CMP后清洗过程及注意事项

铜CMP工艺会产生许多表面污染颗粒、表面铜残留和BTA的残余，会导致金属离子漂移而产生器件可靠性问题。因此，合适的CMP后清洗顺序和工艺对布线工艺非常重要，大多数情况下，用于铜CMP清洗的设备与介质CMP一样，都是由接触清洗、非接触清洗和晶圆甩干三部分组成，主要差别在于化学溶液选择的不同。

随着铜及低k介电材料逐渐广泛地应用于晶圆制造技术上，后清洗液化学机械研磨工艺上所扮演的角色日益重要，在后清洗液中加入界面活性剂，可以增加低k介电材料表面的亲水性，并有效地同时移除研磨后残余有机/无机杂质，降低晶圆表面的缺陷数目，经由调整后清洗液中的成分，离子强度和pH值，能降低后清洗液对金属铜线的腐蚀，并能有效移除表面铜错合物，提升铜线导电度，后清洗液不能破坏低k介电材料的结构，致使介电系数增加，影响电子组件的性能，上述四项基本性质是后清洗液所必须具备的条件，也同时是未来后清洗液研发所必须遵循的方向。

因为存在化学反应以及在表面有研磨颗粒，CMP工艺产生表面颗粒和污染，只有有效地去除这些表面污染才能充分利用化学机械抛光来实现硅片表面的整体平坦化，所以目前大部分化学机械抛光设备都与清洗设备捆绑组合。(www.xing528.com)

CMP清洗的重点是去除研磨过程中带来的所有污染物。研磨过程中晶圆会接触到腐蚀性化学品并承受较大的外界压力，导致其表面或次表面区域发生变形或破坏，将影响到器件的稳定性，所以CMP清洗的主要目的是去除研磨剂残留、金属污染物以及游离态离子，去除硅片表面的污染物，首先要通过机械方法克服范德华力或者用化学腐蚀污染物表面减小与基底的接触，然后通过改变表面电荷性能及避免颗粒重新黏附到硅片表面。

目前清洗设备可分为非接触式清洗（超声波清洗）、接触式清洗（PVC刷洗）。超声波清洗（Megasonic）是由超声波发生器发出的高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质，清洗溶剂中超声波在清洗液中疏密相间的向前辐射，使液体流动而产生数以万计的微小气泡，存在于液体中的微小气泡（空化核）在声场的作用下振动，当声压达到一定值时，气泡迅速增长，然后突然闭合，在气泡闭合时产生冲击波，在其周围产生上千个大气压力，破坏不熔性污物而使它们分散于清洗液中，当团体粒子被油污裹着而黏附在清洗件表面时，油被乳化，固体粒子脱离，从而达到清洗件表面净化的目的。双面机械刷洗（Brush Scrubbering）能够同时提供物理清洗和化学清洗，选材一般是聚乙烯醇（PVA），清洗过程中多孔海绵状呈挤压状态，可同时与pH值的化学溶液使用。HF清洗过的Si以及部分介质硅片，由于润湿角较大，很容易从刷子上黏附污染颗粒，而这些污染颗粒是从亲水性的晶圆表面吸附到刷子上的，憎水性容易吸附表面颗粒是因为刷洗过程中憎水的界面存在多重的固-液界面。如果刷子被轻度污染，可以跑一些硅片来吸附刷子表面的颗粒，降低刷子的污染度。目前多数清洗设备供应商提供接触清洗、非接触清洗和晶圆甩干三部分的组合方式，其他的清洗工艺正在逐渐用于CMP的清洗，如CO2冷凝清洗和激光烧蚀，Marangoni或IPA清洗，主要用于低介电常数的介质材料清洗。