El pulido químico mecánico (CMP) es una parte integral de cualquier fábrica de silicio SEMI. Los circuitos integrados que utilizan litografía y vertido de película delgada, invariablemente, emplean el CMP para lograr la planitud deseada del sustrato y las capas depositadas. Las compuestos CMP, normalmente, constan de un nanopolvo abrasivo distribuido en una solución químicamente reactiva. Mientras que el grabado químico suaviza el material, la abrasión mecánica retira el material, lo que aplana las características topográficas y hace que la superficie sea plana. Solo el grabado químico es isotrópico y no aplana la topografía de la superficie, mientras la abrasión mecánica aplana la superficie, pero le introduce defectos. Un proceso de CMP correctamente diseñado puede lograr una planitud sin introducir defectos en la superficie.

La distribución del tamaño de las partículas abrasivas es el parámetro de diseño crucial en un compuesto CMP, lo que afecta los parámetros clave, como el índice de remoción de material y los defectos de la superficie. Otro parámetro importante es la dispersión o acumulación de partículas en el compuesto. Las partículas aglomeradas se comportan como partículas de gran tamaño, lo que provoca daños en la superficie durante el proceso de pulido. 

El rango de tamaño típico de partículas abrasivas de CMP es de 10-250 nanómetros. Varias técnicas de medición de partículas son capaces de medir el tamaño de las partículas en este rango con una precisión y una exactitud variables. La difracción láser, la dispersión dinámica de la luz y la dispersión de rayos X de ángulo pequeño son técnicas clave para ofrecer alta precisión y precisión en este rango de tamaño.

La acumulación puede ocasionar cúmulos sobredimensionados de hasta 10 micrones típicamente en el rango de ppm. La estabilidad del compuesto contra la acumulación de partículas se puede determinar mediante el potencial zeta. La presencia de partículas sobredimensionadas se puede detectar con dispersión luminosa o técnicas de adquisición de imágenes.

Caracterización de compuestos CMP y sus componentes

Malvern Panalytical tiene soluciones y equipos para optimizar diversos parámetros de los compuestos CMP utilizados en la industria de los semiconductores:

  • Zetasizer: Análisis de tamaño de partículas desde subnanómetros hasta varios micrones. Además, mide el potencial zeta para investigar la estabilidad del compuesto. 
  • Mastersizer 3000: Análisis del tamaño de las partículas de 10 nm a 3 mm como dispersión de polvo seco o compuesto, que incluye partículas sobredimensionadas.
  • Morphologi 4: Detección de partículas de gran tamaño de 0,5 µm en adelante.
  • Empyrean: Análisis del tamaño de las partículas en el rango de tamaño 1 a 100 nm con dispersión de rayos X de ángulo pequeño.

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