什么是化学研磨抛光
化学研磨抛光
化学研磨抛光（也称化学抛光）是将零件用浸渍加温的方式，将微观表面的凸起部位通过化学腐蚀的作用首先溶解消除掉，与原来相比，表面凹凸差变小从而使之表面更趋于平滑的过程。
化学研磨抛光技术功能介绍
1、处理后的工件表面光滑细密，更加优于机械抛光表面，不受结构限制，任何部件均可处理，使用方便，效果超过电解研磨抛光。
2、表面机械力产生的硬化层被化学力溶解掉，产生的应力消除，改善焊接性能。
3、被机械切削，压轧摩擦损伤缺损的配位电子被羟基和氨基补充，不产生异性电荷灰尘等杂质的吸附。
4、优于机械抛光表面，其显露和倒伏的毛刺完全除掉，孔内不产生电弧火花，表面清洁干净。
5、表面被钝化，铁元素溶解的多从表面消失掉，铬镍等元素溶解的少或者不溶解因此被露出表面，其结果表面的平整性，耐腐蚀性，清洁性，光滑性和卫生性都极大的提高。
6、可达镜面光泽，凹凸性降低，反光性好，反能高，流动阻力小，抗疲劳强度增加10%～20%。
7、表面微观凸起处根据研磨时间长短可减薄研磨掉0.01~0.05mm 左右，表面粗糙度提高，接近镜面程度，Ra≦0.05微米。
8、可以达到整平表面，清除毛刺毛边的作用。
9、NEPLOS的化学研磨抛光技术已经达到美国FDA要求，另外XPS 等检测结果也符合半导体SEMI标准。
10、，不受结构限制，不需要通电极，任何部位均可处理，使用方便效果超过电解研磨抛光。
化学机械抛光工艺(CMP)全解
化学机械抛光液（CMP）氧化铝抛光液具体添加剂 摘要：本文首先定义并介绍CMP工艺的基本工作原理，然后，通过介绍CMP系统，从工艺设备角度定性分析了解CMP的工作过程，通过介绍分析CMP工艺参数，对CMP作定量了解。在文献精度中，介绍了一个SiO2的CMP平均磨除速率模型，其中考虑了磨粒尺寸，浓度，分布，研磨液流速，抛光势地形，材料性能。经过实验，得到的实验结果与模型比较吻合。MRR 模型可用于CMP模拟，CMP过程参数最佳化以及下一代CMP设备的研发。最后，通过对VLSI 制造技术的课程回顾，归纳了课程收获，总结了课程感悟。 关键词：CMP、研磨液、平均磨除速率、设备 Abstract：This article first defined and introduces the basic working principle of the CMP process, and then, by introducing the CMP system, from the perspective of process equipment qualitative analysis to understand the working process of the CMP, and by introducing the CMP process parameters, make quantitative understanding on CMP.In literature precision, introduce a CMP model of SiO2, which takes into account the particle size, concentration, distribution of grinding fluid velocity, polishing potential terrain, material performance.After test, the experiment result compared with the model.MRR model can be used in the CMP simulation, CMP process parameter optimization as well as the next generation of CMP equipment research and development.Through the review of VLSI manufacturing technology course, finally sums up the course, summed up the course. Key word: CMP、slumry、MRRs、device 1.