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圖 1、研磨液中大顆微粒子數與刮傷缺陷之關係 [3] 圖 2、深層式濾心之過濾示意圖 [5]

1.0x10
100%
8.0x10
LPC ( particles/g slurry ) 6.0x10 50% 75% Ideal Status

4.0x10
25%

2.0x10
0%
0.0
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
Scratch Counts Actual Status

呈現正相關，如 圖1 所示 [3] 。目前
圖 3、垂直過濾及掃流過濾之示意圖
研磨液供應系統改善手法為過濾，
依過濾次數可分為單次過濾及循環
過濾 [4] ，由於研磨液供應系統所使
垂直過濾 掃流過濾
用的濾心為深層式，循環過濾效果
較單次過濾為佳，但其濾心孔徑較
濾心失效 不易阻塞
大僅能攔截異常粒子，且並非「絕
對過濾」，既使是攔截住的微粒子
亦會逃逸出濾心，如 圖2 所示 [5] ，
濾心易阻塞、易失效 濾心不易阻塞、壽命較長 因此過濾效果十分有限。為了符合
工作粒子 損失 去蕪 存菁
過濾效果有限 過濾效果佳 線上研磨液品質，往往需要頻繁更
達西定律 (Darcy's law) 工作粒子 換濾心；若使用孔徑較小的濾心，
J = ΔP 也可能會傷及工作粒子 (working
µR t 大顆微粒子
particle) 而 影 響 線 上 研 磨 速 率
J 過濾通量
J 過濾通量
ΔP 施加壓力差
R t 流動總阻力 (Removal Rate, RR)，如何有效去
μ 粘度
R t 流動總阻力 Time Time 除大顆微粒子而不損失工作粒子，
實為目前過濾所遭遇到的瓶頸。
有鑑於此，本研究跳脫目前研磨液
供應系統的過濾思維，在台積首創
前言 機械研磨等，其中在化學機械研磨 掃流過濾，以篩析過濾機制去除大
(Chemical Mechanical Polishing， 顆微粒子。何謂掃流過濾？過濾可
以下簡稱 CMP) 製程中最為常見缺 依流體流經濾心方向，分為垂直過
隨著半導體製程緊湊步伐的演進， 陷為刮傷缺陷，其原因可能來自機 濾 (dead-end filtration) 及 掃 流 過
積體電路不停地微縮、積集度不斷 台參數設定、研磨墊及研磨液變異 濾 (cross flow filtration)， 如 圖3
地增加，因此對良率及缺陷的要求 等 [1,2] 。以研磨液而言，較大的微 所示。前者流經濾心方向為垂直，
日益嚴苛，而在晶圓製程中每個步 粒子會導致晶片刮傷，在過去經驗 過濾模組內僅有過濾端出流，在進
驟皆可能會產生晶圓缺陷，例如蝕 及研究中顯示，研磨液中的大顆微 流之後無迴流，在過濾程序中常發
刻、微影、薄膜沉積、擴散、化學 粒子數 (LPC) 與晶圓上的刮傷缺陷 生濾心阻塞現象而形成濾餅，隨時

已領完五年服務年資獎，從事 CMP 進入台積工作已邁入第 14 年，
宜 蓁 誌 江
研磨液的研究及相關工程的改善。 曾 C.C Tseng 對 於 Chemical& Slurry 的 任 務，
喜歡出國旅遊，看看不同的世界， 有份熟悉感，但隨著新製程不斷
目前研習人生的課題中。 演進，又兼具挑戰。
江 I-Chen Chiang

300mm FABS FACILITY JOURNAL SEPTEMBER 2016 7