CMP Slurry 的尾端分布檢測

概述

化學機械拋光/平面化（CMP）是微電子工業中廣泛應用的一種結合化學和機械力對表面進行拋光的工藝。漿料的粒度儀分布是控制平化成功與否的關鍵參數。一些大顆粒會劃傷晶圓或磁盤驅動器的表面，降低產量和利潤。Accusizer粒度計數分析儀是能夠檢測少數大顆粒分布的尾部，可能是如此有害的CMP過程。

介紹

CMP工藝和CMP漿料被廣泛應用于微電路制造中的拋光。CMP漿料的狀況對于限度提高設備產量至關重要，需要定期測量漿料的粒徑分布（PSD）。除了PSD的平均大小，理想情況下，監測技術應該對尾巴的存在敏感。濃度小的大顆粒遠離主峰的分布。這些尾巴可能來自污染、化學變化引起的聚集、CMP輸送系統或應用剪切力。大型粒子數之間的關系（LPC）＞1μm和缺陷或劃痕數已經建立和理想的描述系統應該提供一個的LPC的價值。

粒子大小/計數技術

目前有許多顆粒表征技術被用來測量CMP漿料中顆粒的大小和濃度。光散射技術包括動態光散射（DLS）和激光衍射可以測量分布的大小和寬度，但不能提供任何有用的濃度信息。單粒子光學尺寸（SPOS）測量一個粒子通過狹窄的測量區域，提供的尺寸和濃度（粒子/ml）結果。由于粒子是單獨測量的，這項技術天生就具有很高的分辨率，甚至可以檢測出從主要分布中除去的很少的單個粒子。因此，它是檢測LPC的理想技術，而LPC是CMP漿料中麻煩的。有些儀器在實驗室中使用，而其他的，如SPOS可以在實驗室和現場（POU）中使用。

Accusizer的系統檢測范圍

CMP漿料和終用戶多年來一直使用顆粒粒度系統Accusizer系統來檢測尾部大顆粒的存在。根據漿料的不同，可以在正常濃度狀態下進行測量或用自動集中稀釋以優化分析條件。新的PSS Accusizer FX系統（POU系統如圖所示）設計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行測量。FX傳感器測量粒子0.65μm- 20 μm標準200倍濃度消光或散射傳感器。結果可以顯示在多達512個大小通道。

該系統可以配置為標準實驗室分析，包括自動稀釋，使用點（如上所示的POU），或安裝在FX系統，允許4個CMP漿料流復用通過傳感器/計數器。所有的這些配置提供敏感和的LPC數據對CMP漿料至關重要。

LPC的檢測

Accusizer 證明過去檢測的理想LPC＞1μm在CMP漿料。下面的圖1展示了一個比較的技術用于檢測一個已知濃度的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，來自Nichlos，K等人，攝動檢測分析：一種可以測量CMP漿料中大顆粒存在的比較儀器的方法，BOC Edwards，Chaska，MN發表的報告

在這項研究中粒子濃度＞0.56μm大小通道被用作傳感器信號。對于Accusizer 780 檢測限報告為0.07mg/L。

實驗

新實驗旨在確認能力檢測1μm粒子的存在二氧化硅CMP漿料。幾種常見硅CMP漿料上升了1μm聚苯乙烯乳膠（PSL）領域。對于Spike顆粒的大小和濃度進行確認，然后稀釋用于各種研究。Accusizer 還可在基礎上額外配備一個傳感器，使檢測范圍拓展到0.20μm-0.65μm。

結果1，漿液A

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

圖2中，加標粒之前的漿料（藍色）和添加標粒之后1μm飆升（紅色）

表1：添加標粒之前

表2：添加標粒之后的漿料檢測結果

注意在預期的通道中增加了~100，000顆粒/ml。

結果2，漿料B

在沒有稀釋的情況下在FX pou系統上測量硅漿B。圖3顯示了添加峰值之前未稀釋的結果。報告濃度為~20,000顆粒/ml。

圖2，漿液B，無稀釋，無尖峰

然后將57μl 稀釋1000倍的1μmPSL標準粒子（粒子濃度=1.74*107/ml）到200ml的原始漿料中。預計峰值濃度=5000顆粒/ml。峰值前后的結果如圖3所示。

圖3、添加標粒前（藍色）和添加標粒后（紅色）

結果3，漿液C

漿料C在fab使用時通常是將1份漿料用2份去離子水稀釋，作為基礎樣品。首先使用FX POU系統在沒有稀釋的情況下測量基礎漿料。圖4顯示了峰值之前的結果。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，檢測時間2min。

圖4，漿料C，未稀釋，無突起

漿料通過添加35μl稀釋1000倍的1微米PSL標粒資料（濃度=1.75*107顆粒/ml）至250ml基礎漿料中。估計峰值濃度=2500顆粒/ml。圖5顯示了峰前和峰后漿料C的結果。

圖5，漿料C，加標粒前（藍色）和加標粒后（紅色）檢測結果

這些結果證實PSS Accusizer FX是一種、易于使用的分析工具，用于檢測CMP漿料中低濃度LPC顆粒的存在。該系統可在實驗室或工廠使用。