掌握製程關鍵的CMP技術
當我們能在一塊小小的晶片上放入更多更小的電晶體，晶片所能執行的運算就會更加的快速且複雜。在現今的積體電路加工產業，要想將晶片做到細緻的加工，傑出的光刻技術、封裝技術、新穎材料都至關重要 —— 建立在這些基礎上，從一塊晶圓開始慢慢搭建一層一層的電晶體，過程中我們必須確保在每一層的加工後能夠將多餘的部分完美切削研磨，形成足夠平坦的面才能再進行下一步的加工 —— 不夠完美的研磨，可能造成技術與材料的浪費。本篇文章將深入探討在晶圓加工上的重要環節「化學機械平坦化(Chemical-Mechanical Planarization, CMP)」。
什麼是CMP？化學機械平坦化意即通過使用研磨漿料 (以下統稱CMP Slurry) 對晶圓進行打磨使其平坦化以利加工，而漿料又會再細分成「介電層研磨液」或是「金屬研磨液」，兩者在磨料的選擇上會有所區隔，並且分散相的酸鹼值也會因應調整，有時更需要添加額外的化學試劑以達特定目的 (eg. 添加氧化劑來加速金屬氧化)。
這些成份複雜且需要精準控制的CMP Slurry若是品質稍有差池，就會影響晶圓加工的良率，本篇文章將整理三點CMP Slurry的指標參數及其在品質管理上為何能成為關鍵的原因。
CMP Slurry 的品質提升關鍵
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#磨料的粒徑大小與分布
如前文中所述，如要能確保小奈米製程的品質，關鍵就在於CMP是否能完美打磨晶圓 —— 當CMP Slurry的粒徑太大，會過度打磨晶圓導致浪費，這也解釋了為何一般CMP Slurry裡的磨料顆粒大小都落在50-200nm的範圍內。此外，如果漿料的分布過寬，甚至含有很大的團聚物，就有可能使研磨過程中刮傷 (scratch) 晶圓，降低良率，因此對於漿料供應商而言，能否提供數據，證明漿料具有單一且適當的粒徑大小十分重要。
#磨料在研磨液中的帶電性
除了大小，漿料顆粒的帶電性(Zeta potential)也應被精準控制，-而帶電性與為什麼研磨氧化層或是金屬的漿料會需要有不同的pH環境息息相關。以常見的氧化層漿料SiO2為例，通常會將其酸鹼值調整到10-11的鹼性環境 —— 這是因為SiO2的等電位點約為2.7 —— 若要使其帶極強負電就需要將其配置在鹼性環境中，因只有這樣做才可確保顆粒不會在研磨過程中團聚刮傷晶圓。
#CMP Slurry在保存或運送過程中的穩定性
由於CMP過程中會消耗大量的CMP Slurry，因此通常廠商會一次準備大量存貨。然而如果這些漿料在保存期間發生了任何變化，例如常見的團聚、沉降、沉澱等，待其要實際使用時可能會導致不同時間研磨的效果不一，因此漿料在出貨前應確實地監控漿料的穩定性，並預測漿料的使用期限。如何精準掌握CMP Slurry指標參數?
確實地監控CMP Slurry的指標參數能有效維持漿料品質。而準確掌握指標參數，則可使用如DLS及穩定性分析儀等設備，以最少的樣品量且在最短的時間內完成量測；除了漿料，CMP過程中會使用到的CMP墊(CMP Pad)和修整器(Conditioner)亦都有各自需要掌握的監控要點。
Nanotrac Flex DLS 奈米粒徑分析儀
Microtrac Nanotrac Flex 使用動態光散射 (DLS) ，可提供有關粒徑、濃度和分子量的訊息。可通過可靠的技術、更高的精度和更好的準確度實現更快的測量。其獨特而高度靈活的光學探頭設計和雷射光放大檢測，可選擇容器作為測量單元，滿足各式的應用需求，並允許測量寬濃度範圍內的樣品、單峰或多峰樣品，無需事先了解粒徑分佈。
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Microtrac Zeta 電位分析儀
Microtrac Stabino ZETA專為測量顆粒表面電荷和穩定性設計，是一款專門用於測量和分析顆粒穩定性的儀器，適用於研究顆粒表面電荷和界面電勢（如zeta電勢和流動電勢），協助評估懸浮液、乳液和奈米顆粒的穩定性。 可同時檢測zeta電位、流動電位、電導率、pH值和溫度 ，並適用於各種大小和濃度的顆粒、結合NANOTRAC FLEX進行粒度測量。
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Microtrac 膠體穩定性分析儀
Microtrac 膠體穩定性分析儀基於SMLS技術，提供多種規格，可在同一單元中測量多個樣品，並且定量化沉降、上浮、絮凝或凝聚等物理現象。完全符合ISO建議，非侵入式、非破壞性的測量無須對樣品進行稀釋，保護樣品的完整性及原始狀態。
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