电子和计算机处理器以更高的速度需要较小的功能集成电路(IC),也需要平滑和较小的衬底表面。
化学机械抛光(CMP)已成为最重要的半导体制造技术,因为它提供了一种更有效的方式获得足够的平面化的生产集成电路或混合结合先进的包装和删除不想要的地形在层间介电层。
CMP护发素和抛光护发素垫强烈影响CMP技术的整平性能。因此,大量的研究一直在进行的选择和开发CMP护发素或垫,和整个CMP过程的调节。
本文概述了分析和测量的好处白光干涉法(WLI)提供了一系列的CMP的部分。
它另外包括改善研究,调查了液层下的粗暴行为CMP过程内的晶片和显示结果的调节和抛光垫,以及晶片抛光效果。
化学机械抛光技术
也叫整平,CMP使用机械和化学的结合部队光滑晶圆片表面(见图1)。
这项技术利用腐蚀性和磨料化学浆液体调节垫,通常是大大大直径比平面型晶圆。
动态抛光头用于按晶片和护发素垫在一起,这是旋转各种旋转的轴浆。晶片是由平(平面),因为过程抚平任何地形不规则和去除材料。这个过程通常需要准备创造更多的晶片电路组件。
例如,CMP可以选择性地去除材料根据其垫位置或完整的表面可以在光刻系统的景深。最近5纳米技术路线图,标准的景深需求降至埃的水平。
图1所示。一个CMP过程的典型功能原则。图片来源:力量纳米表面
受欢迎的创新在CMP技术的一个例子,要求小说过程时,半导体行业采用铜导线代替铝导体。
各种加工方法被利用,包括一系列的技术模式层金属和金属的使用障碍。模式金属隔热层下面的图案与开放的战壕,售票员会所在地。
铜的绝缘子覆盖着厚厚的涂料大大满溢战壕,和利用CMP光滑的铜在隔热层。
内的导体是由铜战壕的隔热层。金属阻挡层必须遮盖所有互联因为铜的扩散到附近的材料减少它们的属性。亚博网站下载连续层的多层结构生产铜和绝缘子。
CMP技术不会有效,无需重复能够停止在铜绝缘体界面和去除铜涂层的方式。
调节垫,垫护发素使用和检验
CMP调节垫的表面特征尤其重要,因为它们影响了实际面积磨损,接触、摩擦、润滑的抛光过程。聚氨酯聚合物通常是用于创建护发素垫与众多的现有模式,要么修改垫的能力持有泥浆或表面硬度。
" WLI分析器从力量可以缝合的广大地区空调垫,可以进行自动测量,如表面光洁度、深度和宽度为例。1
这些分析参数是必不可少的海沟功能清除残骸和保留泥浆,和无法衡量的大多数其他测量设备(参见图2)。
图2。调节垫自动分析。图片来源:力量纳米表面
类型的类金刚石碳(DLC)或钻石毅力涂布垫护发素是用来“条件”护发素垫本身的表面。这是之前和期间进行CMP过程。
最常见的旋转台上护发素盘移动对调节板的表面以恒定负载。垫调节器的结构慢慢削减空调垫的表面,屏蔽抛光的表面积累的碎片,磨料磨损、塑性变形和各种有辱人格的元素。
这种调节交互提高泥浆运输,打开封闭的细胞,并提供一个一致的去除率随着时间的推移和抛光表面,恢复调节垫的峡谷和山峰。
图3。(一)菱形盘和两个DLC-coated结构设计垫护发素(b和c)。图片来源:力量纳米表面
同时,泥浆磨料颗粒缓慢降解垫护发素内的结构与表面的相互作用调节垫。yabo214最初的互动将会出现的最高的粗糙表面在表面聚集在一起。
随着表面上的力增加,这些表面微凸体变形,表面微凸体短开始联系对方。减少粗糙面高度之间的关系建立在护发素垫由于持续的抛光和随之而来的可靠性和去除率降低晶片是有据可查。2
一个相对快速的降解去除率造成小于最佳调节过程。当调节过于咄咄逼人,垫寿命降低,在一次护发素垫抛光的过程本身将磨损和破坏。
因素包括晶体表面密度,钻石晶体大小、钻石晶体形态学和DLC-coated设计建设中(图3)都被测试为组件创建最佳的调节过程被抛光。
这些结构可以自动分析和检测到力量的Vision64®软件直径、体积、面积、位置、密度、音高,高度,和总表面光洁度,如图4所示利用Vision64多个地区分析。
对于这些应用程序," WLI是理想的测量方法,因为它可以分析这些小面积使用接触测量系统结构不能被发现。这也达到了重复性和纳米垂直分辨率这个半导体行业应用程序所必需的。
