减薄抛光(CMP)工艺.pdf

1减薄/抛光(CMP)工艺培训查强查强200905152工艺目的工艺目的1工艺原理工艺原理2减薄原理及设备减薄原理及设备3研磨、抛光原理及设备研磨、抛光原理及设备4工艺过程检测及常见问题工艺过程检测及常见问题53减薄/抛光(CMP)工艺目的工艺目的工艺目的:?通过减薄/研磨的方式对晶片衬底进行减薄，改善芯片散热效果改善芯片散热效果。?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。?减薄到一定厚度有利于后期封装工艺。4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通过机械加工和化学反应的方法对样品进行一系列减薄减薄研磨研磨 抛光抛光工艺工艺,使样品表面到达所需要的厚度使样品表面到达所需要的厚度/平整度平整度/粗糙度粗糙度.5 Si/GaAs /Sapphire /InP 等相关材料 尺寸：11cm2 6 常规工艺:减薄/抛光到80-100um 粗糙度:5-20nm 平整度:3um 可加工对象:6工艺流程图样品清洗上蜡粘片原始厚度测量二次厚度测量压片融蜡取片抛光研磨减薄样品清洗7测厚仪8加热台9 原理：气动加压 压力:0-0.6MPa 水温:5-40 时间:0-1800sec 行程：60mm 双头晶片上蜡机10设备简介 制造商:AM Technology Co.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11HRG-150 减薄机12HRG-150 结构示意图冷却水过滤系统自动修整系统工件盘驱动系统进给系统电源/气源/冷却水离心分离机砂轮驱动系统PLC控制面板13HRG-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：0.1um1000um/sec?7.砂轮转速:0-2400rpm?8.托盘转速:0-410rpm14减薄机砂轮、托盘图示15减薄机操作控制面板16砂轮减薄示意图17减薄工艺常用参数设置18AL-380F高精度单面研磨机/抛光机19研磨、抛光机工作部件图示磨料喷头磨料喷头陶瓷环陶瓷环20研磨/抛光设备工艺AL/AP-380F结构示意图冷却水过滤系统磨盘快速修整系统磨盘主轴系统研磨/抛光液供给系统电源/气源工作环驱动系统PLC控制面板21研磨盘、抛光垫22研磨盘、抛光垫23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.24Main component Average particle size(nm)50-80PH5.5CMP研磨、抛光液Main component SiO2Average particle size(nm)10-30PH10.525研磨/抛光设备耗材规格型号26研磨、抛光软件控制图27工艺检测设备 A:测厚仪 B:光学轮廓仪28抛光样品硅片：厚度802um粗糙度：4nm蓝宝石片：厚度 602um粗糙度：5nm29Si抛光后粗糙度30 抛光后6寸硅片31CMP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 Applied Materials(美国)Ebara(日本)IPEC Planar(美国)Speed Fam(美国)LOGITECH(英国)磨料供应商:Ferro(美国)Fujimi(日本)32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解决措施：用平面度测量规测量盘面;用小块砝码重力修正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：清洗陶瓷盘解决措施：清洗陶瓷盘/环环;检查磨料检查磨料/抛光液抛光液33使用注意事项?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?第一次进行上蜡压片前检查上压盘是否处于水平位置?减薄机使用前应检查真空压力值?砂轮环使用一段时间后应及时做修锐工作?在使用研磨机之前应提前半小时磨料配比及搅拌工作?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34Email:qzha200735设备操作规程一、目的一、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、使用范围二、使用范围单个样片尺寸：1*1cm2，单片不平度20m，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伤害。2 设备使用过程中的减薄时间、研磨/抛光单次时间不要求设置过 长，以免造成过减薄及平面度相差过大无法修补！3 研磨/抛光工艺结束后尽快冲洗片子上的研磨/抛光液，时间过长 将很难去除。4 研磨和抛光工艺的陶瓷盘、陶瓷环要分开使用不要混用，以免 造成磨料的污染。附件36四、准备工作四、准备工作准备好用具（如：不锈钢镊子、乙醇棉球、丙酮棉球、高/低温蜡 棒、滤纸、DZ-1清洗液、无纺布、pvc手套。五、操作步骤：五、操作步骤：A：上蜡工艺步骤：上蜡工艺步骤(CMP-wax bonding)1:打开加热台设定熔蜡温度2:打开上蜡机，调整好压力大小及时间设定3:在片子上取样N个点测量原始厚度4:把片子放在熔蜡后的陶瓷盘上，均匀地赶走气泡后进行上蜡压片。(事先轻轻均匀地赶走气泡，蜡不要涂抹的太多）5:时间完成后取出陶瓷盘，检测上蜡情况，测量其各个点的厚度与原 始点比较。(首先观察有无明显的气泡和缝隙，上蜡后各个点与原 始厚度相差15um，每个点之间的误差保持在3um则需要进行对砂轮盘进行修平、修锐处理！)6：退出程序，关闭电源，关闭压缩开启，关闭水冷机。39C：研磨：研磨/抛光工艺：抛光工艺：LAPPING/POLISHING1：开启设备电源及水冷机，并打开压缩空气管路。2:根据片子的材料选择相应的磨盘，磨料（各浓度可以根据实际需 要进行配比）3：先对磨盘/抛光垫用去离子水浸润，清洗盘面防止上面有小的颗粒 划伤样品！4：根据样品的大小及材料进行程序的设定：40研磨、抛光程序设定：5：经过测量研磨、抛光后的厚度机平整度符合工艺要求后，要用去离 子水对设备的盘面进行清理。6：退出程序，关闭电源，关闭压缩开启，关闭水冷机。41六、维护与保养：六、维护与保养：1.要定期对减薄机的循环水及滤芯进行清洗和更换。2.每次研磨/抛光工艺结束后要对台面进行清洗，并对陶瓷环及陶瓷 托盘定期超声清洗。3.发现减薄/研磨/抛光后片面度偏差过大应考虑对设备进行维护和检 修，必要时要进行盘面修平和修锐工作。4.注意观察各个步进电机润滑油液面的高度，定期补给。