文章來源：睞芯科技LightSense

原文作者：LIG

本文介紹了半導(dǎo)體研磨方法中的化學(xué)機(jī)械研磨拋光CMP技術(shù)。

1、化學(xué)研磨拋光CMP技術(shù)

CMP 設(shè)備通過化學(xué)腐蝕與機(jī)械研磨的協(xié)同配合作用，實(shí)現(xiàn)晶圓表面多余材料的高效去除與全局納米級平坦化。目前集成電路組件普遍采用多層立體布線，集成電路制造的工藝環(huán)節(jié)要進(jìn)行多次循環(huán)，每完成一層布線都需要對晶圓表面進(jìn)行全局平坦化和除雜，從而進(jìn)行下一層布線。CMP 設(shè)備在晶圓完成每層布線后實(shí)現(xiàn)全局納米級平坦化與表面多余材料的高效去除，保證光刻工藝套刻精度和多層金屬互聯(lián)的高質(zhì)量實(shí)現(xiàn)。

隨著線寬越來越小、層數(shù)越來越多，對 CMP 的技術(shù)要求越來越高，CMP設(shè)備的使用頻率也越來越高，在先進(jìn)制程集成電路的生產(chǎn)過程中每一片晶圓都會(huì)經(jīng)歷幾十道的 CMP 工藝步驟。

2、CMP 設(shè)備的工作原理

CMP 設(shè)備主要由晶圓傳輸單元、拋光單元和清洗單元三大主要模塊組成。

A）晶圓傳輸單元要由前端模組、晶圓傳輸手等部件組成。其中，前端模組負(fù)責(zé)與工廠的晶圓搬運(yùn)系統(tǒng)對接，將晶圓搬運(yùn)至機(jī)臺(tái)內(nèi)進(jìn)行加工。晶圓傳輸手負(fù)責(zé)晶圓在拋光單元、清洗單元內(nèi)部及不同加工工位之間的傳輸。

B）光單元在拋光單元中，利用化學(xué)腐蝕與機(jī)械研磨的協(xié)同配合，通過夾持晶圓的研磨頭和研磨墊之間的相對運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)晶圓表面平坦化。在研磨墊和晶圓之間滴入一定流量的研磨液，利用研磨液中的化學(xué)成分產(chǎn)生的腐蝕作用，以及研磨液顆粒產(chǎn)生的機(jī)械摩擦力去除晶圓表面的多余材料，實(shí)現(xiàn)晶圓全局平坦化。

拋光過程中通過研磨頭的不同區(qū)域同時(shí)施加不同壓力來調(diào)整區(qū)域研磨速率，從而優(yōu)化晶圓表面的全局平坦化程度。同時(shí)，運(yùn)用終點(diǎn)檢測技術(shù)，實(shí)時(shí)檢測晶圓表面的材料厚度，在達(dá)到預(yù)定厚度后停止拋光。

C）清洗單元在完成化學(xué)機(jī)械拋光后，通過清洗單元有效去除晶圓表面的顆粒污染物，并干燥晶圓。清洗單元一般包含兆聲清洗模組、刷洗模組及干燥模組等。兆聲清洗模組利用兆聲波能量及化學(xué)液的腐蝕作用實(shí)現(xiàn)大顆粒的去除。刷洗模組利用清洗化學(xué)品的腐蝕和機(jī)械刷洗雙重作用去除晶圓表面的強(qiáng)附著力顆粒，并用超純水沖洗殘留的沾污。干燥模組通過高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，異丙醇溶劑產(chǎn)生的馬蘭戈尼效應(yīng)去除晶圓表面的水漬，實(shí)現(xiàn)晶圓干燥。

審核編輯：湯梓紅