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漿料粒徑對CMP工藝缺陷水平的影響

通過使用兩種粒度測量儀器，對最常用的化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）氧化物漿料（CabotSC-112）的漿料粒度進(jìn)行了分析,。其中一種儀器是PSS粒度儀公司的Nicomp 370,，用于監(jiān)測平均粒徑為100nm左右的漿料顆粒的主要群體。另一種儀器,，Accusizer 770被發(fā)現(xiàn)是有效的監(jiān)測粒徑大于1μm,。粒徑分布測試是從供應(yīng)商源容器和CMP機(jī)器上的使用點(diǎn)進(jìn)行的，這些結(jié)果與BPSG CMP過程的缺陷級別相關(guān),。在研究過程中發(fā)現(xiàn),，漿料磨料顆粒的主要種群在樣品間變化不大。然而,，一小部分（＜0.01%）的大漿料顆粒在晶圓上顆粒數(shù)量的增加有關(guān),。經(jīng)過仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)這些顆粒是嵌入的漿料顆粒和微小的劃痕,。

介紹

化學(xué)機(jī)械拋光的氧化物涉及使用磨料提供必要的整體和局部平整,。雖然研究主要集中在CMP機(jī)器參數(shù)、拋光耗材和CMP清洗后等方面,，但對漿料額分析主要是由漿料的制造商來完成的,。本研究的目的是提供一些洞見關(guān)于漿料顆粒分布對缺陷的影響，漿液過濾的重要性,，以及后CMP清洗過程對這些缺陷的脆弱性,。

實(shí)驗(yàn)

Cabot SC-112漿液從3個不同的來源取樣。第一個來源是使用點(diǎn)上的IPEC/Westech CMP機(jī)器,。漿料系統(tǒng)是IPEC/Westech設(shè)計的系統(tǒng),。該系統(tǒng)由一個25加侖的儲罐組成，該儲罐使用再循環(huán)回路,，以不斷保持漿料溶液的攪動,。在IPEC/Westech CMP機(jī)器的上游，放置了一個使用30微米一次性過濾筒的過濾殼,，用于評估過濾效率,。CMP機(jī)器上的蠕動泵將把漿液從循環(huán)回路中取出。剩余的漿料將會返回到漿料槽中（圖1）,。

第二個來源是卡伯特公司新開的5加侖集裝箱,。第三個來源是一個5加侖的容器底部，該容器已打開許多天,，容器側(cè)面的漿料已經(jīng)干了,。三個測試組由2個空白BOSG晶片和1個BPSG形貌測試晶片組成。 所有晶圓片在測試前都要預(yù)先檢查顆粒,。根據(jù)樣本來源確定三個實(shí)驗(yàn)組,。在這種情況下,，它們被標(biāo)記為已過濾，新的和被污染的,。晶圓片也在同一個拋光墊上按此順序加工，這樣漿料中大顆粒的數(shù)量會逐漸變差,。所有晶圓都在Rodel IC-1000/suba4 疊層拋光機(jī)上進(jìn)行拋光,，在5PSI下壓力下墊1分鐘。晶片載體和壓板速度都是24轉(zhuǎn),。使用IPEC/Westech CMP機(jī)器提供的蠕動泵,，已150毫升/分鐘的速度拋光晶片。每組保留留樣1份,，用于粒度檢測,。所有晶片都要用Rodel Politex Supreme 拋光墊在1.5psi的溫度下進(jìn)行20s的二次拋光，只使用去水,。晶圓和壓板轉(zhuǎn)速分別為50和30rpm,。

在CMP工藝之后，所有晶片都在ONTrak DSS-200洗滌器上僅使用去離子水進(jìn)行清洗,。隨后是30秒的100:1HF浸泡,，以清除任何重金屬污染。

結(jié)果與討論

使用Tencou Surfscan 4500粒子檢測器檢測空白BPSG晶片,。測試了大于0.24μm的光點(diǎn)缺陷,。隨后，將500埃的鈦沉積在晶圓表面以增強(qiáng)顆粒缺陷,，并在Tencor上重新檢查晶圓,。在顆粒粒度系統(tǒng)PSS nicomp 370和Accusizer 770顆粒粒度儀上測試了各組的固相漿料樣品。Nicomp 370用于測量亞微米粒子,，而Accusizer 770用于大于1μm的粒子,。Nicomp 370的結(jié)果表面，不同樣品間的漿料磨料顆粒的主要數(shù)量變化不大,。

在大于1微米的顆粒大小區(qū)域,，由Accusizer 770給出了發(fā)生的情況的較好指示。圖3顯示了3個樣本的疊加,。在就得或受到污染的漿料樣品中發(fā)現(xiàn)的顆粒數(shù)量最多,，其次是新的漿料樣本。正如預(yù)期的那樣,，在過濾漿料樣品中發(fā)現(xiàn)的大顆粒的數(shù)量最少,。

然后對Toncor Surfscan4500 的顆粒數(shù)據(jù)和Accusizer770的漿料顆粒數(shù)據(jù)進(jìn)行平均和比較。從圖4可以看出,，拋光,、雙面擦洗,、100:1HF浸漬后，大漿料顆粒的數(shù)量與硅片上殘留的顆粒數(shù)量直接相關(guān),。

然后用KLA儀器2132型檢閱臺對地形進(jìn)行了檢查這些顆粒大部分被發(fā)現(xiàn)是嵌入顆粒和微劃痕,。照片1

結(jié)論

本研究的結(jié)果表明，一小部分的大磨料顆?？梢灾苯訉?/span>BPSG薄膜的高顆粒水平做出貢獻(xiàn),。隨后的拋光步驟，雙面擦洗和100:1HF浸在克服這種類型的顆粒污染無效,。通過對大漿體顆粒的監(jiān)測可以獲得更好的過程控制,，并配合過濾的使用可以大大降低大漿體的顆粒的影響。