杨元元，杨 旭，史 霄，孟晓云，杨 师

( 中国电子科技集团公司第四十五研究所， 北京100176)

CMP 是表面全局平坦化关键技术之一，它通过晶圆与抛光垫的相对运动使晶圆表面平坦化，在晶圆与抛光垫之间加入具有研磨性和腐蚀性的磨料，并同时施加压力[1，2]。由于CMP 能精确并均匀地将晶圆抛光至所需的厚度和平坦度，已经成为一种最广泛采用的平坦化技术。

在线终点检测是CMP 工艺中的关键技术，是指在平坦化工艺过程中实时检测晶圆膜厚并配合CMP 对工艺进行实时控制的技术。光学终点检测法作为一种终点检测方法，可应用于金属和非金属检测，检测灵敏度高，材质范围广，也是CMP 技术研究的一项重点。

1 金属检测原理

对于膜层发生层间变化的金属CMP 工艺，平坦化过程包含两个步骤：第一步，在第一个抛光台去除晶圆表面大部分的金属，第二步，在第二个抛光台完全去除剩余金属和阻挡层（钛或氮化钛）最后露出电介质层（氧化硅或氮化硅）。金属与氧化物（Oxide）反射率差异较大，故采用光学检测法能很好地判断晶圆CMP 的平坦化终点。

图1 光路反射原理示意图

金属CMP 终点检测的光学方法基于光学反射原理，光路反射原理图如图1 所示。影响光信号强度的因素包括材料的反射系数、吸收系数和折射系数。在金属材料中，影响光信号检测强度的因素是反射系数。其中，Ii表示入射光线，Ir表示反射光线，R表示反射率，因此，根据式(1)可表征反射率、入射光强、反射光强的关系。……