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AMAT 最先进的 CMP 平台

今日新闻 2025年09月25日 11:52 0 aa

Opta™ 是一个集成了多达 10个 清洗工艺单元，基于多个抛光工艺区的系统架构。Opta™ 的模块化和灵活的架构为整个节点提供了最高的吞吐量。

01前言

Applied Materials（AMAT）的 Opta™ CMP 平台提供了一种 CMP 工艺转变的示范，它适用于大规模量产的先进逻辑器件和存储器件的工艺制造，同时实现了系统技术性的优化。Opta 系统基于多个抛光工艺区集成了多达 10 个清洗工艺单元。Opta™ 的模块化和灵活的架构为整个节点提供了最高的产出量。所需安装的系统更少，在晶圆厂的总体空间占用更小。Opta™ 在设计上适用于所有 CMP 应用和细分领域，包括金属和非金属 CMP；单步批量抛光和均衡的/不均衡的多步顺序抛光；厚膜和薄膜去除。

Opta™ 所拥有的相同且独立的抛光腔室，以及应用最先进技术的抛光头和工艺控制技术，可以提供行业最佳的晶圆性能，适用于单片晶圆以及晶片与晶片间的非均匀性控制。它具备独特的架构也可以实现额外的清洗功能，从而在不影响产量的前提下改良缺陷。为了通过改善晶圆平坦化来进一步微缩特征尺寸，以及通过缩减工艺时间来提高先进器件的生产效率，抛光垫的实时温度控制可以通过修改抛光工艺部位的配置参数来实现。比如<5nm 的先进逻辑器件或多于 200 对的 3D NAND 器件的制造就可以采用这种技术。

综上所述，Opta™ 作为 AMAT 最先进的 CMP 平台，对 CMP 工艺起到了颠覆性的推动。

02好文分享

今日分享 AMAT 团队撰写的《Holistic Approach to Clean Process Optimization for High Throughput CMP Applications》 ，这篇文章重点介绍了针对高吞吐量化学机械抛光（CMP）应用的整体清洁工艺优化方法，其文章主要介绍的 Opta™ 平台。以下是主要内容总结：

一、背景与挑战

  • 随着半导体器件尺寸逼近物理极限，CMP 步骤数量增加，缺陷控制成为提升良率的关键。
  • 客户面临高成本和厂房空间限制的挑战。
  • 传统多步 CMP 流程（如三步抛光）逐渐向两步或一步 CMP 演进，需要更灵活的平台支持。
AMAT 最先进的 CMP 平台

CMP application trends: The need for a new CMP platform. Opta™: Platform for best defects, best capital efficiency, optimized fleet management

二、CMP 平台：Opta™

  • Applied Materials 推出 Opta™ 平台，具备：
    • 4个完全相同的工作舱，支持多种工艺组合（如2x2、4x1、1x4、混合模式）。
    • 最高可达200片/小时（WPH） 的吞吐量。
    • 中央随机存取机器人，提升灵活性和效率。
AMAT 最先进的 CMP 平台

New CMP Platform and Cleaner configuration

三、清洁模块的关键创新

1. 高吞吐量下的清洁瓶颈

  • 抛光时间缩短后，清洁模块成为吞吐量瓶颈。
  • Opta™ 清洁器支持最多4个高剪切力接触式清洁模块 + 蒸汽干燥机。
  • 三刷盒设计：在保持清洁效果的同时，减少每个模块的处理时间，延长刷子寿命。

2. 新型预清洁模块（PreClean module, HPC）

  • HPC 相比旧版 VPC（LKPrime™）有以下改进：
    • 清洁覆盖面积提升 4 倍
    • 最大缓冲压力提高30%
    • 更好的液体保持能力
AMAT 最先进的 CMP 平台

Chemical mechanical buff implementation: OptaTM HPC vs LKPRimeTM VPC

  • 实验表明，HPC 在二氧化铈 Ceria 抛光的清洁效果与 Platen Buff 相当，且无需占用抛光台，释放产能。

四、实验验证与性能表现

1. 二氧化铈 CMP 清洁效果

  • HPC 在难清洁的 Ceria 抛光应用中，缺陷率比 VPC 降低 7 倍，媲美 Platen Buff。
AMAT 最先进的 CMP 平台

Shallow Trench Isolation (STI) Ceria Polish | Chemical Buff Cleaning Efficiency: Platen buff vs HPC vs VPC

2. 高吞吐量氧化物抛光清洁

  • 在 200 WPH 条件下，通过优化蒸汽干燥机配方和减少设备空载时间，实现了缺陷性能与标准吞吐量工艺相当。
AMAT 最先进的 CMP 平台

CMP Vapor Dryer recipe parameters. Fig b. Normalized defect performance for the high TPT OptaTM and the standard TPT LKPrimeTM

3. 交叉污染控制

  • 在两步 CMP（Ceria + Silica） 中，Opta™ 平台展现出优异的平台隔离性。
AMAT 最先进的 CMP 平台

Cross-contamination challenge of the 2-Step CMP (Ceria polish followed by silica polish)

  • 即使取消高压冲洗（High-Pressure Rinse，HPR），Opta™ 仍能保持低缺陷，而传统平台缺陷率显著上升（TEOS 3倍，氮化硅 >10倍）。
AMAT 最先进的 CMP 平台

Platen isolation impact on cross-contamination control for the 2-Step Ceria+Silica STI polish

五、结论：整体优化路径

  • 实现高吞吐量 CMP 清洁需整体优化工艺与硬件：
    • 识别并优化吞吐量瓶颈模块
    • 多模块协同与时间重分配
    • 高剪切力清洁模块是关键
    • 交叉污染控制不可忽视
  • Opta™ 平台通过硬件灵活性与定制化配置，成功实现了在 200 WPH 下仍能满足苛刻缺陷要求的清洁性能。

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