顯示的平均尺寸數(shù)據(jù)是使用 Nicomp® DLS 系統(tǒng)收集的。一個單獨(dú)的應(yīng)用說明側(cè)重于測量CMP漿料的平均粒徑和zeta 電位。通常使用單顆粒光學(xué)傳感技術(shù)測量尾部。AccuSizer® 實(shí)驗(yàn)室和在線系統(tǒng)被漿料制造商、研究人員和世界各地的晶圓廠使用。

本應(yīng)用的重點(diǎn)是使用 AccuSizer 儀器系列對 CMP漿料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室測量。實(shí)驗(yàn)室中用于測量CMP漿料LPC的模型包括 AccuSizer A7000 AD、AccuSizer A7000 APS 和 AcccuSizer A7000 FX Nano 系統(tǒng)。

圖 2. LE400 傳感器和操作

所有 AccuSizer 系統(tǒng)都包括一個傳感器、脈沖高度分析儀（計數(shù)器）和用于稀釋和傳輸樣品的流體。相同的 1024 通道計數(shù)器用于所有系統(tǒng)，并執(zhí)行將來自傳感器的脈沖轉(zhuǎn)換為使用校準(zhǔn)曲線的顆粒大小和計數(shù)的任務(wù)。根據(jù)樣品要求選擇兩種傳感器型號，LE400和 FX Nano。圖2中的LE400傳感器測量范圍為0.5–400 µm，并對通過系統(tǒng)的每個粒子進(jìn)行計數(shù)，提供100%的計數(shù)效率。該傳感器使用準(zhǔn)直激光束以及光遮蔽和光散射檢測器來提供極寬的動態(tài)范圍。濃度限制約為10,000個粒子/mL。圖3中的 FX Nano傳感器使用聚焦激光束僅在流通池的正中心進(jìn)行測量。由于聚焦光束和非唯1的脈沖與粒子大小的關(guān)系，該傳感器需要一種專有算法來將粒子脈沖轉(zhuǎn)換為大小。FX Nano傳感器可測量低至0.15 µm，并且可以測量更高的濃度（106個粒子/mL）。FX Nano 和 LE400 傳感器的組合提供 0.15–400 µm 的動態(tài)范圍。

圖 3. FX Nano 傳感器

有兩種稀釋流體選項(xiàng)可用于稀釋樣品、控制通過傳感器的流速以及在每次測量后沖洗以清潔系統(tǒng)。然后，軟件會在用戶選擇的多個尺寸通道中計算原始未稀釋樣品中的實(shí)際濃度。

AccuSizer A7000 AD 系統(tǒng)是一種單級指數(shù)稀釋系統(tǒng)，包含 LE 400 傳感器。AccuSizer A7000 AD 稀釋流體圖（未按比例）如圖4所示。

圖 4. AccuSizer AD 系統(tǒng)

將樣品注入稀釋室并立即開始稀釋。溶劑（去離子水）以相同的流速添加到腔室中，樣品通過傳感器抽取。監(jiān)測濃度，當(dāng)濃度低于傳感器的重合極限開始測量。測量完成后，系統(tǒng)會自動沖洗至可接受的背景水平。AccuSizer A7000 APS 系統(tǒng) AccuSizer A7000 APS 系統(tǒng)在單個系統(tǒng)中整合了單級和兩級稀釋流體。AccuSizer A7000 APS 兩級稀釋流路圖如圖 5 所示。

圖5 AccuSizer A7000 APS 兩級稀釋流路圖

AccuSizer A7000 APS 系統(tǒng)可以在多種模式下運(yùn)行。在兩級稀釋中操作時，樣品被吸入體積為 VL 的樣品定量環(huán)。當(dāng)樣品定量環(huán)注入體積為 V1 的稀釋室時，稀釋的第一階段發(fā)生。稀釋的第一階段是 V1/VL。當(dāng)稀釋的樣品流 F1 與過濾水 FD 混合時，會發(fā)生第二階段的稀釋。總流量 F 流經(jīng)傳感器進(jìn)行分析。這種方法允許在測量過程中保持穩(wěn)定的濃度。為了更好地顯示這兩種自動稀釋方法（AccuSizer A7000 AD 與 APS 系統(tǒng)）之間的差異，圖 6a 和 6b 顯示了數(shù)據(jù)收集過程中計數(shù)與時間的比較。

