今天,聽到同事吐槽:“刻槽太慢了,很影響效率,干嘛要刻槽呢?”拋光墊上的槽,到底有什么用?不刻槽行不行呢?下面我就來回答一下。
開槽最核心的作用,可以總結成四個字:導液排屑。拋光液可以沿著槽快速進入拋光區域,同時,拋光過程中產生的廢液和磨屑也能夠通過這些通道被帶走。
仔細觀察不同CMP拋光墊,會發現它們的紋路并不一樣。常見的包括:同心圓槽、放射槽、網格槽、螺旋槽,以及各種組合槽型。為什么不統一?因為不同CMP工藝,對拋光液流動、材料去除率以及晶圓表面均勻性的要求并不一樣。
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比如,同心圓槽就像一圈一圈的環形道路。放射槽則像從市中心向四周延伸的道路。網格槽則像城市里的棋盤格。不同的槽型,會改變拋光液在拋光墊表面的:流動路徑、停留時間和分布狀態。最終影響的,就是晶圓表面的拋光效果。所以,拋光墊開槽并不是拿刀隨便劃幾下。槽的寬度、深度、間距、角度、排列方式,都可能影響CMP表現。
槽還有一個非常重要的作用:留住拋光液。很多人會覺得:既然拋光液是液體,那直接倒上去不就行了嗎?問題在于,CMP不是靜止的,晶圓和拋光盤都在高速運動。如果拋光墊完全光滑,拋光液很容易在離心力和相對運動作用下迅速被甩開。
而開槽以后,拋光液可以進入這些溝槽,在拋光墊表面形成更加穩定的流動通道。這有助于提高拋光液的輸運效率。更重要的是,拋光液中含有真正參與材料去除的關鍵成分,例如磨粒、氧化劑、絡合劑等。拋光液不是水,它本身就是CMP工藝的核心參與者。因此,讓拋光液均勻到達晶圓表面,非常重要。
開槽還可以提高去除率,這是CMP一個非常重要的指標。開槽之后,槽邊緣位置的剪切應力會大一些,切削效果更好,去除率上升。同時,拋光液供應情況、晶圓與拋光墊之間的接觸狀態、磨屑排出能力等,都會影響材料去除率。而槽型設計又會影響這些因素。因此,同樣的材料、同樣的拋光液,如果換一個不同槽型的拋光墊,CMP表現可能就不一樣。
CMP最怕什么?很多時候,不是磨不掉,而是:磨得不均勻。晶圓中心磨得快,邊緣磨得慢;或者邊緣磨得太快,中間磨得太慢,都會影響最終結果。
先進芯片制造對晶圓平坦度的要求非常高。所以,拋光墊上的槽型設計,必須和拋光液、壓力、轉速、晶圓尺寸等工藝參數協同匹配。這也是為什么不同晶圓廠、不同材料、不同CMP工藝,可能采用不同的拋光墊設計。
槽型,本質上也是CMP工藝窗口的一部分。
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