Теория процессов. Процесс химико-механической планаризации. Средства технологического оснащения, страница 3

-  Тип абразивных частиц.  SiO2 чаще всего используется для полирования пленок оксида кремния, Al2O3 и кремний применяются для полирования металлов. Для планаризации компаундов могут быть использованы суспензии  на основе CeO2, TiO2, MgO, ZrO2, Fe3O4, HfO2.

-  Размер абразивных частиц. Измеряется в нм. Размер абразивных частиц оказывает влияние на скорость удаления материала и степень повреждения поверхности. Гладкие поверхности получаются благодаря использованию суспензий  с небольшим разбросом частиц по размерам, а применение суспензий с недостаточной сепарацией приводит к возникновению царапин на обработанной поверхности.

-  Твердость абразивных частиц.  Твердость определяет скорость механического удаления обрабатываемого материала, однако, если твердость частиц высока, то происходит повреждение поверхности. В табл.        приведены значения твердости  наиболее часто используемых абразивных частиц.

-  Концентрация абразивных частиц.  Единицы измерения – весовой процент в эмульсии. В общем случае, чем выше концентрация абразивных частиц, тем выше скорость полирования.

-  Стабильность суспензии.  Абразивные частицы в суспензии склонны к образованию агломератов. Параметр показывает, как долго агломераты находятся в суспензии, не оседая. В суспензии, обладающей хорошей стабильностью, минимальна агломерация, а частицы равномерно распределены в объеме суспензии. Равномерность распределения плотности суспензии необходима для бездефектного полирования.

-  Скорость потока (расход) суспензии.  Единицы измерения – мл/мин. Расход определяет, насколько быстро новые химические реагенты и абразивные частицы достигают поверхности пластины и удаляют из зоны обработки использованную суспензии и продукты полирования. От скорости потока суспензии зависит также сила трения между пластиной и полирующей подушкой.

-  Температура.   В процессе полирования температура пластины повышается. Это приводит, прежде всего, к увеличению скорости гетерогенных химических реакций. Если этот процесс является критическим, то необходимо применять меры по стабилизации температуры обрабатываемой поверхности.

-  Давление.  Единицы измерения – кПа  либо psi. Если поверхность пластины шероховатая либо имеет топографию, площадь контакта с полирующей подушкой меньше площади идеальной плоской поверхности. В этом случае давление на выступающие участки поверхности повышено до тех пор, пока поверхность не станет гладкой. Давление является одним из важнейших входных параметров технологического процесса полирования и планаризации.

-  Скорость полирующей подушки.  Единицы измерения – об/мин или см/с (для линейных перемещений полирующей подушки). С позиций получения требуемого результата планаризации важна относительная скорость движения полирующей подушки (относительно поверхности пластины). Скорость полирования пропорциональна этому, регулируемому в широких пределах, параметру [3]. От скорости полирующей подушки зависит транспорт суспензии в зоне обработки и продуктов ХМП.

-  Скорость пластины.  Единицы измерения те же, что и для полирующей подушки. От скорости пластины зависит равномерность и скорость обработки.

-  Силы трения и смазка. Силы трения между пластиной и полирующей подушкой зависят от площади контакта между ними. Контроль этих сил может использоваться для управления динамикой процесса. Силы трения и смазочные свойства суспензии влияют на выделение тепла и, соответственно, температуру в зоне обработки.

-  Геометрия топологического рисунка.  Размеры элементов и плотность рисунка влияют на локальное распределение давления и, таким образом, на скорость полирования отдельных элементов [2]. Небольшие элементы полируются быстрее; также быстрее полируется топологический рисунок с низкой плотностью элементов. Таким образом возникает эффект «блюдца» при планаризации МСД и эффект эрозии при планаризации металла.