一文讲清楚CMP过滤工艺
半导体 cmp 工作流程
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CMP技术的简介
CMP技术的简介作者：康洪亮王云彪黄彬张春翔吴桐来源：《中国科技博览》2013年第17期[摘要]本文通过查阅一些文献，简单的介绍了化学机械抛光技术的基本原理，对影响化学机械抛光的主要因素进行了主要分析，并对其研究发展趋势进行了一下展望，以方便读者对化学机械抛光技术进行初步了解。
[關键词]化学机械抛光抛光液抛光垫影响因素发展趋势中图分类号：TU31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）17-322-02一、CMP作用机理化学机械抛光（CMP）是由IBM公司于1980年代中期开发出来的[1]。
CMP 作用机理从宏观上来讲：将旋转的被抛光晶片压在与其同方向旋转的弹性抛光垫上，而抛光液在晶片与抛光布之间连续流动。
上下盘高速反向运转，被抛光晶片表面的反应产物被不断地剥离，反应产物随抛光抛光液带走，新抛光抛光液补充进来。
新裸露的晶圆平面又发生化学反应，产物再被剥离下来而循环往复[2]，在衬底、磨粒和化学反应剂的联合作用下，形成超精表面。
要获得品质好的抛光片，必须使抛光过程中的化学腐蚀作用与机械磨削作用达到一种平衡。
如果化学腐蚀作用大于机械抛光作用，则会在抛光片表面产生腐蚀坑、桔皮状波纹；反之，机械抛光作用大于化学腐蚀作用则表面产生高损伤层，表面光洁度差，易划伤，抛光过程中易碎片[3]。
二、CMP技术影响因素2.1 CMP抛光液CMP的重重中之重是选择一种高质、高效的抛光液。
抛光液的成分主要由3部分组成：磨料粒子，成膜剂和助剂，腐蚀介质。
磨料粒子通常是采用SiO2、Al2O3、TiO2等，不宜用硬度太高的材料。
抛光液的稳定性主要取决于PH、离子强度、压力、温度等。
其中PH值选择对硅晶片的CMP有很大的关系。
在抛光过程中磨料粒子的尺寸分布、磨料的性能及是否团聚也是CMP研磨浆液稳定的关键。
这就要求对磨料处理过滤并细化以减少过程中的缺陷，保持全面平坦化。
当然表面活性剂的加入也有利于浆液的稳定性。
半导体CMP工艺介绍ppt课件
56: MESA清洗部分有1）氨水（NH4OH）+MEGASONIC（超声波）糟 2） 氨水（NH4OH）刷。 3）氢氟酸水（HF)刷 4）SRD，旋转，烘干部。
61: 最后，FABS 机器手把清洗完的WAFER 送回原本的CASSETTE。加工就 这样完毕了。
• ROUTINE MONITOR 是用来查看机台和制程的数字是否稳定， 是否在管制的范围之内的一种方法。
Introduction of CMP
CMP Mirra-Mesa 机台简况
Introduction of CMP
Mirra-Mesa 机台外观-侧面
SMIF POD
WET ROBOT
MIRRA
Oxide
SIN
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱSTI STI
SIN
STI
STI
CMP 前
CMP 后
STI & Oxide CMP
什么是Oxide CMP?
