浆料粒径对CMP工艺缺陷水平的影响

通过使用两种粒度测量仪器，对最常用的化学机械抛光（CMP）氧化物浆料（CabotSC-112）的浆料粒度进行了分析。其中一种仪器是PSS粒度仪公司的Nicomp 370，用于监测平均粒径为100nm左右的浆料颗粒的主要群体。另一种仪器，Accusizer 770被发现是有效的监测粒径大于1μm。粒径分布测试是从供应商源容器和CMP机器上的使用点进行的，这些结果与BPSG CMP过程的缺陷级别相关。在研究过程中发现，浆料磨料颗粒的主要种群在样品间变化不大。然而，一小部分（＜0.01%）的大浆料颗粒在晶圆上颗粒数量的增加有关。经过仔细检查，发现这些颗粒是嵌入的浆料颗粒和微小的划痕。

介绍

化学机械抛光的氧化物涉及使用磨料提供必要的整体和局部平整。虽然研究主要集中在CMP机器参数、抛光耗材和CMP清洗后等方面，但对浆料额分析主要是由浆料的制造商来完成的。本研究的目的是提供一些洞见关于浆料颗粒分布对缺陷的影响，浆液过滤的重要性，以及后CMP清洗过程对这些缺陷的脆弱性。

实验

Cabot SC-112浆液从3个不同的来源取样。第一个来源是使用点上的IPEC/Westech CMP机器。浆料系统是IPEC/Westech设计的系统。该系统由一个25加仑的储罐组成，该储罐使用再循环回路，以不断保持浆料溶液的搅动。在IPEC/Westech CMP机器的上游，放置了一个使用30微米一次性过滤筒的过滤壳，用于评估过滤效率。CMP机器上的蠕动泵将把浆液从循环回路中取出。剩余的浆料将会返回到浆料槽中（图1）。

第二个来源是卡伯特公司新开的5加仑集装箱。第三个来源是一个5加仑的容器底部，该容器已打开许多天，容器侧面的浆料已经干了。三个测试组由2个空白BOSG晶片和1个BPSG形貌测试晶片组成。所有晶圆片在测试前都要预先检查颗粒。根据样本来源确定三个实验组。在这种情况下，它们被标记为已过滤，新的和被污染的。晶圆片也在同一个抛光垫上按此顺序加工，这样浆料中大颗粒的数量会逐渐变差。所有晶圆都在Rodel IC-1000/suba4 叠层抛光机上进行抛光，在5PSI下压力下垫1分钟。晶片载体和压板速度都是24转。使用IPEC/Westech CMP机器提供的蠕动泵，已150毫升/分钟的速度抛光晶片。每组保留留样1份，用于粒度检测。所有晶片都要用Rodel Politex Supreme 抛光垫在1.5psi的温度下进行20s的二次抛光，只使用去水。晶圆和压板转速分别为50和30rpm。

在CMP工艺之后，所有晶片都在ONTrak DSS-200洗涤器上仅使用去离子水进行清洗。随后是30秒的100:1HF浸泡，以清除任何重金属污染。

结果与讨论

使用Tencou Surfscan 4500粒子检测器检测空白BPSG晶片。测试了大于0.24μm的光点缺陷。随后，将500埃的钛沉积在晶圆表面以增强颗粒缺陷，并在Tencor上重新检查晶圆。在颗粒粒度系统PSS nicomp 370和Accusizer 770颗粒粒度仪上测试了各组的固相浆料样品。Nicomp 370用于测量亚微米粒子，而Accusizer 770用于大于1μm的粒子。Nicomp 370的结果表面，不同样品间的浆料磨料颗粒的主要数量变化不大。