摘
要
化学机械抛光技 术是半导体制造工 艺和 Ｍ Ｍ Ｅ Ｓ制造 工艺中一项重要 的基础技术。化学
机械抛光技术所采用的设备主要抛光设备、 清洗设备、 检测设备、 工艺控制设备等。影响化 学机械抛光 速率的因素主要有磨盘温度、 转速、 抛光液 配比、 流量等。化学机械抛光技术在 Ｍ Ｍ Ｅ Ｓ领域的硅片平整
电荷拉 下来 。结果 因（ ） ｂ 胶粒 与 硅片 表 面间 的一 般吸 附力小 于静 电引力 ， 则质 量大 ， 剩负 电荷多 净 的（） ａ 胶粒 ， （ ） 粒从 硅片 表面上 吸下 来或 减 将 ｂ胶 弱 了（ ） 粒 与 硅 片 间 的 吸附 力 ， 加 上抛 光 垫 ｂ胶 再
因此 ， 团 中 的 Ｈ 胶 的 位 置会 被 Ｋ 所 代 替 。
相对于抛光垫作相对运动ｌ ， ４ 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 被抛光 的工 件 表 面 形 成 光 洁 表 面 】 ＭＰ技 。Ｃ
术 最广 泛 的应 用 是 在 半 导 体 集 成 电路 （ Ｉ 和 ＳＣ） ＭＥ Ｓ电路 中对 基体 材料 硅 晶片的抛光 。 Ｍ
这 两种带 不 同数 量 净 剩 负 电荷 的胶 粒 ， 一方 面 在 抛 光机转 动 的带 动下 相对 动 能增 大 ， 同时在 抛 光
用、 机械磨削作用和吸附效应同时作用的过程。下面 以 硅晶片的化学初 ｌ 艺为例具体阐述 。 龃
抛光 液 中的纳 米 级 Ｓ０ ｉ２悬 浮 颗 粒所 形 成 的 胶 团结构 为 ：
引争夺对方正电荷的趋势。此时 （ ） ａ 胶粒所带净 ｔ
以含 Ｋ Ｈ 的抛 光 液 为例 ， Ｏ 因为 有 Ｋ Ｈ 的存 Ｏ
在 ， 团中 的 Ｈ 胶 离子会 被 Ｏ 离子所 中和 ： Ｈ一
Ｈ ＋ ＯＨ 一＝Ｈ２ ０
剩负电荷较 （ ） 粒多 ， 吸引正电荷 的力将大 ｂ胶 其 于（ ） ｂ 胶粒， 但仍不可能将（ ） ｂ 胶粒紧密层 中的正
和一个晶圆片 固定装 置 （ 磨头 ） 。两者都可施加
力作用于晶圆片并使其旋转 ， 在含有胶状 Ｓ ｉ 悬 Ｏ
浮颗粒 的碱 性溶 液 的 抛 光液 帮 助 下完 成 抛光 ， 用
一
个 自动抛 光液输 送 系统就 可保证 抛光 垫湿润 程
度均匀， 适当地送人新抛光液并保持其成分不变 。
璃表面 ， 如军用望远镜等 。１８ Ｊ ９８年 ＩＭ公司开 Ｂ 始将 Ｃ Ｐ技术应用于 ４ Ｒ Ｍ 的制造中， 自 Ｍ ＭＤ Ａ 而 从 １９ ９ １年 ＩＭ 公 司将 Ｃ Ｐ成 功 应用 到 ６ Ｍ Ｂ Ｍ ４ Ｄ Ａ 的生产中 以后 ，Ｍ ＲＭ Ｃ Ｐ技术在世界各地迅
速 发展起来 。
Ｓ ＋ ０ －￣ｉ３ ＋ Ｈ ｉ ２ Ｈ一－ＳＯ ２ ２ － （） １
２ 化学机械抛光技术设备
化学钆喊抛光技术【 所采用的设备包括：Ｍ ６ ＣＰ
设备Ｊ Ｍ 清洗设备、 舌Ｃ Ｐ 抛光终点检测及工艺控制设
备、 抛光液输送系统、 废物处理和测量设备等。 图１ 给出了化学机械抛光机的结构简图， 它 的基本组成部分包括 ： 一个转动着的圆盘（ 磨盘）
与传统 的纯机械或纯化学 的抛光方法不 同，
Ｃ Ｐ通过化学的和机械 的综合作用， Ｍ 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 、 面平整度和抛光一致性差 表
等缺 点 。它 利用 了磨 损 中 的“ 磨 硬 ” 理 ， 软 原 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 和抛 光液存 在下 ， 抛光工 件 Ｊ 被
压力作用下， 使两种胶粒间距离也大大缩短 ， 结果 两 种胶粒 间 引力 加 剧 。另 一 方 面 ， 种 胶粒 间 的 两
ｆｓｏ ］ ｎ ｉ ｔ人２ｎ ｘ Ｈ ） 一・ 幺ｒ ＋ ￣ ２．・ Ｓ － （－ ） 扛 Ｈ Ｏｓ
紧密层
分散 层
电荷也将 相互影 响 （ 视 为互 为外 电场 ） 皆欲 维 可 ， 持 本胶 粒 的电中性 稳 定平 衡 ， 而表 现 出互相 吸 从
所以 Ｓ ｉ 抛光液中的胶团结构实际为 ： Ｏ ｛ ｉ ］ Ｏ 一 ２ｎ ｙ Ｋ ２ ．２Ｋ （ ） ［Ｏ ．ｎｉ ． （ —） ｝－ ｙ ａ ｓ２ ｓ３ ｙ 化学腐蚀是这种抛光液对硅片进行抛光减薄 的第一步 ， 其腐蚀作用是由于碱性 的抛光液与硅
片接触 ， 生下列化 学反应 ： 发
度 、 洁度调 整 、 玻键 合等 有 着重要 的应 用。 光 硅 关 键词 化 学机械 抛光 抛 光液 吸 附效应
１ 引 言
化 学 机 械 抛 光 （ ｈｍｃｌｍ ｃａｉａ ｐｌ— ｃｅ ｉａ ｅｈｎｃｌ ｏｉ ｓ ｈｎ ， Ｍ ） ｉｇＣ Ｐ 技术 的 概 念是 １６ ９５年 由 Ｍｏｓｎｏ首 ｎａｔ 次 提 出… 。该技 术 最 初 是 用 于 获 取 高 质 量 的 玻
第３ Ｏ卷第 １ 期 ２ １ ３月 ０ ２年
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化 学 机 械 抛 光 技 术 研 通用 电子 集 团有 限公 司微 电子部 蚌 埠 ２ ３４ ） ３０２
图 ｌ 化学机械抛光机结构 简图
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３ 化学机械抛光技术的基本原理
已有的研究表明 ： 化学机械抛光 的过程是化学作
第Ｏ第 期 ３ １ 卷
（ ） 粒 ２ ｎ—ｘ ， （ ） 粒净 剩 负 电荷 数 ｂ胶 （ ）Ｈ 即 ａ 胶
２ 一＞ ｂ ｙ （ ）胶粒净剩负电荷数 ２ 一 ｘ。 化学机械抛光机在高速抛光的过程 中， 由于 磨头与磨盘问的转动和摩擦作用 ， 胶粒间也随之 高 速相对 运动 ， 可能 完全脱离 其各 自的分散层 。 并