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(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(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。經(jīng)過仔細檢查，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(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。第一個來源是使用點上的IPEC/Westech CMP機器。漿料系統(tǒng)是IPEC/Westech設計的系統(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(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先檢查顆粒。根據(jù)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(shù)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粒子檢測器檢測空白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(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。

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(fā)現(xiàn)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(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。