具有较高速度的电子和计算机处理器需要集成电路（IC）的较小功能，这也需要更平滑和更小的基板表面。
化学机械抛光(CMP)已经成为最重要的半导体制造技术之一，因为它提供了一种更有效的方法来获得足够的平面性，以生产集成电路或用于高级封装的混合键合，并消除层间介质层中不需要的形貌。
CMP调节器和抛光调节件强烈影响CMP技术的平坦化性能。因此，在CMP调理符或垫的选择和开发中进行了丰富的研究，以及整体CMP调理的过程。
本文概述了分析和测量效益白光干涉测量法提供一系列的CMP部件。
此外，它还包括一项改进研究，该研究调查了CMP过程中晶圆片下方流体层的粗糙行为，并展示了对垫的调理和抛光的结果，以及晶圆抛光的结果。
化学机械抛光技术
CMP也称为平坦化，使用机械和化学力的组合来平滑晶片表面（参见图1）。
该技术利用腐蚀性和磨料化学浆料液以及通常比平坦化晶片的直径明显更大的调节垫。
动态抛光头用于将晶片和调节器焊盘压在一起，其用各种旋转轴与浆料一起旋转。晶片是平坦的（平面），因为该过程平滑了任何不规则和除去材料的地形。通常需要该过程来准备晶片以创建更多电路组件。
例如，CMP可以选择性地除去材料，根据其焊盘位置或完整的表面可以在光刻系统的景深内带来。对于最近的5纳米技术路线图，标准的现场需求深度达到抗埃水平。
图1。CMP过程的典型功能原则。图像信用：布鲁克纳米表面
CMP技术中一个需要新工艺的流行创新的例子是半导体工业采用铜导体而不是铝导体。
使用各种制造方法，包括用于图案化金属的一系列技术和金属阻挡层的使用。图案化金属是在下面的绝缘层的位置用开口沟槽图案化，其中导体将位于。
绝缘体覆盖一层厚厚的铜涂层，基本上覆盖了沟槽，利用CMP平滑绝缘层上方的铜。
图案化导体由绝缘层的沟槽内部的铜产生。金属阻挡层必须包围所有互连，因为铜进入附近材料的扩散降低了它们的性质。欧洲杯足球竞彩用连续的铜和绝缘体制造多层结构。
这种CMP技术如果不能在铜绝缘体界面反复停止，并以一种均匀的方式去除铜涂层，就无法发挥作用。
调理垫和护发素使用和检查
CMP调节垫的表面特征尤为重要，因为它们影响了抛光过程中的磨损，接触，摩擦和润滑的真实区域。氨基甲酸酯聚合物通常用于产生具有许多现有图案的调节垫，其可以改变垫的能力以保持浆料或表面刚度。
布鲁克的WLI轮廓仪可以缝合大面积的调理垫，并可以进行自动测量，例如表面光洁度、深度和宽度。1
这些分析参数对于沟槽特征是必不可少的，以清除碎屑和保留泥浆，并且不能被大多数其他测量设备测量(见图2)。
图2。调节垫自动分析。图像信用：布鲁克纳米表面
一种金刚石状碳化物（DLC）或金刚石涂装垫调节剂用于“条件”调节垫本身的表面。这是在CMP程序之前和期间进行的。
最常见的是旋转焊盘调节器盘以恒定负载以调节垫的表面移动。焊盘调节器的结构慢慢地切割调节垫的表面，从抛光碎片，磨料磨损，塑性变形和各种降解元件的积累屏蔽表面。
这种调节作用增强了浆液的输送，打开封闭的细胞，随着时间的推移提供一致的去除率和抛光表面，恢复了调节垫的低谷和峰值。
图3。(a)钻石垫对两种dlc涂层的设计结构垫护发素(b和c)
同时，浆料磨料颗粒缓慢降解垫调节器内的结构，其与调节垫的表面相互作用。欧洲杯猜球平台当曲面放在一起时，初始相互作用会出现在表面的最高粗糙度上。
随着表面上的力增加，这些粗糙度变形，并且较短的粗糙开始彼此接触。由于持续抛光而降低了调节器垫上的粗糙度高度之间的建立关系和晶片上的可靠性和移除速率的降低。2
一个相对较快的去除率的退化是由一个低于最佳的条件处理过程造成的。当调理过于积极时，护发素垫寿命降低，而且适时的调理垫本身也会磨损，损坏抛光过程。
全部测试了包括晶体表面密度，金刚石尺寸，金刚石形态和DLC涂层设计的（如图3所示的DLC涂层设计的因素，以创造为正在抛光的部件的调节最佳过程。
这些结构可以通过Bruker的Vision64自动分析和检测®软件的直径、体积、面积、布局、密度、间距、高度和总表面光洁度，如图4所示，利用Vision64多区域分析。
对于这些应用，WLI是一种理想的测量方法，因为它可以分析这些使用接触测量系统无法发现的小面积结构。它还实现了半导体工业应用所需的重复性和纳米垂直分辨率。
图4。（a）设计垫的3D光学图像，和（b）设计垫调节器的自动检测/分析。图像信用：布鲁克纳米表面
执行Vision64自动多区域分析以测量生产焊盘调节器的结构，并且可以容易地定位，识别和提醒用户对不符合数据记录参数的预定公差的结构（查看图5中的图形）。
在这个例子中，每个结构的Peak %高度被输入到数据库中，通过/失败标准可以快速识别碎片，以及部分缺失和破碎的结构(例如，缺陷比图6中的红色公差带更多)。
图5。使用通过/失败标准记录到数据库的PAD调节器的单个峰值检查。图像信用：布鲁克纳米表面
图6。（a）良好的结构，（b）缺失峰，导致低rp％，（c）碎片导致高rp％。图像信用：布鲁克纳米表面
如图7a所示，所设计的pad空调通常以较大安装压板的周长为间隔均匀。来自Bruker的WLI剖面仪包含一个自校准激光器，可以对每个安装的衬垫进行彻底的调查。这些衬垫可以缝合在一起，而不需要从中间的基版本身拍摄任何图像，这节省了大量的时间。3.
