化學(xué)機(jī)械研磨/拋光 (CMP) 將化學(xué)反應(yīng)和機(jī)械研磨結(jié)合在一起，是一項(xiàng)成本高昂且具有挑戰(zhàn)性的重要納米拋光工藝。這一工藝是集成電路制造中關(guān)鍵的使能步驟，對(duì)產(chǎn)量和工作效率都會(huì)產(chǎn)生影響。

CMP 簡介

拋光工藝使用含氧化劑的漿料完成，氧化劑通常為過氧化氫 (H2O2)。在制造過程中，將晶圓和拋光墊緊密地壓在一起，同時(shí)使二者各自以略微不同的速度逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。將漿料鋪在拋光墊的中央，然后結(jié)合運(yùn)用機(jī)械操作和化學(xué)操作，逐步除去晶圓表面的材料，使晶圓表面局部和整體都順滑平坦。  

使用 CMP 漿料前，先在工廠對(duì)其進(jìn)行混合或稀釋。氧化物拋光漿料在購買時(shí)通常為濃縮狀態(tài)，使用前在現(xiàn)場(chǎng)加水稀釋，以減少運(yùn)輸和人工成本。一些多組分拋光漿料只能隨用隨混，因?yàn)檫@些漿料在混合后有效期很短。確保正確地混合至關(guān)重要，因?yàn)榛旌闲Ч苯雨P(guān)系到化學(xué)反應(yīng)速率和晶圓拋光速率；混合過程中的任何缺陷都會(huì)對(duì)可制造性和可靠性產(chǎn)生負(fù)面影響。盡管制造點(diǎn) (POM) 的漿料控制很嚴(yán)格，但后續(xù)過程（包括運(yùn)輸、處理和過濾）會(huì)影響化學(xué)特性，因此需要對(duì)漿料進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，直到抵達(dá)使用點(diǎn) (POU) 為止，以確保實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)量。這樣就需要有效、快速、可靠、準(zhǔn)確且經(jīng)濟(jì)高效的計(jì)量工具和方法，因此許多制造廠選擇使用折光儀。

如何借助折射率測(cè)量技術(shù)來提高生產(chǎn)質(zhì)量

折射率 (RI) 測(cè)量技術(shù)是一種不消耗漿料的連續(xù)在線測(cè)量方法，可幫助制造廠在傳遞工藝相關(guān)的實(shí)時(shí)信息時(shí)迅速識(shí)別出漿料成分錯(cuò)誤，從而減少存在風(fēng)險(xiǎn)的晶圓數(shù)量。

CMP 漿料攜帶納米顆粒，其固體含量為 1 - 30%（取決于漿料類型），因此對(duì)其中的過氧化氫濃度進(jìn)行分析極具挑戰(zhàn)性。但通過對(duì)特定漿料的折射率及溫度特性進(jìn)行標(biāo)定，RI 測(cè)量法可以不懼這些困難條件，成功測(cè)量出鎢漿料中的過氧化氫濃度并將誤差控制在 ±0.03%（重量）以內(nèi)。

此外，與電導(dǎo)率探頭測(cè)試不同，RI 測(cè)量可以監(jiān)測(cè) H2O2 漿料濃度，該指標(biāo)可以反映漿料隨時(shí)間的沉降和降解情況。因此，RI 不僅用于檢驗(yàn)產(chǎn)品的質(zhì)量，也用于監(jiān)測(cè)進(jìn)廠原始漿料各批次之間的變化，并驗(yàn)證混合 - 添加步驟。

部分漿料輸送系統(tǒng)擁有一項(xiàng)引人注目的功能，那就是日用槽自動(dòng)化學(xué)品加料功能。

維薩拉半導(dǎo)體行業(yè)用折光儀的優(yōu)點(diǎn)

維薩拉半導(dǎo)體行業(yè)用折光儀為半導(dǎo)體制造環(huán)境設(shè)計(jì)。該儀器尺寸小且不含金屬，因此適合在不影響工藝的情況下測(cè)量化學(xué)物質(zhì)。

維薩拉半導(dǎo)體行業(yè)用折光儀適合 CMP 操作，因?yàn)椋?

·測(cè)量數(shù)字化，并且不會(huì)產(chǎn)生偏差

·集成了溫度測(cè)量組件，可確保高精度的 RI 測(cè)量

·可進(jìn)行直接密度測(cè)量

·設(shè)計(jì)堅(jiān)固可靠，可承受過程中的振動(dòng)，減少測(cè)量誤差

·通過內(nèi)置診斷程序，可即時(shí)了解工藝條件

·擁有流通池（旨在減少甚至消除結(jié)垢現(xiàn)象）

參考文獻(xiàn)

多年來， DFS公司一直在 CMP 操作中使用維薩拉半導(dǎo)體行業(yè)用折光儀，長期的成功運(yùn)作證明該設(shè)備可靠且準(zhǔn)確?！半S著工藝節(jié)點(diǎn)越來越多地采用 CMP 步驟，我們必須確保輸送到拋光工具的漿料的化學(xué)特性以及機(jī)械特性保持穩(wěn)定一致，”DFS公司化學(xué)技術(shù)研發(fā)總監(jiān)Karl Urquhart 解釋道，“在線 RI 監(jiān)測(cè)可以評(píng)估進(jìn)料的化學(xué)成分，檢驗(yàn)混合添加步驟的質(zhì)量，并且可以通過一次不消耗漿料的實(shí)時(shí)測(cè)量來驗(yàn)證 CMP 漿料是否混合均勻?！?

針對(duì) CMP 漿料的 H2O2 測(cè)量裝置于 2013 年在一家大型半導(dǎo)體制造廠中完成安裝，用于取代自動(dòng)滴定法。安裝后，該測(cè)量設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，并且除了正常的沖洗混漿池外，無需進(jìn)行儀器維護(hù)。

通常，在安裝維薩拉半導(dǎo)體行業(yè)用折光儀后，制造廠的晶圓產(chǎn)量可提升約 20%。此外，CMP 漿料受到嚴(yán)格控制，能夠提高研磨過程的均勻性。