超精密CMP电化学抛光试验台关键部件的设计.pdf

2010年11月
润滑与密封
Nov.2010
第35卷第11期
L UBRICATION ENGINEERING
Vol 35 No 11
DOI:10.3969/j.jsa.0254-0150.2010.11.025
超精密CMP电化学抛光试验台关键部件的设计
马纲赵永武2顾坚
(1.江苏城市职业学院(无锡)江苏无锡214011;2.江南大学机械工程学院江苏无锡214122)
摘要:由于化学机械抛光(CMP)中机械和化学作用同时发生在芯片抛光过程中,因此,传统的电化学测试仪难
3以动态测试CMP中芯片表而成膜的过程。将传统CMP设备与电化学测试分析仪相结合,开发新型电化学CMP测设平
台。研究关键部件抛光头和抛光盘的设计,采用 ANSYS进行传感器弹性体的标定与设计,并进行电化学分析试验的验
证。结果表明开发的测试平台数据采集稳定,工作平稳,基本达到设计目标。
关键词:电化学;超精密抛光;试验台
中图分类号:TP391文献标识码;A文章编号;0254-0150(2010)11-107-4
Design of Electrochemical Uitra-polishing
Testing System and Key Components
Ma Gang Zhao Yongwuf Gu Jian
(1. Jiangsu City Vocational College(Wuxi), Wuxi Jiangsu 214011, China
2. School of Mechanical Engineering, Jiangnan University, Wuxi Jiangsu 214122, China)
Abstract Since the combined effects of chemical reaction and mechanical removal occur at the same time. it is difficult
to investigate the formation and component of the thin chemical film between the slurry and wafer surface. Integrated the
CMP and electrochemical testing system together, a novel tester was developed. The calibration and design of the elastomer
sensor were carried out by ANSYS. The tester was verified using the polishing experiments of Al wafer. It is shown that the
novel ultra-polishing testing system can stably work and collect the experimental data, which achieves the designing aims
Keywords; electrochemistry; ultra-polishing; test-bed
化学机械抛光技术(简称CMP)是利用化学和化物膜?、无机复合物膜以及有机复合膜。而被
机械作用的协调效应来获得硬脆芯片表面超光滑亚微磨损下的材料在抛光液中的溶解也是通过电化学反
米表面和全局平坦化的唯一方法13。CMP材料去除应实现的。磨粒的磨损作用加速了化学腐蚀速率,
机制还存在较大争议4-?,这是因为机械和化学同时因此可以采用腐蚀电化学的理论研究CMP材料去除
发生于芯片抛光过程中,难以动态地掲示芯片表面成机制?。
膜的演变规律。因此,如何研究抛光过程中,化学作
中国电子科技集团公司第48所2008年成功研制
用对材料去除影响的基本规律,成为掌握CMP材料出了国内首台具有自主知识产权的、适用于0.25m
去除机制的关键。
器件特征尺寸、152~203mm晶圆平坦化工艺要求的
CMP过程是化学作用与机械作用平衡的电化学化学机械抛光设备。沈阳麦科、沈阳科晶等公司
腐蚀过程?。腐蚀电化学理论常用来解释金属CMP也开发出旋转摆动重力式研磨抛光机用于实验室金
过程的电化学机制,如表面钝化膜的形成及金属的腐属、非金属材料的超平面精密研磨、抛光"。但是
蚀溶解等。当芯片浸在具有腐蚀性的抛光液中时,芯目前国内自主设计制造的可以动态测量CMP中化学
片与抛光液就构成了腐蚀体系。抛光液中的腐蚀剂与反应的实验设备还未见报道。
芯片发生化学反应,反应的结果是在芯片表面形成
CMP电化学测试设备的关键部件
层钝化膜,根据腐蚀剂的不同,生成的钝化膜有氧1.1抱光头的设计
抛光头是整台主机的关键部分,是试验台的执行
收稿日期:2010-05-24
机构。该部分不仅要实现试样的旋转运动和方便装
作者简介:马纲(1962-),男,副教授,长期从事现代设计方卡,还要实现试样与电化学测试系统的可靠连接。具
法和人工智能教学和科研工作.E-mail; magwuxie@163.con
体结构如图1所示。