【摘 要】
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随着集成电路的日益发展,生产工艺上铜已经成为首选的布线材料。目前,化学机械抛光（CMP）技术被认为是晶圆平坦化的最好方法之一。但抛光后沾污的颗粒会影响器件性能,最终导致电路失效。所以铜CMP后清洗工艺中对颗粒去除的研究是至关重要的。本论文重点讨论两种表面活性剂复配机理以及在铜CMP后清洗中对颗粒的去除效果。本文选取了几种不同亲、疏水基团结构的阴、非离子表面活性剂,对其结构特点和润湿性能进行分析。采
【基金项目】
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国家中长期科技发展规划02科技重大专项（2016ZX02301003-004＿007）; 国家自然科学基金资助项目（61704046）
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随着集成电路的日益发展,生产工艺上铜已经成为首选的布线材料。目前,化学机械抛光（CMP）技术被认为是晶圆平坦化的最好方法之一。但抛光后沾污的颗粒会影响器件性能,最终导致电路失效。所以铜CMP后清洗工艺中对颗粒去除的研究是至关重要的。本论文重点讨论两种表面活性剂复配机理以及在铜CMP后清洗中对颗粒的去除效果。本文选取了几种不同亲、疏水基团结构的阴、非离子表面活性剂,对其结构特点和润湿性能进行分析。采用接触角和表面张力实验分析它们的润湿性能。最后选择阴离子表面活性剂（AES,1000 ppm）和非离子表面活性剂（JFC-E,2500 ppm）按不同体积比进行复配研究。对不同体积比下的润湿性能、吸附腐蚀情况和清洗效果分别进行了接触角、表面张力、电化学和扫描电子显微镜（SEM）实验分析。利用红外光谱实验和分子间相互作用参数的计算研究表面活性剂复配机理,以及分子间相互作用对颗粒去除的影响。研究结果表明,AES（1000 ppm）和JFC-E（2500 ppm）按体积比为2:3复配产生的协同作用最好。表面活性剂分子在铜表面的吸附效果最好,对铜表面的润湿性能和颗粒的去除效果最佳,同时对铜表面状态的腐蚀影响最小。研究认为复配表面活性剂的分子通过范德华力相互吸引,以物理吸附方式吸附在铜表面。并且分子间相互作用会影响分子的吸附和胶束结构的形成。在混合单分子吸附层和混合胶束中分子的吸引力越强,颗粒去除效果越好。本文还研究了复配表面活性剂对颗粒的去除效果。由于复配表面活性剂的p H为酸性,因此研究碱性条件不同体积比下的润湿性能、吸附腐蚀情况和清洗效果。然后优化最佳体积比清洗液的p H值,得到一种新型碱性清洗液。同时以此种碱性清洗液研究清洗工艺参数对颗粒的去除效果。通过分析刷子转速、间距和去离子水刷洗时间来获得一种最优的铜CMP后清洗颗粒去除的清洗方案。最终优化的清洗方案为:（1）最佳清洗液配比:AES（1000 ppm）和JFC-E（2500 ppm）按体积比为2:3复配,清洗液的p H值为9.5。（2）最佳工艺参数:刷子转速为150 rpm,刷子间距为-0.7 mm,去离子水刷洗时间为140 s。优化清洗后的颗粒去除率为98.3%。
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