中国粉体网讯 7月9日，由中国粉体网主办的“2024高端研磨抛光材料技术大会”在河南郑州成功召开。会议期间，我们邀请到多位专家学者、企业家代表做客“对话”栏目，围绕高端研磨抛光材料的技术与应用现状及发展方向进行了访谈交流。本期，我们分享的是河北工业大学副研究员何彦刚的专访。
中国粉体网：何研究员，您好，请问，和传统的平面化技术相比，化学机械平坦化技术在器件制造方面存在哪些独特的优势？
何研究员：化学机械平坦化是现在人类超精密加工技术的极限，它能达到埃级和亚纳米级的精度，和传统的加工技术，像研磨、磨削、抛光相比来说，它能达到更高的精度。现在我们的器件尺寸已经到了5nm、7nm，甚至更小。在器件及多层布线的制造过程中，它需要同样量级的加工精度。目前，只有化学机械平坦化才能达到此精度。
中国粉体网：何研究员，请问您认为在化学机械抛光作业过程中关键的技术有哪些？其中最核心的技术是什么？
何研究员：化学机械平坦化的关键技术有很多，其中一个比较关键的影响方面是化学机械抛光机台的不同。像衬底的抛光机台，它是多片的，后边是吸附垫或者是蜡粘。而集成电路的抛光机台，它必须是单头的。像12英寸的单头抛光机台，它的抛光头要有精准的分区压力控制，比如背膜要能够有七至八个区域的分压力控制。目标是要实现12英寸晶圆加工的表面薄膜去除量的一致性。因为12英寸晶圆加工过程中，各边缘与中心的线速度是不一样的，我们需要控制和调节边缘、中心等处的压力，来实现薄膜去除的一致性。
第二个比较关键的是化学机械抛光液、化学机械抛光垫等耗材，会直接影响晶圆表面多种材料的去除速率选择比及表面缺陷数目。我们国家在抛光垫和抛光液领域起步较晚，所以说此方面是我们需要提高的一个地方。
第三个就是化学机械抛光的工艺，包括一些新材料的引入。像发展到3nm、5nm用的一些钴布线、钌的阻挡层等等这些，中国台湾地区的台积电都已经在用了，但是我们大陆因为受到光刻机的制约，仍在10nm至14nm技术节点，还是铜布线、氮化钽作为阻挡层。所以新材料、新工艺的研发及突破也是非常关键的。
我觉得化学机械平坦化最核心的技术可以用一句话来汇总，就是要达到完美的化学与机械的平衡。只有完美的化学与机械的平衡，才能实现完美的表面。
中国粉体网：何研究员，器件经过化学机械抛光加工后，针对浆料的残留会进行后清洗工作，请您为我们介绍一下后清洗的必要性。
何研究员：后清洗是非常重要的。我们制备抛光液的时候，可以在千级间、百级间就可以完成。但是制备清洗液的时候，我们却需要在百级间和十级间完成。也就是清洗液对颗粒的要求、对金属离子的要求更高了。抛光完之后我们才进行清洗，那清洗的好坏就在于我们能否在不破坏表面的情况下把抛光液的残留清洗掉，实现一个超光滑、超低金属离子含量的表面。所以说清洗步骤是非常重要的。
中国粉体网：何研究员，与美国、日本、欧洲相比，我国的CMP技术在哪些方面存在差距？
何研究员：这个差距到目前为止还是挺大的，主要有这几个方面。我觉得最主要的是技术的积累和沉淀。从美国硅谷发展到现在，几乎有上百年的历史了，而我国的集成电路的发展本来就起步晚，且前期没有受到足够的重视，只是在近10年左右才快速得发展起来，尤其是中美之间的高科技竞争之后，国产的一些材料、设备才迎来了快速发展的机会，所以我觉得，在某种程度上，我们在还历史的欠账，这是在技术积累和沉淀方面的差距。
第二方面是人才，我觉得这是最核心的一点。我们中国大陆从事化学机械抛光的专门人才还是太少了，尤其是高精尖的人才。人才是提升我国高科技产业的关键。
第三方面是投入。像美国硅谷已经持续投入了将近百年，现在的Intel能做到5nm的技术节点；我们中国的台湾地区，像台积电，现在也做到了3nm、5nm的技术，他们的研发投入都是非常巨大的，在几十年的积淀后，才有了现在的成绩，所以说我们的投入也必须要跟得上。但是我觉得我们最有优势的地方在于现在的国家政策、行业内大家的热情，让我们也看到了希望，后续我们肯定能迎头赶上。
中国粉体网：何研究员，新一代信息技术的发展速度很快，作为其基础的集成电路对于化学机械抛光技术提出了哪些新的要求，您认为应该怎么应对？
何研究员：我觉得对化学机械抛光技术新的要求主要体现在先进制程上面，包括先进的逻辑芯片、先进的存储芯片的制造，总结起来就是“三低一高”。第一低就是要超低的表面粗糙度，化学机械抛光完之后，表面粗糙度要非常低；第二低就是超低的金属残留，尤其是在先进制程中，防止漏电流引起的器件电性能的可靠性，金属离子像钠离子、钾离子，尤其是一些需要严格控制的，容易发生扩散的铜离子、铁离子等的残留要非常低，基本上总金属离子含量要低于E7-E8的水平。第三低就是超低的缺陷数。举一个例子，我们65nm的制造工艺，晶圆表面55nm到65nm的颗粒或者缺陷数，我们可以容忍到30颗。但对于14nm和7nm的技术来说，我们容忍的7nm到14nm的颗粒数，有可能就是20颗。这完全是不同的量级，难度会非常的大。这是“三低”。
“一高”就是实现极高的平整度，化学机械抛光之后，晶圆的表面要有局部与全局的超高平整度。对于局部的平整度，举个例子，现在我们国内有一些大尺寸的硅片厂在供台积电的正片，他对我们大尺寸的硅片正片的局部平整度有两个指标：局部平整度（SFQR）和边缘局部平整度(ESFQR)，在26乘8㎛的这个小区域内，它要求高低厚度差大概在10nm左右，之前我们国标有可能是一百多纳米，现在要求到10nm以内，局部平整度要求非常高。
全局的平整度要求就更高了。我们还是以12英寸大尺寸硅片正片为例，之前我们国标是TTV（总厚度偏差）是小于4㎛左右。现在我们国内的几家大厂都能做到整个12寸晶圆的TTV小于0.5㎛。所以说现在化学机械抛光技术可以说是是往“三低一高”的水平发展了。
中国粉体网：感谢何研究员接受我们的采访！
（中国粉体网编辑整理/梧桐）
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