引言

化學(xué)機(jī)械拋光是實(shí)現(xiàn)14納米以下半導(dǎo)體制造的最重要工藝之一。此外，化學(xué)機(jī)械拋光后缺陷控制是提高產(chǎn)量和器件可靠性的關(guān)鍵工藝參數(shù)。由于亞14納米節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)器件的復(fù)雜性，化學(xué)機(jī)械拋光引起的缺陷需要固定在化學(xué)機(jī)械拋光原位清洗模塊中，而不是在后原位濕法清洗過(guò)程中。因此，化學(xué)機(jī)械拋光后的原位清洗優(yōu)化和清洗效率的提高在化學(xué)機(jī)械拋光后的缺陷控制中起著舉足輕重的作用。化學(xué)機(jī)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(xué)機(jī)械拋光清潔模塊中，優(yōu)化清潔化學(xué)物質(zhì)和刷式洗滌器清潔越來(lái)越受關(guān)注。根據(jù)工藝條件和刷子條件，刷子交叉污染效應(yīng)會(huì)顯著影響化學(xué)機(jī)械拋光后的清潔缺陷。本研究通過(guò)使用300毫米正硅酸乙酯(TEOS)覆蓋晶片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，研究了化學(xué)機(jī)械拋光原位清潔模塊中的刷子交叉污染效應(yīng)。本研究還探索了化學(xué)機(jī)械拋光工具中的刷子預(yù)處理，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出了優(yōu)化化學(xué)機(jī)械拋光原位清洗工藝的配方效應(yīng)和關(guān)鍵工藝參數(shù)。

實(shí)驗(yàn)

設(shè)備示意圖如圖所示2(a)，它由3個(gè)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(gè)刷式洗滌箱和異丙醇(IPA)干燥器組成。對(duì)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)，兆頻超聲波槽沒(méi)有打開(kāi)，因?yàn)楸疚牡哪康闹皇茄芯克⒆咏徊嫖廴拘?yīng)。對(duì)于電刷處理對(duì)缺陷率的影響，在有和沒(méi)有電刷處理的情況下實(shí)施新的電刷，并且周期性地運(yùn)行實(shí)驗(yàn)晶片。在實(shí)驗(yàn)晶片運(yùn)行之前，使用刷子對(duì)500多個(gè)晶片進(jìn)行拋光處理。模塊的圖片如圖2(b)，晶圓垂直位于兩個(gè)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(shí)驗(yàn)使用300 mm正硅酸四乙酯(TEOS)覆蓋晶片。在所有實(shí)驗(yàn)條件下，TEOS的厚度為3k。并且所有的TEOS晶圓都是經(jīng)過(guò)清洗模塊處理的，沒(méi)有經(jīng)過(guò)拋光處理。所有實(shí)驗(yàn)的主要清洗步驟中，兩個(gè)刷洗箱都使用酸性化學(xué)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(guò)實(shí)驗(yàn)，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(guò)刷洗處理后，對(duì)表面缺陷進(jìn)行檢查，并通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)審查對(duì)缺陷類型進(jìn)行分類。SP3檢測(cè)箱尺寸為60納米。

結(jié)果和討論

刷子浸泡對(duì)交叉污染的影響總結(jié)在圖3。如實(shí)驗(yàn)部分所述，晶圓僅在清洗模塊中進(jìn)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(méi)有浸泡過(guò)程。當(dāng)在CMP清潔模塊中實(shí)施新的刷子時(shí)，刷子狀態(tài)不是完全準(zhǔn)備就緒的狀態(tài)，并且它包含許多來(lái)自刷子制造過(guò)程的缺陷。因此交叉污染比用過(guò)的刷子嚴(yán)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(yīng)可以得到很大的改善，導(dǎo)致缺陷變異的改善，如圖3(a)。本文將電刷浸泡過(guò)程定義為晶片加工前一個(gè)多小時(shí)通過(guò)刷芯的高流速DIW流。

總結(jié)

化學(xué)機(jī)械拋光后的原位清洗在先進(jìn)節(jié)點(diǎn)半導(dǎo)體制造的產(chǎn)量提高和可靠性方面起著至關(guān)重要的作用。它的重要性在業(yè)界越來(lái)越受到重視。由于大多數(shù)化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)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(huì)造成晶片污染，需要對(duì)其進(jìn)行良好處理，以避免交叉污染，特別是對(duì)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(yùn)行提高了化學(xué)機(jī)械拋光后的清潔缺陷率。本文的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)很好地支持了電刷磨合對(duì)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(qiáng)烈影響晶片表面的交叉污染。因此，兩者應(yīng)同時(shí)考慮顆粒去除效率和交叉污染，以實(shí)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(yù)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(shí)現(xiàn)進(jìn)一步改善還有很多挑戰(zhàn)。

審核編輯：符乾江