Chemisch-mechanisches Polieren (CMP) von Mikrosystemen

Chemisch-Mechanisches Polieren (CMP) kommt bei Mikrosystemen zum Einsatz, um Wafer zu planarisieren, deren Oberfläche aus zwei Werkstoffen besteht. Dabei weist die Oberfläche meist kleine Strukturen aus einem Werkstoff auf, die in einem Grundwerkstoff eingebettet sind. Bei rein spaneneder Bearbeitung treten auf Grund von Unterschieden in Härte und E-Modul Stufen an den Grenzen beider Werkstoffe auf. Das CMP von Mikrosystemen ermöglicht eine koplanare Bearbeitung durch Kombination von spanenden, stoffändernden und abtragenden Verfahren. CMP kommt schon seit längerem in der Halbleitertechnik zum Einsatz. An diese Prozesse lehnt sich auch das CMP für Mikrosysteme an. Um das Prozessverständnis zu erweitern und beim CMP von Wekstoffverbunden optimale Ergebnisse zu erzielen, sind grundlegende Untersuchungen und Modellierung erforderlich. Ein erster Schwerpunkt zur Entwicklung eines CMP-Modells ist die Modellbildung für Einzelwerkstoffe. Überlegungen zur mechanischen Trennrate, der Anpassung der Stoffeigenschaften und des chemischen Abtrags führen zu einer Modellbildung des gesamten chemisch-mechanischen Trennmechanismus für einen Werkstoff. Die Verifizierung dieses Modells erfolgt durch experimentelle Untersuchungen. Die so gewonnenen Erkenntnisse fließen in eine Modellbildung für einen Werkstoffverbund ein. Dabei kommen als weitere Parameter die Kontaktverhältnisse hinzu. Diese hängen stark von der Größe der Schichtstrukturen ab, die in der aus dem Grundwerkstoff bestehenden Oberfläche eingebettet sind. Die Berücksichtigung der Schichtstrukturgröße erfolgt mittels eines FEM-Modells. Damit liegt ein Gesamtmodell vor, welches gestattet, die lokale Planarisierung zu beschreiben. Experimentelle ntersuchungen verifizieren dieses Gesamtmodell. Globale Planarisierung ist die Einhaltung von Dicken vom Grundmaterial und Schichtstrukturen auf Waferniveau. Grundlegende Untersuchungen zur globalen Planarisierung hierzu schließen die Arbeit ab.