Теория процессов. Процесс химико-механической планаризации. Средства технологического оснащения, страница 6

При первом способе контакта, нагрузка на обрабатываемую поверхность передается непосредственно через подушку. В этом случае затруднен транспорт суспензии под пластину, минимизировано химическое воздействие и смазывающий эффект. При этих условиях будет доминировать механическое удаление материала, сопровождающееся повышением температуры. Как следствие, полируемая поверхность будет повреждена.

Существование жидкого слоя благоприятно по двум причинам. Во-первых, слой жидкости действует как смазка и отводит тепло от поверхности пластины и подушки. Во-вторых, в этом слое более эффективен транспорт суспензии. Если толщина слоя много больше шероховатости подушки, то, вероятно, слой будет непрерывным и полностью передающим нагрузку. Если толщина слоя соизмерима с высотой микронеровностей подушки, то слой потеряет непрерывность и будут иметь место частичные контакты пластины с подушкой. На рисунках 1.1.5.1 – 1.1.5.3   приведены теоретические зависимости толщины слоя от относительной скорости, кривизны пластины и вязкости суспензии.

Минимальная толщина слоя (мкм)
	Скорость вращения полирующей подушки (об/мин)

Рисунок 1.1.5.1 - Зависимости толщины слоя от относительной скорости

Минимальная толщина слоя (мкм)
	Кривизна (мкм)

Рисунок 1.1.5.2 - Зависимости толщины слоя от кривизны пластины

Минимальная толщина слоя (мкм)
	Вязкость (кг в сек)

Рисунок 1.1.5.3 - Зависимости толщины слоя от вязкости суспензии

Полирующая подушка является одним из важнейших компонентов ХМП. В то же время, это один из наиболее плохо изученных компонентов. Структура и свойства материала подушки исключительно важны для определения скорости полирования и качества планаризации процесса ХМП. Эти параметры подушки подбираются в настоящее время в основном эмпирическим путем. Этим же путем идет создание технологии кондиционирования   подушек.

Полирующая подушка состоит либо из матрицы литого полиуретана, вспененного с материалом наполнителя для придания ему необходимой твердости, либо из фетра, пропитанного полиуретаном. В таблице 1.1.5.1 приведены свойства некоторых полирующих подушек [18].

Таблица 1.1.5.1

Тип полирующей подушки	Плотность	Сжимаемость
Suba IV	0,3	16%
Suba 500	0,34	12%
IC-60	0,7	N/A
IC-1000	0,6-0,8	5%

Планаризующую способность полирующих подушек лучше всего описывает такой параметр как модуль сдвига. Подушки, имеющие большую величину модуля сдвига G, не будут подвергаться напряжениям сдвига в процессе полирования и, соответственно, повторять поверхность пластины.

Шероховатость и пористость подушек играют важную роль в процессе  полирования. Эти параметры определяют транспорт эмульсии к пластине, транспорт продуктов полирования от пластины и площадь контакта подушки с пластиной. В процессе полирования поверхность подушки может подвергаться пластическим деформациям и становиться, таким образом, более гладкой; поры могут заполняться продуктами полирования. Это приводит к частичной потере полирующих свойств подушек. На рисунке 1.1.5.4 показана зависимость скорости полирования от количества обработанных пластин [19]. Из рисунка видно, что скорость снижается ориентировочно логарифмически до тех пор, пока подушка не подвергнется специальной обработке – кондиционированию. В процессе кондиционирования происходит восстановление шероховатости и пористости поверхности подушки. Поверхность периодически восстанавливают с помощью абразивных щеток и деионизованной воды.

Нормализованная скорость удаления
	Количество обработанных пластин