Chemical Mechanical Polishing (CMP) er eina lykiltæknin sem getur náð fleti yfirborðs skífunnar, sem getur dregið úr ójöfnu yfirborði niður í undir-nanometer. Grundvallarreglan CMP er sú að slurryn bregst efnafræðilega við yfirborð skúffunnar til að mynda mýkt lag, sem síðan er fjarlægt með vélrænni núningi, efnisfjarlægingu og flatarmáli á yfirborði skífunnar.
Yfirborðsbyggingareiginleikar (grófleiki, grópmynstur osfrv.) og efniseiginleikar (hörku, teygjanleiki osfrv.) fægipúðans eru mikilvægir þættir sem hafa áhrif á CMP. Fægingarpúðinn hefur bein áhrif á fægjaniðurstöður skúffunnar.
01 Yfirborðsbyggingareiginleikar fægipúðans
● Surface Micro-landslag fægipúðans
Fægingarpúðar eru venjulega fullar af örholum á yfirborðinu, sem geta geymt og flutt slurry og slípiefni, staðist efnaárás frá slurrynum og fjarlægt tafarlaust aukaafurðir úr fægi, sem hefur þannig áhrif á brottnám efnis.
Byggt á byggingareiginleikum eru almennar fægingarpúðar í atvinnuskyni flokkaðar í þrjár gerðir: möskvagerð (dempandi klút), trefjagerð (gervi leður) og örgljúp gerð (pólýúretan). Í samanburði við hina tvo hefur möskvapúðinn betri þjöppunarhæfni og burðargetu og minni hörku gerir það að verkum að það valdi síður rispum við fínfægingu. Trefjar- og pólýúretantegundirnar, vegna sérstakra hörku og uppbyggingar, eru aðallega notaðar til að gróffægja og fægja efni sem ekki eru úr málmi.
Rúmfræði og dreifing örhola hefur áhrif á yfirborðsstyrk og þéttleika púðans. Eiginleikar porosity og þéttleika endurspeglast aðallega af Poisson's hlutfalli (ν). Yfirborðsstyrkur minnkar með aukinni gropleika. Stærri svitaholaþvermál bæta flutningsgetu, en of stórar svitaholur geta dregið úr púðaþéttleika og styrk.
Breytingar á stærð og uppbyggingu örhola hafa einnig áhrif á fægjaframmistöðu. Hagræðing á míkrópore uppbyggingu getur bætt snertistöðu milli púðans og oblátunnar. Með því að kanna samverkandi samband milli vélrænnar hleðslu á viðmótinu og efnahvörfum grugglausnarinnar er hægt að stjórna hraða brottflutnings CMP efnisins betur.
● Yfirborðsgróp áferð fægipúðans
Grooving á yfirborði púðans þjónar tveimur tilgangi: annars vegar eykur það getu púðans til að geyma og flytja slurry, sem bætir slurry flæði; á hinn bóginn breytir það núningsstuðlinum og skurðálagi á yfirborði púðans. Taflan hér að neðan sýnir dæmigerða gróp IC röð púða framleidd af Rohm Haas, sem eru mikið notaðar í hálfleiðaraiðnaðinum. Þegar IC1010 er borið saman við IC1000, hefur IC1010 dýpri og þéttari rifur, sem leiðir til sterkari vélrænni virkni frá púðaskekkjum og slípiefni, auk sterkari efnaverkunar, sem leiðir til meiri getu til að fjarlægja efni.
Algeng grópmynstur eru geislalaga, rist, hringlaga og spíral logaritmísk gerðir. Á myndinni hér að neðan táknar (a)-(d) einmynstur púða, en (e)-(g) eru samsett mynstur. Samsettir púðar standa sig almennt betur en einmynstrar púðar og neikvæðir spíral-logaritmískir púðar geta bætt fægjahraða verulega.
● Púðarskerðingar
Grófu útskotin á yfirborði púðans eru teygjanleg til að koma í veg fyrir of miklar óbætanlegar rispur á disknum. Smásjá yfirborðshæðarsnið púðans fylgir venjulega Gauss- eða veldisvísisdreifingu.
Meðalhæð rjúpna (Rpk) hefur mikil áhrif á efnisflutningshraða (MRR). Án púðameðferðar minnkar MRR með fægjatíma; ef Rpk er endurheimt með skilyrðum, fer MRR aftur í nálægt upprunalegu stigi. Slit meðan á fægi stendur og í kjölfarið í kjölfarið veldur stöðugum breytingum á raunverulegum grófleika púðanna. Breytingar á grófleika, rjúpnaþvermáli og grófleikadreifingu hafa bein áhrif á MRR.
