Fysische actieEdit
Typische CMP-gereedschappen, zoals de gereedschappen hiernaast, bestaan uit een roterende en uiterst vlakke plaat die wordt afgedekt door een pad. De wafer die wordt gepolijst, is omgekeerd gemonteerd in een drager/spindel op een steunfolie. De borgring (figuur 1) houdt de wafer in de juiste horizontale positie. Tijdens het laden en ontladen van de wafer op het gereedschap wordt de wafer vacuüm gehouden door de drager om te voorkomen dat zich ongewenste deeltjes op het waferoppervlak ophopen. Een slurry-inbrengmechanisme deponeert de slurry op de plaat, weergegeven door de slurrytoevoer in figuur 1. Zowel de plaat als de drager worden vervolgens rondgedraaid en de drager wordt oscillerend gehouden; dit is beter te zien in het bovenaanzicht van figuur 2. Op de drager wordt een neerwaartse druk/down force uitgeoefend, waardoor hij tegen de plaat wordt geduwd; gewoonlijk is de down force een gemiddelde kracht, maar voor de verwijderingsmechanismen is lokale druk nodig. De neerwaartse kracht is afhankelijk van het contactoppervlak, dat op zijn beurt afhankelijk is van de structuur van zowel de wafer als de “pad”. Typisch hebben de stootkussens een ruwheid van 50 μm; het contact wordt gemaakt door asperiteiten (die typisch de hoge punten op de wafer zijn) en bijgevolg is het contactgebied slechts een fractie van het wafer-gebied. Bij CMP moet ook rekening worden gehouden met de mechanische eigenschappen van de wafer zelf. Als de wafer een licht gebogen structuur heeft, zal de druk aan de randen groter zijn dan in het midden, wat een niet-uniform polijsten veroorzaakt. Om de buiging van de wafer te compenseren, kan druk worden uitgeoefend op de achterkant van de wafer, waardoor de verschillen tussen het midden en de randen worden gecompenseerd. De in het CMP-gereedschap gebruikte stootkussens moeten stijf zijn om het wafer-oppervlak gelijkmatig te polijsten. Deze stijve pads moeten echter te allen tijde op één lijn met de wafer worden gehouden. Daarom zijn de echte stootkussens vaak slechts stapels van zachte en harde materialen die zich tot op zekere hoogte aan de wafertopografie aanpassen. In het algemeen zijn deze stootkussens gemaakt van poreuze polymere materialen met een poriegrootte tussen 30-50 μm, en omdat zij tijdens het proces worden verbruikt, moeten zij regelmatig worden gereconditioneerd. In de meeste gevallen zijn de pads zeer propriëtair, en worden gewoonlijk aangeduid met hun handelsmerknamen eerder dan met hun chemische of andere eigenschappen.
Chemische actieEdit
Chemisch mechanisch polijsten of planariseren is een proces van het gladmaken van oppervlakken met de combinatie van chemische en mechanische krachten. Het kan worden beschouwd als een hybride van chemisch etsen en vrij schurend polijsten.