前言 随着半导体工业飞速发展，电子器件尺寸缩小，要求晶片表面平整度达到纳米级。传统的平坦化技术，仅仅能够实现局部平坦化，但是当最小特征尺寸达到
化学机械研磨後清洗技术简介
第六卷第一期 化學機械研磨後清洗技術簡介 蔡明蒔 國家奈米元件實驗室 前言 自1997年開始，半導體製程邁進0.5微米元件線幅以下，幾乎所有半導體製造廠開始採用化學機械研磨技術(Chemical Mechanical Polishing, CMP)。此乃由於愈來愈嚴苛的曝光景深要求，對於曝光區內晶圓表面之起伏輪廓必須借助研磨方式才能獲得全域性平坦化(Global planarity)。故在多層導線結構製程之IMD介電層平坦化及鎢金屬栓塞(W plugs)之製作，以CMP取代傳統以乾式蝕刻回蝕法，不但可確保晶圓表面之平整度且製程簡化，大幅提昇製程良率。除了應用在後段導線之製作，CMP亦應用於前段元件隔離之oxide回蝕製程，即淺溝槽隔離(Shallow Trench Isolation, STI)，大幅增加晶圓上元件之可用面積。當元件線幅小於0.18微米，傳統鋁銅合金導線之RC延遲將大過於元件開關速度，此時較低電阻之銅導線則勢必被採用。由於銅之電漿乾蝕不易，應用Cu-CMP金屬嵌入式導線之大馬士革製程(Metal Inlaid Damascene Process)則為形成導線製作之主要方式。 CMP製程雖為先進半導體製程之關鍵技術，但在無塵室中卻屬高污染性之製程(dirty process)。由於製程中必須引入研磨泥漿(slurry)於晶圓表面進行研磨，泥漿中包含約5-10%，30-100奈米之微細研磨粉體(abrasive)，種類包括SiO2、Al2O3、CeO2、ZrO2等。此外還必須加入化學助劑，有pH緩衝劑如KOH、NH4OH、HNO3或有機酸等；氧化劑如雙氧水、硝酸鐵、碘酸鉀等；亦必須加入界面活性劑(Surfactants)幫助粉體在水溶液中之懸浮穩定性。故晶圓經過研磨之後，晶圓表面勢必殘留大量之研磨粉體(>10k/wafers)、金屬離子(>1012 atoms/cm2)及其他不純物之污染。若無有效之清洗製程去除此外來之污染物及因研磨產生之表面損傷，則將影響後續薄膜沈積、微影等製程良率，故過研磨後CMP清洗製程為成功應用CMP於半導體製程之關鍵技術。 清洗機制、原理及方法 1. 微塵吸附原理及清洗方法 在設計一清洗系統可以去除吸附在晶圓上微塵之前，必須先檢視有那些作用力促使塵粒吸附於晶圓表面上。主要之作用力包含有分子吸附力(molecular adhesion)、靜電作用力(electrostatic interactions)、液體介質橋接(liquid bridges)、電雙層排斥力及化學共價鍵結(chemical bonding)
化学机械研磨废液处理
化学机械研磨废液处理 化学机械研磨(CMP)制程已经广泛使用于半导体业晶圆的制造程序，对于晶圆表面全面性平坦化是有效的制程。虽然CMP制程是现代半导体业晶圆制造重要的技术，但是CMP 制程在无尘室中是一个高污染的制程。因此，CMP废水包含來自于研磨液、晶圆本身以及CMP 后续清洗程序所产生的各种无机及有机污染物质，大部份的无机物质系以氧化物存在，主要的非溶解性无机物來自研磨液的砥粒，包含SiO2、Al2O3及CeO2，还有一些在研磨时从晶圆本身掉下來的无机物质(例如：金属、金属氧化物及低介电材料等)。