Métrologie tridimensionnelle des patins et rainures CMP
Publié le 16 juin 2020
Que sont les tampons de CMP et pourquoi les mesurer ?
Les tampons CMP sont des consommables utilisé dans le procédé CMP (polissage ou planarisation chimico-mécanique) employés dans l'industrie des semi-conducteurs pour aplatir et polir les tranches de silicium. Les pads sont en forme de disque, le plus souvent fabriqués à partir de mousse de polyurethane dure et poreuse, et rainurés avec de étroites rainures à rapport d'aspect élevé (voir l'image).
Le fonction du processus CMP est d'améliorer les performances des tranches de silicium, qui sont à leur tour utilisées dans le développement de microprocesseurs et de puces mémoire haute performance. Étant donné que les tranches sont constituées de plusieurs couches, chaque tranche subit généralement le processus CMP plusieurs fois.
Une métrologie 3D de haute précision des patins CMP est requise à la fois lors de la fabrication des pads et pendant le processus de CMP afin de garantir une efficacité et une performance maximales du processus.
Exemple de mesure de tampon CMP – un gros plan d'un carré de 10x10 mm de surface de tampon CMP et des données de nuage de points 3D obtenues avec Novacam SurfaceInspect révèlent la profondeur et la forme des canaux étroits au micron près.
Comment fonctionne le processus CMP ?
Dans le processus CMP :
- Le tranche de silicium est monté sur un pivot rotatif support de plaquettes et pressé contre un Tampon CMP fixé sur un axe rotatif platine.
- En même temps, la chimie ultra-fine suspension de polissage est pulvérisé sur la surface du tampon et acheminé autour de celle-ci. La distribution de la suspension se fait par de minuscules canaux étroits rainures usiné selon des motifs spécifiques sur la surface du tampon CMP.
- La corrosivité de la boue ainsi que les aspérités de la surface du tampon CMP usent la surface de la plaquette jusqu'à l'obtention de la planéité et du poli souhaités.
- Pour prolonger la durée de vie du tampon CMP, celui-ci est généralement reconditionné de manière continue ou intermittente. Cela est réalisé à l'aide d'un conditionneur de pad, qui tranche et fait éclater les nouvelles bulles découvertes dans le coussinet avec des pointes de diamant sur sa surface.
Schéma simplifié du procédé de CMP (Planarisation / Polissage Chimico-Mécanique)
Pourquoi le contrôle de qualité des tampons de CMP est-il crucial ?
Premièrement, la plaquette de silicium et les coussinets CMP sont tous deux des éléments coûteux.
Deuxièmement, la géométrie et l'état des surfaces des pads CMP affectent grandement l'efficacité du processus de CMP.
- Par exemple, le rainures sur les plateaux de CMP doit être mesuré car le motif, la profondeur et la forme de ces minuscules canaux influencent la consommation et la distribution de la suspension, le taux d'enlèvement de matière (MRR), le taux d'accumulation des débris de polissage, ainsi que la création potentielle de rayures sur les tranches par ces débris.
Vue en zoom d'une rainure d'un tampon de CMP avec les marques d'outils sur le fond de la rainure bien visibles. Les mesures sont exprimées en mm.
Mesures 3D pour la fabrication des pads CMP et le procédé CMP en général
Les systèmes de métrologie 3D Novacam conviennent parfaitement pour réaliser la métrologie 3D rapide et de haute précision de :
- Les plateaux CMP, y compris les rainures difficiles à mesurer et les plages (la surface entre les rainures)
- conditionneurs de plaquettes CMP
- Les gaufrettes, y compris leur planéité.
Les capacités des systèmes Novacam comprennent :
- Mesures de surface 3D sans contact avec une résolution axiale de 1 μm (40 μin).
- Capacité à numériser des caractéristiques à rapport d'aspect élevé, telles que les étroites rainures des tampons CMP
- Acquisition de surface à grande vitesse – jusqu'à 100 000 mesures 3D/sec
- Mesures dimensionnelles et de rugosité avec la même sonde
- Capacité à obtenir des profils longs
- Installation pour les mesures automatisées en laboratoire et dans la production automatisée à haut volume.
La vue de dessous des rainures du tampon CMP montre clairement les marques de l'outil utilisé pour usiner les canaux. Des cylindres parfaits ont été montés sur chaque rainure afin d'obtenir une mesure du rayon moyen. Ici, les rayons de courbure mesurés se sont avérés varier entre 475 et 528 μm.
Souhaitez-vous en savoir plus ?
- Découvrez notre nouveau Mesure du tampon CMP page de candidature
- Lisez la note d'application “ Métrologie des patins CMP ” de Novacam [PDF, 4 pages].
Avez-vous besoin de mesurer les tampons CMP, les conditionneurs de tampons CMP et les plaquettes ?
Liens connexes
Télécharger la note d'application "Métrologie des tampons CMP" (en anglais) [4 pages, PDF, 0.5 MB] pour plus de détails sur cette application
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