Chemisch-mechanisches Polieren
Chemisch-mechanisches Polieren (CMP) (engl: Chemical Mechanical Polishing) ist ein Polierverfahren in der Waferbearbeitung um sehr dünne Schichten gleichmäßig abzutragen.
Diese Methode wurde an US-amerikanischen Institutionen wie dem Center of Optical Manufacturing entwickelt und bei einigen europäischen Firmen (z.B. Fraunhofer Gesellschaft) erprobt.
Funktionsprinzip des CMP:
Der zu polierende Wafer wird von dem Carrier aufgenommen und mit einem definierten Druck auf den Polierteller mit dem Poliertuch gepresst. Währenddessen beginnen sich Carrier und Poliertuch in dieselbe Richtung zu drehen. Hier gibt es verschiedenste Möglichkeiten die Geschwindigkeiten zu variieren oder den Carrier in eine oszillierende Bewegung zu versetzen um so die Uniformity und das Abtragsverhalten zu verändern.
thumb|250px|*Beschreibung: Funktionsprinzip des CMP
*Quelle: selbst gezeichnet (Jan. 2005)
*Autor: wisem </center>
Das Poliertuch besteht zumeist aus Polyurethan-Schäumen oder Polyurethanbehandelten Vlies-Materialien. Man hat hier die Möglichkeit zwischen unterschiedlichen Härten und Perforationen zu wählen. Während des gesamten Poliervorgangs wird über ein Pumpensystem Slurry auf den inneren Bereich des Poliertuches geleitet, die sich durch die Rotationsbewegung über das Poliertuch verteilt. Auf diese Art und Weise entsteht zwischen Wafer und Poliertuch ein dünner Slurryfilm der die zu polierenden Schichten chemisch angreift, mit den in ihm enthaltenden Abrasivpartikeln für eine mechanische Bearbeitung der Oberfläche sorgt und so zum Abtragen des Materials entscheidend beiträgt. Ein großes Problem bei diesem an sich einfachen Prinzip ist die Planarität des Chucks und Poliertellers. Diese muss so groß wie möglich sein, da jede Unebenheit und Verformung sich zwangsläufig auf den Wafer überträgt und damit das Polierergebnis beeinflusst. Aus diesem Grund klebt man auf die Unterseite des Chucks einen Backing-Film. Hierbei handelt es sich um eine weiche Faser die Unebenheiten ausgleicht und die wichtige Funktion erfüllt, über Adhäsionskräfte die Rotationsbewegung des Chucks auf den Wafer zu übertragen. Nach einer definierten Zeit wird der Wafer vom Poliertuch genommen und eine erste Vorreinigung innerhalb des CMP-Tools mit hochreinem DI-Wasser vorgenommen. Dies dient zum Entfernen der Slurry, die oft zur Kristallbildung neigt, aber auch zum Unterbinden der chemischen Prozesse auf der Waferoberfläche welche diese nun nicht mehr angreifen sollen. Während dieses Vorganges beginnt der Konditionierer das Poliertuch für den nächsten Wafer vorzubereiten. Dies geschieht indem eine rotierende Diamantscheibe unter Zugabe von DI-Wasser über das sich ebenfalls drehende Poliertuch gefahren wird, es auf diese Weise anrauht und die Poren im Poliertuch von Slurryresten und Material der Waferschichten befreit. Dieser Arbeitsschritt kann ein- oder mehrmals nach dem Polieren stattfinden aber auch während des Polierens gefahren werden. Man spricht in diesem Fall von "in situ"–Konditionierung. Für welche Art der Konditionierung man sich entscheidet hängt stark vom Prozess ab.
thumb|200px|*Quelle: selbst gezeichnet (Jan. 2005)
*Autor: wisem
Das CMP-Verfahren wie es hier beschrieben wurde hat sich in den letzten Jahren in der Halbleiterbranche zu einem Standardverfahren entwickelt. Der Grund ist an der hier zu sehenden Grafik klar zu erkennen. Bei Sputter- und Aufdampfprozessen entstehen nach einigen Schichten starke Unebenheiten die zwangsläufig zum Abreissen einer höher gelegenen Schicht führen und so Mehrschichtsysteme schwer realisierbar werden lassen. Dazu kommt, dass in der Lithographie nur auf planaren Oberflächen eine genaue Abbildung möglich ist. Hier liegen die Vorteile vom CMP klar auf der Hand: Nach dem Auftragen einer Schicht wird diese zurückpoliert und Unebenheiten werden so ausgeglichen. Anschließend kann man Fotolacke auftragen und präzise Belichten, um nach verschiedensten Ätzprozessen wieder eine Schicht aufzutragen und zu polieren.
Kategorie:Technik