引言

近年來(lái)，由于以移動(dòng)性為中心的生活方式，將其處理的大數(shù)據(jù)作為云，物聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器人領(lǐng)域開(kāi)始顯示出活躍的面貌。這種新的技術(shù)創(chuàng)新也對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)業(yè)務(wù)產(chǎn)生了巨大的影響，因此需要符合目的的產(chǎn)品。因此，作為電子介質(zhì)的半導(dǎo)體芯片的結(jié)構(gòu)也變得復(fù)雜，包括從微粉化一邊倒到三維化，半導(dǎo)體制造工藝也變得多樣化。其中使用的材料也被迫發(fā)生變化，用于制造的半導(dǎo)體器件和材料的技術(shù)革新還沒(méi)有停止。為了解決作為半導(dǎo)體制造工藝之一的CMP技術(shù)需要更嚴(yán)格地管理半導(dǎo)體芯片中使用的材料的變化、平坦度和缺陷的問(wèn)題，盡管用于嵌入和平坦化的基本工藝保持不變。在此，從CMP裝置的基本變遷，特別闡述CMP清洗的基本技術(shù)。

各CMP的清洗目的和技術(shù)

將CMP設(shè)備和清洗設(shè)備集成在一起的Dry-in/Dry-out技術(shù)不僅有助于考慮下一工藝的晶圓，而且有助于考慮潔凈室。此外，可以穩(wěn)定地縮短從拋光到清潔裝置的時(shí)間，并且增加了容易粘附的漿料的去除效果，從而改善了晶片表面的清潔度。本文描述了從基本作用到設(shè)備的發(fā)展，以考慮在第二代中對(duì)每個(gè)CMP要執(zhí)行的清潔方法和設(shè)備中的機(jī)制。

藥液和裝置的基本

圖1對(duì)拋光后晶圓的表面狀態(tài)和后續(xù)清洗，用一個(gè)簡(jiǎn)單的圖展示了比較復(fù)雜的Cu-CMP工藝。CMP后的表面狀態(tài)是從漿料中的磨粒開(kāi)始的刮擦行為產(chǎn)生的與其他工藝無(wú)法比較的各種異物如拋光碎屑、有機(jī)殘?jiān)雀街谄渖希ㄒ?jiàn)圖1左上圖）。為了使該表面處于下一工序所需的表面狀態(tài)，除了CMP的輪廓之外，還必須熟悉CMP中使用的漿料和耗材所改變的表面狀態(tài)。在洗滌側(cè)，需要掌握各個(gè)工序的表面狀態(tài)，包括選擇與該表面狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的化學(xué)液體、化學(xué)液體的處理方法、與物理洗滌的組合方法、用純水替換化學(xué)液體的方法、純水沖洗方法和干燥方法。

圖1 CMP后的清洗流程和藥液和裝置的定位

粒子去除技術(shù)

使粘附在晶片表面上的顆粒漂浮，并使顆粒從該位置流到晶片的外部。為了使顆粒漂浮，通常通過(guò)用化學(xué)液體蝕刻晶片表面的微小部分的剝離動(dòng)作和物理移動(dòng)顆粒的物理動(dòng)作的組合來(lái)執(zhí)行。由于近年來(lái)半導(dǎo)體器件具有非常精細(xì)的結(jié)構(gòu)，因此蝕刻受到限制，并且在許多情況下依賴于物理作用，并且化學(xué)液體起到輔助作用。關(guān)于藥液的作用，將委托給專(zhuān)業(yè)的藥液制造者，并描述在洗滌裝置中使用的顆粒去除方法。

防止顆粒再粘附技術(shù)

雖然說(shuō)清洗技術(shù)的目的是制造下一工序所要求的表面狀態(tài)，但即使清洗裝置的環(huán)境、使用的耗材、藥液和純水得到完全管理，也會(huì)發(fā)生缺陷。圖2是清洗技術(shù)人員經(jīng)常經(jīng)歷的晶圓表面狀態(tài)。不僅是清洗工序的問(wèn)題，還有可能是前一道工序造成的缺陷，需要充分把握前后一道工序。

圖5 清洗工程師經(jīng)歷的晶圓表面狀況

在BEOL工藝中，由于進(jìn)一步的微細(xì)化和阻擋金屬材料的改變，以電偶腐蝕為中心的腐蝕對(duì)策變得重要。在FEOL工藝中，到目前為止使用的是對(duì)藥液具有相對(duì)耐受性的材料，但近年來(lái)由于越來(lái)越微細(xì)化和結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，材料開(kāi)始多樣化，與BEOL工藝一樣，面臨著困難的應(yīng)對(duì)。特別地，在裝置側(cè)，需要去除化學(xué)成分，并且需要干燥而不產(chǎn)生諸如水印的產(chǎn)物。例如，即使用漂洗劑稀釋?zhuān)残枰３址乐诡w粒再粘附和防腐蝕作用的功能而不降低性能。在藥液制造商中，主要是成分和添加劑的開(kāi)發(fā)變得很重要，但能夠最大限度地利用藥液性能的環(huán)境始終在設(shè)備方面，今后在處理環(huán)境方面也需要合作。

總結(jié)

CMP后的清潔技術(shù)是用于清潔被污染的晶片的技術(shù)，這與其他清潔工藝相比是不可比擬的。今后從越來(lái)越微細(xì)化的器件結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)清洗的要求必然會(huì)越來(lái)越嚴(yán)格。再次，漿料制造商，消耗構(gòu)件制造商，化學(xué)品制造商和設(shè)備制造商之間的協(xié)作對(duì)于掌握每個(gè)過(guò)程中的表面狀態(tài)是重要的。

　　審核編輯：湯梓紅