PVA刷擦洗對CMP後清洗過程的影響

介紹

聚乙烯醇刷洗是化學溶液清洗過程中常用的方法。聚乙烯醇刷擦洗可分為兩大類，根據其接觸型別（非接觸，完全接觸）。全接觸擦洗被認為是去除晶片表面汙染物的最佳有效清潔方法之一。然而，許多研究人員指責全接觸擦洗導致了晶片表面的劃痕，並建議應避免全接觸。非接觸式去除力較弱，但不會產生劃痕。如果在非接觸模式下，去除力可以透過流體動力阻力的最大化來克服與清洗液的附著力，那麼非接觸模式擦洗將是最佳的清洗方法。為了透過刷子和晶片之間的小間隙使流體動力阻力最大化，壓電感測器安裝在晶片上以檢測由接觸產生的訊號。為了研究磨料顆粒對銅和聚矽酸乙酯的粘附性，測量了膠體二氧化矽磨料、銅和聚矽酸乙酯之間的相對zeta電位。本文研究了聚乙烯醇刷非接觸擦洗對化學機械拋光後清洗的影響。

實驗結果和討論

圖1表示240rpm時訊號的快速傅立葉變換（FFT）。在接觸模式下，在接近的64㎐處顯示出高振幅。當刷子不與晶片進行接觸時，接觸訊號在接近的64hz時消失，可以獲得最小的刷子間隙。

圖1：根據接觸模式進行的訊號FFT分析

圖2顯示不同刷旋轉rpm清洗後銅表面的FESEM影象。清洗前，銅表面有大量的磨料顆粒。當刷子轉速為60rpm時，銅表面仍存在大量的磨料顆粒。磨料顆粒在120rpm時沒有被完全去除，但在240rpm時被完全去除。

圖2：清洗後銅表面的FESEM影象：a）60rpm60秒，b）120rpm60秒，c）240rpm60秒，d）拋光銅上的240rpm60秒

另一方面，在240rpm時，拋光的銅表面並沒有完全去除顆粒。膠體二氧化矽可能透過CMP過程中產生的機械力嵌入在銅表面。去除力不超過包括變形附著力在內的附著力。圖3顯示了用280rpm清洗120秒後的互連結構的FESEM影象。完全清潔的表面可以在更高的轉速和更長的工藝時間內獲得。

圖3：清洗後互連結構的FESEM影象（280rpm，120秒）

結論

本文對於由銅和PETEOS清洗組成的互連結構，銅清洗是銅和膠體矽之間相對zeta電位跡象不同的關鍵問題。我們可以使小間隙和高水動力阻力來檢測接觸訊號。在240rpm時，水動力阻力高於附力，但在變形附力下低於附力。更高的速度和更長的處理時間（280rpm，120秒）可以去除磨料顆粒。在不破壞銅表面的情況下有效去除銅表面的磨粒。