该级别的高级远程分析可以验证垫是否以适当的倾斜角度、平面度和位置固定在压盘上(见7b-c)。所有的WLI测量数据都可以输出到客户软件中，用于打印评估和定制分析。
自校准激光的另一个好处是，在每次测量时，光学轮廓仪都可以进行自校准，从而减少使用其他测量设备时普遍存在的环境和漂移影响。在高端WLI系统中，该功能提供了最高标准的重复性和准确性。
接触坐标测量机(CMM)由于高高宽比和精细的特征，无法集成每个独立垫所需的横向分辨率。它们也不能执行远程pad位置检查。
图7。(a)安装式Pad结构，(b和c)安装式Pad调节器的自动分析。图像信用：布鲁克纳米表面
在Bruker的调查中，缝合WLI测量在新的焊盘调节器上进行。这些测量与由于CMP产量不足而被排除在生产之外的使用垫的测量结果对比。
当比较新的和使用的安装垫的平均平均高度时，分析表明，由于这些焊盘的任何安装角度，焊盘符合高度规格，因为这些焊盘的任何安装角度都被平均（见图8A）。
等效结果将通过CMM或标准显微镜实现。WLI可以另外量化各个焊盘的安装角，其清楚地显示以极端X-y角度缝合垫3，产生图8B中的图表中观察到的不充分的CMP结果。
图8。(a) Pad平均高度与(b)新Pad和旧Pad的X-Y Pad倾斜角度。图像信用：布鲁克纳米表面
CMP晶片抛光效果
这CMP过程不断开发，但它仍然具有几个限制，这意味着它可以是某些半导体制造过程中的步骤之一，该过程产生最高产量损失。关键问题是连续终点检测，特别是盲抛光，以及可能发生的晶片的物理损坏。
使用这种方法，很难确定是否达到了预期的平化量，或何时去除了预期的材料量，这可能导致整个晶圆器件出现“热点”。
此外，应观察CMP技术，以观察碟片的均匀位移和设备本身的损坏，以及隔离屏障。布鲁克的WLI光学轮廓仪可以用来监测这一点。
在这些系统中，Vision64软件可以从晶片到晶片的缝合图像和单个图像中减去，或者从晶片内部减去两个缝合的图像和单个图像。拍摄缝合图像或参考图像，然后从均匀区域的连续测量中减去。
减法元件可以根据需要和后减法图像的需要应用滤波，对齐图像运行以运行，并排除预图像波纹和形式。当跟踪与CMP研磨步骤或生长晶片的高度偏差时，这是非常有益的（参见图9）。
图9。(a) z比例±70 nm的参考图像，(b) z比例±0.8 nm的减去图像。图像信用：布鲁克纳米表面
模具的平整度对于晶圆到晶圆或晶圆到晶圆的粘合是必要的，或者对于各种封装中的薄片(薄片)，以确认表面之间有足够的分子水平的粘合。空洞，以及可能的互连问题可能是纳米峰或谷高度差异的结果。
横向微管分辨率是必要的，以使得能够充分记录像T盒和通孔的结构。WLI方法是唯一一个可以满足所有标准的唯一标准，其融合垂直分辨率以及维持在数百毫米的大量缝合区域上的微米横向分辨率的能力（如图10所示）。
图10。具有纳米结构和T-Box开口的cmp加工晶圆的4.6 x 2.5 mm视场。图像信用：布鲁克纳米表面
研究案例:CMP抛光对护垫的特性和评价
Bruker应用工程师用垫修理仪制造商，调节垫制造商，一个主要的CMP设备制造商，半导体晶片制造商和学术研究人员，通过对比拍摄的WLI图像来执行一系列研究CMP设备上的钻石调节器磨损2020欧洲杯下注官网在延长受控磨损测试之前和之后。
布鲁克的WLI轮廓仪用于分析特征表面高度、垫块粗糙度、平面度和从0.1纳米到许多毫米的弓。使用WLI干涉测量数据的一系列3D和2D评估，在磨损测试之前和之后对特定的已知金刚石结构的识别峰进行了对比。
随着成像区域中度大的，逐渐大，缝合扫描扫描截面高达4.3×6.5毫米，实现了高侧横向分辨率（〜3.24微米）。在磨损后，在这些峰值中换档，该峰被确定为调节垫上的磨损的测量。
图11概述了同一钻石组磨损试验前后的三维分析。然后利用这种技术分析独特的护发素设计更持久和更有效的CMP护发素。
