引言

Takahiro Oniki 團隊發表研究“In situ measurement method for film thickness using transparency resin sheet with low refractive index under wet condition on chemical mechanical polishing"，針對化學機械拋光（CMP）過程中濕法條件下二氧化硅（SiO?）膜厚原位測量受漿料膜厚波動干擾的技術難題，提出采用低折射率透明樹脂片的創新方案，為 CMP 工藝終點監測提供了穩定可靠的測量方法。

摘要 

化學機械拋光（CMP）工藝中，漿料膜厚波動、界面光反射干擾等問題導致濕法條件下硅片表面二氧化硅（SiO?）膜厚的原位精準測量面臨挑戰。本研究提出利用低折射率透明樹脂片構建膜厚測量系統，通過匹配樹脂片與水/ 漿料的折射率，消除厚層（樹脂片- 水/ 漿料）的光學干涉信息。實驗采用 Lambda Vision TFW-100 膜厚測量系統，對比折射率1.53 和1.36 的兩種樹脂片，發現折射率1.36（接近水的折射率1.33）的氟基樹脂片可有效抑制樹脂- 水界面的光反射與散射，即使水膜厚度在2.5-20μm 波動，仍能獲得清晰的SiO?膜干涉信號。將該樹脂片應用于實際CMP 漿料（Fujimi COMPOL 80）體系，測量誤差僅為±8nm，實現了濕法條件下SiO?膜厚的穩定精準測量，為CMP 工藝終點監測提供了實用解決方案。

在以往的研究中，已開發出可見光波段高透射率、低折射率的透明微圖案化拋光墊。該透明微圖案化拋光墊已應用于顆粒運動觀測系統。本研究提出，將基于樹脂片的薄膜厚度原位測量方法與傳統測量設備相結合，可應用于化學機械拋光（CMP）的終點監測系統。

圖1 為膜厚測量系統的示意圖，表1 列出了本研究的實驗條件。采用Lambda Vision TFW-100薄膜厚度測量儀測定硅片表面二氧化硅（SiO?）膜的反射光譜。

（Lambda Vision TFW-100薄膜厚度測量儀）

通過對干涉反射光譜進行曲線擬合，計算得出薄膜厚度。擬合所用公式如下：

式中，n 為折射率，d 為薄膜厚度，λ??為相長干涉波長，λ????為相消干涉波長。

結論

本研究中的低折射率透明樹脂片被應用于膜厚測量系統。通過調節折射率，可在濕法條件下實現二氧化硅（SiO?）薄膜厚度的選擇性測量 —— 這是因為該薄膜光學測量系統能消除由拋光墊和水膜構成的厚層帶來的干涉信息。

通過采用與漿料折射率近乎一致的透明樹脂這一簡易方法，可為傳統測量設備賦予高效的抗漿料膜干擾能力。因此，即便化學機械拋光（CMP）過程中拋光墊與硅片之間的漿料膜厚發生波動，仍能在濕法條件下實現精準的厚度測量。

該結果表明，基于低折射率透明樹脂片的光學測量系統是一種實用的化學機械拋光（CMP）原位監測系統。