第十五届全国摩擦学大会暨全国青年摩擦学学术会议

62 / 2021-05-12 15:36:44

集成电路化学机械抛光中的摩擦腐蚀特性研究

化学机械抛光（CMP）是集成电路关键的制造过程之一。是实现晶圆表面全局和局部平坦化的唯一使能技术。基于“化学-机械交互作用”理论的CMP机理研究中，腐蚀磨损实验是研究摩擦化学（腐蚀）特性常用的研究手段之一，主要通过不同的形式改变金属表面的状态，通常有以下两种基本方式：最常见的是将外加机械力（通常是往复摩擦）作用于金属表面，使金属表面处于活化状态；或者通过电化学手段，采用阶跃电位的方式使金属表面由活化状态突然改变至钝化状态。在这个过程中，电化学信号的变化，可以作为评价体系的重要指标。目前常见的研究摩擦腐蚀特性的方法是在传统的摩擦磨损试验机上进行直线往复的球盘摩擦-电化学实验。需要注意的是，此类装置只能定性地研究材料的摩擦腐蚀特性，其运动形式与实际CMP工况相距甚远，现有的实验装置不能模拟CMP过程中的运动形式和实际的金属/抛光液/抛光垫接触体系。研究设计了用于CMP研究的腐蚀磨损实验机，将台式CMP实验机与电化学模块相结合，可以测量不同工况下（旋转、静止、抛光）的电化学信号。研究结合传统的摩擦-电化学实验和自主设计的CMP-电化学实验，分别研究铜和钌在使用以高碘酸钾（KIO₄）为氧化剂的抛光液时CMP过程中的摩擦腐蚀特性、产生机理和材料去除机制。