图11。（a）测试前的钻石，（b）磨损试验后的相同钻石。图像信用：布鲁克纳米表面
利用调节工具，通过在重叠区域记录的干涉图像的数值匹配，测量金刚石磨损前后的扩展磨损试验。
通过匹配算法识别出两幅图像的最大公共区域，并对最终图像进行重定向，得到与第一幅图像在结合金属化过程中的最优匹配。
可用的结果依赖于垫条件内部的区域，结合金属的区段，在干涉仪的焦距范围内，从抛光垫的表面足够远，以具有微不足道的磨损。
利用表面高度概率密度函数对图像进行表征，在高度分布中定位与金刚石组或单个金刚石相关的峰。
通过磨损测试后峰的偏移确定平均磨损率的估计。磨损率非常低，平均为5 x 10－４在710分钟内每分钟有几微米。WLI轮廓仪的大样本区域和高分辨率允许在这个水平上的磨损被检测。
装置外边缘的钻石比中心的外边缘更快地穿着，并且较高的钻石通常被发现比较短的钻石更有效地穿着。此外，此类微型剂量被发现与垫切割速率的稳定下降相对应。
在垫护发素的整个生命周期中，在垫表面上产生沟槽的每个钻石都应该提供犁犁，其中材料被推开，切割，其中材料被排除在沟槽之外。
结果表明，切割速率的下降与金刚石接触部位的尖端和边缘断裂时，被犁入而不是被切割的垫料数量的增加有关。
这些研究人员总结了从该数据中减少调节剂年龄的降低是犁耕的增加和降低，因为接触金刚石尖端和边缘分解。
利用以上所述的大多数因素进行进一步研究，能够测量创新金刚石垫护发素设计的延长磨损，目标是设计一种垫护发素，在保持足够的CMP垫抛光的同时，更有效地抵抗磨料磨损和腐蚀。
通过研究人员利用Bruker WLI光学分析仪来分析金刚石调节剂的表面，两小时后和抛光过程。
采用模板来选择分析区域，确保在延长磨损试验之前和之后成像相同的区域。使用聚四氟乙烯薄膜涂覆实验设计以降低化学侵蚀和基板磨损。
垫调节器安装在不同的抛光工具上，用于在磨损实验期间以间隔地原位抛光铜晶片。定量实时铜去除，剪切力和垫温度率。
在护发素表面选定区域进行磨损试验前后的WLI测量差异。干涉测量分析表明，塑性变形和剪切力使涂层材料从无金刚石区横向位移，导致相邻金刚石部分或全部被覆盖。
同一水平的多颗钻石周围的轮廓也会使护发素变紧。这表明，涂层立即包围了一些被转移的钻石，这些钻石是活跃的。
利用这些结果和来自热观察方法和WLI的同步数据，研究人员能够证明，护垫护发素表面的涂层可以防止磨损和化学损伤，表明即使在30小时后，性能也没有下降。
其中一个设计也显示为在佩戴时逐渐将更多钻石逐渐暴露于垫的工具。
结论
WLI分析器来自Bruker的新颖能力在子纳米高度尺度上执行三维，高效，高分辨率，非接触式表面纹理映射。
这使得这些系统成为CMP处理中的垫调节剂，调节器焊盘和其他元件的卓越的计量技术，例如晶片检查。调节器垫在检查沟槽深度和宽度的同时自动识别制造缺陷。
Pad调节器可以分析金刚石密度，表面光洁度，结构缺陷检查，峰值均匀性，和总Pad粘结到压板。
通过CMP加工得到的设备还可以对CMP热点和平面度、表面光洁度、抛光过度(盘化/侵蚀)和抛光不足、深度、高度和宽度等进行审计。
来自Bruker的3D光学分析器提供了一种测量CMP过程的各种元素的方法，并将在追求更高效的加工和越来越小的半导体功能方面证明是宝贵的，以及用于先进包装的卓越的晶片/模具键合。
致谢
由Roger Posusta欧洲杯足球竞彩和Samuel Lesko撰写的材料制作的材料来自Bruker。
参考和进一步阅读
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此信息已采购，审查和调整Bruker纳米表面提供的材料。欧洲杯足球竞彩
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