漿料粒徑對CMP工藝缺陷水平的影響

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，對較常用的化學機械拋光（CMP）氧化物漿料（CabotSC-112）的漿料粒度進行了分析。其中一種儀器是PSS粒度儀公司的Nicomp 370，用于監測平均粒徑為100nm左右的漿料顆粒的主要群體。另一種儀器，Accusizer 770被發現是有效的監測粒徑大于1μm。粒徑分布測試是從供應商源容器和CMP機器上的使用點進行的，這些結果與BPSG CMP過程的缺陷級別相關。在研究過程中發現，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量的增加有關。經過仔細檢查，發現這些顆粒是嵌入的漿料顆粒和微小的劃痕。

介紹

化學機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機器參數、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來完成的。本研究的目的是提供一些洞見關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。

實驗

Cabot SC-112漿液從3個不同的來源取樣。First來源是使用點上的IPEC/Westech CMP機器。漿料系統是IPEC/Westech設計的系統。該系統由一個25加侖的儲罐組成，該儲罐使用再循環回路，以不斷保持漿料溶液的攪動。在IPEC/Westech CMP機器的上游，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機器上的蠕動泵將把漿液從循環回路中取出。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，容器側面的漿料已經干了。三個測試組由2個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先檢查顆粒。根據樣本來源確定三個實驗組。在這種情況下，它們被標記為已過濾，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量會逐漸變差。所有晶圓都在Rodel IC-1000/suba4 疊層拋光機上進行拋光，在5PSI下壓力下墊1分鐘。晶片載體和壓板速度都是24轉。使用IPEC/Westech CMP機器提供的蠕動泵，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的溫度下進行20s的二次拋光，只使用去水。晶圓和壓板轉速分別為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行清洗。隨后是30秒的100:1HF浸泡，以清除任何重金屬污染。

結果與討論

使用Tencou Surfscan 4500粒子檢測器檢測BPSG晶片。測試了大于0.24μm的光點缺陷。隨后，將500埃的鈦沉積在晶圓表面以增強顆粒缺陷，并在Tencor上重新檢查晶圓。在顆粒粒度系統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的結果表面，不同樣品間的漿料磨料顆粒的主要數量變化不大。

在大于1微米的顆粒大小區域，由Accusizer 770給出了發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現的顆粒數量|多，其次是新的漿料樣本。正如預期的那樣，在過濾漿料樣品中發現的大顆粒的數量|少。

然后對Toncor Surfscan4500 的顆粒數據和Accusizer770的漿料顆粒數據進行平均和比較。從圖4可以看出，拋光、雙面擦洗、100:1HF浸漬后，大漿料顆粒的數量與硅片上殘留的顆粒數量直接相關。

然后用KLA儀器2132型檢閱臺對地形進行了檢查這些顆粒大部分被發現是嵌入顆粒和微劃痕。照片1

結論

本研究的結果表明，一小部分的大磨料顆粒可以直接對BPSG薄膜的高顆粒水平做出貢獻。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。