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本文研究了一種非離子表面活性劑對CMP清洗后顆粒去除的影響。根據(jù)改變非離子表面活性劑的濃度，在12英寸的銅圖案晶片上進(jìn)行了一系列的實驗，以確定最佳的清洗結(jié)果。并討論了該表面活性劑對缺陷還原和顆粒去除的影響。此外還討論了一種非離子表面活性劑的負(fù)面影響。

CMP工藝是在應(yīng)用材料300毫米反射LK工具上進(jìn)行的，該工具設(shè)計為三步銅CMP工藝，因此，采用三步拋光方案：第一步是去除大塊銅，獲得初始平面表面；第二步是去除殘留的銅，停止在屏障層上；第三步是清潔阻擋金屬和部分介質(zhì)。所有的晶圓都用相同的銅和屏障泥拋光，隨后在同一臺機(jī)器上進(jìn)行了cmp后的清洗過程：首先用超電子學(xué)清洗拋光晶片，然后在PVA電刷盒1和盒2中清洗晶片，最后將晶片在IPA蒸汽干燥器中吹干。當(dāng)整個過程完成后，使用檢測工具(KLATencor)和SEMVisionTMG4缺陷分析平臺（應(yīng)用材料）來確定清洗性能。所有實驗均采用12英寸銅圖案晶片進(jìn)行。圖1(a)為圖案銅晶片的示意圖，圖1(b)為CMP工藝后晶片表面部分殘留物的模型。

圖2(a)顯示了在沒有非離子表面活性劑的情況下，用清潔劑A處理圖案晶片單一缺陷圖，這張圖上有8064個缺陷，缺陷包括BTA、顆粒、膠體硅磨料和有機(jī)污染等方面，其尺寸大于0.2微米，然后隨機(jī)選擇100個區(qū)域點來確定缺陷到底是什么，我們觀察到，超過一半的缺陷是膠體硅磨料和有機(jī)顆粒殘留，如圖2(b)所示。

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圖2

實驗中隨著表面活性劑濃度的增加，在晶片上發(fā)現(xiàn)的缺陷越來越少。此外在不同的晶片上僅證實了一兩種膠體硅磨料，實驗結(jié)果表明，非離子表面活性劑具有良好的顆粒去除性能，結(jié)果表明，當(dāng)稀釋率小于1/75時，稀釋率越大，cmp后清洗結(jié)果越好，否則，cmp后清洗結(jié)果隨著非離子表面活性劑濃度的進(jìn)一步增加而惡化。

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圖4

圖4顯示了用不同清潔劑處理的晶片上膠體硅磨料和有機(jī)顆粒的百分比,從圖4可以看出，即使在低濃度的FA/O非離子表面活性劑下，膠體硅研磨料也被完全去除。從圖4中，我們還可以看出，非離子表面活性劑的濃度越高，對有機(jī)顆粒的去除效率就越高，由于每個晶片在拋光后立即進(jìn)行清洗，有機(jī)顆粒很難與晶片表面形成化學(xué)結(jié)合，也就是說大部分有機(jī)顆粒處于物理吸收狀態(tài)。因此，有機(jī)顆粒的去除機(jī)理與物理吸附的膠體二氧化硅磨料相似。

最后通過使用非離子表面活性劑參與cmp后的清洗過程，提高了清洗效率，獲得了更好的清洗效果，非離子表面活性劑通過化學(xué)和機(jī)械反應(yīng)去除膠體硅磨料和有機(jī)顆粒具有很好的性能。此外，非離子表面活性劑可以通過去除顆粒和減少刮痕來改善表面粗糙度，然而非離子表面活性劑也會帶來有機(jī)污染，因為它可以吸附在晶片表面，結(jié)果表明，非離子表面活性劑的濃度有一定的值，是清洗后缺陷最小的值。