佟曉明

摘? 要：化學(xué)機(jī)械拋光（Chemical Mechanical Polishing， CMP）清洗的目的就是把CMP中的殘留粒子和金屬沾污減少到可接受的水平，后清洗是CMP加工的重要部分。文章通過對(duì)全球?qū)＠暾?qǐng)量、專利申請(qǐng)?jiān)诓煌瑖?guó)家的分布、重要申請(qǐng)人分布進(jìn)行分析，概述了CMP后清洗技術(shù)的發(fā)展脈絡(luò)，為日后CMP后清洗技術(shù)的發(fā)展提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：CMP;清洗;專利申請(qǐng)

中圖分類號(hào)：TN305.97? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）26-0020-02

Abstract： The purpose of chemical mechanical polishing（CMP） cleaning is to reduce residual particles and metal contamination in CMP to an acceptable level. Post CMP cleaning is an important part of CMP processing. This paper summarizes the development of post CMP cleaning technology by analyzing the global application volume， the distribution of patent applications in different countries， the distribution of original national applications， and the distribution of important applicants， in order to provide a reference for the development of post CMP cleaning technology.

Keywords： CMP; cleaning; patent application

1 CMP后清洗

晶片經(jīng)化學(xué)機(jī)械拋光（Chemical Mechanical Polishing，簡(jiǎn)稱CMP）加工后，會(huì)在工件上殘留有少量的漿料，需要通過CMP的后清洗（其CMP加工的重要部分）將其清除，目的是把CMP中的殘留粒子和金屬沾污減少到可接受的水平。因而為了確保得到進(jìn)一步金屬化所需要的無缺陷無玷污晶片表面，CMP后清洗工藝是必需步驟[1]。目前因拋光后表面清洗不干凈引起的電子器件產(chǎn)品合格率會(huì)降低，清洗質(zhì)量的高低直接影響到先進(jìn)電子產(chǎn)品的性能、可靠性和穩(wěn)定性[2]。隨著器件特征尺寸的持續(xù)減小及CMP應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，將會(huì)出現(xiàn)新的介質(zhì)材料，研漿的組成也會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的變化，因而必將給后清洗工藝提出更多的課題[3]。

2 CMP后清洗的申請(qǐng)情況

2.1 后清洗在全球的申請(qǐng)情況

如圖1所示，是全球近28年來帶化學(xué)機(jī)械拋光清洗裝置的專利申請(qǐng)量，其可以分成三個(gè)階段。第一階段是該裝置的萌芽發(fā)展期（1997年以前），在這個(gè)階段具有代表性的IBM公司在1992年3月16日提交的名為通過CMP技術(shù)使晶圓平坦化，旋轉(zhuǎn)的拋光墊是浸潤(rùn)在拋光漿材料中，經(jīng)過CMP拋光后，每個(gè)晶圓會(huì)依次被放置在CMP設(shè)備的收納盒中，當(dāng)全部浸沒入去離子水中，整個(gè)收納盒中的晶圓被取出并放置在獨(dú)自的清洗機(jī)中實(shí)現(xiàn)清洗，清洗過程是采用多槽浸泡化學(xué)濕法清洗技術(shù)。

在經(jīng)過技術(shù)探索以后，萌芽發(fā)展期的后期世界范圍內(nèi)的技術(shù)積累的基礎(chǔ)上，突破主要的技術(shù)難題，很快進(jìn)入高速發(fā)展階段。1998-2003年間屬于該技術(shù)迅猛發(fā)展階段，專利申請(qǐng)保持著穩(wěn)步的增長(zhǎng)。1998年是該階段的開始，日本的占據(jù)整個(gè)市場(chǎng)份額29%的荏原（EBARA），穩(wěn)居世界第一;另外美國(guó)的應(yīng)用材料公司占也占據(jù)了市場(chǎng)較大份額為14%。隨著時(shí)間的推移和技術(shù)的不斷改進(jìn)，1999年后，美國(guó)應(yīng)用材料公司在該技術(shù)上得到了迅猛發(fā)展，將市場(chǎng)份額擴(kuò)大至32%，并在以后的時(shí)間內(nèi)一直在市場(chǎng)上占據(jù)主導(dǎo)地位。從1998年的80件增長(zhǎng)到2003年的158件左右，在這一階段，世界范圍內(nèi)開發(fā)研究也呈現(xiàn)了不同態(tài)勢(shì)。20世紀(jì)90年代末期，單片清洗技術(shù)開始使用，這樣不僅保證片與片之間不會(huì)產(chǎn)生玷污，而且保持了較佳的清洗效率。

