引言

近年來，由于以移動性為中心的生活方式，將其處理的大數據作為云，物聯網、機器人領域開始顯示出活躍的面貌。這種新的技術創新也對半導體產業業務產生了巨大的影響，因此需要符合目的的產品。因此，作為電子介質的半導體芯片的結構也變得復雜，包括從微粉化一邊倒到三維化，半導體制造工藝也變得多樣化。其中使用的材料也被迫發生變化，用于制造的半導體器件和材料的技術革新還沒有停止。為了解決作為半導體制造工藝之一的CMP技術需要更嚴格地管理半導體芯片中使用的材料的變化、平坦度和缺陷的問題，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。

各CMP的清洗目的和技術

將CMP設備和清洗設備集成在一起的Dry-in/Dry-out技術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，可以穩定地縮短從拋光到清潔裝置的時間，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備的發展，以考慮在第二代中對每個CMP要執行的清潔方法和設備中的機制。

藥液和裝置的基本

圖1對拋光后晶圓的表面狀態和后續清洗，用一個簡單的圖展示了比較復雜的Cu-CMP工藝。CMP后的表面狀態是從漿料中的磨粒開始的刮擦行為產生的與其他工藝無法比較的各種異物如拋光碎屑、有機殘渣等附著在其上（見圖1左上圖）。為了使該表面處于下一工序所需的表面狀態，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。在洗滌側，需要掌握各個工序的表面狀態，包括選擇與該表面狀態相對應的化學液體、化學液體的處理方法、與物理洗滌的組合方法、用純水替換化學液體的方法、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

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，通常通過用化學液體蝕刻晶片表面的微小部分的剝離動作和物理移動顆粒的物理動作的組合來執行。由于近年來半導體器件具有非常精細的結構，因此蝕刻受到限制，并且在許多情況下依賴于物理作用，并且化學液體起到輔助作用。關于藥液的作用，將委托給專業的藥液制造者，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

雖然說清洗技術的目的是制造下一工序所要求的表面狀態，但即使清洗裝置的環境、使用的耗材、藥液和純水得到完全管理，也會發生缺陷。圖2是清洗技術人員經常經歷的晶圓表面狀態。不僅是清洗工序的問題，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 清洗工程師經歷的晶圓表面狀況

在BEOL工藝中，由于進一步的微細化和阻擋金屬材料的改變，以電偶腐蝕為中心的腐蝕對策變得重要。在FEOL工藝中，到目前為止使用的是對藥液具有相對耐受性的材料，但近年來由于越來越微細化和結構復雜化，材料開始多樣化，與BEOL工藝一樣，面臨著困難的應對。特別地，在裝置側，需要去除化學成分，并且需要干燥而不產生諸如水印的產物。例如，即使用漂洗劑稀釋，也需要保持防止顆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發變得很重要，但能夠最大限度地利用藥液性能的環境始終在設備方面，今后在處理環境方面也需要合作。

總結

CMP后的清潔技術是用于清潔被污染的晶片的技術，這與其他清潔工藝相比是不可比擬的。今后從越來越微細化的器件結構出發，對清洗的要求必然會越來越嚴格。再次，漿料制造商，消耗構件制造商，化學品制造商和設備制造商之間的協作對于掌握每個過程中的表面狀態是重要的。

　　審核編輯：湯梓紅