在半導(dǎo)體制造過程中，為了實現(xiàn)晶圓表面的平滑和均勻，CMP工藝發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。CMP拋光液利用物理研磨和化學(xué)腐蝕雙重作用，先與晶圓表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成一層軟化層，然后用漿料磨料和拋光墊去除氧化層，從而實現(xiàn)對晶圓的精密拋光。然而，CMP過程中拋光液中的顆粒不可避免地會黏著于晶圓表面，若在后清洗環(huán)節(jié)不徹底清除這些殘余顆粒，將嚴(yán)重影響后續(xù)制程的質(zhì)量和最終產(chǎn)品的性能。

在后清洗環(huán)節(jié)中，如果晶圓表面和殘留顆粒之間的Zeta電位差異較大，且為相反符號（即一正一負(fù)），則兩者之間會存在較大的靜電吸引力，不僅使得顆粒難以被清洗掉，而且清洗后也極易再次吸附到晶片表面。因此要想讓CMP研磨液和半導(dǎo)體晶圓之間達(dá)到一個干凈的清洗效果，必須克服兩者之間的靜電吸引力，并最好調(diào)控顆粒的Zeta電位，使它們之間帶上相同電荷而產(chǎn)生排斥力。

拋光硅晶片上吸附的玷污微粒的吸附狀態(tài)控制和去除

（來源：參考文獻(xiàn)1）

根據(jù)Stern雙電層理論，帶電顆粒會吸附分散體系中的反相電荷的粒子，顆粒表面的離子被強(qiáng)力束縛，距離較遠(yuǎn)的離子則形成一個相對松散的電子云，電子云的內(nèi)外電位差就叫Zeta電位。通常，ZETA電位的調(diào)控可通過控制PH值實現(xiàn)，例如在清洗過程中，如果殘余粒子的Zeta電位為正值，適當(dāng)加入酸，顆粒會得到更多的正電荷，Zeta電位絕對值變大；而當(dāng)加入堿時，顆粒的電荷將會被中和，使Zeta電位絕對值變小，直至達(dá)到零Zeta電位點后再次升高，并為負(fù)值，若此時，晶圓表面電荷為負(fù)值，則能夠產(chǎn)生較大的靜電互斥力，而實現(xiàn)高質(zhì)量的清洗。

PH對Zeta電位的影響（來源：材料與器件檢測技術(shù)中心）

為了實現(xiàn)ZETA電位的可控控制，使晶圓達(dá)到干凈的清洗效果，采用先進(jìn)的Zeta電位技術(shù)評價研磨液和半導(dǎo)體之間的相互靜電作用關(guān)系必不可少。大塚電子（蘇州）有限公司推出的ELSENEO系列ZETA電位測試系統(tǒng)通過采用電泳光散射法，并結(jié)合電滲透測量和繪圖分析，不僅能夠?qū)㈩w粒的電泳速度測量問題轉(zhuǎn)化為散射光頻移測量問題，精確測定溶液的Zeta電位，還可以用于確認(rèn)測量數(shù)據(jù)內(nèi)ZETA電位分布的再現(xiàn)性及判定雜質(zhì)的波峰，在測量速度、統(tǒng)計精度和重現(xiàn)性方面都具有突出優(yōu)勢。

即將于8月25-26日在無錫舉辦的“2024年全國精密研磨拋光材料及加工技術(shù)發(fā)展論壇”上，上海敦祥工貿(mào)有限公司作為本次會議贊助商及大塚電子的代理商，邀請了大塚電子（蘇州）有限公司的技術(shù)統(tǒng)括橋田紳乃介先生現(xiàn)場分享報告《 CMP研磨液和半導(dǎo)體晶圓之間的相互靜電作用評價》，屆時他將結(jié)合實例深入介紹并在展臺展出ELSENEO系列ZETA電位測試系統(tǒng)。

報告人介紹

橋田紳乃介，碩士畢業(yè)于日本兵庫縣立大學(xué)研究生院研究分析化學(xué)專業(yè)。2010年開始在大塚電子株式會社測量分析設(shè)備開發(fā)部門從事基于激光的納米粒子評價設(shè)備的分析業(yè)務(wù)和應(yīng)用實例制作業(yè)務(wù)。負(fù)責(zé)編寫介紹動態(tài)光散射法和電泳光散射法測定原理和應(yīng)用實例的技術(shù)書籍，每年舉辦技術(shù)研討會。

關(guān)于大塚電子

作為世界500強(qiáng)企業(yè)之一的大冢集團(tuán)，其旗下日本大塚電子集團(tuán)的子公司大塚電子（蘇州）有限公司以“多樣性”、“創(chuàng)新性”和“全球化”作為基本方針，并融合了自公司成立以來積累的核心技術(shù)，為用于光學(xué)特性測試的測量儀器、分析儀器提供從銷售到售后的全面服務(wù)支持，包括偏光片測試儀、位相差測試儀、液晶Cellgap測試儀、ColorFilter色度機(jī)、膜厚測試儀、透過率測試儀、反射率測試儀、納米粒度儀等，可以滿足納米技術(shù)、高分子化學(xué)、新材料、食品、半導(dǎo)體和醫(yī)藥等諸多領(lǐng)域從研發(fā)到質(zhì)量管理各方面的需求，擁有精度高、測試快、操作簡便、市場占有率高、客戶群體廣的特點及優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)：

[1]張偉鋒,周國安,詹陽.CMP后的晶圓清洗過程研究[J].電子工業(yè)專用設(shè)備.

無錫研磨拋光論壇會務(wù)組