Two main algorithms and two assistant algorithms of end-point detection for CMP(Chemical Mechanical Polishing) were suggested using optical method.
When underlayer is oxide, the end-point is detected by one main algorithm and two assistant algorithms. One main algorithm is the method that uses the variation of average-value of periodic function. Two assistant algorithms are the method that measures polishing rate and the principle that reflectance which is measured over 3-point became same. When underlayer is metal line, the end-point is detected by the main algorithm that uses the variation of amplitude of periodic function.
The suggested algorithms of end-point detection were verified by simulation and experiment.
The periodic function didn't appear in wafer having low pattern density. In such case, end-point was detected when reflectance, which is measured during CMP process didn't vary. The periodic function appeared in wafer having high pattern density. In such case, end-point is detected using the algorithm that uses the variation of average-value of periodic function. The difference between real end-point and experiment end-point was one wavelength of periodic funtion.
The polishing rate could be measured by the algorithm which used period of periodic function. The difference between simulation result and experiment result was is 6.3%.
본 연구에서는 광학을 이용한 새로운 CMP의 end-point detection을 위하여 case별로 다음과 같은 알고리즘을 제안하였다.
hard polishing, underlayer가 산화막인 경우(case1)에 패턴 밀도가 낮은 경우에는 단순히 reflectance가 증가하다 일정해지는 순간을 end-point로 detection할 수 있고 패턴 밀도가 높은 경우에는 주기 함수의 평균값을 이용하는 알고리즘을 사용할 수 있었다. 보조 수단으로 연마 속도를 측정하는 알고리즘을 사용할 수 있었다. 측정 end-point는 실제 end-point 보다 한 주기의 over polishing을 한 후 측정되었다.
hard polishing, underlayer가 금속배선인 경우(case2) 패턴 밀도에 상관없이 주기 함수의 진폭 변화를 이용하는 알고리즘을 사용할 수 있었다. 측정 end-point는 실제 end-point보다 한 주기의 over-polishing을 한 후 측정되었다.
soft polishing, underlayer가 산화막인 경우(case3) 패턴 밀도가 낮은 경우의 완전 평탄화는 case1보다 늦게 이루어 졌고, 단순히 reflectance가 증가하다 일정해지는 순간을 end-point로 detection할 수 있었다. 패턴 밀도가 높은 경우의 완전 평탄화는 case1 보다 늦게 이루어 졌고, 주기 함수의 평균값을 이용하는 알고리즘을 사용할 수 있었다. 보조 수단으로 연마 속도를 측정하는 알고리즘을 사용할 수 있었다. 측정end-point는 실제 end-point보다 한 주기의 over-polishing을 한 후 측정되었다.
soft polishing, underlayer가 금속 배선인 경우(case4) 패턴 밀도에 상관없이 주기 함수의 진폭 변화를 이용하는 알고리즘을 사용할 수 있었다. 측정 end-point는 실제 end-point 보다 한 주기의 over-polishing을 한 후 측정되었다. 완전 평탄화는 case2 보다 늦게 이루어졌다. 실제의 경우 실제 웨이퍼의 연마는 case3과 case4가 혼합된 방식으로 이루어진다. 이 경우에는 주기 함수의 진폭 변화를 이용하는 알고리즘을 사용할 수 있었고, 부가적인 방법으로 주기 함수의 평균값을 이용하는 방법을 사용할 수 있었다.
