CMP终点检测EPD(End Point Detection)

接前一篇，拓展一下：CMP终点检测EPD(End Point Detection)技术！

图片

北京晶亦精微科技股份有限公司招股说明书里面第1-1-151页里面提到他们一项关键技术：“电涡流与激光终点检测模块定制研发”。找来他们专利CN202111505084.0《一种CMP电涡流终点检测装置》；论文《基于FPGA的CMP电涡流终点检测装置设计》学习一下。

化学机械研磨 CMP( Chemical Mechanical Planarization )设备在对晶圆表面的互联铜薄膜层抛光时，铜薄膜层厚度由500 nm 左右不断去除到 100~200 nm 左右时结束抛光，再由后道工序继续加工。

该如何准确的研磨到该停止的地方很重要，这会避免过磨或移除太少的情况发生，而研磨到哪里该停止，称为CMP 研磨终点检测 EPD(End Point Detection)。

除了设置固定的研磨秒数之外，常见的CMP研磨终点EPD的侦测方式主要分为以下几种:

电机电流( motor current )

机台会给platen一个电流使 platen 转动，而一般 CMP 会设定一个固定转速 rpm；

要维持这个转速，机台就必须要持续给platen一个固定的电流；

wafer 接触到pad表面时，磨擦力会使机台加大电流使 platen 维持这个固定转速；

然而当接近研磨终点 EPD，wafer 上研磨的材料变化会导致磨擦力的变化，这时机台所供给的电流也会变化；

以这个电流值变化当作CMP研磨终点检测EPD抓取的方法就称为 motor current。

光学检测

由于wafer上的不同物质反射率不同，例如钨(Tunqsten)制程，接近研磨终点时wafer表面材料会从Tungsten转变成Oxide；

而金属Tungsten拥有高反射率，非金属Oxide反射率低很多；

因此运用光学侦测的机台会从platen下方打一道光线出来，通常是红光或白光；

所以也常看到CMP pad上有一个透明的区域，我们称为pad window，目的就是为了让侦测光线通过；

当打到晶圆上被反射回来的光线强度产生了改变，也就抓到了研磨终点 EPD。

涡电流(eddy current )

涡电流的EPD侦测原理主要是用磁场的感应电流，机台会给wafer一个磁场，并且反馈一个感应电流；

因此当wafer逐渐到达研磨终点时，晶圆表面的材料产生改变,伴随电流的改变即可抓到研磨终点。

图片

图片

图：应用材料专利US6878038B2

其它的侦测方式

如声波、震动、温度.等实务上比较少遇到,主要还是以上面三种 EPD的侦测方式较常遇到。

PS: 2001年，KLA-Tencor公司推出了用于CMP应用的先进原位终点控制系统。在他们的测量系统中，将光学方法和涡流方法相结合，监测了从1500到小于30 nm范围内的Cu薄膜厚度。应用材料公司于2008年采用涡流法提高反射CMP系统的轮廓稳定性。