CMP原理包含兩個(gè)方面：
1.化學(xué)：硅片表面與磨料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成一層相對(duì)容易去除的表面層。
2.機(jī)械：這層反應(yīng)層在研磨壓力的作用下被研磨劑機(jī)械地擦去。
二.CMP的工藝過(guò)程
一個(gè)完整的CMP工藝流程主要由拋光、后清洗和計(jì)量測(cè)量等部分組成，其中拋光機(jī)、拋光液和拋光墊是CMP 工藝的三大關(guān)鍵要素，其性能和相互匹配決定CMP能達(dá)到的表面平整水平。
三.CMP的特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)
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序號(hào)
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特點(diǎn)
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1
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能獲得全局平坦化。
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2
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在同一次拋光過(guò)程中對(duì)平坦化多層材料有用。
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3
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各種各樣的硅片表面能被平坦化。
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4
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允許制造中采用更嚴(yán)格的設(shè)計(jì)規(guī)則并采用更多的互連層。
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5
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能夠改善金屬臺(tái)階覆蓋；還可以去除硅片表面的缺陷。
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6
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作為一種金屬圖形制備的新方法，例如大馬士革工藝，借助CMP，解決銅布線圖形刻蝕困難的問(wèn)題。
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7
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不使用危險(xiǎn)氣體，環(huán)保安全。
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8
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適合自動(dòng)化大批量生產(chǎn)，提高器件的可靠性和成品率。
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缺點(diǎn)
1）影響因素較多，會(huì)引入新的雜質(zhì)和缺陷，工藝難以控制；
2）CMP技術(shù)需要開(kāi)發(fā)額外的技術(shù)來(lái)進(jìn)行工藝控制和測(cè)量；
3）設(shè)備和消耗品費(fèi)用昂貴，維護(hù)費(fèi)用高。
四.CMP的主要參數(shù)
平整度（DP）
是指 CMP拋光去除臺(tái)階的高度與拋光之前臺(tái)階的高度之比。它描述了硅片表面的起伏變化情況。
均勻性
磨除速率
磨除速率是指CMP拋光時(shí)去除表面材料的速率。一般突出部分的磨除速率更高 。
選擇比
選擇比是指在同樣的條件下對(duì)兩種無(wú)圖形覆蓋材料拋光速率的比值。
選擇比=磨除材料1的速率/磨除材料2的速率
通常如果需要磨除材料1，保留材料2，就必須使得磨除材料1的速率如果遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于磨除材料2的速率，選擇比較大，選擇性就比較好。
缺陷
CMP會(huì)引入一些新的缺陷，例如劃痕、殘留拋光液、顆粒等，產(chǎn)生的原因有很多：
大的外來(lái)顆粒和硬的拋光墊容易導(dǎo)致劃痕
氧化物表面劃痕里殘留的鎢可能導(dǎo)致短路
不適當(dāng)?shù)南聣毫Α伖鈮|老舊、拋光墊調(diào)節(jié)不恰當(dāng)，顆粒表面吸附，和拋光液干燥
硅片表面的拋光液殘留導(dǎo)致沾污。
擦痕
凹陷
五.CMP設(shè)備
CMP 技術(shù)所采用的設(shè)備主要包括：拋光機(jī)、后CMP清洗設(shè)備、拋光終點(diǎn)檢測(cè)及工藝控制設(shè)備、廢物處理和檢測(cè)設(shè)備等。
