为什么检测CMP研磨液中Large Particle Count(LPC)如此重要?(上)
全文分为上下两篇。此篇为上篇,共 242 字,阅读大约需要 10 分钟;
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什么是CMP?
化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing,简称CMP)是半导体制造过程中至关重要的一步,其主要作用是通过化学和机械作用相结合,将晶圆表面抛光至平滑,行业内称之为平坦化(planarization)。这一过程对于确保晶圆表面平整度和降低缺陷是至关重要的。而在CMP工艺中,研磨液(CMP slurry)作为关键材料,其中的大颗粒数量(Large Particle Count, LPC)对CMP制程的影响尤为显著,因此,对大颗粒计数(LPC)检测成为了评价研磨液质量的重要指标。
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什么是LPC?
LPC是指在研磨液中大于特定尺寸粒径(如:0.5微米或更大)的颗粒数量。由于大颗粒容易导致晶圆表面产生划痕、缺陷和污染,因此,严格控制研磨液中的大颗粒数量至关重要。现今随着CMP制程的越来越先进和高端,比如现在台积电(TSMC)和三星(SAMSUNG)已经在着力往2-3nm的制程上努力,对于LPC的定义也随之变得越来越小。如下是采用不同CMP slurry对晶圆进行抛光后的SEM图,可以看到在抛光后晶圆表面有不同程度的划痕存在[1]。
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LPC的来源
这些大颗粒污染物的存在可能会影响CMP过程的均匀性,甚至导致划痕等表面缺陷,因此在生产和使用中必须加以控制。另外,在使用CMP slurry过程中,诸如Slurry的存放温度,混配化合物比例,SDS系统中滤芯、管阀件的选型,滤芯更换周期等等都会影响POU端的LPC量,进而影响CMP工艺的稳定性和最终晶圆的产品质量。因此,在使用过程中,对其进行LPC检测成为了半导体制造过程中不可或缺的一环。
通过全流程的LPC检测,可以提高产品良率、优化工艺参数、保证设备稳定运行。
通过严格的LPC检测,可以确保研磨液中的大颗粒数量在合理范围内,从而减少晶圆表面缺陷,提高产品良率。这对于半导体制造企业而言,具有重要的经济意义和市场竞争力。
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LPC对CMP制剂工艺的影响
CMP的核心目标之一是实现晶圆表面的平整度,以满足后续工艺的要求。研磨液中的大颗粒容易在抛光过程中造成晶圆表面划痕,导致表面缺陷的产生。这些缺陷不仅影响器件的电性能,还会在后续的工艺步骤中引发更多问题。因此,严格控制研磨液中的大颗粒数量,降低LPC,对于提高晶圆表面平整度和减少缺陷至关重要。
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参考文献
[1] Li Y , Liu Y , Wang C ,et al.Role of Dispersant Agent on Scratch Reduction during Copper Barrier Chemical Mechanical Planarization[J].ECS Journal of Solid State Science and Technology, 2018, 7(6):P317-P322.DOI:10.1149/2.0101806jss.
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下篇预告
本文系统介绍了化学抛光技术(CMP)技术、LPC对CMP工艺的影响。控制研磨液中的大颗粒技术(LPC)对确保晶圆表面质量和提高产品良品率的重要性。特别是随着工艺向更小的纳米级发展,对LPC的检测精度提出了更高的要求。
下一篇,我们讲究LPC检测的技术难点(包括高浓度样品干扰和大颗粒计数量化问题),并提出自动稀释技术和高灵敏度的单颗粒光学传感技术(SPOS)解决方案,奥法美嘉可提供从原材料到CMP slurry制造端的整套LPC监控方案,以优化工艺参数和保证设备稳定运行。
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