溶解性的无机物质包含溶解性硅酸盐与氧化剂。 CMP废水中的有机物包含界面活性剂、金属错合剂以及其他物质。为了移除在晶圆表面的上述物质，需要使用大量超纯水于CMP后续清洗程序。据统计，以一个拥有20 个CMP制程机具的公司而言，每天将产生700 m3的CMP废水。根据文献的报导，在1999年及2000年估计分别有4.088×108 m3及超过5.223×108 m3的超纯水用于CMP制程，此用水占了整个半导体用水的40%左右。如此庞大的CMP制程用水必定产生大量的CMP废水，此废水量大且碱度、总固体物及浊度高，因此必须妥善加以处理。 目前所有的科技产业中，其中又以半导体组件产业为最受瞩目，其主要基本概念系经由高精密度的集成电路(Integrated Circuit, IC)完成的电子电路组件与硅半导体所组合而成。简而言之，半导体产业可区分前、中及后端制程，前端制程为晶圆加工制造，中段制程为晶圆与电子电路组件制造以及后端的晶圆封装。在前及中段制程中，化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing, CMP)扮演成功与否的关键技术。在强势的竞争环境下，企业主为了维持在业界的优势及塑造企业社会形象，近年投入大量的资本及人力，不断地提升整个制程技术高精密化、轻量化、功能性及更微小化并积极研发低污染性产品，以降低对环境生态的冲击。 半导体业、图像处理以及生物科技产业所制造的污染物质，是具有其独特性，例如制程中常使用有机酸碱液、污染物质微小化等，用原有的处理技术及处理设备，是无法将污染物质去除。势必投入新的处理设备、提升处理技术等，才能将整个区内所有不同性质的废污水处理达到放流水标准。尤其是半导体产业的制程，所制造出来的化学机械研磨废液，其废液含有粒径极小、具高浊度、有机酸碱液以及后清洗程序中的超纯水。
化学机械研磨(CMP)
晶片黏貼研磨拋光系統( CMP ) 儀器介紹 一.目的 化學機械研磨是一個移除製程，它藉著結合化學反應和機械研磨達到其目的。並且我們使用它在半導的薄膜體製程中，利用它來剝除薄膜使得表面更加平滑和更加平坦。它也被用在半導體的金屬化製程中，用來移除在其表面大量的金屬薄膜以在介電質薄膜中形成連線的栓塞或是金屬線。並且當晶圓從單晶矽晶棒被切下來後，就有很多的製程步驟被用來準備平坦的、光亮的以及無缺陷的晶圓畏面以滿足積體電路的製程所需，而化學機械研磨製程通常被用在晶圓生產的最後一道步驟，它可以使晶圓平坦化，並且可以從表面完全消除晶圓鋸切步驟所引起的表面缺陷。當矽單晶棒被鋸成薄片，在鋸開的過程中在晶圓的兩面會留有鋸痕，必須除去，晶圓然後放在一拋光板上，用蠟和真空固定住，拋光板再放在拋光機上將晶圓一面磨成像鏡子一樣，才可以開始進入製作積體電路與元件的製程。 二.實驗原理 化學機械研磨的原理是將晶圓置在承載體與一表面承載拋光墊的旋轉工作台之間，同時浸在含有懸浮磨粒、氧化劑、活化劑的酸性或鹼性溶液，晶圓相對於拋光墊運動，在化學蝕刻與磨削兩個材料移除機制交互作用下達成平坦化,其結構如下圖所示。
CMP研磨機制的概略圖 通常，一個化學機械研磨的設備架構，由幾個主要部分組成，一是負責研磨晶圓表面的研磨平台，另一部分是負責抓住待磨晶圓的握柄。其中，握柄是利用抽真空的方式，吸咐待磨晶圓的背面，然後向下壓在鋪有一層研磨墊的研磨台上，進行平坦化過程。當CMP進行的時候，研磨平台將會與握柄順著同一方向旋轉，同時，提供研磨過程中化學反應的研磨液將由一條管線，輸送到系統中，不斷滴在研磨墊上，幫助研磨。 CMP-Lapping 磨粒是以懸浮方式添加到硬的盤面，這些磨粒不會被壓入或固定在盤面，而是朝向各方向自由自在地滾動，因此這些磨粒會對試片進行敲擊作用。Lapping的運動模式：
光化学反应原理