02 Efniseiginleikar fægipúðans
Eðlisfræðilegir og efnafræðilegir eiginleikar púðaefnisins hafa áhrif á snertiástand og snertikraft við fægiviðmótið (wafer-surry-púði) og hafa þar með áhrif á brottnámshraða efnis og grófleika flötur yfirborðs.
● Mechanical Property Parameters
Hörku og teygjustuðull eru tvær mikilvægar vélrænar breytur. Harðir púðar eru notaðir í grófum fægingarstigum þar sem mikils fjarlægingar er krafist, en of mikil hörku getur valdið yfirborðsskemmdum og ójafnri flutningi efnis. Mjúkir púðar eru almennt notaðir í fínum fægjastigum þar sem kröfur eru litlar um grófleika. Púði með hörðum toppi og mjúkum botni getur bætt MRR einsleitni, en hefur tilhneigingu til að hafa stærra brún útilokunarsvæði; öfugt, púði með mjúkum toppi og hörðum botni getur dregið úr brún útilokunarsvæðinu og náð betri yfirborðsgæði.
● Efnafræðilegir eiginleikar
Púðinn ætti að hafa góðan efnafræðilegan stöðugleika og vatnssækni. Pólýúretan hefur formminnisáhrif, þar sem endurheimtarhraði formsins eykst með hitastigi.
Í framleiðslu CMP púða fela efnahvörf aðallega í sér pólýól og ísósýanöt. Helstu hráefnin eru forfjölliður, keðjuframlengingarefni / þvertengingarefni, froðuefni, hvatar og önnur hagnýt aukefni. Með því að stjórna styrk og hlutföllum hvarfefna er hægt að bæta ýmsa efniseiginleika púðans. Virkir hópar í púðanum, eins og hýdroxýl- og amíðhópar, gegna einnig mikilvægu hlutverki - þeir auka endurútfellingarlag fægiefna og draga úr yfirborðsgæðavandamálum af völdum vélræns slits. Að auki getur líkamleg og efnafræðileg breyting á púðaefninu bætt frammistöðu þess.
Ennfremur, meðan á CMP stendur, verður yfirborð púðans fyrir álags- og klippikrafta, sem veldur því að skaðirnar verða fyrir plastflæði og verða planar - fyrirbæri sem kallast glerjun. Púðameðferð getur bætt yfirborðsglerjun og gljúpleika og viðhaldið stöðugum fægjaframmistöðu.
Aðbúnaðartækni fyrir pússandi púða
Eins og er, falla hefðbundnar aðferðir við skilyrðingu í tvo flokka: ekki sjálfsskilyrði og sjálfsskilyrði.
Tækni sem ekki er sjálfsskilyrði
Ósjálfbjarga er átt við notkun ytri krafta til að fjarlægja slitið slípiefni, rusl og önnur óhreinindi af yfirborði púðans, afhjúpa ferskt slípiefni og viðhalda skurðargetu meðan á fægi stendur.
Diamond kommóða ástand
Demantaskápur samanstendur aðallega af demantsslípiefni, bindiefni og undirlagi. Demantarslípiefni eru fest á undirlagið með rafhúðun, lóðun, sintrun eða efnagufuútfellingu. Afköst hennar eru nátengd yfirborðsástandi púðans og hafa þannig áhrif á gæði vinnustykkisins. Meginreglan er sú að demantar með stórum þvermál á kommóðunni losa með valdi daufum demantsögnum úr bindiefninu og fjarlægja gljáða lagið og rusl og afhjúpa nýjar skurðbrúnir á púðanum.
Háþrýstivatnsþrýstibúnaður
Þessi tækni notar skurðkraft vatnsstraums til að skola burt lausar eða illa tengdar slípiefni og brýtur einnig gljáða lagið, fjarlægir óhreinindi og bætir afköst púðans.
Tækni með sjálfsástandi
Sjálfsmeðferð vísar til aðferða sem gera púðayfirborðslaginu kleift að slitna á viðeigandi hraða þannig að slípiefni í undirlaginu undir yfirborðinu verða stöðugt á meðan á vinnslu stendur og viðhalda viðvarandi skurðargetu. Tilkoma sjálfsmeðferðar hefur kynnt nýjar aðferðir við púðameðferð.
Sjálfhæfing útilokar hárnæringarþrepið, kemur í veg fyrir áhrif kommóðuslits á púðann og lengir endingu púðans. Til dæmis, að bæta við lífrænum basum, ólífrænum söltum eða öðrum efnum getur aukið sjálfsástand; notkun forfjölliða með vatnsfælnum hópum veitir sjálfstjórnandi virkni við fæging, stöðugleika ferlið og koma í veg fyrir vatnsbólga.