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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，但不會產(chǎn)生劃痕。如果在非接觸模式下，去除力可以通過流體動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。為了研究磨料顆粒對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zeta電位。本文研究了聚乙烯醇刷非接觸擦洗對化學(xué)機械拋光后清洗的影響。
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實驗
? ? ? 利用zeta電位分析儀研究了銅和PETEOS表面的磨料粘附性，以測量膠體硅、PETEOS和Cu表面之間的相對zeta電位。實驗中使用的CMP漿料為商業(yè)漿料，含膠體硅磨料(平均直徑約為60nm，4.75wt%)。為了研究PVA電刷在非接觸模式下旋轉(zhuǎn)引起的水動力阻力的影響，實驗中使用了可控制到60~240rpm旋轉(zhuǎn)的研發(fā)清潔劑(GnPCleaner428，GnP技術(shù))。清潔器可以調(diào)整電刷子和晶片之間的間隙。圖中。1顯示了在接觸或非接觸過程中獲取信號的示意圖。該傳感器被安裝在晶圓片的背面。檢測到的信號通過一組調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行處理，并轉(zhuǎn)換為根平均平方(RMS)值。最后，RMS信號監(jiān)測接觸狀態(tài)。清洗液由檸檬酸和BTA（苯并三唑）組成，用作緩蝕劑。為了研究實際粘附性，將銅和PETEOS晶片浸入漿中1min，n2吹制干燥。并將這些結(jié)果與zeta電位進(jìn)行了比較。清洗前后，使用現(xiàn)場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)測量污染水平。
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結(jié)果和討論
? ? ? 圖5表示240rpm時信號的快速傅里葉變換(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，接觸信號在接近的64hz時消失，可以獲得最小的刷子間隙。
? ? ? 圖6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，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。
? ? ? 另一方面，在240rpm時，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。圖中。7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)速和更長的工藝時間內(nèi)獲得。
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圖5 根據(jù)接觸模式進(jìn)行的信號FFT分析
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圖6 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
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結(jié)論
? ? ? 本文對于由銅和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力阻力來檢測接觸信號。在240rpm時，水動力阻力高于附力，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。
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