图4。(a)的三维光学图像垫设计,和(b)自动检测/分析设计垫护发素。图片来源:力量纳米表面
Vision64自动多个地区进行了测量分析的结构生产垫护发素,可以很容易地定位、识别,并提醒用户数据记录结构不符合预先设定的公差参数(查看图5中的图)。
%峰值高度在本例中为每个结构进入到数据库的通过/失败标准很快识别碎片,连同部分失踪,芯片结构(例如,缺陷超过红色公差带图6)。
图5。个人山峰检查垫护发素记录到数据库的通过/失败标准。图片来源:力量纳米表面
图6。(a)结构好,(b)缺失导致峰值低Rp %,和(c)碎片导致高Rp %。图片来源:力量纳米表面
作为显示在图7中,设计垫护发素通常间隔均匀的四周安装滚筒。" WLI分析器从力量包含self-calibrating激光可以进行彻底调查的五个安装垫。这些垫可以不采取任何缝合在一起的照片中间基地滚筒本身,这就节省了大量的时间。3
这种水平的先进的远程分析可以验证垫固定在滚筒的倾角、平面化和位置(见7 c)。所有的" WLI测量可以出口到客户的软件打印和定制的分析评价。
self-calibrating激光的另外的好处是,在每个测量,光学分析器self-calibrates减少环境和漂移的影响,普遍存在在使用其他测量设备。高端" WLI系统上发现,这个特性提供了最高标准的重复性和准确性。
接触坐标测量机(CMM)不能集成所需的横向分辨率的每个单独的垫,因为高纵横比和优良的特性。他们也不能执行远程垫位置检查。
图7。(一)安装板结构设计,和(b和c)自动分析安装垫护发素。图片来源:力量纳米表面
在力量的调查,缝合" WLI测量进行新的垫护发素。这些测量是对照的垫被排除在生产使用的CMP产量不足的结果。
当比较的平均高度新旧安装垫,垫的分析表明,获得符合高度规范因为任何安装角垫是平均(参见图8)。
等价的结果将通过CMM或标准的显微镜。" WLI另外能量化个人的安装角垫,这清楚地表明,垫3在一个极端的x - y角缝,生成不足CMP结果中观察到的图在图8 b。
图8。(a)垫意味着高度和(b) x - y垫倾斜角度的一个新的、好的垫和使用,坏的垫。图片来源:力量纳米表面
CMP晶片抛光结果
的CMP过程不断被开发,但它仍然有一些限制,这意味着它可以在某些半导体制造过程的步骤之一,创造了最高产量损失。是一个持续的端点检测的一个关键问题,特别是与盲抛光,以及可能发生的晶片的物理伤害。
使用此方法,很难确定目的的整平已经实现,或者当目标被移除的物质的数量,导致整个晶片设备的“热点”。
CMP技术另外应该观察到看这样的碟形均匀位移和损坏设备本身,以及隔离的障碍。力量的" WLI光学分析器可以利用监控。
在这些系统中,Vision64软件可以减去这两个缝从薄片图像和单一的图像,或从内部晶片。缝图像或参考图像然后减去取自均匀的连续测量领域。
减法元素可以应用过滤所需的预处理和post-subtraction图像(s),图像对齐运行运行,排除原像波度和形式。跟踪时,这是非常有益的高度偏离CMP研磨步骤或增长的晶片(参见图9)。
图9。(一)Z-scaled±70海里参考图像,和(b) Z-scaled±0.8 nm减去形象。图片来源:力量纳米表面
死平坦wafer-to-die所需或die-to-die结合,或与chiplets (dielets)在各种包装确认足够的分子水平面临表面之间的附着力。空洞,以及可能的互连问题可以导致纳米高度不同的高峰或低谷。
外侧测微的决议是必要的,使足够的记录结构T-Box和通过的开口。" WLI方法是唯一一个可以满足所有标准的融合埃垂直分辨率和维护的能力测微的横向分辨率在巨大,缝合地区数百毫米平方(如图10)。
图10。4.6 x 2.5毫米的视野CMP-processed晶片的纳米结构和T-Box开口。图片来源:力量纳米表面
案例研究:研究CMP抛光描述和评估垫护发素
力量应用工程师与垫护发素制造商合作,调节垫制造商,主要的CMP设备制造商,半导体晶片制造商,和学术研究人员进行的一系列调查研究金刚石护发素穿在CMP设备通过对比" WLI之前和之后拍摄的图像扩展控制磨损测试。app亚博体育
