二氧化铈 CMP 浆料监测

化学机械抛光/平坦化 (CMP) 是微电子行业广泛使用的一种工艺，通过化学力和机械力来进行平坦化处理。该工艺使用磨料和腐蚀性浆料来帮助平坦化晶圆表面。浆料的粒度分布是控制平坦化工艺成功的关键参数。氧化铈 (ceria) 的浆料广泛地应用于集成电路 (IC) 制造的各种 CMP工艺中，本应用说明记录了 AccuSizer® Mini FX 准确测量二氧化铈 CMP 浆料的平均粒径和浓度，并检查是否存在尾端大粒子的实际案例。1.  引言CMP 工艺和 CMP 浆料广泛用于微电路制造过程中的抛光流程，CMP 浆料的性能对于提高设备产量至关重要，需要定期测量浆料的粒度分布 (PSD)。除测量平均粒径之外，还应对尾端大颗粒的存在（即远离主峰的较大颗粒的浓度）进行测量。这些尾端可能来自工艺过程中的污染物，由于化学变化、CMP 输送系统或施加的剪切力而导致的聚集。晶圆中缺陷与划痕的数目与尾端大颗粒计数 (LPC) >0.5-1 μm 有关，理想的表征系统应提供准确的 LPC 值。2.  颗粒粒径/计数技术有许多颗粒表征技术可用于测量 CMP 浆料中颗粒的粒径分布。包括动态光散射 (DLS) 和激光衍射在内的光散射技术可以测量粒径大小和粒径分布，但不能提供任何有用的浓度信息。单颗粒光学技术 (SPOS) 在颗粒通过狭窄的测量室时一次测量一个颗粒，从而提供准确的粒径和浓度（颗粒/mL）结果。SPOS 本质上是一种高分辨率的技术，能够检测从偏离主峰的尾端大粒子分布。它常用来检测尾端大粒子浓度和数量，而 LPC 是 CMP 浆料造成晶圆缺陷和划痕的主要原因。 AccuSizer ® Mini可以在实验室中使用，也可以在线点对点使用。3.  ACCUSIZER MINI AccuSizer 多年来一直被 CMP 浆料制造商和最终用户用来检测尾端大颗粒是否存在，根据浆料的不同，可以选择直接进行测量，也可以通过自动稀释来优化分析条件。 上图所示的 AccuSizer Mini FX 系统设计用于检测较小尾端大颗粒和高浓度样品。FX 传感器使用聚焦光束来减少检测的总体积，从而提高传感器的浓度限制，通常无需稀释即可进行测量。FX 传感器可测量 0.65–20 μm 的颗粒，其浓度比标准消光/遮光或散射传感器高 200 倍。结果最多可以显示在 512 个大小的通道中。 AccuSizer Mini系统是自动化的，专为满足生产线的要求而设计。内置的触摸屏电脑控制着操作。用户连接化学机械抛光液的旁路、过滤后的去离子水(如有必要，用于清洗和稀释)、50兆帕的空气管路以控制气动，以及排泄管路。4.  使用的样品本研究使用了两个二氧化铈样品；二氧化铈 A 具有较小的尾端大颗粒，二氧化铈B具有较大的尾端大颗粒。5. 结果对二氧化铈 A 进行了四次分析，以确定基础样品中颗粒的尺寸分布和浓度。四次分析的结果如图 1 所示（浓度为线性标度）和图 2（浓度为对数标度）。图 1. 二氧化铈 A浓度，线性标度图 2. 二氧化铈 A，对数标度接下来，二氧化铈A 中掺入约 1000000  颗粒/mL 的 1.36μm 聚苯乙希乳胶 (PSL) 标准颗粒，以证明检测大颗粒的能力。结果如图 3 和图 4 所示。图 3. 二氧化铈A（红色）+ 1.36 μm PSL 尖峰（黑色）图 4. 与图 3 相同，但 y 轴扩展 8 倍然后，在二氧化铈 A 中掺入 1%（图 5）和 10%（图 6）的二氧化铈 B，后者含有较长尾端大颗粒。图 5 和图 6 中的结果显示了 AccuSizer 对尾端大颗粒的敏感性以及良好的重复性。图 5. 二氧化铈 A 添加了 1% 二氧化铈B图 6. 二氧化铈A 添加了 10% 二氧化铈 B6.  结论这些结果证实 AccuSizer Mini FX 是一种准确、易于使用的分析工具，可检测低浓度 LPC 颗粒的存在。 该系统可在实验室或工厂中使用。Mini FX 分析仪可以位于流程中的任何位置，通常放置在最终过滤器之后，在浆料与抛光工具中的晶片接触之前进行监测，如图7所示。图 7. 晶圆加工过程中的 AccuSizer Mini二 氧化饰 CMP 浆料监测 概述 化学机械抛光/平坦化 (CMP) 是微电子行业广泛使用的一种工艺，通过化学力和机械力来进 行平坦化处理。