Dipl.-Ing. Steffi Hempel

Aufklärung der Wechselwirkung von Abrasivteilchen einer Poliersuspension mit Oberflächen mittels direkter Kraft- und rheologischer Untersuchungen

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Kurzfassung in Deutsch

Das chemisch-mechanische Planarisieren (CMP) in der Halbleiterindustrie ist ein Prozess mit sehr vielen Einflussgrößen, wobei das Polierergebnis unter anderem von den Eigenschaften der Wechselwirkungskomponenten Wafer, Poliersuspension und Polierpad abhängig ist. Bei der Entwicklung neuer Schaltkreisentwürfe werden die strukturellen Abhängigkeiten der Topografie nach dem CMP häufig im Verlauf von zeit- und kostenintensiven Lernzyklen aufgedeckt und angepasst. Um Dauer und Kosten für die Entwicklung neuer Schaltkreise zu reduzieren, sollte im Rahmen eines BMBF-Projektes ein umfassendes Gesamtmodell, welches den Polierprozess ausführlich beschreibt, entwickelt werden. Für die Umsetzung dieses Vorhabens ist ein umfassendes qualitatives und quantitatives Verständnis der mechanisch-hydrodynamischen und physikalisch-chemischen Mechanismen zu erarbeiten, welche den Materialabtrag und die Planarisierung beim CMP bestimmen.
Ziel der vorliegenden Arbeit war es zum einen, mittels direkter Kraftmessung am AFM die Wechselwirkungskräfte zwischen den Festkörperoberflächen von Schleifpartikel und Wafer sowie zwischen den Schleifpartikeln untereinander in CMP-relevanten Flüssigkeiten und ihre Bedeutung für das CMP zu untersuchen. Um die Wechselwirkungskräfte am AFM bestimmen zu können, war zuvor die Entwicklung einer geeigneten Versuchsanordnung nötig. Zur Absicherung der Ergebnisse aus den Kraftmessungen wurde eine Methode erarbeitet, um die zwischenpartikulären Wechselwirkungen mittels rheologischer Untersuchungen indirekt bestimmen zu können. Des Weiteren fanden rheologische Messungen zur Untersuchung der Fließeigenschaften der Poliersuspensionen statt, wobei außerdem der Einfluss anwendungsrelevanter hydrodynamischer Kräfte auf die Stabilität der Poliersuspension zu überprüfen war.
Als Poliersuspensionen kamen kommerziell verfügbare Slurries sowie eine Modellslurry zum Einsatz. Neben Systemen mit dispergierten Silica-Partikeln wurde auch eine Slurry mit Ceria-Partikeln als disperse Phase betrachtet. Die kontinuierliche Phase einer Poliersuspension ist ein Mehrkomponentensystem und enthält unterschiedlichste Additive. Untersucht wurde der Einfluss von pH-Wert und Elektrolytkonzentration auf die Wechselwirkungskräfte, das Fließverhalten sowie den Materialabtrag.

weitere Metadaten

Schlagwörter
(Deutsch)
Chemisch-mechanisches Planarisieren (CMP), Wechselwirkungskräfte, direkte Kraftmessung, Rasterkraftmikroskopie (AFM), Rheology
Schlagwörter
(Englisch)
Chemical mechanical planarization (CMP), interaction forces, direct force measurements, atomic force microscopy (AFM), rheology
DDC Klassifikation620
RVK KlassifikationVE 9857
Institution(en) 
HochschuleTechnische Universität Dresden
FakultätFakultät Mathematik und Naturwissenschaften
ProfessurProfessur für Physikalische Chemie polymerer Materialien
BetreuerProf. Dr. rer. nat. habil. Manfred Stamm
GutachterProf. Dr. rer. nat. habil. Manfred Stamm
Prof. Dr. rer. nat. Johann W. Bartha
DokumententypDissertation
SpracheDeutsch
Tag d. Einreichung (bei der Fakultät)24.05.2011
Tag d. Verteidigung / Kolloquiums / Prüfung07.12.2011
Veröffentlichungsdatum (online)09.01.2012
persistente URNurn:nbn:de:bsz:14-qucosa-81997

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