圖6a  AccuSizer A7000 AD稀釋系統(tǒng)

圖6b AccuSizer A7000 APS稀釋系統(tǒng)

注釋解讀：

圖6a中的時間歷程圖來自在 AccuSizer A7000 AD 系統(tǒng)上測量的濃縮氧化鈰漿料。濃度（計數(shù)/毫升）開始時非常高，在測量開始前需要超過 120 秒的稀釋時間。然后在樣品仍被稀釋時進(jìn)行測量。圖 6b 中的時間歷程圖來自二氧化硅 CMP 漿料，其中濃度在序列開始時是可接受的，但測量直到 30 秒平衡時間后才開始。然后以穩(wěn)定的計數(shù)/毫升速率進(jìn)行測量。這種方法適用于 LPC 范圍內(nèi)計數(shù)率較低的樣品，以便收集的計數(shù)總數(shù)在統(tǒng)計上有效，以獲得準(zhǔn)確、可重復(fù)的結(jié)果。

在通過 Entegris Planarcap® NMB 分配點(diǎn) CMP漿料過濾器過濾之前和之后，使用 AccuSizer A7000 AD 系統(tǒng)測量 KLEBOSOL™ 1501 膠體二氧化硅 CMP 漿料。上下游對比結(jié)果如圖 7 所示。

圖 7. AccuSizer A7000 AD 系統(tǒng)過濾前（紅色）和過濾后

該圖清楚地顯示了通過過濾過程去除的以 0.85µm 為中心的 LPC 峰。AccuSizer A7000 AD 實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)可用于對傳入的 CMP 漿料進(jìn)行 QC 檢查，并可用作過濾研究的工具，以確定滿足給定漿料和工藝要求的最佳過濾器。使用以兩級稀釋模式運(yùn)行的 AccuSizer A7000 APS 系統(tǒng)分析二氧化硅 CMP 漿料。圖8顯示了一個典型的結(jié)果，它是圖 6b 中顯示的運(yùn)行時數(shù)據(jù)的結(jié)果。圖8中的表格顯示了五個用戶選擇的尺寸范圍內(nèi)的顆粒濃度。該報告可以定制，以在被認(rèn)為對跟蹤 LPC很重要的范圍內(nèi)顯示和聚焦結(jié)果。顯示的濃度是稀釋前原始樣品中的實(shí)際濃度。提供多達(dá) 1024 個大小通道的完整表格，以及許多報告格式。

圖 8. CMP AccuSizer 系統(tǒng) APS 結(jié)果

在內(nèi)部培訓(xùn)課程期間，在雙傳感器 AccuSizer A9000 FX Nano 系統(tǒng)上分析了氧化鋁 CMP 漿料。該樣品按1000:1 進(jìn)行預(yù)稀釋，然后使用分散在 11.8 mL 容器體積中的 0.5 mL 樣品定量環(huán)進(jìn)行分析。每個測量范圍的 60 秒采樣時間為每次分析平均產(chǎn)生了大約200,000 個總粒子數(shù)。樣品由四位不同的 Entegris現(xiàn)場應(yīng)用工程師分析，四次獨(dú)立測量的結(jié)果如圖9 所示，Y 軸（濃度）以對數(shù)刻度顯示。

圖 9. 氧化鋁 CMP 漿料 AccuSizer FX Nano 系統(tǒng)結(jié)果

這些獨(dú)立的結(jié)果顯示出較好的重現(xiàn)性。四個覆蓋層在 1 µm 以下基本上無法區(qū)分。10 µm 以上的變化是由于較大尺寸的統(tǒng)計數(shù)據(jù)較差。由于這些是在1000:1 預(yù)稀釋和流體指數(shù)稀釋后計算的實(shí)際樣品濃度值，10 µm 以上的變化可能來自單個粒子。