该工艺使用磨料和腐蚀性浆料来帮助平坦化晶圆表面。浆料的粒度分布是控 制平坦化工艺成功的关键参数。氧化针 (ceria) 的浆料广泛地应用于集成电路(IC)制造的各 种 CMP工艺中，本应用说明记录了 AccuSizer Mini FX 准确测量二氧化饰 CMP 浆料的平 均粒径和浓度，并检查是否存在尾端大粒子。 简介 CMP 工艺和 CMP 浆料广泛用于微电路制造过程中的抛光流程， CMP 浆料的性能对于提高 设备产量至关重要，需要定期测量浆料的粒度分布 (PSD)。除测量平均粒径之外，还应对尾 部大颗粒的存在(即远离主峰的较大颗粒的浓度)进行测量。这些尾部可能来自工艺过程中 的污染物，由于化学变化、CMP 输送系统或施加的剪切力而导致的聚集。晶圆中缺陷与划 痕的数目与尾端大颗粒计数 (LPC)>0.5-11um 有关，理想的表征系统应提供准确的 LPC 值。 颗粒尺寸/计数技术 有许多颗粒表征技术可用于测量 CMP 浆料中颗粒的粒径分布。包括动态光散射 (DLS) 和激 光衍射在内的光散射技术可以测量粒径大小和粒径分布，但不能提供任何有用的浓度信息。单颗粒光学技术 (SPOS) 在颗粒通过狭窄的测量室时 一 次测量 一 个颗粒，从而提供准确的粒 径和浓度(颗粒/mL)结果。SPOS 本质上是 一 种高分辨率的技术，能够检测从偏离主峰的 尾部大粒子分布。它常用来检测尾端大粒子浓度和数量，而 LPC 是 CMP 浆料造成晶圆缺 陷和划痕的主要原因。 AccuSizer@ Mini 可以在实验室中使用，也可以在线点对点使用。 ACCUSIZER MINI AccuSizer 多年来 一 直被 CMP 浆料制造商和最终用户用来检测尾端大颗粒是否存在，根据 浆料的不同，可以选择直接进行测量，也可以通过自动稀释来优化分析条件。 上图所示的 AccuSizer Mini FX 系统设计用于检测较小尾端大颗粒和高浓度样品。FX 传感器 使用聚焦光束来减少检测的总体积，从而提高传感器的浓度限制，并且通常无需稀释即可进 行测量。 FX 传感器可测量 0.65-20 um 的颗粒，其浓度比标准消光/遮光或散射传感器 高200倍。结果最多可以显示在512个大小的通道中。 AccuSizer Mini 系统是完全自动化的，专为满足生产线的要求而设计。内置的触摸屏电脑控 制着操作。用户连接化学机械抛光液的旁路、过滤后的去离子水(如有必要，用于清洗和稀 释)、50兆帕的空气管路以控制气动，以及排泄管路。 使用的样品 本研究使用了两个二氧化铺样品； 二氧化铈A 具有较小的尾部大颗粒，二氧化饰B具有 较大的尾部大颗粒。 结果 对 二 氧化铈A 进行了四次分析，以确定基础样品中颗粒的尺寸分布和浓度。四次分析的结 果如图1所示(浓度为线性标度)和图2(浓度为对数标度)。 C e r ia A 1.f xe Ceri a A 2.t xe Ce r ia A 3.f xe C er i a A 4.f xe 图1.二 氧化铈A浓度，线性标度 C e r i a A 1.t xe Cerl a A 2.t xe Ce r ia A 3.t xe C e r la A 4.f xe 图22..二 氧化铈A， 对数标度 接下来，二 氧化铈A中掺入约1000000 颗粒/mL 的 1.36um聚苯乙烯乳胶 (PSL)标准 颗粒，以证明检测大颗粒的能力。结果如图3和图4所示。 图4.与图3相同，但y轴扩展8倍 然后，在二氧化饰A中掺入1%(图5)和10%(图6)的二氧化铈B，后者含有较长尾 部大颗粒。图5和图6中的结果显示了 AccuSizer 对尾部大颗粒的敏感性以及良好的重复 性。 Ce r ia A 1.f xe Ceri a A 2.t xe Ceria A+B 1.fxe C e r ia A +B 2.b oe 图6.二 氧化饰A添加了 10%6二 二 氧化铈B 结论 这些结果证实 AccuSizer Mini FX 是 一 种准确、易于使用的分析工具，可检测低浓度 LPC 颗 粒的存在。 该系统可在实验室或工厂中使用。Mini FX 分析仪可以位于流程中的任何位置，通常放置在 最终过滤器之后，在浆料与抛光工具中的晶片接触之前进行监测，如图7所示。 图7.晶圆加工过程中的 AccuSizer Mini