KR100753390B1 - 산화막 연마 공정의 두께 모니터링 패턴 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산화막 연마 공정의 두께 모니터링 패턴에 관한 것으로서, 다이 내의 셀 영역에 남아 있는 잔여막의 두께를 최대한 반영하여 측정하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 모니터링 패턴은 산화막 평탄화에 사용되는 산화막 연마 공정에서 공정 전후의 셀 내부 잔여 산화막의 두께를 측정하기 위한 모니터링 패턴으로서, 소정의 모양과 크기를 가지는 측정 패턴과 상기 측정 패턴의 주위를 둘러싸도록 배치되는 더미 패턴으로 이루어지고, 상기 더미 패턴은 상기 셀 내부의 밀집 패턴의 밀도와 비슷한 밀도를 가지도록 형성되며 폴리실리콘층 또는 금속층으로 형성되는 것이 특징이다.

화학적 기계적 연마, 잔여 산화막 두께, 모니터링 패턴, 패턴 밀도

Description

산화막 연마 공정의 두께 모니터링 패턴 {THICKNESS MONITORING PATTERN FOR OXIDE CMP PROCESS}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 산화막 연마 공정의 두께 모니터링 패턴을 나타내는 평면도.

도 2는 도 1의 종단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 두께 모니터링 패턴 12: 측정 패턴

14: 더미 패턴 20: 산화막

본 발명은 반도체 소자의 제조 공정 중에 사용되는 모니터링 패턴에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 산화막에 대한 화학적 기계적 연마 공정에서 연마 전후의 잔여막 두께를 확인하는데 사용되는 모니터링 패턴에 관한 것이다.

산화막에 대한 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP) 공정을 진행하는 경우, 일정한 두께의 산화막을 증착한 후 연마 공정을 진행하기 전에 두께를 확인하고, 이후 샘플 웨이퍼의 연마 공정을 진행하면서 잔여막의 두께를 확인하여, 이를 바탕으로 나머지 웨이퍼에 대한 연마 공정을 진행한다.

기존 공정의 문제점은 이처럼 연마 공정을 진행하면서 확인하는 두께가 실제 다이(die) 내의 셀 위에 있는 산화막의 두께와 대부분 일치하지 않는다는 점이다. 왜냐하면, 연마 공정의 특성상 다이 내의 패턴 밀도와 패턴 크기에 따라 연마되는 정도가 다르기 때문이다. 따라서, 연마 공정을 진행할 때 두께를 모니터링하는 부분의 두께가 다이 내의 셀보다 낮으면 이후 컨택(contact)이나 비아(via) 식각 공정에서 언더-식각(under-etch)이 발생하여 연결 불량이 발생할 수 있으며, 반대의 경우로 모니터링되는 부분의 두께가 높으면 다이 내의 셀에서 후속 식각 도중에 과도-식각(over-etch)이 일어날 수 있다.

종래의 경우, 연마 공정에 주로 사용되는 두께 모니터링 패턴은 상자 모양이 일렬로 배열된 형태로서, 이러한 패턴은 기존에 식각 공정에서 사용되는 모니터링 패턴에서 비롯되었다. 또한, 종래의 두께 모니터링 패턴은 주로 스크라이브 라인(scribe line)에 위치하기 때문에 다이 내의 두께를 대변하기 힘든 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 이러한 종래기술에서의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다이 내의 셀 영역에 남아 있는 잔여막의 두께를 최대한 반영하여 측정할 수 있는 산화막 연마 공정의 두께 모니터링 패턴을 제공하고자 하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 산화막 평탄화에 사용되는 산화막 연마 공정에서 공정 전후의 셀 내부 잔여 산화막의 두께를 측정하기 위한 모니터링 패턴으로서, 소정의 모양과 크기를 가지는 측정 패턴과 상기 측정 패턴의 주위를 둘러싸도록 배치되는 더미 패턴으로 이루어지고, 상기 더미 패턴은 상기 셀 내부의 밀집 패턴의 밀도와 비슷한 밀도를 가지도록 형성되며 폴리실리콘층 또는 금속층으로 형성되는 것이 특징이다.

