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通過(guò)基于DLVO理論計(jì)算相互作用力、利用AFM測(cè)量漿液顆粒與晶片表面之間的粘附力等基礎(chǔ)研究，可以提高對(duì)清洗機(jī)理的認(rèn)識(shí)和清洗過(guò)程的發(fā)展，本文從基礎(chǔ)原理到當(dāng)前和未來(lái)，概述了CMP后的清洗過(guò)程，為了控制表面的潤(rùn)濕性，研究了在不同濃度的氫氧化鉀基添加劑溶液中的接觸角和附著力，接觸角和粘附力隨溶液a濃度的變化而減小，溶液A作為聚硅表面的表面氧化劑，在去離子水中形成更親水的表面。
在測(cè)量了聚硅CMP過(guò)程中的摩擦力和襯墊層溫度與溶液a濃度的關(guān)系，由于溶液A濃度的增加，表面的親水性導(dǎo)致摩擦力和墊溫度低，在疏水聚硅晶片表面觀察到墊片顆粒的污染，晶片上的襯墊顆粒污染量隨著溶液A濃度的增加而減少，說(shuō)明有機(jī)硅表面的疏水性可能是由有機(jī)墊顆粒污染和疏水性引起的，眾所周知，在干燥過(guò)程中，在疏水表面上比在親水表面上更容易產(chǎn)生水痕，在墊顆粒周圍觀察到水痕跡，結(jié)果表明，對(duì)晶片表面潤(rùn)濕性的控制對(duì)有機(jī)殘留物在聚硅表面的粘附力和去除力起著重要作用。
選擇性對(duì)于減少侵蝕非常重要，當(dāng)晶片在染色墊上拋光時(shí)，由于漿料分布不佳，銅的去除率降低了約30%左右，由于墊上表面的副產(chǎn)物增強(qiáng)了機(jī)械磨損，選擇性降低了40%以上，選擇性越低，對(duì)拋光圖案晶片的侵蝕程度就越高，染色墊上較高的摩擦力導(dǎo)致銅的溫度和蝕刻率升高，這可能是銅線凹陷和傾斜的原因，通過(guò)調(diào)節(jié)溶液的pH值，可以控制溶液中粒子與表面之間的相互作用力。
下圖顯示了在泥漿溶液中浸漬后的晶片表面的FESEM圖像，在酸性和中性漿液污染的晶片表面觀察到相對(duì)大量的殘留顆粒，而堿性漿液溶液在晶片表面的顆粒數(shù)量最少，堿性漿液在控制銅CMP期間的顆粒污染水平方面更為可取。
用含二氧化硅顆粒的銅漿料對(duì)銅晶片進(jìn)行污染，這些晶圓片在不同的清洗溶液中進(jìn)行清洗，下圖為不同溶液中Cu表面清洗后的FESEM圖像，在去離子水、檸檬酸溶液和TMAH檸檬酸溶液中清洗的銅表面觀察到大量殘留顆粒，然而，含有氫氧化銨的檸檬酸溶液顯示出完全去除銅表面的顆粒，原子力顯微鏡測(cè)量的粘附力的大小與顆粒去除結(jié)果直接相關(guān)，較高的附著力導(dǎo)致顆粒的去除率較低，粒子去除實(shí)驗(yàn)也與DLVO總相互作用力的計(jì)算結(jié)果一致。
實(shí)驗(yàn)研究了銅CMP過(guò)程中磨料氧化鋁和二氧化硅顆粒的摩擦特性，用含和不含檸檬酸的氧化鋁和硅漿測(cè)量了研磨料顆粒與銅表面之間的摩擦曲線，氧化鋁漿料對(duì)漿料的化學(xué)性質(zhì)非常敏感，在氧化鋁漿料中加入檸檬酸時(shí)，摩擦力最低，在粘附力測(cè)量中觀察到，無(wú)論有無(wú)檸檬酸，漿液中硅顆粒的摩擦力都沒(méi)有明顯變化，顆粒在表面的附著力越大，對(duì)銅的摩擦力越大。
