- Твердость пленок. Скорость полирования обратно пропорциональна твердости полируемой поверхности [5]. Механические повреждения поверхности также зависят от твердости пленок.
- Микроструктура пленок. Поскольку границы зерен обладают повышенной химической активностью, а разным образом ориентированные поверхности проявляют различные механические и химические свойства, то микроструктура пленок должна учитываться в детальных исследованиях процессов ХМП.
- Размер пластины. Диаметр пластины играет весьма важную роль не только как величина, определяющая нагрузку и скорость различных участков поверхности, но и влияющая на распределение потоков суспензии и продуктов полирования. ХМП пластин большого диаметра сопряжено с проблемой равномерной подачи суспензии под пластину.
1.1.4 Классификация процессов химико-механической планаризации
Процессы ХМП сильно различаются в зависимости от вида обрабатываемого материала. Наибольшее применение в технологии многоуровневой металлизации нашли:
- процесс ХМП окисла кремния [6];
- процесс ХМП вольфрама [7];
- процесс ХМП алюминия [8].
1.1.5 Основные закономерности химико-механической планаризации
Несмотря на то, что характер процессов ХМП различных материалов в значительной мере различается, существуют общие черты, присущие этим процессам.
Наиболее проверенным и часто используемым является уравнение Престона [13]. Скорость полирования R, определяемая как толщина материала, удаленная за единицу времени, пропорциональна приложенному давлению P и линейной скорости движения полирующей подушки относительно обрабатываемой поверхности V, т.е.
R = k P V ( 1.1.5.1 ),
Где k – константа для данных экспериментальных условий (коэффициент Престона).
Уравнение Престона хорошо выполняется в случае ХМП SiO2 [5], Cu [9] и W [14]. Зависимость коэффициента k от входных параметров процесса, таких как состав суспензии и свойства полирующей подушки, еще не вполне понятна.
Рассматривая только механические свойства полируемых пленок, получено выражение для коэффициента Престона [15]:
K = 1/2E ( 1.1.5.2 ),
Где Е – модуль Юнга полируемого материала.
Глубина проникновения абразивной частицы
d = 3d(P/2CE)2/3/4 ( 1.1.5.3 ),
Где d – диаметр абразивной частицы, с – фактор заполнения поверхности частицами, равный единице для полностью заполненной поверхности.
Например, для модуля Янга, равного 1,3х1011Па, приложенного давления 15 кПа, размера частицы 0,3 мкм и фактора заполнения 0,5 [16], глубина проникновения, полученная из (1.1.5.3), составляет всего 3,3х10-6 мкм. Однако, вследствие малой площади контакта, локальное давление, оказываемое абразивной частицей, существенно выше, чем интегральная величина давления. Площадь контакта
Ac = prc2 = p(dd - d2) (1.1.5.4)
Для плотности частиц, равной единице, взаимосвязь между интегральным давлением Р и локальным давлением Рloc имеет вид
Ploc = Ap P/Ac (1.1.5.5),
Где Ap = p(d/2)2
Воспользовавшись выражениями (1.1.5.3) и (1.1.5.5), получим d = 0,1 нм и Ploc = 2,3 Мпа. Полученная величина проникновения в большей степени соответствует экспериментальным измерениям шероховатости поверхности.
В присутствии суспензии два скользящих друг о друга твердых тела будут взаимодействовать одним из трех способов [17]. Тела могут находиться в непосредственном контакте, иметь полупрямой контакт либо гидропланировать относительно друг друга. В процесс ХМП могут иметь место все три способа взаимодействия между пластиной и полируемой поверхностью. В первом случае, нагрузка почти полностью определяется контактом подушки с пластиной. Во втором случае, нагрузка частично осуществляется через контакт пластина – подушка и частично посредством гидродинамического давления суспензии. В последнем случае, нагрузка полностью определяется непрерывным жидким слоем суспензии между пластиной и подушкой. Поскольку скорость полирования пропорциональна давлению, то передача давления и, соответственно, результаты полирования и планаризации будут зависеть от способа взаимодействия между пластиной и подушкой.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.