• 所谓Oxide CMP包括ILD(Inter-level Dielectric)CMP和IMD (Intermetal Dielectric)CMP,它主要是磨氧化硅(Oxide),将Oxide磨到 一定的厚度，从而达到平坦化。
• Oxide CMP 的前一站是长Oxide的CVD区，后一站是Photo区。
CMP 前
CMP 后
W（钨） CMP流程-1
Ti/TiN
P+
P+
N-Well
N+
N+
P-Well
WCMP
W Ti/TiN
W CVD
半导体 第十四讲 CMP
在CMP单项工艺之中，抛光后清洗是非常重要的步 骤。通常我们必须权衡抛光指标(均匀性，平整度， 产能)与清洗指标(颗粒，划伤，其他表面损伤， 残余的离子和金属玷污)。超声搅拌可与柔软的抛 光板刷或清洁溶剂相结合，以帮助去除硅表面的 胶状悬浮物。通常硅片都需要转移到预留用于清 洁的第二块抛光盘，这个转移必须及时进行以防 硅片表面的悬浮物变干，一旦悬浮物变干则残留 物的去除会变得非常困难。
对于钨CMP工艺，氧化铝(矾土)是最常用的 研磨料，由于它比其他大多数研磨料都更 接近于钨的硬度。钨通过不断的，自限制 的钨表面的氧化和随之以后的机械研磨被 去除。这种膏剂形成含水钨氧化物，被数 量级为200nm的氧化铝颗粒选择性去除。已 经表明，对于典型的CVD钨，当膜变薄时去 除速率增加。这与钨晶粒尺寸的改变相关。
对铜的化学机械抛光特别有趣，因为铜具有低的 电阻率并且用等离子体特别难以刻蚀。所以铜的 图形能够通过一种被称为Damascene工艺的CMP技 术形成。铜可以在一种包含有直径为几百个纳米 的颗粒的水状溶剂之中被抛光。典型的膏剂包含 有铵氢氧化物，醋酸，双氧水，可获得高达每分 钟1600nm的抛光速率。与钨不同，铜是一种软金 属。机械效应在抛光过程中具有重大的影响。现 已发现抛光速率与所加压力和相对线速度呈正比。 盘的状况和压力应用机理对铜的CMP尤其重要。
Cabot所用的氧化硅粒子是经由四氯化碳 (SiCl4)在近乎1800℃的高温下与高纯度的氢、 氧作用烧结成氧化硅粒子，可以获得高纯 度及均匀分布的颗粒。经由燃烧条件的控 制，即可调整粒子的尺寸，生产的稳定性 好。相对其他氧化硅粒子的制作方式，高 温烧结可拥有较窄的粒径尺寸分布。这是 Cabot持续占有全球主要市场的因素。
半导体制造CMP工艺后的清洗技术
1.引言近年来，由于以移动性为中心的生活方式，将其处理的大数据作为云，物联网、机器人领域开始显示出活跃的面貌。
这种新的技术创新也对半导体产业业务产生了巨大的影响，因此需要符合目的的产品。
因此，作为电子介质的半导体芯片的结构也变得复杂，包括从微粉化一边倒到三维化，半导体制造工艺也变得多样化。
其中使用的材料也被迫发生变化，用于制造的半导体器件和材料的技术革新还没有停止。
为了解决作为半导体制造工艺之一的CMP技术需要更严格地管理半导体芯片中使用的材料的变化、平坦度和缺陷的问题，尽管用于嵌入和平坦化的基本工艺保持不变。
在此，从CMP装置的基本变迁，特别阐述CMP清洗的基本技术。
2.各CMP的清洗目的和技术将CMP设备和清洗设备集成在一起的Dry-in/Dry-out技术不仅有助于考虑下一工艺的晶圆，而且有助于考虑洁净室。
此外，可以稳定地缩短从抛光到清洁装置的时间，并且增加了容易粘附的浆料的去除效果，从而改善了晶片表面的清洁度。
本文描述了从基本作用到设备的发展，以考虑在第二代中对每个CMP要执行的清洁方法和设备中的机制。
3.药液和装置的基本图1对抛光后晶圆的表面状态和后续清洗，用一个简单的图展示了比较复杂的Cu-CMP工艺。
CMP后的表面状态是从浆料中的磨粒开始的刮擦行为产生的与其他工艺无法比较的各种异物如抛光碎屑、有机残渣等附着在其上（见图1左上图）。
为了使该表面处于下一工序所需的表面状态，除了CMP的轮廓之外，还必须熟悉CMP中使用的浆料和耗材所改变的表面状态。
在洗涤侧，需要掌握各个工序的表面状态，包括选择与该表面状态相对应的化学液体、化学液体的处理方法、与物理洗涤的组合方法、用纯水替换化学液体的方法、纯水冲洗方法和干燥方法。
图1 CMP后的清洗流程和药液和装置的定位4.粒子去除技术使粘附在晶片表面上的颗粒漂浮，并使颗粒从该位置流到晶片的外部。
为了使颗粒漂浮，通常通过用化学液体蚀刻晶片表面的微小部分的剥离动作和物理移动颗粒的物理动作的组合来执行。
化学机械抛光工艺(CMP)全解(可编辑修改word版)
化学机械抛光液（CMP）氧化铝抛光液具体添加剂摘要：本文首先定义并介绍 CMP 工艺的基本工作原理，然后，通过介绍 CMP 系统，从工艺设备角度定性分析了解 CMP 的工作过程，通过介绍分析 CMP 工艺参数，对 CMP 作定量了解。
在文献精度中，介绍了一个 SiO2的CMP 平均磨除速率模型，其中考虑了磨粒尺寸，浓度，分布，研磨液流速，抛光势地形，材料性能。
经过实验，得到的实验结果与模型比较吻合。
