刷洗清洗過程中的顆粒去除機理—江蘇華林科納半導體

引言

化學機械拋光是實現(xiàn)14納米以下半導體制造的最重要工藝之一。此外，化學機械拋光后缺陷控制是提高產(chǎn)量和器件可靠性的關鍵工藝參數(shù)。由于亞14納米節(jié)點結(jié)構(gòu)器件的復雜性，化學機械拋光引起的缺陷需要固定在化學機械拋光原位清洗模塊中，而不是在后原位濕法清洗過程中。因此，化學機械拋光后的原位清洗優(yōu)化和清洗效率的提高在化學機械拋光后的缺陷控制中起著舉足輕重的作用?；瘜W機械拋光原位清潔模塊通常由兆頻超聲波和刷式洗滌器工藝組成。在化學機械拋光清潔模塊中，優(yōu)化清潔化學物質(zhì)和刷式洗滌器清潔越來越受關注。根據(jù)工藝條件和刷子條件，刷子交叉污染效應會顯著影響化學機械拋光后的清潔缺陷。本研究通過使用300毫米正硅酸乙酯(TEOS)覆蓋晶片進行實驗，研究了化學機械拋光原位清潔模塊中的刷子交叉污染效應。本研究還探索了化學機械拋光工具中的刷子預處理，并通過實驗結(jié)果提出了優(yōu)化化學機械拋光原位清洗工藝的配方效應和關鍵工藝參數(shù)。

實驗

設備示意圖如圖所示2(a)，它由3個壓板拋光模塊和原位清洗模塊組成。原位清洗模塊由兆聲槽、2個刷式洗滌箱和異丙醇(IPA)干燥器組成。對于這個實驗，兆頻超聲波槽沒有打開，因為本文的目的只是研究刷子交叉污染效應。對于電刷處理對缺陷率的影響，在有和沒有電刷處理的情況下實施新的電刷，并且周期性地運行實驗晶片。在實驗晶片運行之前，使用刷子對500多個晶片進行拋光處理。模塊的圖片如圖2(b)，晶圓垂直位于兩個刷子的中間。并且晶片和刷子都相互旋轉(zhuǎn)以去除晶片缺陷。去離子水(DIW)流經(jīng)刷芯浸泡刷子。實驗使用300 mm正硅酸四乙酯(TEOS)覆蓋晶片。在所有實驗條件下，TEOS的厚度為3k。并且所有的TEOS晶圓都是經(jīng)過清洗模塊處理的，沒有經(jīng)過拋光處理。所有實驗的主要清洗步驟中，兩個刷洗箱都使用酸性化學清洗劑，流速為2000毫升/分鐘。刷子和晶片的轉(zhuǎn)速分別為400轉(zhuǎn)/分和50轉(zhuǎn)/分。通過實驗，探討了電刷浸泡處理、電刷磨合和電刷接觸順序?qū)泳€柱缺陷的影響。經(jīng)過刷洗處理后，對表面缺陷進行檢查，并通過掃描電子顯微鏡(SEM)審查對缺陷類型進行分類。SP3檢測箱尺寸為60納米。

結(jié)果和討論

刷子浸泡對交叉污染的影響總結(jié)在圖3。如實驗部分所述，晶圓僅在清洗模塊中進行處理。圖3(a)是具有浸泡處理的新刷具的情況，3(b)在刷具處沒有浸泡過程。當在CMP清潔模塊中實施新的刷子時，刷子狀態(tài)不是完全準備就緒的狀態(tài)，并且它包含許多來自刷子制造過程的缺陷。因此交叉污染比用過的刷子嚴重得多。圖3(b)清楚地顯示了清洗后的缺陷變化。但是，如果在晶圓制程之前，刷子完全浸泡在CMP清洗模塊中，其交叉污染效應可以得到很大的改善，導致缺陷變異的改善，如圖3(a)。本文將電刷浸泡過程定義為晶片加工前一個多小時通過刷芯的高流速DIW流。

總結(jié)

化學機械拋光后的原位清洗在先進節(jié)點半導體制造的產(chǎn)量提高和可靠性方面起著至關重要的作用。它的重要性在業(yè)界越來越受到重視。由于大多數(shù)化學機械拋光設備在其清潔模塊中接受刷式洗滌器清潔，因此刷式清潔是去除顆粒的最有效方法。然而，刷子本身會造成晶片污染，需要對其進行良好處理，以避免交叉污染，特別是對于新刷子。這種治療被稱為刷磨合。在晶片處理之前，完全浸泡的刷子可以最大限度地減少刷子交叉污染，并且足夠的虛擬晶片運行提高了化學機械拋光后的清潔缺陷率。本文的實驗數(shù)據(jù)很好地支持了電刷磨合對減少缺陷的作用。刷子清潔配方?jīng)Q定接觸順序和顆粒去除力。然而，它也強烈影響晶片表面的交叉污染。因此，兩者應同時考慮顆粒去除效率和交叉污染，以實現(xiàn)優(yōu)化的工藝條件。緩慢接觸的刷子有效地降低了后期缺陷。雖然刷子預處理和清潔工藝條件可以提高后原位刷子清潔缺陷率，但要實現(xiàn)進一步改善還有很多挑戰(zhàn)。

審核編輯：符乾江