超精密表面抛光材料去除机理研究进展

《超精密表面抛光材料去除机理研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、------------------------------------------------------------------------------------------------超精密表面抛光材料去除机理研究进展错学屯扭第４９卷第１７期２００４年９月评述徐进雒建斌路新春张朝辉潘国顺（清华大学摩擦学国家重点实验室，北京１０００８４．Ｅ—ｍａｉｌ：ｊｉｎｘｕ６１８＠１６３．ｃｏｒｎ）摘要化学机械抛光（Ｃｈｅｍｉｃａｌ．ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ，简称ＣＭＰ）是目前提供全局平面化最理想的技术，在超精密表面加工领域得到了大量研究和应

2、用．概述了超大规模集成电路（Ｕｌｔｒａ—ｌａｒｇｅＳｃａｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ，简称ＵＬＳＩ）多层布线中硅片、介电层和金属材料以及磁头／硬盘片化学机械抛光材料去除机理的研究现状和发展趋势，重点评述了化学机械抛光过程中抛光液研磨颗粒与抛光片表面间相互作用机制，并提出了材料去除机理的研究方法．关键词ＣＭＰ材料去除机理磨损——————————————————————————————————————-------------------------------------------------------------------------------

3、-----------------ＵＬＳＩ计算机硬盘在电子产业中，起先导作用的两个行业是微电子产品和计算机制造．它们相辅相成，相互促进，使得其高速发展，呈现出高集成度和高性能化的发展趋势，从而对许多部件表面提出了前所未有的特殊要求．如计算机硬盘要实现７７．５～１５５Ｇｂ／ｃｍ２的存储以期在揭示超精密表面材料去除机理及抛光工艺研究中具有借鉴意义．１集成电路（ＩＣ）制造中的ＣＭＰ硅衬底片ＣＭＰ是获到高平整度、无缺陷和高反１．１硅片密度，要求盘片的表面波纹度眠＜ｏ．１ｎｍ，粗糙度尺。＜ｏ．０５ｉＩｍ．另外，大规模集成电路的线宽不断下降，射表面的一个基本工艺

4、过程，抛光质量直接影响击穿特性、界面态和少子寿命，对后续制造工艺质量起决定作用．早在１９９０年，Ｃｏｏｋｌ８］就提出材料的去除是由于随抛光液流动的研磨颗粒压入ｓｉ片表面的机械犁削作用，并表明ｓｉ片ＣＭＰ中化学作用材料去除过程取决于ｓｉ表面形成的Ｓｉ０２层和颗粒与抛光液中的水和化学剂之间的相互作用．借助于ＴＥＭ分析Ｓｉ（１００）片抛光表面和剖面，可以证实硅表面塑性切削／剪切及表面氧化产物的机械去除，同时还观察到在抛光过程中抛光表面的非晶态转变【９１．在——————————————————————————————————————-------------

5、-----------------------------------------------------------------------------------影响去除机理的因素中抛光液颗粒粒径最为关键１１…，当采用粒径大于２ｐｍ的颗粒对Ｓｉ（１００）进行抛光时，材料通过脆性并向结构立体化、布线多层化发展．根据美国微电子技术发展构图¨】，特征线宽到２０１１年将减小到０．０５ｌａｍ，同时将开始使用４５０ｍｍ晶片．并要求如此大尺寸晶片表面具有纳米级面型精度和亚纳米级表面粗糙度，同时要保证表面和亚表面无损伤，已接近表面加工的极限．要实现如此尖端的技术

6、突破，必须深入探讨超精密抛光表面加工材料去除机理【２】．作为新一代超精密表面制造方法之一——化学机械抛光（ＣＭＰ）技术是目前最好的实现全局平面化的工艺技术，在集成电路‘３矧、计算机磁头／硬磁盘［６，７１等超精密表面加工领域得到了大量研究和广泛应用．但由于传统的加工理论已不适用于解释抛光加工中的诸多现象，人们对加工过程中的材料去除的科学规律仍缺乏深入的了解，严格来说，ＣＭＰ材料去除机理目前仍不完全被认识”．开展这方面科学问题的研究，不仅有助于揭示在电子产品极限制造条件下出现的新规律和新机制，而且对探索制造新原理和新方法有重要理论意义．本文概述了ＵＬＳＩ

7、多层布线中硅片、介电层断裂去除．当粒径小于０．３ｕｍ时，发现沿着｛１１１）方向形成的位错网和滑移面导致材料发生塑性变形，呈现从脆性断裂到塑性屈服过渡．伴随粒径继续减小到５０ｖｉｍ时，在ＨＲＴＥＭ下没有观察到任何物理损——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------伤（见图１），从而间接地说明了发生在原子尺度上的抛光可能占主导作用．Ｇｒ

8、ａｆ等人…１结合ＸＰＳ、高分辨能量损失谱研究了ｓｉ片表面抛光过程在原子尺度上的去除机理，提出材料去除过程表现