CMP后的晶圆的测量和评估方法研究

综述了CMP后的晶圆测量方法,比较指出：光学干涉法适宜于测量较厚的薄膜,而椭圆偏振法精度较高,但成本高昂,适宜于测量薄的薄膜。CMP后需要检测晶圆的表面状况,列举了常用的扫描电子显微镜、原子力显微镜和光散射探测仪。扫描电子显微镜常用于特征线宽的测量,其精度可达4nm;原子力显微镜是根据范德华力的原理制造,其探测精度高达0．1nm：但二者最大的缺陷就是操作复杂,成像十分费时。散射探测仪根据光的散射理论制造。可以快捷地全表面成二维图像,是值得推荐的一种测量手段。最后,指出今后的测量技术对半导体工艺的影响。     

CMP后清洗技术发展历程

从80年代开始,结合当时最具代表性的CMP设备,分析当时的后清洗技术,如：多槽浸泡式化学湿法清洗、在线清洗、200mm集成清洗、300mm集成清洗及20nm以下的CMP后清洗趋势,每种后清洗技术都结合CMP设备明确分析其技术特色,优点和缺陷。全面阐述CMP工业界的后清洗发展历程。     

CMP承载器背压发展历程

随着集成电路(IC)技术节点越来越严苛,对晶圆的局部和全局平整度提出了越来越高的要求,化学机械抛光技术(CMP)是满足晶圆表面形貌的关键技术。承载器是C MP设备的关键部件,通过研究历代承载器的背压施加方式和区域压力控制方式对晶圆表面全局平整度的影响,发现随着技术节点的提高,承载器施加越来越多路背压且背压控制精度越来越高。因此,国产CMP设备为了满足集成电路的严格要求,其承载器必须具备施加多区域背压,且控制精度越来越高。     

CMP/Post CMP工艺及其设备

对CMP市场、Cu-CMP、低k-CMP、STI-CMP、W-CMP和PostCMP工艺及其设备进行了论述;并介绍了CMP所要求的研磨膏和研磨垫。     

450 mm晶圆CMP设备技术现状与展望

分析化学机械平坦化(CMP)耗材发展现状及趋势,推断450 mm晶圆的CMP设备及技术的迫切性;在此基础上,展望450 mm晶圆将会采用系统集成技术、多区域压力控制承载器技术、抛光垫修整技术、终点检测技术、后清洗技术,并初步分析以上这些技术的特点。最后指出随着晶圆制造厂激烈竞争和持续投资,对450 mm的CMP设备要求必有所突破。     

Cu CMP过程中背压对膜厚一致性影响

在极大规模集成电路Cu布线的化学机械平坦化过程中,抛光后表面薄膜厚度的一致性是检验平坦化能力的重要参数。从抛光过程中晶圆所受背压方面着手,研究了在不同背压参数情况下抛光后表面薄膜的一致性,得出了在工作压力为103 mdaN/cm2(1 kPa=10 mdaN/cm2)时,最佳的背压参数为108 mdaN/cm2。采用此工艺参数进行抛光后得到的晶圆表面薄膜非均匀性为5.04%,即一致性可以达到94.96%,而且此时表面粗糙度为0.209 nm,从而得到了良好的抛光效果,为极大规模集成电路Cu布线化学机械平坦化的进一步发展提供了新的途径。     

CMP系统技术与市场

概述了CMP系统技术的发展历史、发展趋势以及在IC生产中的重要性,介绍了国外CMP设备主要制造厂家的设备型号和性能及CMP设备市场分布和需求,阐述了CMP系统技术的基础研究、关键技术和国内研究概况。     

缓存区工位和调度系统在CMP设备中的应用

介绍了一种半导体专用设备用的缓存装置及其调度方法,此调度方法适用于晶圆的多种工艺加工过程,针对设备在晶圆传输过程中遇到模块故障或者模块超时问题,合理的启用缓存区工位将有受损风险的晶圆收纳到缓存区,并在故障消除后将晶圆恢复至正常工艺流程的方法。该系统方法最大限度地保护晶圆的安全,同时也为快速恢复正常加工提供了保障。     

