【CMP化學機械研磨】研磨終點偵測方式│EPD (End Point Detection)

 

 

化學機械研磨 CMP ( Chemical Mechanical Planarization ) 中，該如何準確的研磨到該停止的地方很重要，這會避免過磨或移除太少的情況發生

 

而研磨到哪裡該停止，稱為『CMP 研磨終點 EPD (End Point Detection)』

 

除了設定固定的研磨秒數之外，常見的 CMP 研磨終點 EPD 的偵測方式主要分為以下幾種：

 

 

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馬達電流 (motor current)

 

機台會給platen一個電流使 platen 轉動，而一般 CMP 會設定一個固定轉速 rpm

 

要維持這個轉速，機台就必須要持續給platen一個固定的電流

 

wafer 接觸到 pad 表面時，磨擦力會使機台加大電流使 platen 維持這個固定轉速

 

然而當接近研磨終點 EPD，wafer 上研磨的材料變化會導致磨擦力的變化，這時機台所供給的電流也會變化

 

以這個電流值變化當作 CMP 研磨終點EPD抓取的方法就稱為 motor current

 

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光學偵測

 

由於wafer上的不同物質反射率不同，例如鎢(Tungsten)製程，接近研磨終點時wafer表面材料會從Tungsten轉變成Oxide

 

而金屬Tungsten擁有高反射率，非金屬Oxide反射率低很多

 

因此運用光學偵測的機台會從platen下方打一道光線出來，通常是紅光或白光

 

所以也常看到CMP pad上有一個透明的區域，我們稱為pad window，目的就是為了讓偵測光線通過

 

當打到晶圓上被反射回來的光線強度產生了改變，也就抓到了研磨終點 EPD

 

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渦電流 (eddy current)

 

渦電流的EPD偵測原理主要是用磁場的感應電流，機台會給wafer一個磁場，並且反饋一個感應電流

 

因此當wafer逐漸到達研磨終點時，晶圓表面的材料產生改變，伴隨電流的改變即可抓到研磨終點

 

其它的偵測方式如聲波、震動、溫度..等實務上比較少遇到，主要還是以上面三種 EPD的偵測方式較常遇到

 

 

參考資料來源：A comprehesive review of end point detection in CMP

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延伸閱讀：【CMP化學機械研磨】不同CMP製程slurry的特點

 

 

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