" WLI分析器从力量利用分析功能表面高度,垫粗糙度,平面化,弓从0.1纳米多少毫米。使用范围的3 d和2 d " WLI干涉数据,评估特定的公认的山峰,已知的钻石结构磨损前后对比测试。
高横向分辨率(~ 3.24微米)实现了在成像区域比较大的4.3 x 6.5毫米跨缝扫描。磨损试验后,这些山峰被识别的变化使得测量调节垫磨损。
图11轮廓三维分析磨损前后测试相同的钻石。这种技术被用来分析独特的空调设计更持久和更有效的空调的CMP垫。
图11。钻石在测试之前,(a)和(b)磨损试验后相同的钻石。图片来源:力量纳米表面
调节工具是用来衡量钻石穿扩展前后穿测试通过干涉法的数值匹配图像记录在重叠区域。
最大的共同区域由两个图像确定了匹配算法,和最终的图像调整产量最优匹配的第一形象绑定金属化。
可用的结果依赖于一个区域的存在垫护发素,绑定金属化的片段,那是在干涉仪的焦范围和足够远的抛光垫表面无关紧要的穿。
利用表面高度概率密度函数来描述图像,山峰的高度分布在与团体的钻石或单一的钻石。
平均磨损率的估计是由穿测试后的变化峰值。磨损率很低,平均5 x 104微米每分钟在710分钟。" WLI分析器的大样本区和高分辨率允许穿在这个层次上被检测出来。
钻石的外边缘设备上穿的速度比的中心,和更高的钻石一般被发现穿比短的更有效率。这个microwear另外发现与垫削减利率稳步下降。
的整个生命周期内垫护发素,每个钻石,创建一个沟垫表面应提供两种耕作,材料推到一边,和切割,材料是排除在沟。
建议削减利率的下降与垫材料的数量,增加投入,而不是削减而锋利的点和边缘接触钻石抛锚了。
研究人员总结从这个数据,减少削减率与护发素年龄是耕地的增加和减少的结果在联系钻石切割技巧和边缘分解。
进一步研究使用上面列出的大多数因素能够测量扩展穿创新菱形盘调节器的设计,工程垫护发素的目标,将更有效地抵抗磨损和腐蚀,同时保持足够的CMP垫波兰。
力量WLI光学分析器是由研究人员利用分析金刚石表面的护发素,前后有关护发素磨损和抛光过程。
一个模板来选择区域进行分析,确保同一地区成像前后延长磨损试验。聚四氟乙烯膜用于涂层的实验设计减少化学侵蚀和衬底穿。
垫护发素是安装在一个不同的抛光工具现场抛光铜晶片间隔期间穿实验。实时除铜、剪切力和垫温度率量化。
" WLI进行选择区域的护发素磨损前后表面测试测量差异。干涉法分析表明,塑性变形和横向剪切力流离失所的涂层材料diamond-free区和导致相邻的钻石被部分或完全覆盖。
轮廓周围多个同级钻石分析也发现使用护发素收紧。这表明涂层立刻包围的一些钻石流离失所,这些钻石是活跃。
使用这些结果从热的观察方法和" WLI和同步数据,研究人员能够证明上的涂层提供保护垫护发素磨料和化学损伤,甚至显示,30小时后,性能不下降。
的设计也提供了一个工具,逐渐暴露出更多的钻石垫磨损。
结论
" WLI分析器从小说力量有能力执行三维,高效、高分辨率、非接触式表面纹理映射在事实上高度鳞片。
这使得这些系统上级计量技术表征垫的护发素,护发素垫,和其他元素在CMP过程,如晶片检查。护发素垫自动识别制造缺陷而被检查沟的深度和宽度。
垫护发素可以分析钻石密度、表面光洁度,结构缺陷检查、一致性,和总垫结合滚筒。
由此产生的CMP加工设备可以另外审计CMP热点和平面化,表面光洁度,在(碟形/侵蚀)和抛光,深度,高度,宽度,和更多。
从力量提供3 d光学分析器测量CMP过程的各种元素的一种方式,将被证明是无价的追求更高效的处理和越来越小的半导体特性,以及优越的晶片- /文明程度结合先进的包装。
确认
从材料最初由罗杰Posust亚博网站下载a从力量和塞缪尔·莱斯科。
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这些信息已经采购,审核并改编自力量提供了纳米材料的表面。亚博网站下载
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