概述

化學(xué)機(jī)械拋光/平面化（CMP）是微電子工業(yè)中廣泛應(yīng)用的一種結(jié)合化學(xué)和機(jī)械力對(duì)表面進(jìn)行拋光的工藝。漿料的粒度儀分布是控制平化成功與否的關(guān)鍵參數(shù)。一些大顆粒會(huì)劃傷晶圓或磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的表面，降低產(chǎn)量和利潤(rùn)。Accusizer粒度計(jì)數(shù)分析儀是能夠檢測(cè)少數(shù)大顆粒分布的尾部，可能是如此有害的CMP過(guò)程。

介紹

CMP工藝和CMP漿料被廣泛應(yīng)用于微電路制造中的拋光。CMP漿料的狀況對(duì)于限度提高設(shè)備產(chǎn)量至關(guān)重要，需要定期測(cè)量漿料的粒徑分布（PSD）。除了PSD的平均大小，理想情況下，監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)該對(duì)尾巴的存在敏感。濃度小的大顆粒遠(yuǎn)離主峰的分布。這些尾巴可能來(lái)自污染、化學(xué)變化引起的聚集、CMP輸送系統(tǒng)或應(yīng)用剪切力。大型粒子數(shù)之間的關(guān)系（LPC）＞1μm和缺陷或劃痕數(shù)已經(jīng)建立和理想的描述系統(tǒng)應(yīng)該提供一個(gè)的LPC的價(jià)值。

粒子大小/計(jì)數(shù)技術(shù)

目前有許多顆粒表征技術(shù)被用來(lái)測(cè)量CMP漿料中顆粒的大小和濃度。光散射技術(shù)包括動(dòng)態(tài)光散射（DLS）和激光衍射可以測(cè)量分布的大小和寬度，但不能提供任何有用的濃度信息。單粒子光學(xué)尺寸（SPOS）測(cè)量一個(gè)粒子通過(guò)狹窄的測(cè)量區(qū)域，提供的尺寸和濃度（粒子/ml）結(jié)果。由于粒子是單獨(dú)測(cè)量的，這項(xiàng)技術(shù)天生就具有很高的分辨率，甚至可以檢測(cè)出從主要分布中除去的很少的單個(gè)粒子。因此，它是檢測(cè)LPC的理想技術(shù)，而LPC是CMP漿料中麻煩的。有些儀器在實(shí)驗(yàn)室中使用，而其他的，如SPOS可以在實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)（POU）中使用。

Accusizer的系統(tǒng)檢測(cè)范圍

CMP漿料和終用戶多年來(lái)一直使用顆粒粒度系統(tǒng)Accusizer系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)尾部大顆粒的存在。根據(jù)漿料的不同，可以在正常濃度狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)量或用自動(dòng)集中稀釋以優(yōu)化分析條件。新的PSS Accusizer FX系統(tǒng)（POU系統(tǒng)如圖所示）設(shè)計(jì)用于更小的顆粒尺寸和更高的濃度。

新的FX傳感器使用聚集光束來(lái)減少檢查的總體積，從而提高了傳感器的濃度限制，通常允許在不稀釋的情況下進(jìn)行測(cè)量。FX傳感器測(cè)量粒子0.65μm- 20 μm標(biāo)準(zhǔn)200倍濃度消光或散射傳感器。結(jié)果可以顯示在多達(dá)512個(gè)大小通道。

該系統(tǒng)可以配置為標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室分析，包括自動(dòng)稀釋?zhuān)褂命c(diǎn)（如上所示的POU），或安裝在FX系統(tǒng)，允許4個(gè)CMP漿料流復(fù)用通過(guò)傳感器/計(jì)數(shù)器。所有的這些配置提供敏感和的LPC數(shù)據(jù)對(duì)CMP漿料至關(guān)重要。

LPC的檢測(cè)

Accusizer 證明過(guò)去檢測(cè)的理想LPC＞1μm在CMP漿料。下面的圖1展示了一個(gè)比較的技術(shù)用于檢測(cè)一個(gè)已知濃度的1μmSiO2顆粒加入到硅基中，氧化CMP漿料。尖峰粒子的濃度范圍為0.175-17500mg/L。

