化学机械研磨(CMP)工艺和设备介绍

只在必要部分(孔洞孤立部分)

成長薄膜，但選擇性成長效果

不易控制選擇性CVD 薄膜成長

選擇性成長法(4)成本低廉，但膜質疏鬆不安定

SOG (Spin on Glass)，再熱流(Reflow)

流動化法(3)薄膜成長及平坦化同時進行，但容易產生損壞(Damage)及

微塵污染

偏壓濺鍍法或電漿輔助

CVD 薄膜成長法(2)容易進行，但蝕刻效果不易控制金屬濺鍍後進行RIE 或電漿輔助蝕刻回蝕法

(Etchback)

(1)特徵

流程種類

各種平坦化的形態

Smoothing Plus

Partial Planarization

Local Planarization

Global Planarization

膜、硼磷矽玻璃膜(BPSG) (Thermal oxide) 等。

Metal CMP

W CMP

Cu CMP

AI CMP

Dishing, thinning or erosion uniformity & rounding

•Global Planarization => R>100um, Φ<0.5deg

•Polish-rate variation•Ineffective planarization of

Platen

Wafer Polishing pad

Slurry

Polishing pad

CMP process integration

元件製造

晶片直徑及厚度晶片平坦及反射

晶片表面凹凸元件圖案的組成

材料構成

加工性，耐蝕性

研磨條件

研磨速度

研磨壓力

研磨時間

研磨整理

研磨平滑度

研磨墊

研磨墊表面構造

研磨墊機械性質

研磨墊的溝型態

與密度

研磨墊的磨耗與

壽命

研磨墊的耐熱性

研磨劑

砥粒種類

砥粒純度與粒

徑

研磨液種類

研磨液供給方

法

研磨液溫度

研磨液再生

晶片洗淨

洗淨方式

洗淨液及

廢液的處理

化學及物理洗淨

作用

洗淨後乾燥

研磨現象

研磨阻力

研磨溫度

研磨面生成

切屑生成

實際晶片上

的凹凸構造CMP 全面平坦化研磨平坦化終了

研磨裝置

多片式同時研磨單片式研磨

主軸精度與剛性上下震動程度晶片回轉精度研磨壓力附加方法

裝置材料

加工部及洗淨部晶片保持

接著法

非接著法

晶片抓取型法

晶片吸引方法

固定部構造與精

度

固定面形狀精度

固定面洗淨

單片式與多片式

計測系統

研磨量與均一性

平坦度與平面度

研磨厚度與表面

粗糙度

表面污染

研磨阻力

研磨墊表面溫度

研磨終點檢測

廢液分析

自動化系統

研磨前準備

晶片移動

工具交換

工具面洗淨

研磨結果

研磨面精度及形

狀

表面粗糙度

研磨傷痕及應力

的控制

研磨變質層

研磨歪斜與污染

的防治

CMP 要求項目中研磨液與研磨墊的關係

要求項目研磨的基本要素要因

無擾亂鏡面化

無歪斜鏡面)

高效率化

高精度化

清淨化

降低不純物濃度)

加工液

(反應藥液)

砥粒(微粒子)

(研磨液)

+漆加劑

(分散劑，界面活性劑

...)

研磨墊/ (研磨布)

精密洗淨

z加工物反應性/ 反應形態

z化學液之濃度，種類

z溫度

z粒徑分布

z硬度

z形狀

z彈性變形特性

z硬度厚度

z厚度精度

z表面形狀(研磨液機能保持

z環境

z化學藥品

：純度，種類，濃度，溫度

Slurry abrasive & application

研磨液中的研磨粒子之特性及其應用( 的部分是用於半體導的製程)

研磨液中的粒子Silics(SiO2)

Caria(CeO2)

Alumina(Al2O3) (粉碎粒子)…………………Al，

Zirconia(Zro2) (i)

玻璃

Magnum(MnO2)………………………………

z沈澱性(粉碎粒子)……………….Si

z粉末狀[Fume](燒結氧化/SiCl4)….

z膠羽狀[Colloidal]…………………Si, ,GGG,

(離子交換/ NaSiO3) Sapphire,LiTaO3

z合成的(溶液化學反應/TEOS)

SiO2(ILD)

SiO2(ILD)

SiO2(ILD)

Al，Ｃu，W(wire)

SiO2(ILD)

SiO2(ILD)

Al，Ｃu，W(wire)

z低純度（電解法）………………光學玻璃

z高純度（溶解法）………………，光罩

，玻璃基板

SiO2(ILD)