书籍：《炬丰科技-半导体工艺》

文章：PVA刷擦洗对CMP后清洗过程的影响

编号：JFKJ-21-

作者：炬丰科技

关键词:铜化学机械抛光后清洗，聚乙烯醇刷，非接触模式，流体动力阻力。

介绍

聚乙烯醇刷洗是化学溶液清洗过程中常用的方法。聚乙烯醇刷擦洗可分为两大类，根据其接触类型(非接触，完全接触)。全接触擦洗被认为是去除晶片表面污染物的最佳有效清洁方法之一。然而，许多研究人员指责全接触擦洗导致了晶片表面的划痕，并建议应避免全接触。非接触式去除力较弱，但不会产生划痕。如果在非接触模式下，去除力可以通过流体动力阻力的最大化来克服与清洗液的附着力，那么非接触模式擦洗将是最佳的清洗方法。为了通过刷子和晶片之间的小间隙使流体动力阻力最大化，压电传感器安装在晶片上以检测由接触产生的信号。为了研究磨料颗粒对铜和聚硅酸乙酯的粘附性，测量了胶体二氧化硅磨料、铜和聚硅酸乙酯之间的相对zeta电位。本文研究了聚乙烯醇刷非接触擦洗对化学机械抛光后清洗的影响。

实验

利用zeta电位分析仪研究了铜和PETEOS表面的磨料粘附性，以测量胶体硅、PETEOS和Cu表面之间的相对zeta电位。实验中使用的CMP浆料为商业浆料，含胶体硅磨料(平均直径约为60nm，4.75wt%)。为了研究PVA电刷在非接触模式下旋转引起的水动力阻力的影响，实验中使用了可控制到60~rpm旋转的研发清洁剂(GnPCleaner，GnP技术)。清洁器可以调整电刷子和晶片之间的间隙。图中。1显示了在接触或非接触过程中获取信号的示意图。该传感器被安装在晶圆片的背面。检测到的信号通过一组调节装置进行处理，并转换为根平均平方(RMS)值。最后，RMS信号监测接触状态。清洗液由柠檬酸和BTA（苯并三唑）组成，用作缓蚀剂。为了研究实际粘附性，将铜和PETEOS晶片浸入浆中1min，n2吹制干燥。并将这些结果与zeta电位进行了比较。清洗前后，使用现场发射扫描电子显微镜(FESEM)测量污染水平。

结果和讨论

图中。5表示rpm时信号的快速傅里叶变换(FFT)。在接触模式下，在接近的64处显示出高振幅。当刷子不与晶片进行接触时，接触信号在接近的64hz时消失，可以获得最小的刷子间隙。

图中。6显示不同刷旋转rpm清洗后铜表面的FESEM图像。清洗前，铜表面有大量的磨料颗粒。当刷子转速为60rpm时，铜表面仍存在大量的磨料颗粒。磨料颗粒在rpm时没有被完全去除，但在rpm时被完全去除。

另一方面，在rpm时，抛光的铜表面并没有完全去除颗粒。胶体二氧化硅可能通过CMP过程中产生的机械力嵌入在铜表面。去除力不超过包括变形附着力在内的附着力。图中。7显示了用rpm清洗秒后的互连结构的FESEM图像。完全清洁的表面可以在更高的转速和更长的工艺时间内获得。

结论

本文对于由铜和PETEOS清洗组成的互连结构，铜清洗是铜和胶体硅之间相对zeta电位迹象不同的关键问题。我们可以使小间隙和高水动力阻力来检测接触信号。在rpm时，水动力阻力高于附力，但在变形附力下低于附力。更高的速度和更长的处理时间(rpm，秒)可以去除磨料颗粒。在不破坏铜表面的情况下有效去除铜表面的磨粒。