Semicondutores

Controle de Ponto Final (End-Point) para Processos de CMP

A detecção de NOx representa uma abordagem inovadora para o controle do processo de CMP (Chemical Mechanical Polishing / Polimento Químico-Mecânico). O CMP tem como função planarizar a superfície do wafer por meio da ação combinada de processos químicos e mecânicos. Durante a fabricação, as pastilhas são recobertas por filmes finos.

Para evitar danos à superfície da pastilha, como trincas por estresse (stress cracks), é necessário monitorar os NOx emitidos exatamente no momento em que a pastilha atinge a planarização desejada, com a superfície exposta (camada subjacente revelada).

Por isso, o uso de um detector de NOx de alta resolução, capaz de determinar com precisão o ponto final (end-point) do polimento, é essencial. Essa técnica é empregada com sucesso em linhas de fabricação e em centros de P&D ao redor do mundo desde 1996.

O Desafio

Os métodos convencionais para controle de processos de CMP baseiam-se, em geral, em critérios como tempo fixo, variação do atrito, medição óptica de espessura ou controle por medição in-line ou off-line. Todos esses métodos exigem uma janela de processo ampla para serem eficazes. No entanto, os processos de CMP são influenciados por uma série de parâmetros variáveis, como pressão aplicada, velocidade de rotação do rolo e do transportador (carrier), direções relativas de rotação, tipo e condição da almofada, composição da suspensão, temperatura, entre outros.

No caso da tecnologia STI (Shallow Trench Isolation), todos esses parâmetros estão em constante mudança. Além disso, a janela de processo da STI é extremamente estreita, o que torna os métodos tradicionais pouco adequados ou excessivamente lentos.

Diante disso, há anos o grande desafio tem sido:

• Automatizar completamente o processo de CMP por meio de um sistema que incorpore um sensor in-situ capaz de detectar com precisão, em tempo real, o momento exato de interrupção do polimento.

• Desenvolver um método independente de todos os parâmetros variáveis do processo.

• Criar uma ferramenta simples que possa ser integrada a máquinas de CMP atuais e futuras, viabilizando a técnica de automação mais eficiente.

A Solução

A resposta a esses desafios chama-se M17.

O M17 baseia-se em uma tecnologia que mede o estado de toda o wafer, gerando um sinal representativo das estruturas ativas no chip. O sistema monitora o avanço do polimento de forma não intrusiva, in-situ e em tempo real, independentemente das variações nas taxas de remoção. O M17 interrompe o processo de CMP com precisão em camadas que contenham uma camada de nitreto como referência. Foi projetado para operar com o mínimo de interrupções, exigindo poucas horas de manutenção por ano. Isso reduz drasticamente — e em muitos casos elimina completamente — a necessidade de medições de espessura antes e depois do CMP. Como resultado, há um aumento significativo na produtividade (throughput) e a prática eliminação de sobrepolimento ou subpolimento, resultando em uma economia substancial.

A confiabilidade do sistema está no fato de que ele mede a luz emitida como resultado das reações químicas que ocorrem durante o processo de polimento — e também no próprio M17.

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