Ultra-Sensitive Online Monitoring of CMP Slurries by Single-Particle Optical Sensing (SPOS)通过单颗粒光学传感（SPOS）对CMP浆料进行超灵敏的在线监测

我们已经开发了一个强大的工具，可以对CMP浆料进行连续的在线监控。我们的�?span style="font-family: 'Times New Roman',serif">AccuSizer 780 / OL系统基于单颗粒光学传感（SPOS）技术，可以快速，准确地确定大亍�span style="font-family: 'Times New Roman',serif">0.5微米皃�span style="font-family:'Times New Roman',serif">‛�/span>异常“�/span>颗粒的粒径分布（PSD），这可能会导致严重的缺陷。抛光过程中的晶圆表面、�span style="font-family:'Times New Roman',serif"> PSD中这些大颗粒‛�/span>尾巴“�/span>的来源包括浆液分配系统中的泵和过滤器不良，以及由亍�span style="font-family:'Times New Roman',serif">pH或热冲击引起的胶体不稳定性的发生，以及其他影响。与‛�/span>集成“�/span>方法（例如激光衍射（将亚微米区域皃�span style="font-family: 'Times New Roman',serif">Mie散射不�span style="font-family:'Times New Roman',serif">1微米以上皃�span style="font-family:'Times New Roman',serif">Fraunhofer衍射结合在一起））相比，SPOS技术仅对总粒子数量的一小部分敏感，例如，大亍�span style="font-family:'Times New Roman',serif">0.5μm的颗粒。但是，SPOS方法可为这些较大的颗粒提供真实的分布，而不会出现严重困扰激光衍射的严重伪影。由亍�span style="font-family:'Times New Roman',serif">SPOS方法具有较高的灵敏度和分辨率，因此很容易揭示出较大的离群值（通常是较小的基团的团聚体）的浓度变化很小。这亚�span style="font-family:'Times New Roman',serif">‛�/span>细节“�/span>对于评估CMP浆料的质量至关重要，但通常会被诸如激光衍射或超声衰减之类的集成方法完全忽略、�span style="font-family:'Times New Roman',serif"> 780 / OL系统利用专有的两阶段自动稀释系统（正在申请专利），该系统可以容纳组成和浓度变化很大的浆料、�span style="font-family:'Times New Roman',serif"> SPOS传感器基于新颖的设计（已获得专利），该技术结合了光散射和消光的物理原理，使其能够实现高灵敏度和宽动态范围（0.5臲�span style="font-family:'Times New Roman',serif">400μm）。先进的电子设计可产生高分辨率和稳定性的多通道PSD结果。该系统易于实现，可以在Windows NT下作为应用程序进行操作。作为在线系统的选件，可以提侚�span style="font-family:'Times New Roman',serif">� DLS“�/span>（动态光散射）模块，该模块能够表�?span style="font-family:'Times New Roman',serif">CMP浆料的整个亚微米PSD。将对二氧化硅，氧化铝和氧化铇�span style="font-family:'Times New Roman',serif">CMP浆料的基本原理以及代表�?span style="font-family:'Times New Roman',serif">PSD结果进行审查、�/p>

I.技�?/strong>-简要摘�?/strong>

A.单粒子光学传感（SPOS（�/strong>

·问题：定量确宙�span style="font-family:'Times New Roman',serif">CMP浆料的粒度分布（PSD）中大颗粑�span style="font-family:'Times New Roman',serif">‛�/span>离群倻�span style="font-family:'Times New Roman',serif">“�/span>的浓�?span style="font-family:'Times New Roman',serif">/大小

·解决方案：具有自动稀释功能的单颗粒光学传感（SPOS（�/p>

·两种SPOS技�?/strong>，它们可以检测穿过小的光学传感区域（�?0×400×1000μm）的单个粒子９�/p>

·消光＇�span style="font-family:'Times New Roman',serif">LE（�span style="font-family:'Times New Roman',serif">‒�/span>跨流道的透射光强度的瞬时小幅减小（有用的大小范围９�span style="font-family:'Times New Roman',serif">�?.5臲�span style="font-family:'Times New Roman',serif">�?00μm（�/p>

·光散射（LS（�span style="font-family:'Times New Roman',serif">‒�/span>在一定的散射角范围内，光强度会瞬时增加（有用的尺寸范围：�?.5臲�span style="font-family:'Times New Roman',serif">�?-5μm（�/p>

·SPOS提供了最高分辨率的单颗粒检测、�span style="font-family: 'Times New Roman',serif"> SPOS可以真实地显礹�span style="font-family:'Times New Roman',serif">CMP浆料的粒径分布（PSD）的大颗粑�span style="font-family:'Times New Roman',serif">‛�/span>尾巴“�/span>＇�span style="font-family:'Times New Roman',serif">�?.5μm），这与‛�/span>集成“�/span>方法不同� 激光衍射，超声衰减，光学浊�?/p>

·SPOS与集成方法：对有问题的异常粒子的一小部分的详细‛�/span>快照“�/span>，以及整�?span style="font-family:'Times New Roman',serif">PSD的全局图片

·SPOS提供了真实的PSD粒子数量与直径的关系＇�span style="font-family:'Times New Roman',serif">8�?span style="font-family:'Times New Roman',serif">512个通道），无需假设PSD的形犵�/p>

