陶瓷零部件在CMP抛光设备中的应用

　　芯片制造过程中，晶圆表面永远不可能天然平整。每经过一次薄膜沉积或刻蚀，表面就会产生高低起伏。如果不把这些起伏磨平，下一层光刻就对不准焦——这是CMP存在的理由。

　　CMP是化学机械抛光的缩写，说白了就是一边用化学药水腐蚀晶圆表面，一边用研磨颗粒机械磨掉凸起的地方。化学腐蚀和机械研磨同时进行，凸起的区域被磨得快，凹陷的区域被保护得好，最终整个晶圆表面被"抹平"到纳米级平整度。

　　一台典型的CMP设备由几个核心部分组成：抛光头、抛光平板、抛光垫、研磨液输送系统和修整器。

　　抛光头负责夹持晶圆并施加向下的压力。抛光平板是一个大圆盘，上面贴着一层抛光垫，研磨液持续滴在垫子上。晶圆被压在旋转的抛光垫上，化学和机械作用同时发生。

　　问：CMP设备里哪些部件是陶瓷的?

　　答：主要有三处。抛光头内部的保持环用碳化硅陶瓷，因为它耐磨、耐腐蚀，保证晶圆在抛光过程中不跑偏。抛光平板基板采用氧化铝或碳化硅陶瓷，提供高平面度的支撑面——这个面的平面度直接影响全局平坦化效果。修整器的修整臂也用陶瓷件保证刚性和精度。

　　保持环是CMP中最关键的陶瓷零件之一。

　　抛光过程中晶圆在保持环内旋转，保持环的内壁和晶圆边缘直接接触，承受持续的摩擦力和化学腐蚀。如果保持环磨损太快或者变形，晶圆在抛光过程中就会移位，导致边缘的抛光不均匀。

　　碳化硅陶瓷做保持环的优势很明显：硬度高所以耐磨，一个保持环可以用上千片晶圆;化学惰性好所以不怕研磨液的腐蚀;热膨胀小所以尺寸稳定，不会因为摩擦升温而变形。

　　抛光平板的基板对陶瓷材料的平面度要求极高。12寸CMP设备的抛光平板直径超过600毫米，整个平面的平面度要控制在几十微米以内。如果基板不平，抛光垫贴上去也不平，磨出来的晶圆表面自然也不平。

　　CMP工艺对温度也非常敏感。抛光过程中摩擦生热，温度升高会改变研磨液的化学反应速率，导致抛光速率不稳定。碳化硅陶瓷的高导热性有助于把摩擦热快速带走，维持抛光区域的温度稳定。

　　深圳方泰新材料技术有限公司具备碳化硅保持环、陶瓷抛光平板基板等CMP设备零部件的精密加工能力，可满足高平面度、高耐磨性、高耐腐蚀性的定制需求。