CMP Slurry均一性的一體化解決方案

均一性與穩(wěn)定性控制

化學機械拋光（Chemical Mechanical Polishing，CMP）技術被譽為是當今時代能實現(xiàn)集成電路（IC）制造中晶圓表面平坦化的重要技術說服力，CMP的效果直接影響到晶圓、芯片最終的質量和良率¹進行探討。CMP是通過表面化學作用和機械研磨相結合的技術來實現(xiàn)晶圓表面平坦化。CMP過程中將Slurry（拋光液蓬勃發展，也稱拋光液）滴在晶圓表明自動化裝置，用拋光墊以一定的速度進行拋光，使得晶圓表面平坦化充足。

在CMP工藝中，對于Slurry而言表現，影響其拋光效率的因素有：Slurry的化學成分異常狀況、濃度；磨粒的種類的積極性、大小更多可能性、形狀和濃度；Slurry的黏度高效、pH值分析、流速、流動途徑等質量。 Slurry的磨料粒子通常為納米或亞微米級別，粒徑越小，表面積越大不久前，表面能越大（或表面張力越大）緊迫性，越易團聚質生產力，而團聚而成的大顆粒會在晶圓表面產(chǎn)生劃痕缺陷，直接影響產(chǎn)品良率非常激烈。拋光液平均粒徑越小背景下，則對穩(wěn)定性的控制挑戰(zhàn)越大。

CMP流程概述

在 CMP 拋光液中機製，一般使用水基拋光液作為加工介質，以去離子水作為溶劑大面積，加入磨料（如 SiO2發力、ZrO2 納米粒子等）、分散劑集成應用、pH 調節(jié)劑以及氧化劑等組分越來越重要的位置，每個組分都具有相應的功能，對化學機械拋光過程起到不同的作用迎來新的篇章。珠磨機均質拋光液后經(jīng)過過濾通過PSS的Nicomp粒度分析儀測試平均粒徑解決方案、AccuSizer顆粒計數(shù)器測試過大顆粒濃度、Lum穩(wěn)定性分析儀快速篩選拋光液配方穩(wěn)定性共同學習，工業(yè)中還需采用Entegris的濃度計和過濾器分別對工業(yè)生產(chǎn)中重復使用的Slurry進行濃度監(jiān)測和除雜（過濾金屬雜質及過大研磨顆粒）交流研討。

圖1 CMP slurry離線及在線解決方案圖示

拋光液磨料粒度控制

磨料的粒徑大小、硬度、粒徑分布均一性等因素對拋光研磨去除率起著重要作用順滑地配合。在對拋光液的磨料粒徑進行考察時，主要評估其平均粒徑大小薄弱點，大顆粒上高質量、小顆粒濃度等指標。

HM&M珠磨機

HM&M珠磨機是通過研磨珠與物料的高剪切和高碰撞力將物料尺寸粒徑磨小并更好的分散應用優勢。通過不同的研磨珠子粒徑相對較高、填充率及研磨頻率可適用不同配方樣品的研磨要求，從而快速達到要求的粒徑發展需要。

l                      實驗室研究工作用的珠磨機創新內容，50cc、100cc和150cc三種容量可供選擇信息。（Apex Labo實驗型）

l                      無篩網(wǎng)設計實踐者，沒有物料堵塞風險管理，運行平穩(wěn)，無累積壓力豐富，無壓力損失。

l                      可處理高粘度漿料

l                      可使用最小15um，最大0.5mm研磨珠服務體系，一臺設備滿足大多數(shù)物料研磨和分散需求進展情況。

平均粒徑檢測

CMP Slurry平均粒徑的大小決定了整體拋光液的水平，用于確認是用于“粗拋"或“精拋"工序特點。在一定范圍內(nèi)研究，同類拋光液，在質量濃度相同的情況下綠色化發展，磨料的粒徑越大去創新，機械去除性能越好，但是由于磨料粒徑的增加則同樣質量下磨料顆粒的數(shù)量降低應用創新，拋光研磨效果只在一定范圍內(nèi)隨粒徑增加呈增長趨勢²體系。一般而言，拋光液平均粒徑大和諧共生，則用于“粗拋"工序提高，平均粒徑小，則用于“精拋"工序用上了。

Nicomp納米激光粒度儀系列

Nicomp系列納米激光粒度儀采用動態(tài)光散射原理檢測分析樣品的粒度分布又進了一步，基于多普勒電泳光散射原理檢測ZETA電位。

l                      粒徑檢測范圍0.3nm-10μm生產製造，ZETA電位檢測范圍為+/-500mV

l                      搭載Nicomp多峰算法拓展基地，可以實時切換成多峰分布觀察各部分的粒徑。

l                      高分辨率的納米檢測多元化服務體系，Nicomp納米激光粒度儀對于小于10nm的粒子仍然現(xiàn)實較好的分辨率和準確度處理。

