最後更新:2026年10月8日CMP・平坦化CMP・平坦化中國大陸:抛光速率(去除速率)

研磨速率(Preston 方程式)是什麼

Removal Rate / Preston Equation

研磨速率(移除速率)是 CMP 中單位時間內被削除的膜厚。移除速率與研磨壓力和相對速度的乘積成正比的 Preston 方程式是設計的出發點,但實際上研磨液組成、研磨墊劣化與圖形密度的影響很大,因此會隨時間漂移。標準的運用方式是以終點偵測,以及將實測膜厚回饋至下一片晶圓的 APC 加以修正。

目錄5 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關企業
  4. 相關用語
  5. 比較文章

定義與原理

研磨速率(移除速率)是指 CMP 中單位時間內被削除的膜厚,通常以 nm/min 表示。由於 CMP 是削除到既定膜厚即停止的製程,速率的絕對值及其穩定性會直接轉換為膜厚變異與良率。

理解速率的基礎是 Preston 方程式。這是一個經驗式:移除速率與研磨壓力 P 和相對速度 V 的乘積成正比,材料、研磨液與研磨墊的效應全部歸入比例常數(Preston 係數)。實際上化學反應的貢獻很大,相對於壓力與速度偏離線性的區域也很多,因此這個式子是作為「提高壓力與速度,速率就會上升」的設計出發點來使用。

實際影響速率的因素相當多樣,包括研磨液的磨粒濃度、pH、氧化劑濃度,研磨墊的表面狀態(釉化的進展程度),修整條件,研磨液的流量與溫度,以及圖形密度。特別是研磨墊會隨使用而劣化,因此即使設定相同,速率也會隨時間漂移。

應對這種不穩定性的是終點偵測與 APC(先進製程控制)。研磨中從馬達電流或光學反射的變化偵測終點並停止,研磨後則實測膜厚並回饋至下一片晶圓的研磨時間。藉由逐批、逐片修正速率,吸收研磨墊隨時間的變化。

速率並不是愈高愈好。為了提高速率而提高壓力,刮傷、碟形凹陷、low-k 膜剝離等機械性損傷就會增加。速率的設定值會放在生產性(產能)與缺陷・平坦性取得平衡之處。

研磨速率(Preston 方程式)的常見問題

什麼是 Preston 方程式?
是 CMP 的移除速率與研磨壓力 P 和相對速度 V 的乘積成正比的經驗式(RR = k·P·V)。材料、研磨液與研磨墊的效應全部歸入比例常數 Preston 係數。實際上化學反應的貢獻很大,偏離線性的區域也很多,因此作為設計的出發點使用。
為什麼研磨速率會隨時間變化?
因為研磨墊釉化的進展、修整器的磨耗,以及研磨液溫度・流量的變動交互疊加。即使設定相同,速率也會漂移,因此以終點偵測掌握終點,並以將研磨後實測膜厚回饋至下一片晶圓的 APC 加以修正。
研磨速率愈高愈好嗎?
不是。為了提高速率而提高壓力,刮傷、碟形凹陷、low-k 膜剝離等機械性損傷就會增加。設定值會放在產能與缺陷・平坦性能取得平衡之處。

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