化學(xué)機(jī)械拋光 Slurry 的蛻與進(jìn)

岳飛曾說(shuō)：“陣而后戰(zhàn)，兵法之常，運(yùn)用之妙，存乎一心。”意思是說(shuō)，擺好陣勢(shì)以后出戰(zhàn)，這是打仗的常規(guī)，但運(yùn)用的巧妙靈活，全在于善于思考。正是憑此理念，岳飛打破了宋朝對(duì)遼、金作戰(zhàn)講究布陣而非靈活變通的通病，屢建戰(zhàn)功。如果把化學(xué)機(jī)械拋光 (CMP，Chemical Mechanical Polishing)的全套工藝比作打仗用兵，那么CMP工藝中的耗材，特別是slurry的選擇無(wú)疑是“運(yùn)用之妙”的關(guān)鍵所在。

“越來(lái)越平”的IC制造

2006年，托馬斯?弗里德曼的專著《世界是平的》論述了世界的“平坦化”大趨勢(shì)，迅速地把哥倫布苦心經(jīng)營(yíng)的理論“推到一邊”。對(duì)于IC制造來(lái)說(shuō)，“平坦化”則源于上世紀(jì)80年代中期CMP技術(shù)的出現(xiàn)。

CMP工藝的基本原理是將待拋光的硅片在一定的下壓力及slurry（由超細(xì)顆粒、化學(xué)氧化劑和液體介質(zhì)組成的混合液）的存在下相對(duì)于一個(gè)拋光墊作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，借助磨粒的機(jī)械磨削及化學(xué)氧化劑的腐蝕作用來(lái)完成對(duì)工件表面材料的去除，并獲得光潔表面（圖1）。

1988年IBM開(kāi)始將CMP工藝用于4M DRAM器件的制造，之后各種邏輯電路和存儲(chǔ)器件以不同的發(fā)展規(guī)模走向CMP。CMP將納米粒子的研磨作用與氧化劑的化學(xué)作用有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，滿足了特征尺寸在0.35μm以下的全局平坦化要求。目前，CMP技術(shù)已成為幾乎公認(rèn)的惟一的全局平坦化技術(shù)，其應(yīng)用范圍正日益擴(kuò)大。

目前，CMP技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成以化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)為主體，集在線檢測(cè)、終點(diǎn)檢測(cè)、清洗等技術(shù)于一體的CMP技術(shù)，是集成電路向微細(xì)化、多層化、薄型化、平坦化工藝發(fā)展的產(chǎn)物。同時(shí)也是晶圓由200mm向300mm乃至更大直徑過(guò)渡、提高生產(chǎn)率、降低制造成本、襯底全局平坦化所必需的工藝技術(shù)。