또한, 본 발명에 따른 모니터링 패턴에 있어서, 측정 패턴은 정사각형의 모양으로 형성되며 100×100㎛의 크기를 가지는 것이 바람직하다.
또한, 모니터링 패턴 전체의 폭은 120∼200㎛이고, 길이는 500∼1000㎛인 것이 바람직하며, 셀 내부의 밀집 패턴과 인접하여 형성되거나, 스크라이브 라인에 형성될 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 산화막 연마 공정의 두께 모니터링 패턴을 나타내는 평면도이고, 도 2는 도 1의 종단면도이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 두께 모니터링 패턴(10)은 측정 패턴(12)과 더미 패턴(14)으로 이루어진다. 측정 패턴(12)은 정사각형의 모양으로 형성되며, 일반적인 광학 측정 장비에서 측정이 잘 되도록 하기 위하여 약 100×100㎛ 정도의 크기(a)를 갖는다. 더미 패턴(14, dummy pattern)은 측정 패턴(12)의 주위를 둘러싸는 형태로 배치하며, PMD(Pre-Metal Dielectric) 연마 공정에 적용할 경우 폴리 실리콘층으로 형성하며, IMD(Inter-Metal Dielectric) 연마 공정에 적용할 경우 금속층으로 형성한다.

더미 패턴(14)은 실제 다이 내에서 가장 밀집한 지역의 패턴 밀도와 비슷한 밀도를 가지도록 형성한다. 양쪽의 패턴 밀도를 비슷하게 형성함으로써 연마 공정후 남는 산화막(20)의 잔여 두께(d)가 다이 내의 셀 위쪽에 있는 잔여막의 두께가 비슷해질 수 있다. 예를 들어, IMD 연마 공정의 경우 셀 내부의 금속 밀도가 40%라면, IMD 연마 공정 모니터링 패턴에 들어가는 더미 패턴(14)의 밀도도 40%로 조정한다.

또한, 더미 패턴(14)을 비롯한 모니터링 패턴(10)은 가급적 다이 내에서 패턴이 가장 밀집한 지역 부근에 위치시키는 것이 바람직하다. 그러나, 만약 다이 부근에 모니터링 패턴(10)을 위치시키는 것이 불가능하여 종전과 같이 스크라이브 라인에 위치시키더라도, 더미 패턴(14)이 다이 내의 밀집 패턴 밀도와 비슷한 밀도를 가지기 때문에 두께 모니터링의 신뢰도를 높일 수 있다. 한편, 더미 패턴(14)을 포함하는 모니터링 패턴(10) 전체의 폭(b)은 약 120㎛ 이상, 바람직하게는, 120∼200㎛이 되도록 하고, 길이(c)는 약 500㎛ 이상, 바람직하게는, 500∼1000㎛가 되도록 한다.

본 발명에 따른 산화막 연마 공정의 두께 모니터링 패턴은 일반적인 산화막의 연마 공정 뿐만 아니라, 트렌치 분리 산화막의 연마 공정을 비롯하여 모든 종류의 화학적 기계적 연마 공정에 적용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 산화막 연마 공정의 두께 모니터링 패턴을 적용하면, 화학적 기계적 연마 공정후 남은 산화막의 두께와 다이 내의 셀 부분에 남은 산화막의 두께가 거의 일치하게 된다. 따라서, 후속 공정에서 다이 내의 셀 부분에 대한 식각 공정에서 발생할 수 있는 언더-식각이나 과도-식각 등의 문제가 해결되어 수율 향상 및 전기적 특성 향상을 기대할 수 있다. 또한, 본 발명의 모니터링 패턴을 적용하면, 종래와 같이 번거로운 작업을 생략할 수 있고 이에 따른 제반 비용을 절감할 수 있는 효과도 기대할 수 있다.

본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (6)

1. 산화막 평탄화에 사용되는 산화막 연마 공정에서 공정 전후의 셀 내부 잔여 산화막의 두께를 측정하기 위한 모니터링 패턴으로서, 소정의 모양과 크기를 가지는 측정 패턴과 상기 측정 패턴의 주위를 둘러싸도록 배치되는 더미 패턴으로 이루어지고, 상기 더미 패턴은 상기 셀 내부의 밀집 패턴의 밀도와 비슷한 밀도를 가지도록 형성되며 폴리실리콘층 또는 금속층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 산화막 연마 공정의 두께 모니터링 패턴
2. 제 1 항에 있어서, 상기 측정 패턴은 정사각형의 모양으로 형성되며 100×100㎛의 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 산화막 연마 공정의 두께 모니터링 패턴.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 모니터링 패턴 전체의 폭은 120∼200㎛이고, 길이는 500∼1000㎛인 것을 특징으로 하는 산화막 연마 공정의 두께 모니터링 패턴.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 모니터링 패턴은 상기 셀 내부의 밀집 패턴과 인접하여 형성되는 것을 특징으로 하는 산화막 연마 공정의 두께 모니터링 패턴.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 모니터링 패턴은 스크라이브 라인에 형성되는 것을 특징으로 하는 산화막 연마 공정의 두께 모니터링 패턴.
6. 삭제

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