小粒子和尾端大粒子濃度檢測

目前，CMP用Slurry的磨料粒徑為納米級別或亞微米級別實力增強。隨著芯片制程工藝的不斷更新自然條件，線寬不斷降低，CMP用Slurry的平均粒徑也隨之降低，而粒徑降低體系流動性，表面能增大，更易團聚形成大顆粒深度，拋光液磨料中“大顆粒"濃度較高時助力各行，這些過大的顆粒易在CMP過程對晶圓表面造成劃痕，從而降低良率帶來全新智能。而當拋光液中過小的顆粒濃度過高時新技術，這部分顆粒的存在雖不會造成晶圓表面劃痕培養，但過小的顆粒研磨效率較低，且易于殘留在晶圓表面趨勢，影響晶圓表面潔凈度高效流通。

AccuSizer顆粒計數(shù)器系列

AccuSizer系列在檢測液體中顆粒數(shù)量的同時精確檢測顆粒的粒度及粒度分布，通過搭配不同傳感器、進樣器有力扭轉，適配不同的樣本的測試需求，能快速而準確地測量顆粒粒徑以及顆粒數(shù)量/濃度深入。

l                      檢測范圍為0.5μm-400μm（可將下限拓展至0.15μm）推動。

l                      0.01μm的超高分辨率，AccuSizer系列具有1024個數(shù)據(jù)通道設備製造，能反映復雜樣品的細微差異，為研發(fā)及品控保駕護航高質量發展。

l                      靈敏度高達10PPT級別資源配置，即使只有微量的顆粒通過傳感器，也可以精準檢測出來攻堅克難。

穩(wěn)定性分析檢測        

由于拋光液的均一性及穩(wěn)定性程度對拋光效果有很大影響機遇與挑戰，因而，最終配制成的拋光液須分散均勻相關，在規(guī)定時間內(nèi)不能產(chǎn)生沉淀取得明顯成效、團聚，以及分層等問題³影響力範圍。當前拋光液的穩(wěn)定性可以通過平均粒徑大小大力發展、粒徑分布寬窄、尾端大顆粒濃度雙向互動、Zeta電位絕對值等觀察集成技術，長效穩(wěn)定性可通過離心加速進行評估。

LUM穩(wěn)定性分析儀

LumiFuge穩(wěn)定性分析儀可以直接測量整個樣品的分散體的穩(wěn)定性生產效率，檢測和區(qū)分各種不穩(wěn)定現(xiàn)象創新的技術，如上浮、絮凝更合理、聚集有序推進、聚結、沉降等顯著，通過測量結果可用來開發(fā)新的配方和優(yōu)化現(xiàn)有的配方及工藝表示。

l                      快速、直接測試穩(wěn)定性緊迫性，無需稀釋著力增加，溫度范圍寬廣

l                      可同時測8個樣品體系，測量及辨別不同的不穩(wěn)定現(xiàn)象及不穩(wěn)定性指數(shù)

l                      加速離心，最高等效2300倍重力加速度

過濾

過濾是在CMP Slurry制備及使用過程中都非常重要的一道工序背景下，用于除去CMP Slurry中的雜質和尾端大顆粒多種場景。在實際應用中，過濾涉及的工況復雜多樣開展試點，有在Facility階段高濃度高流速集中展示、低濃度高流速的狀態(tài)，也有在Point of Use階段的低濃度低流速階段規劃，Entegris具有多年服務于半導體CMP工藝經(jīng)驗建設，提供不同狀態(tài)的過濾方案。

Entegris濾芯

Entegris是一家為半導體和其他高科技工業(yè)提供加工和制造產(chǎn)品及材料的全球性開發(fā)商發展、制造商和供應商。對于半導體行業(yè)，Entegris的產(chǎn)品保持半導體生產(chǎn)過程中關鍵原料的純度和完整性推進一步。

濃度計監(jiān)控

在工業(yè)生產(chǎn)線中探索創新，Slurry是循環(huán)使用的，如果濃度過高或者過低均會影響最后拋光效果帶動擴大∏皝眢w驗；衔餄舛鹊母叩椭苯佑绊懟瘜W效應，研磨顆粒濃度高低則影響研磨效率及良率實現了超越。因此發揮重要帶動作用，在線的CMP工藝還需對Slurry中的化合物濃度和研磨顆粒濃度進行監(jiān)控，濃度過低時及時添加對應組分確定性，濃度過高時及時稀釋明確了方向，這對濃度計的檢測速度和準確度有一定要求，能夠真實且快速地反映當前Slurry各組分的濃度計能有效把控CMP工藝的拋光效果意料之外。

Entegris濃度計

Entegris旗下有兩類濃度計用于CMP Slurry應用初步建立，一類是基于折射率變化原理的InVue濃度計，可用于實時檢測H2O2, Slurries, KOH濃度變化相對開放。另一類是基于滴定重要方式，氧化還原，離子吸附原理的SemiChem濃度計信息化，可用于H2O2, H2SO4, HF 濃度監(jiān)測發展需要。