圖1，來(lái)自Nichlos，K等人，攝動(dòng)檢測(cè)分析：一種可以測(cè)量CMP漿料中大顆粒存在的比較儀器的方法，BOC Edwards，Chaska，MN發(fā)表的報(bào)告

在這項(xiàng)研究中粒子濃度＞0.56μm大小通道被用作傳感器信號(hào)。對(duì)于Accusizer 780 檢測(cè)限報(bào)告為0.07mg/L。

實(shí)驗(yàn)

新實(shí)驗(yàn)旨在確認(rèn)能力檢測(cè)1μm粒子的存在二氧化硅CMP漿料。幾種常見(jiàn)硅CMP漿料上升了1μm聚苯乙烯乳膠（PSL）領(lǐng)域。對(duì)于Spike顆粒的大小和濃度進(jìn)行確認(rèn)，然后稀釋用于各種研究。Accusizer 還可在基礎(chǔ)上額外配備一個(gè)傳感器，使檢測(cè)范圍拓展到0.20μm-0.65μm。

結(jié)果1，漿液A

漿料A首先稀釋250:1，以確保測(cè)量值在符合區(qū)域之外。1.44ml1000*稀釋PSL（1.74*107/ml）加入到250ml樣品懸浮液中（含1ml原漿液）。預(yù)訂的Spike濃度為100000/ml 250:1稀釋的樣品懸浮液。結(jié)果如圖2、表1和表2所示。

圖2中，加標(biāo)粒之前的漿料（藍(lán)色）和添加標(biāo)粒之后1μm飆升（紅色）

表1：添加標(biāo)粒之前

表2：添加標(biāo)粒之后的漿料檢測(cè)結(jié)果

注意在預(yù)期的通道中增加了~100，000顆粒/ml。

結(jié)果2，漿料B

在沒(méi)有稀釋的情況下在FX pou系統(tǒng)上測(cè)量硅漿B。圖3顯示了添加峰值之前未稀釋的結(jié)果。報(bào)告濃度為~20,000顆粒/ml。

圖2，漿液B，無(wú)稀釋?zhuān)瑹o(wú)尖峰

然后將57μl 稀釋1000倍的1μmPSL標(biāo)準(zhǔn)粒子（粒子濃度=1.74*107/ml）到200ml的原始漿料中。預(yù)計(jì)峰值濃度=5000顆粒/ml。峰值前后的結(jié)果如圖3所示。

圖3、添加標(biāo)粒前（藍(lán)色）和添加標(biāo)粒后（紅色）

結(jié)果3，漿液C

漿料C在fab使用時(shí)通常是將1份漿料用2份去離子水稀釋?zhuān)鳛榛A(chǔ)樣品。首先使用FX POU系統(tǒng)在沒(méi)有稀釋的情況下測(cè)量基礎(chǔ)漿料。圖4顯示了峰值之前的結(jié)果。注意，LPC的尾端大顆粒不像漿料A或者B那樣急劇下降，樣品的顆粒濃度~30,000顆粒/ml，大于0.7微米的顆粒30ml中只有5500顆，檢測(cè)時(shí)間2min。

圖4，漿料C，未稀釋?zhuān)瑹o(wú)突起

漿料通過(guò)添加35μl稀釋1000倍的1微米PSL標(biāo)粒資料（濃度=1.75*107顆粒/ml）至250ml基礎(chǔ)漿料中。估計(jì)峰值濃度=2500顆粒/ml。圖5顯示了峰前和峰后漿料C的結(jié)果。

圖5，漿料C，加標(biāo)粒前（藍(lán)色）和加標(biāo)粒后（紅色）檢測(cè)結(jié)果

這些結(jié)果證實(shí)PSS Accusizer FX是一種、易于使用的分析工具，用于檢測(cè)CMP漿料中低濃度LPC顆粒的存在。該系統(tǒng)可在實(shí)驗(yàn)室或工廠使用。