200 mm晶圆的 最新CMP技术（也可用150 mm）。它采用了EB原专 利的干进干出晶圆处理技术。清洁模块集成在CMP工 具内，从而将干晶片输送到后续工艺中。F-REX200 系统配备2个压板，每个压板1个头和4个清洁站，可 选配4个盒式SMIF兼容装载端口和CIM主机通信。其
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CMP设备中几种下压力施加结构简介周国安;詹阳;李伟;胡兴臣;陈威【摘要】分析了旋转臂式结构的下压力特点，指出其采用最直接的杠杆原理，是第一代CMP 机型IPEC372M的典型结构，适用于0.8μm的技术节点，并指出其局限性；后分析了桥式下压力结构，加了垂直于抛光台的主轴套及铰链结构，这种改善性的杠杆原理保证气缸施加下压力的有效性；研究了中国电子科技集团公司第四十五研究所特有专利技术的转塔式结构采用的浮动悬挂模块，能够实现完全下压力的垂直性，同时具备维持压力的恒定性和微压力的灵敏性；然后分析应用材料的旋转木马形式结构，并研究了其结构的特色能够实现抛光头的垂直下降，而且薄膜的压力完全替代下压力和背压的作用，具备更好的晶圆平坦化性能。
最后指出今后CMP压力结构应该具备高响应特性、少的移动部件。
%First,the paper analyze the feature of down pressure in the overarm style structure,and figuring out it adoptsthe simple lever principle,which is used in the first generation CMP tool IPEC372M,and suit for 0.8μm technology node in the IC field.. Meanwhile the author indicates its disadvantage. Second,to introduce the bridge structure,adding the shaft sleeve and lever's chains which can make sure the spindle vertically to the platen. The kind of improved lever is very useful for the down pressure; Third,to study the tower structure,the patent belong to CETC 45,and it adopts the floated hanging flame,can achieve the real vertical down pressure to the platen. The tower structure has the pressure stably and very small force sensitively. Then,to analyze the carrousel structure of the AMAT's tool,and giving the structure's feature,it can apply the Membrane pressure instead of down pressure and backpressure, which realize the very excellent uniformity of the wafer. At last, pointing out the down pressure structure should has high reactive sensitively and less movement's parts.【期刊名称】《电子工业专用设备》【年(卷),期】2016(000)006【总页数】4页(P45-48)【关键词】化学机械平坦化;下压力;旋转臂;桥;转塔;旋转木马;薄膜【作者】周国安;詹阳;李伟;胡兴臣;陈威【作者单位】中国电子科技集团公司第四十五研究所，北京100176;中国电子科技集团公司第四十五研究所，北京100176;中国电子科技集团公司第四十五研究所，北京100176;中国电子科技集团公司第四十五研究所，北京100176;中国电子科技集团公司第四十五研究所，北京100176【正文语种】中文【中图分类】TN305.2化学机械平坦化（CMP）是集成电路（IC）制程中的核心重大装备之一，而下压力的机械结构和施加方式是CMP工艺参数中重要一项，其不仅直接影响晶圆的平坦化效果，且关系着设备的可靠性和维护性。
因此研究下压力的施加结构对于CMP（化学机械平坦化）设备的设计及工艺都具有重要意义。
CMP设备是采用把一个抛光垫粘在抛光台的表面上进行平坦化，平坦化之前承载器采用真空方式吸附晶圆；在平坦化的时候，承载器对晶圆施加下压力、区域背压和保持环压力，与此同时按照菜单设定好的转速与抛光台同向旋转且摆动，抛光液持续流入抛光垫上，并被带入到抛光区域，实现对晶圆的化学和机械的综合去除作用。
修整器可以采用在线和离线修整方式，以维持抛光垫稳定的形态形貌［1］。
如图1所示。
其中机械作用的主要方式是由晶圆和抛光垫有效接触面之间的摩擦力来决定，主要体现于抛光头和抛光台之间的线性速度差及施加于晶圆表面下压力、背压及维持环的压力。
下压力的施加结构有多种形式，但最重要也是最基本的要求是垂直于抛光台表面。