光化学反应原理 光化学反应在环境中主要是受阳光的照射，污染物吸收光子而使该物质分子处于某个电子激发态，而引起与其它物质发生的化学反应。如光化学烟雾形成的起始反应是二氧化氮（NO2）在阳光照射下，吸收紫外线（波长2900~4300A）而分解为一氧化氮（NO）和原子态氧（O，三重态）的光化学反应，由此开始了链反应，导致了臭氧及与其它有机烃化合物的一系列反应而最终生成了光化学烟雾的有毒产物，如光氧乙酰硝酸酯（PAN）等。 光化学反应的发生必须具备的条件 当光照射在物体上时,会发生三种情况:反射、透过和吸收。在光化学中,只有被分子吸收的光才能引起光化学反应。因此,光化学反应的发生必须具备两个条件:一是光源,只有光源发出能为反应物分子所吸收的光,光化学反应才有可能进行。二是反应物分子必须对光敏感(与其分子的结构有关) 。即反应物分子能直接吸收光源发出的某种波长的光,被激发到较高的能级(激发态) ,从而进行光化学反应。例如:卤化银能吸收可见光谱里的短波辐射(绿光、紫光、紫外光) 而发生分解: 2AgBr=2Ag +Br2 这个反应是照像技术的基础。但卤化银却不受长波辐射(红光) 的影响。所以,暗室里可用红灯照明。由此也可看出,光化学反应的一个重要特点是它的选择性,反应物分子只有吸收了特定波长的光才能发生反应。需要注意的是,有些物质本身并不能直接吸收某种波长的光而进行光化学反应,即对光不敏感。但可以引入能吸收这种波长光的另外一种物质,使它变为激发态,然后再把光能传递给反应物,使反应物活化从而发生反应。这样的反应称为感光反应。能起这样作用的物质叫感光剂。例如:CO2 和H2O 都不能吸收日光,但植物中的叶绿素却能吸收这样波长的光,并使CO2 和H2O 合成碳水化合物: CO2 + H2O=16 n(C6H12O6) n + O2 叶绿素就是植物光合作用的感光剂。 光化学反应 物质在可见光或紫外线照射下吸收光能时发生的光化学反应。它可引起化合、分解、电离、氧化、还原等过程。主要有光合作用和光解作用两类。 光化学反应（二） 光化学反应可引起化合、分解、电离、氧化还原等过程。主要可分为两类：一类是光合作用，如绿色植物使二氧化碳和水在日光照射下，借植物叶绿素的帮助，吸收光能，合成碳水化合物。另一类是光分解作用，如高层大气中分子氧吸收紫外线分解为原子氧；染料在空气中的褪色，胶片的感光作用等。 光化学反应（一） 只有在光的作用下才能进行的化学反应,即反应物分子吸收光能以后引起的化学变化,称为 光化学反应,亦称光反应(photoreaction)。例如,二苯甲酮和异丙醇都很稳定,它们接触时不发生反应,但在光作用下,两者可以进行化学反应。
晶片化学机械研磨技术综述
晶片化学机械研磨技术综述 ,国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心湖北武汉430070, 1.前言 化学机械研磨,CMP,,又称化学机械抛光,是机械研磨与化学腐蚀的组合技术,它借助超微粒子的研磨作用以及抛光浆料的腐蚀作用,在化学成膜和机械去膜的交替过程中去除被抛光介质表面上极薄的一层材料,实现超精密平坦表面加工。CMP技 术是超大规模集成电路制造过程中的晶片平坦化的一种新技术,对集成电路、半导体产业发展有直接的影响。本文将从专利分析的角度对晶片CMP技术现状进行梳理,为晶片CMP技术进一步发展提供一些建议 2.晶片化学机械研磨技术的国内外发展概况 2.1 国外发展历程 CMP技术在半导体工业的首次应用始于1988年,由IBM将其应用于4MDRAM的制造中,该公司也于1992年申请了晶片CMP技术的第一份专利。在此之后,经过不断的技术发展,CMP技术在全球范围内有较广泛的技术布局,图1显示了世界范围内专利申请量 CMP的研究开发工作过去主要集中在美国,随后发展至 1 法、德等欧洲国家,日本在CMP方面发展很快,并且还从事硅晶片CMP设备供应,我国台湾和韩国也在CMP方面研究较多。从图1来看,其与CMP技术的研究现状也比较相符,CMP技术仍以美国为主导,日本、欧洲、韩国等国家和地区的研究能力也在不断增强。从图2中可以看出,美国的CMP技术布局在2000年左右达到高峰,此后专利保有量逐渐保持稳定的状态,而日本、韩国及中国,包括台湾,则在2006-2008年左右专利申请达到最高峰,此后有渐渐回落的趋势。从图2中还可反映出各
