PVA刷擦洗對(duì)CMP后清洗過程的影響

介紹

聚乙烯醇刷洗是化學(xué)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(jù)其接觸類型(非接觸，完全接觸)。全接觸擦洗被認(rèn)為是去除晶片表面污染物的最佳有效清潔方法之一。然而，許多研究人員指責(zé)全接觸擦洗導(dǎo)致了晶片表面的劃痕，并建議應(yīng)避免全接觸。非接觸式去除力較弱，但不會(huì)產(chǎn)生劃痕。如果在非接觸模式下，去除力可以通過流體動(dòng)力阻力的最大化來克服與清洗液的附著力，那么非接觸模式擦洗將是最佳的清洗方法。為了通過刷子和晶片之間的小間隙使流體動(dòng)力阻力最大化，壓電傳感器安裝在晶片上以檢測由接觸產(chǎn)生的信號(hào)。為了研究磨料顆粒對(duì)銅和聚硅酸乙酯的粘附性，測量了膠體二氧化硅磨料、銅和聚硅酸乙酯之間的相對(duì)zeta電位。本文研究了聚乙烯醇刷非接觸擦洗對(duì)化學(xué)機(jī)械拋光后清洗的影響。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論

圖1表示240rpm時(shí)信號(hào)的快速傅里葉變換(FFT)。在接觸模式下，在接近的64?處顯示出高振幅。當(dāng)刷子不與晶片進(jìn)行接觸時(shí)，接觸信號(hào)在接近的64hz時(shí)消失，可以獲得最小的刷子間隙。

圖1：根據(jù)接觸模式進(jìn)行的信號(hào)FFT分析

圖2顯示不同刷旋轉(zhuǎn)rpm清洗后銅表面的FESEM圖像。清洗前，銅表面有大量的磨料顆粒。當(dāng)刷子轉(zhuǎn)速為60rpm時(shí)，銅表面仍存在大量的磨料顆粒。磨料顆粒在120rpm時(shí)沒有被完全去除，但在240rpm時(shí)被完全去除。

圖2：清洗后銅表面的FESEM圖像：a）60rpm60秒，b）120rpm60秒，c）240rpm60秒，d）拋光銅上的240rpm60秒

另一方面，在240rpm時(shí)，拋光的銅表面并沒有完全去除顆粒。膠體二氧化硅可能通過CMP過程中產(chǎn)生的機(jī)械力嵌入在銅表面。去除力不超過包括變形附著力在內(nèi)的附著力。圖3顯示了用280rpm清洗120秒后的互連結(jié)構(gòu)的FESEM圖像。完全清潔的表面可以在更高的轉(zhuǎn)速和更長的工藝時(shí)間內(nèi)獲得。

圖3：清洗后互連結(jié)構(gòu)的FESEM圖像（280rpm，120秒）

結(jié)論

本文對(duì)于由銅和PETEOS清洗組成的互連結(jié)構(gòu)，銅清洗是銅和膠體硅之間相對(duì)zeta電位跡象不同的關(guān)鍵問題。我們可以使小間隙和高水動(dòng)力阻力來檢測接觸信號(hào)。在240rpm時(shí)，水動(dòng)力阻力高于附力，但在變形附力下低于附力。更高的速度和更長的處理時(shí)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。

審核編輯：符乾江