·大动态范図�span style="font-family:'Times New Roman',serif">–≈0.5臲�span style="font-family:'Times New Roman',serif">400μm（新传感器设计，请参见下文）

·高速和可重复�?span style="font-family:'Times New Roman',serif">‒�/span>通常�?span style="font-family:'Times New Roman',serif">1-2分钟的分析时间内寸�span style="font-family:'Times New Roman',serif">100,000臲�span style="font-family:'Times New Roman',serif">500,000个颗粒进行计数和尺寸调整

·在线监测的理想选择，当与用于自动稀释浓�?span style="font-family:'Times New Roman',serif">CMP浆料的机制一起使用时（通常需�?span style="font-family: 'Times New Roman',serif">5-10毫升（�/p>

·与动态光散射＇�span style="font-family:'Times New Roman',serif">DLS）技术兼容，可以提供整个‛�/span>几乎亚微籲�span style="font-family:'Times New Roman',serif">� PSD的有用的全局‛�/span>快照� ‒�/span>可以用于在线CMP浆料监控

·专有的传感器设计（专利）–� LE + LS“�/span>� 结合亅�span style="font-family:'Times New Roman',serif">LE技术（大尺寸范围和对颗粒成分的相对不敏感性）咋�span style="font-family:'Times New Roman',serif">LS方法（高灵敏度，低颗粒直径限制）的优势� 参见下面的图1、�/p>

Figure 1:Simplified block diagram of a combination “LE+LS� sensor (Pat.)

·下面的图2显示亅�span style="font-family:'Times New Roman',serif">LE400-05SE传感器（标称尺寸范围丹�span style="font-family:'Times New Roman',serif">0.5-400μm）的典型响应（校准曲线），它结合了消光（LE）和光散射（LS）响应、�/p>

Figure 2: Typical response (pulse height vs particle size) for “LE+LS� sensor.

B.自动样品稀釉�/strong>

·已经开发出两种自动稀释浓�?span style="font-family:'Times New Roman',serif">CMP浆料的方法，它们非常适合在线应用９�/p>

·自动＂�span style="font-family:'Times New Roman',serif">1 ‒�/span>单级自动稀释系统，基于注入皃�span style="font-family:'Times New Roman',serif">CMP浓缩浆的连续，指数稀释（已颁发专利）� 主要优点：简单，速度快（国�span style="font-family:'Times New Roman',serif">3A（�/p>

·V =稀释室中液体的体积＇�span style="font-family:'Times New Roman',serif">ml（�/p>

·ΔV=捕获/注入的浓缩浆液样品的体积＇�span style="font-family:'Times New Roman',serif">ml（�/p>

·F_D=进入稀释室的过滤后稀释液的流速（ml / s（�/p>

·C_S=浓缩浆液样品中的颗粒浓度（＃/ ml（�/p>

·C＇�span style="font-family:'Times New Roman',serif">t（�span style="font-family:'Times New Roman',serif">=穿过传感器的流体中的颗粒浓度（＃/ ml（�/p>

·C＇�span style="font-family:'Times New Roman',serif">t（�span style="font-family:'Times New Roman',serif">= C₀exp＇�span style="font-family:'Times New Roman',serif">-t /τ），其中τ= V / F_D咋�span style="font-family:'Times New Roman',serif">C₀≇�/span>＇�span style="font-family:'Times New Roman',serif">ΔV/ V（�span style="font-family:'Times New Roman',serif">C_S＇�span style="font-family:'Times New Roman',serif">ΔV<< V（�/p>

·自动装置＂�span style="font-family:'Times New Roman',serif">2 ‒�/span>两阶段自动稀释系统，基于预先稀释的CMP浆料的稳态混合流稀释（正在申请专利）� 主要优点：灵活性强，稀释范围广（以简化形式显示，国�span style="font-family:'Times New Roman',serif">3B（�/p>

·V₁=预稀释室中的液体体积＇�span style="font-family:'Times New Roman',serif">ml（�/p>

·F_S=预稀释样品进入第二级稀释器的流速（ml / s（�/p>

·F_D=稀释剂进入第二级稀释器的流速（ml / s（�/p>

DF1 � V₁/ΔV ;

DF2 = 1 + F_D/F_S

Figure 3a:Single-stage Autodilution module, AccuSizerTM780/ONLINE systemFigure 3b:Two-stage Autodilution module, AccuSizerTM780/ONLINE system

II.技�?/strong>-简要介绌�/strong>

国�/span>4：用于自动监控浓�?/span>CMP浆料皃�/span>AccuSizerTM 780 / ONLINE光学粒度仪、�/span>

三，AccuSizer结果–�/span>简要介绌�/strong>

国�/span>5：通过DLS＇�/span>NICOMP 380）获得的‛�/span>优质“�/span>氧化铈浆料（＂�/span>1）的近似PSD ‒�/span>简单的‛�/span>高斯“�/span>＇�/span>2参数）分析，体积重量平均直径丹�/span>324 nm＇�/span>0.32μm（�/span>，且适合度高＇�/span>chi sq = .25（�/span>

国�/span>6：通过Fraunhofer（激光）衍射获得的氧化铈＂�/span>1的体�?/span>-重量PSD，这是另一秌�/span>‛�/span>集成“�/span>方法-体积-重量的平均直径也�?.3μm、�div>