概述

化學機械拋光/平面化（CMP）是微電子工業(yè)中廣泛應用的一種結合化學和機械力對表面進行拋光的工藝。漿料的粒度儀分布是控制平化成功與否的關鍵參數。一些大顆粒會劃傷晶圓或磁盤驅動器的表面，降低產量和利潤。Accusizer粒度計數分析儀是能夠檢測少數大顆粒分布的尾部，可能是如此有害的CMP過程。

介紹

CMP工藝和CMP漿料被廣泛應用于微電路制造中的拋光。CMP漿料的狀況對于限度提高設備產量至關重要，需要定期測量漿料的粒徑分布（PSD）。除了PSD的平均大小，理想情況下，監(jiān)測技術應該對尾巴的存在敏感。濃度小的大顆粒遠離主峰的分布。這些尾巴可能來自污染、化學變化引起的聚集、CMP輸送系統或應用剪切力。大型粒子數之間的關系（LPC）＞1μm和缺陷或劃痕數已經建立和理想的描述系統應該提供一個的LPC的價值。

粒子大小/計數技術

目前有許多顆粒表征技術被用來測量CMP漿料中顆粒的大小和濃度。光散射技術包括動態(tài)光散射（DLS）和激光衍射可以測量分布的大小和寬度，但不能提供任何有用的濃度信息。單粒子光學尺寸（SPOS）測量一個粒子通過狹窄的測量區(qū)域，提供的尺寸和濃度（粒子/ml）結果。由于粒子是單獨測量的，這項技術天生就具有很高的分辨率，甚至可以檢測出從主要分布中除去的很少的單個粒子。因此，它是檢測LPC的理想技術，而LPC是CMP漿料中麻煩的。有些儀器在實驗室中使用，而其他的，如SPOS可以在實驗室和現場（POU）中使用。

Accusizer的系統檢測范圍

CMP漿料和終用戶多年來一直使用顆粒粒度系統Accusizer系統來檢測尾部大顆粒的存在。根據漿料的不同，可以在正常濃度狀態(tài)下進行測量或用自動集中稀釋以優(yōu)化分析條件。新的PSS Accusizer FX系統（POU系統如圖所示）設計用于更小的顆粒尺寸和更高的濃度。

新的FX傳感器使用聚集光束來減少檢查的總體積，從而提高了傳感器的濃度限制，通常允許在不稀釋的情況下進行測量。FX傳感器測量粒子0.65μm- 20 μm標準200倍濃度消光或散射傳感器。結果可以顯示在多達512個大小通道。

該系統可以配置為標準實驗室分析，包括自動稀釋，使用點（如上所示的POU），或安裝在FX系統，允許4個CMP漿料流復用通過傳感器/計數器。所有的這些配置提供敏感和的LPC數據對CMP漿料至關重要。

LPC的檢測

Accusizer 證明過去檢測的理想LPC＞1μm在CMP漿料。下面的圖1展示了一個比較的技術用于檢測一個已知濃度的1μmSiO2顆粒加入到硅基中，氧化CMP漿料。尖峰粒子的濃度范圍為0.175-17500mg/L。

圖1，來自Nichlos，K等人，攝動檢測分析：一種可以測量CMP漿料中大顆粒存在的比較儀器的方法，BOC Edwards，Chaska，MN發(fā)表的報告

在這項研究中粒子濃度＞0.56μm大小通道被用作傳感器信號。對于Accusizer 780 檢測限報告為0.07mg/L。

實驗

新實驗旨在確認能力檢測1μm粒子的存在二氧化硅CMP漿料。幾種常見硅CMP漿料上升了1μm聚苯乙烯乳膠（PSL）領域。對于Spike顆粒的大小和濃度進行確認，然后稀釋用于各種研究。Accusizer 還可在基礎上額外配備一個傳感器，使檢測范圍拓展到0.20μm-0.65μm。

結果1，漿液A

漿料A首先稀釋250:1，以確保測量值在符合區(qū)域之外。1.44ml1000*稀釋PSL（1.74*107/ml）加入到250ml樣品懸浮液中（含1ml原漿液）。預訂的Spike濃度為100000/ml 250:1稀釋的樣品懸浮液。結果如圖2、表1和表2所示。

圖2中，加標粒之前的漿料（藍色）和添加標粒之后1μm飆升（紅色）

表1：添加標粒之前

表2：添加標粒之后的漿料檢測結果

注意在預期的通道中增加了~100，000顆粒/ml。

結果2，漿料B

在沒有稀釋的情況下在FX pou系統上測量硅漿B。圖3顯示了添加峰值之前未稀釋的結果。報告濃度為~20,000顆粒/ml。

圖2，漿液B，無稀釋，無尖峰

然后將57μl 稀釋1000倍的1μmPSL標準粒子（粒子濃度=1.74*107/ml）到200ml的原始漿料中。預計峰值濃度=5000顆粒/ml。峰值前后的結果如圖3所示。

圖3、添加標粒前（藍色）和添加標粒后（紅色）

結果3，漿液C

漿料C在fab使用時通常是將1份漿料用2份去離子水稀釋，作為基礎樣品。首先使用FX POU系統在沒有稀釋的情況下測量基礎漿料。圖4顯示了峰值之前的結果。注意，LPC的尾端大顆粒不像漿料A或者B那樣急劇下降，樣品的顆粒濃度~30,000顆粒/ml，大于0.7微米的顆粒30ml中只有5500顆，檢測時間2min。

圖4，漿料C，未稀釋，無突起

漿料通過添加35μl稀釋1000倍的1微米PSL標粒資料（濃度=1.75*107顆粒/ml）至250ml基礎漿料中。估計峰值濃度=2500顆粒/ml。圖5顯示了峰前和峰后漿料C的結果。

圖5，漿料C，加標粒前（藍色）和加標粒后（紅色）檢測結果

這些結果證實PSS Accusizer FX是一種、易于使用的分析工具，用于檢測CMP漿料中低濃度LPC顆粒的存在。該系統可在實驗室或工廠使用。