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基于LEDLS技術(shù)的二氧化硅拋光液濃度與粒徑精準(zhǔn)表征
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時(shí)間: 2025-07-09 08:51 瀏覽量: 8


關(guān)鍵詞:CMP拋光液、濃度檢測(cè)、體積分?jǐn)?shù)、LEDLS技術(shù)、BeNano 180 Zeta Max


一、濃度檢測(cè)的工業(yè)意義

在半導(dǎo)體制造中,二氧化硅拋光液濃度直接影響CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)工藝質(zhì)量:

  • 濃度過(guò)高:顆粒聚集風(fēng)險(xiǎn)↑,分散穩(wěn)定性↓,導(dǎo)致晶圓表面劃傷

  • 濃度過(guò)低:膜層覆蓋不足,拋光效率↓
    傳統(tǒng)烘干稱(chēng)重法耗時(shí)且無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)控,亟需高效精準(zhǔn)的檢測(cè)方案。


二、核心技術(shù)原理

BeNano 180 Zeta Max 集成專(zhuān)利 LEDLS技術(shù)(光散射-消光聯(lián)合法),實(shí)現(xiàn)濃度與粒徑同步分析:

  1. 多參數(shù)聯(lián)測(cè)

    • 動(dòng)態(tài)光散射(DLS):173°角檢測(cè)散射光,獲取粒徑分布(光強(qiáng)加權(quán))

    • 消光法:0°角檢測(cè)透射光衰減,結(jié)合米氏理論計(jì)算體積分?jǐn)?shù)

  2. 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

    • 無(wú)需甲苯校正,避免毒性試劑

    • 支持寬濃度范圍(10?~1012 particles/mL)

    • 單角度檢測(cè)簡(jiǎn)化光路設(shè)計(jì)


三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證

樣品體系:130nm二氧化硅拋光液(折射率1.45,吸收率0.0001)
方法

  1. 理論濃度標(biāo)定

    • 烘干稱(chēng)重法測(cè)得原液體積分?jǐn)?shù) 41% v/v(密度2.2g/cm3)

  2. 梯度稀釋

    稀釋倍數(shù)理論體積分?jǐn)?shù)理論數(shù)量濃度(particles/mL)
    100×0.41%3.56×1012
    1000×0.041%3.56×1011
    10000×0.0041%3.56×101?

儀器參數(shù)

  • 激光波長(zhǎng):671nm(50mW)

  • 檢測(cè)器:173°角APD(散射光),0°角PD(透射光)

  • 樣品池:一次性PS池


四、結(jié)果與討論

1. 粒徑穩(wěn)定性驗(yàn)證(表1)

稀釋倍數(shù)Z-均粒徑(nm)PDI
100×130.20.03
1000×129.80.04
10000×130.50.02
? 所有樣品PDI<0.05,證實(shí)稀釋未影響顆粒分散均一性。

2. 濃度檢測(cè)精度(圖4)

參數(shù)100×稀釋1000×稀釋10000×稀釋
實(shí)測(cè)體積分?jǐn)?shù)0.4289%0.0373%0.0038%
實(shí)測(cè)數(shù)量濃度4.94×10124.01×10114.56×101?
? 濃度梯度間呈 10倍線(xiàn)性關(guān)系(R2=0.999),誤差<12%


3

3. 適用性驗(yàn)證(圖5)

  • 有效檢測(cè)區(qū)間

    • 粒徑范圍:100~400nm

    • 濃度范圍:101?~1012 particles/mL

  • 實(shí)測(cè)值與理論值偏差<15%,滿(mǎn)足半導(dǎo)體工藝控制需求


五、技術(shù)優(yōu)勢(shì)與產(chǎn)業(yè)價(jià)值

  1. 突破傳統(tǒng)局限

    • 5分鐘內(nèi)同步獲得粒徑、體積分?jǐn)?shù)、數(shù)量濃度三重參數(shù)

    • 非破壞性檢測(cè),支持產(chǎn)線(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控

  2. 半導(dǎo)體質(zhì)控應(yīng)用

    • CMP拋光液濃度在線(xiàn)校準(zhǔn)

    • 團(tuán)聚體早期預(yù)警(濃度異?!酵蛔儯?/p>


結(jié)論

BeNano 180 Zeta Max的LEDLS技術(shù)為二氧化硅拋光液提供了快速、精準(zhǔn)、無(wú)標(biāo)樣的濃度檢測(cè)方案。該技術(shù)可有效監(jiān)控半導(dǎo)體CMP工藝中顆粒濃度與分散狀態(tài),對(duì)提升晶圓表面質(zhì)量及良率具有重要工程價(jià)值。