化学机械研磨终点监测方法研究

摘要

化学机械研磨技术是目前在半导体平坦化制程上最重要最有效的技术，早期的化学机械研磨技术的产生是由于光刻机的对焦对平坦化有要求，需要添加这一道工艺。近年来化学机械研磨技术的应用除了用来帮助光罩工艺，更多的用来去除非金属，金属沉积之后薄膜的去除。在后段的铜连线工艺中，由于层数越来越多，每层电路之间的连接需要非常的平坦，否则电路间就无法连通或者有漏电的现象发生。那如何获得符合工艺要求的研磨结果中最关键的一项技术就是终点检测。
　　本论文通过介绍基本的化学机械研磨工艺和业界主流的化学机械研磨设备，主要探讨了化学机械研磨终点检测技术。针对STI(浅槽绝缘)，钨，氧化膜，铜的工艺特性和技术要求，化学机械研磨设备厂商研制出了不同的技术，如光学，涡流，实时轮廓控制。在本论文中对各个监测技术分别做了研究和总结。并根据铜化学机械研磨工艺要求通过实验选择了iScan（电磁感应）和Fullscan（光学）作为终点检测系统，但是在生产中遇到了由于第一研磨台的表面轮廓控制不好导致铜残留最终影响产品良率的问题。于是重新选取 RTPC（实时表面轮廓控制）和Fullvision（白光系统）作为终点检测系统，并通过实验确定了RTPC的压力参考范围（35-95mm）和偏移值（-300ANG），FullVision的终点光谱，以及验证了研磨垫厚度补偿功能。使得量产45nm逻辑芯片在铜化学机械研磨站点达到技术要求。

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第1章 绪 论

1.1 集成电路的国内外现状和发展

1.2 集成电路制造工艺及现状

1.3 集成电路工艺中CMP工艺及现状

1.4 终点（Endpoint）检测系统及现状

1.5 本课题研究内容

第2章 集成电路制造过程中的CMP工艺

2.1 引言

2.2 传统的平坦化方法与化学机械研磨

2.3 化学机械研磨（CMP）的工艺过程

2.4 化学机械研磨（CMP）的工艺种类

2.5 化学机械研磨的研磨要求及目标

2.6 化学机械研磨的设备

2.7 化学机械研磨消耗品介绍

2.8 本章小结

第3章 化学机械研磨工艺当中的终点检测技术分析

3.1 引言

3.2 化学机械研磨（CMP）终点检测概述

3.3 本章小结

第4章 45nm铜化学机械研磨工艺终点检测系统建立

4.1 引言

4.2 45nm工艺需要先进的终点检测系统

4.3 在45nm铜工艺上如何选择终点检测系统

4.4 实验设计

4.5 本章小结

第5章 改善后终点检测系统实验结果及分析

5.1 引言

5.2 第一研磨台的终点检测系统实验

5.3 第三研磨台的终点检测系统实验

5.4 减小消耗品磨损对终点检测系统的影响

5.5 产品量产验证

5.6 未来终点检测系统的发展

5.7 本章小结

结论

参考文献

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