拋光機(jī)是最重要的設(shè)備，它的整個(gè)系統(tǒng)是由三大部分組成：一個(gè)旋轉(zhuǎn)的硅片夾持器（拋光頭）、承載拋光墊的工作臺(tái)（拋光盤）、拋光漿料供給裝置（噴頭）
1. 拋光機(jī)
2. 拋光頭
磨頭是用來(lái)吸附固定硅片并將硅片壓在研磨墊上帶動(dòng)硅片旋轉(zhuǎn)的裝置。
在傳送和拋光過(guò)程中，磨頭常常用真空來(lái)吸住硅片。
3. 拋光墊
拋光墊可以貯存拋光液，并把它均勻運(yùn)送到工件的整個(gè)加工區(qū)域等作用。
它通常采用聚亞胺脂材料制造，類似海綿的機(jī)械特性和多孔特性，表面有特殊之溝槽，可以提高拋光的均勻性。拋光墊要求具有高平整度，高強(qiáng)度。
拋光墊注意事項(xiàng)
拋光墊使用后會(huì)產(chǎn)生變形，表面變得光滑，孔隙減少和被堵塞，使拋光速率下降，必須進(jìn)行修整來(lái)恢復(fù)其粗糙度，改善傳輸拋光液的能力，一般采用鉆石修整器來(lái)修整。
一個(gè)拋光墊雖不與晶圓直接接觸，但使用壽命約僅為45至75小時(shí)。如果更換拋光墊，則同時(shí)需要添加新的拋光液。
4. 拋光液
拋光液的成分：一般由超細(xì)固體粒子研磨劑（俗稱磨料）、表面活性劑、穩(wěn)定劑、氧化劑等組成。
目前常用的磨料有膠體硅、SiO2、Al2O3，及CeO2等。
膠體SiO2磨料能獲得較好的表面平整度，表面刮痕數(shù)量少、尺寸小，應(yīng)用廣泛
Al2O3硬度比較大，容易對(duì)硅片擦傷，多應(yīng)用于金屬CMP
為了能夠快速地在表面形成一層軟而脆的氧化膜，提高拋光效率和表面平整度，通常會(huì)在拋光液中加入一種或多種氧化劑， 常用H2O2
拋光液（特別是離子濃度大且酸堿度很高的拋光液）中還可加入適量的分散劑，使磨料顆粒之間產(chǎn)生排斥力，防止磨料聚集，保證拋光液的穩(wěn)定性。
拋光液的分類
六.終點(diǎn)檢測(cè)
1.電動(dòng)機(jī)電流CMP 終點(diǎn)檢測(cè)
電流CMP不適合進(jìn)行層間介質(zhì)（ILD）CMP檢測(cè)，這是因?yàn)橐Ａ纛A(yù)定的氧化層厚度，沒(méi)有能引起電流變化的材料露出來(lái)。
2.光學(xué)干涉法終點(diǎn)檢測(cè)
光學(xué)干涉法是利用第一表面和第二表面反射形成的干涉來(lái)確定材料的厚度。以厚度測(cè)量確定終點(diǎn)。
3.紅外終點(diǎn)檢測(cè)
紅外檢測(cè)是根據(jù)不同介質(zhì)及同種介質(zhì)不同厚度的紅外吸收和反射系數(shù)不同的原理精確的選擇平坦化終點(diǎn)。不同強(qiáng)度不同波長(zhǎng)的紅外線包含了不同物體不同材料或者厚度的信息。因此檢測(cè)安全可靠，無(wú)需接觸，不影響工藝過(guò)程，適合在線檢測(cè)。
七.CMP后清洗
CMP后清洗的重點(diǎn)是去除拋光工藝中帶來(lái)的所有沾污物，包括磨料顆粒、被拋光材料帶來(lái)的任何顆粒以及磨料中帶來(lái)的化學(xué)玷污物。
CMP后清洗是利用帶有去離子水的機(jī)械凈化清洗器，去離子水體積越大，刷洗壓力越高，清洗效率也越高。
八.CMP質(zhì)量的影響因素
1. 拋光壓力P
思考：
P 過(guò)大時(shí)，產(chǎn)生什么后果？
P 較小時(shí)，產(chǎn)生什么后果？
2.轉(zhuǎn)速
轉(zhuǎn)速指的是拋光頭上硅片的轉(zhuǎn)速、拋光墊的轉(zhuǎn)速以及二者之差（相對(duì)速度）。
拋光墊的轉(zhuǎn)速通常影響研磨的整體速率；
硅片的轉(zhuǎn)速則可以用以調(diào)節(jié)研磨后的整體形貌。
直接影響拋光效果的重要還是他們的相對(duì)速度。
3.拋光區(qū)域溫度
當(dāng)溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速度加快，磨除速率提高
溫度過(guò)高會(huì)引起拋光液的揮發(fā)及快速的化學(xué)反應(yīng)，使表面腐蝕嚴(yán)重，拋光不均勻。
溫度過(guò)低，則會(huì)使反應(yīng)速率降低低、機(jī)械損傷嚴(yán)重。
4.拋光液粘度
拋光液粘度增加，則流動(dòng)性減小，傳熱性降低，拋光液分布不均勻，易造成材料去除率不均勻，降低表面質(zhì)量。
5.拋光液的PH值
不同材料的拋光應(yīng)選擇不同的酸堿性溶液。
6.拋光液的流速
流速較小時(shí)：硅片、磨料及拋光墊三者之間的摩擦力較大，溫度升高，表面粗糙度增大，硅片表面平整度會(huì)降低；
流速較大時(shí)：反應(yīng)速度較快，產(chǎn)生的反應(yīng)產(chǎn)物能及時(shí)脫離表面．使得拋光表面溫度相對(duì)一致，獲得較好的拋光效果。但流速過(guò)大，又會(huì)破壞拋光表面平整度，降低拋光效率。
7. 磨粒尺寸、濃度及硬度
當(dāng)磨粒尺寸、硬度、濃度增加，拋光速率增加
磨粒尺寸過(guò)小則易凝聚成團(tuán)，使硅片表面劃痕增加
硬度過(guò)大，則劃痕增加，表面質(zhì)量下降。
磨粒濃度增加，硅片表面缺陷（劃痕）增加，表面質(zhì)量降低。
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