Physikalische WirkungBearbeiten
Typische CMP-Werkzeuge, wie die rechts abgebildeten, bestehen aus einer rotierenden und extrem flachen Platte, die mit einem Pad bedeckt ist. Der zu polierende Wafer ist kopfüber in einem Träger/einer Spindel auf einer Rückseitenfolie montiert. Der Haltering (Abbildung 1) hält den Wafer in der richtigen horizontalen Position. Während des Be- und Entladens des Wafers auf das Werkzeug wird der Wafer durch den Träger unter Vakuum gehalten, um zu verhindern, dass sich unerwünschte Partikel auf der Oberfläche des Wafers ablagern. Ein Mechanismus zur Einführung des Schlickers legt den Schlicker auf dem Pad ab, das in Abbildung 1 durch die Schlickerversorgung dargestellt ist. Sowohl die Platte als auch der Träger werden dann gedreht, wobei der Träger in Schwingung gehalten wird; dies ist in der Draufsicht in Abbildung 2 besser zu erkennen. Auf den Träger wird ein nach unten gerichteter Druck/eine nach unten gerichtete Kraft ausgeübt, die ihn gegen die Unterlage drückt; in der Regel handelt es sich bei der nach unten gerichteten Kraft um eine durchschnittliche Kraft, aber für die Ablösemechanismen ist ein lokaler Druck erforderlich. Die Abwärtskraft hängt von der Kontaktfläche ab, die wiederum von der Struktur sowohl des Wafers als auch des Pads abhängt. In der Regel haben die Pads eine Rauheit von 50 μm; der Kontakt wird durch Unebenheiten hergestellt (die in der Regel die höchsten Punkte auf dem Wafer sind), so dass die Kontaktfläche nur einen Bruchteil der Waferfläche ausmacht. Bei der CMP müssen auch die mechanischen Eigenschaften des Wafers selbst berücksichtigt werden. Wenn der Wafer eine leicht gewölbte Struktur hat, ist der Druck an den Rändern größer als in der Mitte, was zu einer ungleichmäßigen Politur führt. Um die Wölbung des Wafers auszugleichen, kann Druck auf die Rückseite des Wafers ausgeübt werden, was wiederum die Unterschiede zwischen Mitte und Kante ausgleicht. Die im CMP-Werkzeug verwendeten Pads sollten starr sein, damit die Waferoberfläche gleichmäßig poliert werden kann. Diese starren Pads müssen jedoch jederzeit mit dem Wafer ausgerichtet werden. Daher sind echte Pads oft nur Stapel aus weichen und harten Materialien, die sich bis zu einem gewissen Grad an die Topografie des Wafers anpassen. In der Regel bestehen diese Pads aus porösen Polymeren mit einer Porengröße von 30-50 μm, und da sie im Prozess verbraucht werden, müssen sie regelmäßig erneuert werden. In den meisten Fällen sind die Pads urheberrechtlich geschützt und werden in der Regel durch ihre Markennamen und nicht durch ihre chemischen oder anderen Eigenschaften bezeichnet.
Chemische WirkungBearbeiten
Chemisch-mechanisches Polieren oder Planarisieren ist ein Verfahren zum Glätten von Oberflächen durch die Kombination von chemischen und mechanischen Kräften. Man kann es sich als eine Mischung aus chemischem Ätzen und freiem, abrasivem Polieren vorstellen.