国家或组织在近年来专利申请量均呈下降的趋势,这也反映了经过近几十年的发展,CMP技术研究逐渐趋于饱和,新的技术创新点可能会在今后一段时间内出现 2.2 国内发展历程 1995年由美国卡伯特公司在中国提出第一件涉及晶片化学机械研磨的专利申请,申请号为CN95196473。在此之后,美国申请人针对CMP技术的设备、材料、工艺等不同的技术角度进行了专利布局。除美国外,日本及中国台湾在CMP技术发展上也较迅速,符合其半导体芯片产业的发展规律 在技术布局方面,除了专利数量外,专利布局的时间也不相同,早期在华专利以 国外申请人为主,如下图3所示 从图3中可看出,国外申请人在中国较早的完成了专利布局,建立了技术壁垒, 在2008年以后,国内申请人专利 2 申请数量则呈增长的趋势,对晶片CMP技术逐渐形成了自己的研究成果。经过 近几年的努力,国内形成了以清华大学和中科院为主的教育科研力量,以及以安集微电子、中芯国际等为主的产业研究力量,CMP技术在国内也逐渐成熟 3. 晶片化学机械研磨关键技术 从目前的研究热点来看,该技术主题可以分为以下几个重要的分支 从技术的分类看,对CMP技术的研究,主要从机械研磨和化学腐蚀两个方面对传统技术做出改进,在具体的生产实践中,影响晶片终成品表面质量的因素是多种多样的,对技术的改进点,也由单个变量的控制,迈向多因素多角度协同控制的技术阶段。下图给出了影响CMP系统工艺性能的一些主要因素 3.1 化学机械研磨设备 传统的化学机械研磨设备由旋转的硅晶片夹持装置、承载抛光垫的工作台和抛光液供给系统三大部分组成
光化学概要由于光的作用而发生的化学反应通称为光化学反应
§10.6光化学概要 由于光的作用而发生的化学反应通称为“光化学反应”。相对于光化学反应，普通的化学反应称为“热反应”。人们对光化学现象早己熟知，如植物的光合作用、照相底片的感光作用等。但直到最近五十年，由于人们越来越重视太阳能的利用以及激光技术的应用，光化学的研究才随之迅速发展起来。 有人估算，太阳投射到地球表面上的能量占地球总能量的99%以上。而且太阳能取之不尽、用之不竭、且无污染，故一直是人们梦寐以求的理想能源。目前，太阳能的利用大致可分三种类型：一是吸收太阳光直接转化为热；二是通过光电效应使光能转化为电能；三是通过光化学反应使光能转化为化学能。因此，深入探索光化学规律的意义是显而易见的。 (1) 光化学定律 以化学方式利用太阳能是指太阳光照射到一定的反应系统，系统吸收光能发生化学反应，并在此过程中将太阳能转化为化学能的形式贮存于光化学反应产物中，该产物恢复到原来物质时再释放出这部分能量供人们利用。光化学反应必需遵循两条光化学基本定律：光化学第一定律，又称格罗塞斯(Grotthus)定律，其内容为：“只有为反应系统所吸收的辐射光才能有效地产生光化学变化。”现在看来，这条定律似乎是明显的。对于投射到地球表面的太阳光，通常只有紫外和可见部分能够被光化学系统所吸收，红外光由于很难促使分子中的电子激发，一般不能引发光化学反应。 光化学第二定律，又称光化当量定律或爱因斯坦(Einstein)定律，其内容为：“在光化学反应的初始阶段，系统吸收一个光量子就能活化一个分子。”这种过程称为单光子吸收。由于激光技术的应用，人们发现有时也会有多光子吸收现象，即一个分子同时吸收多个光量子而活化。但是，在通常情况下这种多光子吸收的几率甚微，仍可忽略不计。 