用AFM法測(cè)定了二氧化硅和氧化鋁顆粒在去離子水和漿液溶液中的附著力，在pH值為6的檸檬酸溶液中，銅表面和氧化鋁顆粒之間的附著力最小，在去離子水中測(cè)定了氧化鋁顆粒的最大附著力，氧化鋁顆粒在去離子水中的附著力最大，是由于氧化鋁顆粒與去離子水中銅表面之間的靜電吸引力更強(qiáng)，氧化鋁顆粒在檸檬酸漿中的附著力最小是由于檸檬酸在氧化鋁表面的選擇性吸附，然而，檸檬酸的存在或不存在并沒(méi)有改變氧化硅顆粒的粘附力，這表明檸檬酸的吸附顯著降低了氧化鋁顆粒的附著力，這些結(jié)果清楚地表明，在顆粒表面上吸附的化學(xué)物質(zhì)的數(shù)量會(huì)影響顆粒在晶片表面上的附著力的大小，說(shuō)明化學(xué)添加劑的選擇直接影響粘附劑。粘附力與拋光過(guò)程中的摩擦力直接相關(guān)，無(wú)論去除率是什么，摩擦力就會(huì)越高，拋光表面上的劃痕水平就會(huì)越高。
在高摩擦力下觀察到的低銅去除率可能會(huì)導(dǎo)致銅表面的嚴(yán)重劃痕，為了研究CMP過(guò)程中顆粒粘附強(qiáng)度、摩擦力和刮痕強(qiáng)度之間的關(guān)系，采用原子力顯微鏡對(duì)銅CMP過(guò)程后的銅表面進(jìn)行了觀察。在含有氧化鋁顆粒的去離子水拋光銅表面觀察到大量的殘留顆粒和劃痕，在去離子水或檸檬酸基漿液中，硅顆粒也會(huì)在銅表面產(chǎn)生顆粒污染和劃痕，銅表面上劃痕的深度取決于摩擦力的大小，更高的虛構(gòu)力與觀察到的銅表面上更深的劃痕有關(guān)。
眾所周知，粘附力不僅影響摩擦力的大小，還影響基底上的顆粒污染程度，這直接與CMP后的表面粗糙度和劃痕數(shù)量有關(guān)，盡管在有和不有檸檬酸的硅漿中測(cè)量了相似的摩擦力，但在檸檬酸基硅漿中觀察到較低的粘附力，較低的粘附力表明拋光過(guò)程中摩擦較小，這實(shí)際上導(dǎo)致檸檬酸基硅漿的表面更光滑。
CMP過(guò)程中磨粒與晶片表面的相互作用不僅與CMP后的清洗性能有關(guān)，而且與拋光后表面的最終質(zhì)量也有很強(qiáng)的關(guān)系，在銅CMP過(guò)程中，研究了摩擦力、去除率、粘附力與劃痕、顆粒污染等缺陷之間的關(guān)系，加入檸檬酸后，氧化鋁基漿液中的粘附力最小，摩擦力最小，在CMP過(guò)程中，較高的顆粒粘附力產(chǎn)生較高的摩擦力、磨粒污染和銅表面的劃痕，這表明，泥漿中晶片表面的顆粒粘附程度與CMP過(guò)程中的摩擦行為和表面質(zhì)量直接相關(guān)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和理論研究了漿液pH對(duì)不同材料晶片表面磨料顆粒粘附和去除的影響，堿性漿液在控制銅CMP期間的顆粒污染水平方面更為可取。
用原子力顯微鏡法測(cè)定了清洗溶液中二氧化硅對(duì)銅的附著力，檸檬酸和BTA與氫氧化銨溶液混合物中的吸引力最小，理論上和實(shí)驗(yàn)上的粘附力表現(xiàn)出良好的一致性，當(dāng)使用氫氧化銨檸檬基清洗溶液時(shí)，觀察到顆粒完全去除，然而，TMAH的加入導(dǎo)致了最高的粘附力，這說(shuō)明pH調(diào)節(jié)器的選擇也很重要。顆粒與表面之間的粘附力直接關(guān)系到清洗溶液的清洗效率。
在聚硅CMP過(guò)程中，觀察到聚硅CMP過(guò)程中聚合物殘基的粘附和去除作為聚硅表面潤(rùn)濕性的影響，在疏水聚硅表面觀察到的帶有水標(biāo)記的襯墊顆粒污染比親水性表面多得多，在墊顆粒周圍觀察到水痕跡，疏水表面的潤(rùn)濕性和高附著力的機(jī)理表明，對(duì)晶片表面潤(rùn)濕性的控制對(duì)聚硅表面有機(jī)殘基的粘附力和去除力起著重要作用。