减薄抛光(cmp)工艺

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1、减薄/抛光(CMP)工艺培训查强2009051511工艺目的2工艺原理3减薄原理及设备4研磨、抛光原理及设备5工艺过程检测及常见问题2减薄/抛光(CMP)工艺目的工艺目的:¾通过减薄/研磨的方式对晶片衬底进行减薄，改善芯片散热效果。¾由于减薄后的衬底背面存在表面损伤层，其残余应力会导致减薄后的外延片弯曲且容易在后续工序中碎裂，从而影响成品率。因此在减薄后应对衬底背面进行抛光。¾减薄到一定厚度有利于后期封装工艺。3工艺原理•通过机械加工和化学反应的方法对样品进行一系列减薄→研磨→抛光工艺,使样品表面到达所需要的厚度/平整度/粗糙度.•4可加工对象:•Si/GaAs

2、/Sapphire/InP等相关材料•尺寸：1×1cm2－6’’•常规工艺:减薄/抛光到80-100um•粗糙度:5-20nm•平整度:±3um5工艺流程图原始厚度样品清洗上蜡粘片压片测量抛光研磨减薄二次厚度测量融蜡取片样品清洗6测厚仪7加热台8双头晶片上蜡机•原理：气动加压•压力:0-0.6MPa•水温:5-40℃•时间:0-1800sec•行程：60mm9设备简介•制造商:AMTechnologyCo.Ltd•HRG-150半自动晶片减薄机•AL-380F高精度单面研磨机•AP-380F高精度单面抛光机10HRG-150减薄机11HRG-150结构示意图砂轮

3、驱动系统PLC工件盘驱动系统进给系统控制面板自动修整系统电源/气源/冷却水离心分离机冷却水过滤系统12HRG-150减薄机技术指标©1.最大工件尺寸：6”©2.分辨率：0.0001mm©3.精度：±0.002mm©4.重复精度：±0.001mm©5.行程：70mm©6.进给率：0.1um－1000um/sec©7.砂轮转速:0-2400rpm©8.托盘转速:0-410rpm13减薄机砂轮、托盘图示•14减薄机操作控制面板15砂轮减薄示意图16减薄工艺常用参数设置•17AL-380F高精度单面研磨机/抛光机18研磨、抛光机工作部件图示磨料喷头陶瓷环19研磨/抛光设

4、备工艺AL/AP-380F结构示意图工作环驱动系统磨盘主轴系统PLC研磨/抛光液控制面板供给系统磨盘快速修整系统电源/气源冷却水过滤系统20研磨盘、抛光垫•21研磨盘、抛光垫22研磨垫上图形的作用•研磨垫图形大体来说有两种功能:–一是研磨垫之孔隙度可协助研磨液于研磨过程输送到不同区域.–另一种功能是协助将芯片表面之研磨产物移去。研磨垫之机械性质会影响到薄膜表面之平坦度及均匀度，因此控制其结构及机械性质是十分重要的.23CMP研磨、抛光液MaincomponentSiOMaincomponent2Averageparticlesize(nm)50-80Averag

5、eparticlesize10-30(nm)PH10.5PH5.524研磨/抛光设备耗材规格型号•25研磨、抛光软件控制图•26工艺检测设备•A:测厚仪B:光学轮廓仪27抛光样品硅片：厚度80±2um蓝宝石片：厚度60±2um粗糙度：4nm粗糙度：5nm28Si抛光后粗糙度29•抛光后6寸硅片30CMP的设备厂家•共有5家公司控制了全球CMP设备市场的80%以上•AppliedMaterials(美国)•Ebara(日本)•IPECPlanar(美国)•SpeedFam(美国)•LOGITECH(英国)•磨料供应商:•Ferro(美国)•Fujimi(日本)31

6、工艺中常见的问题a:上蜡后平整度>±5um;解决措施：调整蜡层厚度及上蜡压力b:减薄后厚度均匀性;解决措施：对砂轮进行修平;校正砂轮环中心固定螺母及球轴承主轴c:减薄后片子出现裂痕;解决措施：对砂轮进行修锐并检查减薄步进速率/安全距离设置d:研磨/抛光后厚度均匀性较差;解决措施：用平面度测量规测量盘面;用小块砝码重力修正e:研磨/抛光后表面有明显细微划痕;解决措施：清洗陶瓷盘/环;检查磨料/抛光液32使用注意事项¾使用测厚仪放针时，应避免针尖抬起后直接放落，损坏针尖，压损样品¾第一次进行上蜡压片前检查上压盘是否处于水平位置¾减薄机使用前应检查真空压力值¾砂轮环使

7、用一段时间后应及时做修锐工作¾在使用研磨机之前应提前半小时磨料配比及搅拌工作¾在对小尺寸样品进行研磨、抛光工艺时应贴上陪片进行工艺操作33E－mail:qzha2007@sinano.ac.cn34附件设备操作规程一、目的目的：对样品进行一系列减薄→研磨→抛光工艺，使样品达到一定厚度、粗糙度，为样品后期工艺做准备。二、使用范围单个样片尺寸：>1*1cm2，单片不平度≤20μm，曲率半径>2m样片表面不得有划伤玷污，特殊材料及形貌的工件应在工艺流程单中注明。三、注意事项1操作过程中，要严格遵守设备使用说明，尤其是减薄机参数的设置（砂轮转速很快）可能对使用者造成人身

8、伤害。2设备使用过程中的