根据光化当量定律，活化1mol反应物分子就需要吸收1mol光量子。1mol光量子的能量以Eλ =[1.20?10/(λ/nm)]J·mol（10.56） 式中λ是光的波长，单位为nm (纳米)；Eλ的单位为J·mo1-1。由上式可以看出，对于不同波长的光，其Eλ值不同，λ越长，Eλ值越小；波长越短，Eλ值就越大。 分子吸收光能后引发的光化学反应可能有以下几种情况： 其中，(1)化学键均裂产生自由基，(2)化学键异裂产生阴、阳离子，(3)分子电离，(4)分子活化，(5)分子重排。上述这些反应都有光量子参加，称为初级光化学过程。 (2) 量子效率和能量转换效率 被光量子活化了的分子有的可能未及发生反应便已失活，有的可能引发链反应而导致更
光化学分析
1光化学分析：基于电辐射能量与待测物质相互作用后产生的辐射信号与物质组成及结构关系所建立起来的分析方法。 2原子吸收光谱：利用特殊光源发射出待测元素的共振线，并将溶液中的离子转变为气态原子后测定气态原子对共振线吸收而进行定量分析。 3分子荧光分析法：某些物质被紫外光照射激发后，在回到基态的过程中发射出比原激发波长更长的荧光，通过荧光强度进行定量分析。 4原子荧光分析法：气态原子吸收特性波长后，外层电子由基态或低能态跃迁到高能态，返回基态时发射出与吸收波长相同或不同的荧光辐射，在于光源成90°方向上测荧光强度，进行定量分析。 5分子磷光：最低单重激发态分子以无辐射弛豫方式进入第一、三重激发态，再跃迁返回基态，发出磷光，测定磷光强度进行定量分析。 6化学发光：利用化学反应提供能量，待测分子被激发，返回基态时发出一定波长的光，其强度与待测浓度之间有线性关系，进行定量分析。 7分子信标技术：一种基于荧光共振能量转移现象与碱基互补配对原则建立起来的一种技术。8分子振动能量转移：一对合适的荧光物质可以构成一个能量供体和能量受体时，其中供体的发射光谱与受体的吸收光谱重叠，当它们在空间上相互接近到一定距离时，激发供体而产生的荧光能量正好被附近的受体吸收，使得供体发射的荧光强度下降，受体荧光分子的荧光强度上升。 9核酸适体：从人工合成的DNA/RNA文库中筛选得到的能够高亲和性、高特异性与靶标分子结合的单链寡核苷酸。 10化学发光剂：在化学反光反应中参与能量转移并最终以发射光子形式释放能量的化合物。 1分子信标设计原理：①序列长度（环状序列比茎杆序列长两倍以上，茎杆序列不能过长或过短。过长，过于稳定，假阴性；过短，不稳定，假阳性）②茎杆序列中G和C的含量不能太高。③5’端的第一个碱基最好不要选择G。④由于被测对象DNA或RNA是大分子，存在扭曲现象，因此要选择被测对象的外围碱基序列，即容易接近的那段序列来设计信标。 2波长转移分子的信标工作原理 在分子信标的一末端连接两个不同的荧光基团：荧光收集基团和荧光发射基团，另一端连接淬灭基团。未结合靶分子时，它与传统的分子信标一样，荧光收集基团吸收的能量传给淬灭基团，以热的形式放出，不产生荧光。当与靶分子结合发生构象变化后，荧光收集基团的荧光并未恢复，而是把能量以荧光共振能量转移的形式转移给荧光发射基团，荧光发射基团将能量以荧光的形式放出。 3可作为化学发光剂的条件 ①发光的量子产率高②它的物理-化学特性要与被标记或测定的物质相匹配③能与抗原或抗体形成稳定的欧联结合物④其化学发光常是氧化反应的结果⑤在所使用的浓度范围内对生物体没有毒性 4发光剂的标记技术：①碳二亚胺缩合法②过碘酸钠氧化法③重氮盐偶联法④N-羟基琥珀酰亚胺活化法 5 SPR光学原理：光在棱镜与金属膜表面上发生全反射现象，会形成消逝波，进入光疏介质中，而在介质（假设金属介质）中又存在一定的等离子波，当两波相遇时，发生共振。当消逝波与表面等离子波发生共振时，检测到的反射光强会大幅度减弱，能量从光子转移到表面等离子，入射光的大部分能量被表面等离子波吸收，使反射光能量减少。