二氧化鈰 CMP 漿料監(jiān)測(cè)

　更新時(shí)間：2023-07-06 　點(diǎn)擊量：2172

化學(xué)機(jī)械拋光/平坦化 (CMP) 是微電子行業(yè)廣泛使用的一種工藝，通過(guò)化學(xué)力和機(jī)械力來(lái)進(jìn)行平坦化處理。該工藝使用磨料和腐蝕性漿料來(lái)幫助平坦化晶圓表面。漿料的粒度分布是控制平坦化工藝成功的關(guān)鍵參數(shù)。氧化鈰 (ceria) 的漿料廣泛地應(yīng)用于集成電路 (IC) 制造的各種 CMP工藝中，本應(yīng)用說(shuō)明記錄了 AccuSizer® Mini FX 準(zhǔn)確測(cè)量二氧化鈰 CMP 漿料的平均粒徑和濃度，并檢查是否存在尾端大粒子的實(shí)際案例。

1. 引言

CMP 工藝和 CMP 漿料廣泛用于微電路制造過(guò)程中的拋光流程，CMP 漿料的性能對(duì)于提高設(shè)備產(chǎn)量至關(guān)重要，需要定期測(cè)量漿料的粒度分布 (PSD)。除測(cè)量平均粒徑之外，還應(yīng)對(duì)尾端大顆粒的存在（即遠(yuǎn)離主峰的較大顆粒的濃度）進(jìn)行測(cè)量。這些尾端可能來(lái)自工藝過(guò)程中的污染物，由于化學(xué)變化、CMP 輸送系統(tǒng)或施加的剪切力而導(dǎo)致的聚集。晶圓中缺陷與劃痕的數(shù)目與尾端大顆粒計(jì)數(shù) (LPC) >0.5-1 μm 有關(guān)，理想的表征系統(tǒng)應(yīng)提供準(zhǔn)確的 LPC 值。

2. 顆粒粒徑/計(jì)數(shù)技術(shù)

有許多顆粒表征技術(shù)可用于測(cè)量 CMP 漿料中顆粒的粒徑分布。包括動(dòng)態(tài)光散射 (DLS) 和激光衍射在內(nèi)的光散射技術(shù)可以測(cè)量粒徑大小和粒徑分布，但不能提供任何有用的濃度信息。單顆粒光學(xué)技術(shù) (SPOS) 在顆粒通過(guò)狹窄的測(cè)量室時(shí)一次測(cè)量一個(gè)顆粒，從而提供準(zhǔn)確的粒徑和濃度（顆粒/mL）結(jié)果。SPOS 本質(zhì)上是一種高分辨率的技術(shù)，能夠檢測(cè)從偏離主峰的尾端大粒子分布。它常用來(lái)檢測(cè)尾端大粒子濃度和數(shù)量，而 LPC 是 CMP 漿料造成晶圓缺陷和劃痕的主要原因。

AccuSizer ® Mini可以在實(shí)驗(yàn)室中使用，也可以在線點(diǎn)對(duì)點(diǎn)使用。

3. ACCUSIZER MINI

AccuSizer 多年來(lái)一直被 CMP 漿料制造商和最終用戶用來(lái)檢測(cè)尾端大顆粒是否存在，根據(jù)漿料的不同，可以選擇直接進(jìn)行測(cè)量，也可以通過(guò)自動(dòng)稀釋來(lái)優(yōu)化分析條件。

上圖所示的 AccuSizer Mini FX 系統(tǒng)設(shè)計(jì)用于檢測(cè)較小尾端大顆粒和高濃度樣品。FX 傳感器使用聚焦光束來(lái)減少檢測(cè)的總體積，從而提高傳感器的濃度限制，通常無(wú)需稀釋即可進(jìn)行測(cè)量。FX 傳感器可測(cè)量 0.65–20 μm 的顆粒，其濃度比標(biāo)準(zhǔn)消光/遮光或散射傳感器高 200 倍。結(jié)果最多可以顯示在 512 個(gè)大小的通道中。

AccuSizer Mini系統(tǒng)是自動(dòng)化的，專為滿足生產(chǎn)線的要求而設(shè)計(jì)。內(nèi)置的觸摸屏電腦控制著操作。用戶連接化學(xué)機(jī)械拋光液的旁路、過(guò)濾后的去離子水(如有必要，用于清洗和稀釋)、50兆帕的空氣管路以控制氣動(dòng)，以及排泄管路。

4. 使用的樣品

本研究使用了兩個(gè)二氧化鈰樣品；二氧化鈰 A 具有較小的尾端大顆粒，二氧化鈰B具有較大的尾端大顆粒。

5. 結(jié)果

對(duì)二氧化鈰 A 進(jìn)行了四次分析，以確定基礎(chǔ)樣品中顆粒的尺寸分布和濃度。四次分析的結(jié)果如圖 1 所示（濃度為線性標(biāo)度）和圖 2（濃度為對(duì)數(shù)標(biāo)度）。