第三階段是衰退期（2003-2018年），在這期間的2008年，在全球范圍內(nèi)發(fā)生了金融危機(jī)，技術(shù)創(chuàng)新的熱情受到打擊，從而2008年間的全球申請(qǐng)量大幅度減少。雖然在2009年和2014年申請(qǐng)量有所提升，但一直也沒有趕上其最高水平，分析原因可能是對(duì)于化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備研磨過程中的清洗裝置的發(fā)展在技術(shù)上遇到了瓶頸，致使很少的清洗技術(shù)能夠再次被用在化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備上。

2.2 后清洗在不同國(guó)家的分布情況

從圖2中發(fā)現(xiàn)，化學(xué)機(jī)械拋光中的后清洗技術(shù)中，美國(guó)的申請(qǐng)量占有絕大的份額，其中數(shù)量占據(jù)了32%，緊隨其后的韓國(guó)、日本、中國(guó)、德國(guó)，它們的各自申請(qǐng)量份額在圖中進(jìn)行了展示。其中美國(guó)、日本、韓國(guó)的申請(qǐng)份額占據(jù)了總數(shù)的76%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他國(guó)家的總和，說明在該項(xiàng)技術(shù)發(fā)展過程中美國(guó)、日本、韓國(guó)具有較高的重視度，也能夠反映美國(guó)、韓國(guó)和日本三個(gè)國(guó)家，在這個(gè)領(lǐng)域具有較多的原創(chuàng)創(chuàng)新。如若在化學(xué)機(jī)械拋光后清洗領(lǐng)域中有所發(fā)展，需要借鑒這三個(gè)國(guó)家的相關(guān)專利技術(shù)。

2.3 后清洗重要申請(qǐng)人分布

圖3是全球重要申請(qǐng)人分布情況。從該圖中看出，韓國(guó)三星電子公司處于先導(dǎo)地位，在其后依次是應(yīng)用材料公司、臺(tái)積電、EBARA公司、東部電子、中芯國(guó)際集成電路制造、海力士半導(dǎo)體、KCTech等。三星電子的領(lǐng)先地位，是因?yàn)橛袕V大用戶對(duì)其產(chǎn)品（如電視、手機(jī)等）有相當(dāng)高的認(rèn)可度，在這背后離不開三星電子公司對(duì)發(fā)明創(chuàng)造的應(yīng)用與技術(shù)的轉(zhuǎn)化。

3 結(jié)束語

應(yīng)用在高性能的元器件制造的CMP后清洗技術(shù)，隨著技術(shù)的不斷改進(jìn)，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的擴(kuò)展，已變成超精細(xì)表面全局平面化重要技術(shù)之一，其發(fā)展勢(shì)頭和應(yīng)用前景非常值得注意。在國(guó)內(nèi)技術(shù)發(fā)展過程中，需要借鑒美國(guó)、韓國(guó)和日本這一領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展，特別是需要著重看韓國(guó)三星電子、EBARA公司、東部電子、海力士半導(dǎo)體、KCTech等公司的技術(shù)發(fā)展。通過借鑒和自身的創(chuàng)新，以增強(qiáng)CMP后清洗技術(shù)的研究和開發(fā)，并形成擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的材料和工藝，提高我國(guó)在精密制造領(lǐng)域中的國(guó)際地位，為國(guó)家和社會(huì)發(fā)展提供有利的技術(shù)支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1]張偉峰，周國(guó)安，詹陽.CMP后的晶圓清洗過程研究[J].電子工業(yè)專業(yè)設(shè)備，2008（6）：28-32.

[2]雷紅.CMP后清洗技術(shù)的研究進(jìn)展[J].半導(dǎo)體技術(shù)，2008（5）：369-373.

[3]雷紅，雒建斌，馬俊杰.化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）技術(shù)的發(fā)展、應(yīng)用及存在問題[J].潤(rùn)滑與密封，2002（4）：73-76.