CMP過(guò)濾是諸多半導(dǎo)體過(guò)濾工藝中比較有趣且特殊的的一環(huán)。它不同于其他過(guò)濾工藝，對(duì)固體雜質(zhì)要求“寧錯(cuò)殺，不放過(guò)”，在CMP Slurry 過(guò)濾中，我們理想的狀態(tài)是“不放過(guò)一個(gè)壞人，不冤枉一個(gè)好人”。
概念簡(jiǎn)述
CMP全稱化學(xué)機(jī)械研磨(Chemical Mechanical Polishing)或者叫化學(xué)機(jī)械平坦化(Chemical Mechanical Planarization)。是一個(gè)化學(xué)腐蝕+物理研磨的平坦化過(guò)程，可以把表面粗糙度打磨到1納米以下。
CMP工藝在半導(dǎo)體生產(chǎn)中有著舉足輕重的地位。半導(dǎo)體工藝，對(duì)晶圓表面的平坦度有著幾近苛刻的要求，這是因?yàn)樵诠饪痰臅r(shí)候，需要晶圓表面絕對(duì)的平坦，才能才能保證光刻圖像清晰不失焦。
光刻機(jī)鏡片粗糙度RMS小于0.05nm
不僅晶圓需要CMP打磨，濕法刻蝕后要打磨緊致腐蝕的粗糙面方便涂膠沉積；淺槽割離(SEI)后要打磨，磨平多余的氧化硅，完成溝槽填充；金屬沉積后要打磨，去除溢出的金屬層，防止器件短路
CMP過(guò)濾要點(diǎn)
① Filtration Retention
Cmp漿料過(guò)濾與其他料液過(guò)濾要求不同，在CMP Slurry過(guò)濾工藝中，理想狀態(tài)下，我們希望直徑大于某個(gè)值的顆粒能被過(guò)濾，而小于這個(gè)值的顆粒則保留，使研磨液的平坦化效果達(dá)到最佳。
在實(shí)際工序中很難達(dá)到這一理想狀態(tài)，部分符合工藝要求的顆粒會(huì)被截留，造成性能損失；部分超過(guò)要求直徑的顆粒會(huì)流入后端，造成表面缺陷。
下圖三條曲線紅色表示常規(guī)過(guò)濾器對(duì)不同直徑顆粒過(guò)濾比率，紫色表示理想狀態(tài)下不同直徑顆粒被濾除的比率，藍(lán)色表示實(shí)際CMP過(guò)濾工藝對(duì)不同直徑顆粒的過(guò)濾比。我們由圖可知，在實(shí)際過(guò)濾工藝中，仍然有一部分合格的研磨顆粒被濾除，而一部分直徑過(guò)大的顆粒流入過(guò)濾器下游。
② Shear Stress Effect
CMP漿料過(guò)濾的一個(gè)難點(diǎn)在于，經(jīng)過(guò)優(yōu)異的過(guò)濾工藝，Slurry中的大顆粒都被濾除，但保留下來(lái)的小顆粒會(huì)在應(yīng)力作用下聚結(jié)成團(tuán)，變成能對(duì)晶圓表面造成損傷的大顆粒。
造成這個(gè)現(xiàn)象的原因，除了有納米級(jí)顆粒自身的吸附力外，過(guò)濾纖維的剪應(yīng)力也會(huì)擠壓小顆粒成團(tuán)。因此減少應(yīng)力是CMP過(guò)濾工藝的重點(diǎn)。
下圖表示不同應(yīng)力下顆粒聚團(tuán)的數(shù)值。
③ Idle effect-Filtration
在靜置過(guò)程中，研磨液中固體顆粒的尺寸會(huì)變大，將會(huì)影響漿料在研磨過(guò)程中的性能。因此大部分半導(dǎo)體廠家會(huì)將研磨液在容器罐中不斷循環(huán)過(guò)濾，以避免結(jié)團(tuán)的比率。
大立解決方案
大立為半導(dǎo)體工藝中的CMP過(guò)濾研制PSWM系列濾芯。
PSWM系列濾芯采用納米級(jí)纖維膜，具有更低的流量壓差，在減少應(yīng)力、降低顆粒結(jié)團(tuán)比率的同時(shí)，有效延長(zhǎng)了濾芯使用壽命。
PSWM由內(nèi)到外的梯度結(jié)構(gòu)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)CMP的slurry精準(zhǔn)過(guò)濾，高效攔截大顆粒，放行有效顆粒。
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