20世纪80年代后期，IBM开发采用了CMP技术，此时出现了第一代CMP典型设备为IPEC372M及IPEC472，该设备就是典型的旋转臂结构的下压力施加方式，如图2所示。
从图2中可以看出，该结构形成一种杠杠，利用气缸直接推动抛光头整体结构上升或者下降。
该结构的下压力施加原理简单直接，对于当时0.8 μm技术节点的氧化物抛光，已经满足其工艺要求。
其施加下压力采用以支点为圆心，抛光头为半径形式画弧施加下压力，在这个过程中，承载器是否垂直于抛光台的表面需要经常精细校正其主轴；IPEC372M的承载器具备万向功能，可轻微的自适应调整以最大程度的贴合抛光垫，但如果主轴垂直于抛光台的偏向过大，则承载器也无法有效弥补，抛光后的晶圆将会呈现楔形形状，直接导致芯片失效。
IPEC372M的施加力的结构简单，且力的作用是刚性，这对于控制表面形态形貌并不理想，但该设备是单抛光头双抛光台，具备粗和精抛光性能，在抛光过程中是单抛光头对应单抛光台，因此工艺过程便于控制，片与片之间的非均匀性（WTWNU）较好；这种下压力结构较之其他种类的CMP设备大，因此目前一些厂商会选择做厚SOI（绝缘层上硅）的抛光，能够基本满足要求。
在150 mm与200 mm的初始晶圆抛光（Prime Wafer）方面，美国Strasbaugh公司的6DZ也采用该种结构，这种结构具备极大的下压力，在施加大的下压力的情况下边旋转变摆动，满足较大衬底材料大去除量及严苛的全局厚度变化（TTV）及局部平整度（STIR）的要求。
由于这种结构较为简单，因此Strasbaugh打造了实验室专用设备6EC和6EG，这些设备在芯片设计初期开发工艺及芯片制造中进行失效分析具备极强的性价比和灵活性。
旋转臂式下压力施加结构是简单的杠杠原理，抛光头的下压力不能够有效保证垂直于抛光台的表面，这对晶圆抛光极其不利；而桥式下压力的施加结构可以有效改善这种状况。
这种结构在美国Strasbaugh的量产设备6DS-SP上得以体现，如图3所示。
从图3可以看出，整个结构也是一种杠杠原理，但不同的是其主轴位于固定的套筒形式的结构中，从机械结构上保证其垂直于抛光台平面；另外是增加了铰链，这可以保证即使支杆倾斜于支点，但施加于主轴上的作用力依然是垂直向下的。
Strasbaugh的这种下压力结构配合其特有的VIPRR（可变气动维持环）型抛光头广泛用于0.35 及0.25 μm技术节点的芯片生产中。
6ds-sp采用的双抛光头结构，这在0.25 μm以上技术节点中能够在满足工艺条件情况下，节省抛光液和抛光垫，但是在90 nm技术节点以下，其工艺的可控性及片间非均匀性却面临是严峻的挑战，同时受制于其集成后清洗技术的短板，在后续上基本被美国应用材料（AMAT）及荏原（EBARA）所取代。
随着CMP技术的重要性日益凸显，中国加大了CMP技术的重视，中国电子科技集团公司第四十五研究所经过多年的研究积累，形成了一系列自主的核心技术［2］，并取得多项发明专利。
采用浮动悬挂装置的转塔结构就是其自主研发的成果之一，如图4所示。
该技术的施加力单元不再是传统的气缸，而变成橡胶气囊式气缸，其不仅在微压作用下保持良好的下压力特性，而且随着抛光过程在抛光头旋转且同时摆动过程中动态调整姿态，具有很高的抛光力适应柔韧性。
主轴在压簧和气囊式气缸上保持平衡，通过气压的变化，实现主轴的垂直升降，有效保证主轴垂直于抛光台表面，其下压力在抛光过程中能够自适应的按照设定值保持稳定。
该种结构已经应用于实际晶圆生产中，平坦化后的晶圆具备良好的表面形态形貌。
应用材料基本上所有机型CMP均采用此种结构形式，并且申请了专利技术（US005738574A）［3］，这种呈现对称结构确保整个系统的稳定性。
其中Mirra-Mesa及Reflexion LK均采用了4抛光头和3抛光台结构，在抛光过程中实现了单抛光头对应单抛光台，对单片的平坦化效果如片间非均匀性极好，同时满足了严格的片间非均匀性。
这种结构在实现三个抛光台同时抛光，装载及卸载也同时在此时间段内完成，最大限度满足量产的需要，是当今的主流CMP设备，如图5所示。
应用材料的CMP设备在抛光主轴整体组件上都没有采用气缸结构，因此抛光头主轴任何时候都是维持不动状态，这也在整体上保证了设备的稳定性和可靠性。
以经典的TITAN抛光头为例，其抓取晶圆、卸载晶圆及抛光过程按下晶圆都靠保持环（retaining ring）的正负压来实现此功能，而施加于晶圆上的力主要是薄膜的力，其结构和受力如图6，图7所示。
从图6、图7中可以看出，在Mirra-Mesa抛光过程中，实现设置的力的参数为保持环力、薄膜力及内管力。
保持环通过正负压直接带动整个下部模块上下运动取代了前叙依靠气缸来推动抛光头模块上下的功能，并且更为迅速快捷。
其主轴一旦原厂校正完毕，后续维护基本无需考虑，对晶圆表面施加的力也必定是垂直的。
薄膜力实际上是一种气囊性质的力，以取代上叙几种结构设备的背压（Insert/Backfilm）和下压力，不同的是由于采用表面可以膨胀收缩的柔软的薄膜材料，这种力更为柔性，适合晶圆贴合抛光垫的动态调整，获取更好的平坦化效果。
因为施加正压力的过程中，薄膜形成了一种封闭空间，因此保持力的恒定性更好，且作用于晶圆表面是面接触，避免了点接触的局部压强过大［4］。
随着集成电路技术节点越来越严苛，对设备的要求也越来越高，对下压力的实现在结构上一方面要充分考虑且可靠性，如尽可能少的移动部件；另一方面要达到其高响应特性和微压力实现特性，达到更高精度的平坦化效果。