CMP工艺晶圆表面颗粒去除问题的研究

CMP之后晶圆表面颗粒数目是CMP工艺的一项关键指标。针对Si CMP之后的清洗效果,分析了晶圆表面亲疏水性、清洗液浓度方面对清洗效果的影响。结果表明通过一定浓度的清洗液清洗抛光之后晶圆能取得较好的表面颗粒数量,满足工艺需求。     

化学机械抛光在MEMS中的应用

CMP在MEMS的多晶硅表面的微机械加工过程中起着至关重要的作用。为了更详细的了解CMP在MEMS加工中的应用,从MEMS的发展,工艺流程、CMP在MEMS制造中的不足以及我国CMP在MEMS制造中的发展现状等方面进行了论述。     

Analysis of flow between a wafer and pad during CMP processes

In this paper, we summarize the development of a numerical model for the chemical mechanical planarization (CMP) process and experimentally investigate the effects of pad conditioning on slurry transport and mixing. A simplified two-dimensional numerical model of slurry flow beneath a stationary wafer was developed to determine the pressure and shear stress beneath a wafer. The initial results indicate that in the hydrodynamic regime a positive upward pressure is exerted on the wafer. We also examined three cases to study pad effects on slurry transport; polishing with an Embossed Politex pad, an unconditioned IC1000 pad, and a conditioned IC1000 pad. Cab-O-Sperse SC1 slurry was used in a 1:1.5 dilution with water. Mixing data show that conditioning has a negligible effect on the rate of slurry entrainment and mixing; however, conditioning has a large effect on the thickness of the slurry layer between the wafer and pad. Conditioning was found to increase the slurry thickness by a factor of two. In addition the gradients in slurry age beneath the wafer were compared among the three cases. The IC1000 pads supported a gradient in the inner third of the wafer only, while the Embossed Politex pad showed a linear gradient across the wafer implying it retains pockets of unmixed slurry in the embossed topography.     

氮化钛阻挡层化学机械抛光液的研究

为了解决Cu互连线污染和形成高阻铜硅化物以及Cu与SiO2粘附性差等问题,提出增加扩散阻挡层的解决方案。主要关于氮化钛阻挡层化学机械抛光的研究。分析了氮化钛的抛光机理,研究了氧化剂浓度及抛光液的pH对抛光速率的影响,最后配制了适合氮化钛阻挡层的碱性抛光液。     

CMP抛光液供给及分布系统的研究

从整体结构及硬件设计方面介绍了小批量生产及隔膜泵系统,分析隔膜泵的工作原理,循环机理及硬件控制和驱动电路,同时指出在湿度较大的生产厂里面产生的漂移及解决措施;从整体结构分析集中式抛光液供给系统,分析其抛光液混合中心具备的温度控制、无轴承磁悬浮泵工作机理及循环机制;对比隔膜泵与无轴承磁悬浮泵对颗粒凝聚的影响,并分析这种系统适用范围。     

优化CMP碱性铜抛光液配比的新方法

采用响应曲面法(RSM)和人工神经网络(ANN)分别对化学机械抛光(CMP)碱性铜抛光液的主要成分(SiO2磨料、FA/O型螯合剂、H2O2氧化剂)进行优化研究.采用RSM优化,当抛光液中磨料、氧化剂和FA/O型螯合剂的体积分数分别为10.57％,1.52％和2.196％时,Cu的抛光速率的预测值和实测值分别为924.29和908.96 nm/min;采用ANN结合人工蜂群算法(ABC)优化,当抛光液中磨料、氧化剂和FA/O型螯合剂的体积分数分别为11.58％,1.467％和2.313％时,Cu的抛光速率的预测值和实测值分别为947.58和943.67 nm/min,其拟合度为99.36％,高于RSM的94.63％,且均方根误差较低为0.199 3.结果表明,在抛光液配比优化方面,RSM和ANN都是可行的,但后者比前者具有更好的拟合度和预测准确度,为更加高效科学地优化抛光液配比提供了一种新的思路和方法.