MRR 模型可用于CMP 模拟，CMP 过程参数最佳化以及下一代 CMP 设备的研发。
最后，通过对 VLSI 制造技术的课程回顾，归纳了课程收获，总结了课程感悟。
关键词：CMP、研磨液、平均磨除速率、设备Abstract：This article first defined and introduces the basic working principle of the CMP process, and then, by introducing the CMP system, from the perspective of process equipment qualitative analysis to understand the working process of the CMP, and by introducing the CMP process parameters, make quantitative understanding on CMP.In literature precision, introduce a CMP model of SiO2, which takes into account the particle size, concentration, distribution of grinding fluid velocity, polishing potential terrain, material performance.After test, the experiment result compared with the model.MRR model can be used in the CMP simulation, CMP process parameter optimization as well as the next generation of CMP equipment research and development.Through the review of VLSI manufacturing technology course, finally sums up the course, summed up the course.Key word: CMP、slumry、MRRs、device1.前言随着半导体工业飞速发展，电子器件尺寸缩小，要求晶片表面平整度达到纳米级。
cmp后清洗工艺
cmp后清洗工艺CMP（Chemical Mechanical Planarization）是一种常用于集成电路制造中的表面处理工艺，其主要目的是通过机械研磨和化学溶解的方式来平坦化和清洗硅片表面。
在CMP后清洗工艺中，清洗步骤是非常重要的一环，它能够有效地去除CMP过程中产生的残留物和污染物，保证硅片表面的纯净度和平整度。
CMP后清洗工艺主要包括以下几个步骤：1. 硅片预清洗：在CMP后清洗之前，首先需要对硅片进行预清洗，以去除表面的大部分杂质和污染物。
预清洗一般采用化学溶解的方式，使用酸性或碱性溶液进行浸泡和喷洗，以保证硅片表面的干净度。
2. 去胶：在CMP过程中，胶水被广泛使用作为研磨液的载体。
因此，在CMP后清洗中，必须彻底去除残留在硅片表面的胶水。
去胶一般采用化学方法，使用有机溶剂或碱性溶液进行浸泡和喷洗，以溶解和去除胶水。
3. 去除金属颗粒：在CMP过程中，金属颗粒很容易附着在硅片表面，严重影响器件的性能。
因此，在CMP后清洗中，必须彻底去除硅片表面的金属颗粒。
去除金属颗粒一般采用化学溶解的方式，使用酸性溶液进行浸泡和喷洗，以溶解和去除金属颗粒。
4. 最终清洗：最终清洗是CMP后清洗工艺的最后一个步骤，其目的是彻底去除硅片表面的残留物和污染物，以保证硅片表面的纯净度。
最终清洗一般采用超纯水和有机溶剂的组合，通过浸泡、喷洗和超声波清洗等方式，将残留物和污染物彻底清除。
在CMP后清洗工艺中，除了上述主要步骤之外，还可以根据需要添加其他的辅助清洗步骤，以满足不同的工艺要求。
例如，可以添加表面活化剂的清洗步骤，以提高清洗效果；可以添加氧化剂的清洗步骤，以去除硅片表面的有机污染物等。
CMP后清洗工艺在集成电路制造中起着至关重要的作用。
它能够有效地去除CMP过程中产生的残留物和污染物，保证硅片表面的纯净度和平整度，从而提高器件的性能和可靠性。
随着集成电路工艺的不断进步和发展，CMP后清洗工艺也在不断改进和优化，以满足对硅片表面质量要求的不断提高。
CMP工艺介绍及用滤芯
CMP工艺介绍及用滤芯Chemical Mechanical Polishing(CMP)化学机械抛光是一个化学腐蚀和机械摩擦的结合。
是目前最为普遍的半导体材料表面平整技术，兼收了机械摩擦和化学腐蚀的优点，从而避免了由单纯机械抛光造成的表面损伤和由单纯化学抛光易造成的抛光速度慢、表面平整度和抛光一致性差等缺点。
可以获得比较完美的晶片表面。
