在CMP(化學機械研磨)技術隨著IC製程不斷地演進而逐漸被廣泛用來做平坦化處理(Planarization)的同時,隨之而來對研磨液(slurry)的處理問題也逐漸衍生出來,因而不斷困擾著業界同仁。
Demand在CMP製程發展之初,即已專注於此一技術之發展,並著手因應此一製程而配合發展出一套完整的過濾技術,以尋求與業界相互成長,相互支援的契機,以下將就此一新過濾技術做一詳細介紹。
■ 研磨液的特性
不論是Oxide、poly亦或metal、slurry,其基本成份皆含有研磨用的固形顆粒,其大小有不同的分佈,而這些顆粒真正有用的是分佈於0.1um左右的size。若顆粒過大,則研磨時會造成不預期的晶片刮傷。但是,skyrrt本身也易凝結形成gel或particle,甚或硬化變質,這也是slurry必須不斷攪拌及過濾的原因。
■ 特別的過濾需求
因為slurry主要是靠固定顆粒(0.1um左右)來研磨(當然也有chemical的化學作用),所以不能用傳統的過濾觀念來過濾(亦即把所有particle都過濾掉這是所謂的絕對過濾),而是把大於作用顆粒(分佈在0.1um左右的顆粒)的particle過濾掉而讓真正有作用的顆粒通過。此外,為避免slurry的流率受壓降的影響,在filter的設計安排上又必須注意其壓損的效應。
■ 新的過濾技術
Demand即針對以上之特殊要求而發展一種專門針對此一應用的過濾方法;亦即利用四種不同過濾效率的濾膜組合,由大至小,由外而內,逐層漸進地將較大的顆粒阻絕於濾膜之中而讓有研磨作用的顆粒通過。經過過濾後,真正有研磨作用的顆粒分佈比例仍如原始slurry一樣,未影響其成份比例,也不會破壞原有的研磨特性。
■ 因應而生的新過濾觀念-TSM
因為slurry整個流路漫長且又比一般化學液易變質,凝固而形成particle或gel,同時又要保有其研磨作用之顆粒。因此,目前已有所謂的TSM(Total Slurry Management)之觀念出現,亦即將整條slurry流路做充份有效的管理監控,才能使此一技術真正發揮效益。
■ 總結
最後,我們以專業過濾及純化技術支援者的經驗提出以下兩點重要的革新觀念:
(1) 在CMP隨著製程演進而逐漸被普及使用的同時,必須注意到的slurry過濾技術,已不再是傳統的絕對過濾,而是過濾掉粗顆粒,保持細的研磨顆粒濃度;我們稱之為「再精密過濾」。此一過濾精度沒有一個標準可言,但是我們說明一個原則:過濾精度與filter壽命必須達成一個平衡;filter愈精密,雖然可確保晶片不被刮傷,但相對的壽命也短。反之,filter壽命要長,則其精度愈差,愈有大顆粒通過的危險而刮傷晶片。
(2) CMP filter的過濾精度,不再是固定於某一定pore size 的精度,而是針對分佈於一個範圍的size的過濾效率。如果有必要,請向filter vendor詢問過濾效率的data,可做深入的比較,甚至於廠內自行測試分析才是最好的評估方式。
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