国际上普遍认为，器件特征尺寸在0.35μm以下时，必须进行全局平面化以保证光刻影像传递的精确度和分辨率，而CMP是目前几乎唯一的可以提供全局平面化的技术。
其设备作用原理图如下：CMP耗材主要有以下几种：研磨液：研磨时添加的液体状物质，颗粒大小跟研磨后的刮伤等缺陷有关，颗粒越小越好。
基本形式是由SiO2抛光剂和一个碱性组分水溶液组成，SiO2颗粒的大小1-100nm，浓度1.5%-50%，碱性组成一般是KOH，氨或有机胺，pH为9.5-11，颗粒越大对晶片的损伤越大。
研磨垫：研磨时垫在晶片下面的片状物。
研磨垫整理器：钻石盘状物，整理研磨液。
研磨液过滤系统（Pall家资料）输送流程如下：不同的制程，需要的研磨液可能不同，研磨液的整个传输和应用流程都会用到滤芯进行过滤，主要是对研磨液中的颗粒进行过滤除杂，保证研磨液中颗粒大小的均匀性和稳定性。
半导体制备中常用的CMP制程如下：（1）前段制程中STI-CMP（Shallow trench isolation）电解质隔层，浅沟槽隔离技术，将wafer表面的氧化层磨平，前一站是CVD（化学气相沉积）区，后一站是WET（湿刻）区，抛光后露出SIN（硬质介质材料）。
STI研磨液通常由氧化铈磨料（5％-10％）的固含量。
高固含量（>10％）的气相二氧化硅研磨液也已被用于该制程。
Slurry Type 1.Tote to Day Tank 2.Global Loop 3.Point of Use(POU)Ceria（二氧化铈）Profile II Y002Profile II Y030Profile II Y002(capsule or cartridge)Fumed Silica（气相二氧化硅）CMPure CMPD1.5CMPure CMPD10Starkleen A010(capsule)CMPure CMPD1.5(cartridge)（2）后段制程中应用。
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一文讲清楚CMP过滤工艺
CMP过滤是诸多半导体过滤工艺中比较有趣且特殊的的一环。
它不同于其他过滤工艺，对固体杂质要求“宁错杀，不放过”，在CMP Slurry 过滤中，我们理想的状态是“不放过一个坏人，不冤枉
一个好人”。
概念简述
CMP全称化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing)或
者叫化学机械平坦化(Chemical Mechanical Planarization)。
是一
个化学腐蚀+物理研磨的平坦化过程，可以把表面粗糙度打磨到1纳
米以下。
CMP工艺在半导体生产中有着举足轻重的地位。
半导体工艺，对晶圆表面的平坦度有着几近苛刻的要求，这是因为在光刻的时候，需要晶圆表面绝对的平坦，才能才能保证光刻图像清晰不失焦。
光刻机镜片粗糙度RMS小于0.05nm
不仅晶圆需要CMP打磨，湿法刻蚀后要打磨紧致腐蚀的粗糙
面方便涂胶沉积；浅槽割离(SEI)后要打磨，磨平多余的氧化硅，完
成沟槽填充；金属沉积后要打磨，去除溢出的金属层，防止器件短
路
CMP过滤要点
①Filtration Retention
Cmp浆料过滤与其他料液过滤要求不同，在CMP Slurry过滤
工艺中，理想状态下，我们希望直径大于某个值的颗粒能被过滤，
而小于这个值的颗粒则保留，使研磨液的平坦化效果达到最佳。
在实际工序中很难达到这一理想状态，部分符合工艺要求的
颗粒会被截留，造成性能损失；部分超过要求直径的颗粒会流入后端，造成表面缺陷。
下图三条曲线红色表示常规过滤器对不同直径颗粒过滤比率，紫色表示理想状态下不同直径颗粒被滤除的比率，蓝色表示实际
CMP过滤工艺对不同直径颗粒的过滤比。
我们由图可知，在实际过
滤工艺中，仍然有一部分合格的研磨颗粒被滤除，而一部分直径过
大的颗粒流入过滤器下游。
②Shear Stress Effect
CMP浆料过滤的一个难点在于，经过优异的过滤工艺，
Slurry中的大颗粒都被滤除，但保留下来的小颗粒会在应力作用下
聚结成团，变成能对晶圆表面造成损伤的大颗粒。
造成这个现象的原因，除了有纳米级颗粒自身的吸附力外，
过滤纤维的剪应力也会挤压小颗粒成团。
因此减少应力是CMP过滤
工艺的重点。
下图表示不同应力下颗粒聚团的数值。
③Idle effect-Filtration
在静置过程中，研磨液中固体颗粒的尺寸会变大，将会影响
浆料在研磨过程中的性能。
因此大部分半导体厂家会将研磨液在容
器罐中不断循环过滤，以避免结团的比率。
大立解决方案
大立为半导体工艺中的CMP过滤研制PSWM系列滤芯。
PSWM系列滤芯采用纳米级纤维膜，具有更低的流量压差，在减少应力、降低颗粒结团比率的同时，有效延长了滤芯使用寿命。
PSWM由内到外的梯度结构，能实现对CMP的slurry精准过滤，高效拦截大颗粒，放行有效颗粒。