KR102269454B1 - 구역 기반 cmp 타겟 제어 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 웨이퍼의 화학 기계적 연마에서 구역 기반 타겟 제어 기술에 관한 것이다. 웨이퍼의 표면 상에서 다수의 구역이 식별된다. CMP 타겟은 일련의 CMP 공정에서 각 구역 상에서 달성된다. 시퀀스 내의 각 CMP 공정은 다른 구역에 선택적인 CMP 공정을 사용하여 단지 하나의 구역에 대해서만 CMP 타겟을 달성한다.
Description
화학 기계적 연마(chemical mechanical polishing; CMP) 공정은 집적 회로(integrated circuit; IC)의 제조에서 널리 사용된다. IC가 반도체 웨이퍼의 표면 상에 층별로 구축됨에 따라, CMP 공정은 최상층을 연마하거나 평탄화하여 후속 제조 단계를 위한 레벨링된 표면을 제공하기 위해 사용된다. CMP 공정은 플래튼(platen)에 부착된 연마 패드에 대하여 연마될 웨이퍼 표면을 누르는 캐리어(또한 연마 헤드라고도 함) 내에 웨이퍼를 배치함으로써 수행된다. 연마재 입자 및 반응성 화학 물질을 함유하는 CMP 슬러리가 연마 패드에 도포되는 동안 플래튼 및 웨이퍼 캐리어 모두가 회전된다. 슬러리는 다공성 연마 패드의 회전을 통해 웨이퍼 표면으로 전달된다. 슬러리 내의 반응성 화학 물질과 결합된 연마 패드 및 웨이퍼 표면의 상대 이동은 CMP 공정으로 하여금 물리적 및 화학적 힘에 의해 웨이퍼 표면을 레벨링하도록 한다.
CMP 공정의 수율을 개선하기 위해, 웨이퍼 내(within-wafer; WiW) 균일성이 정확하게 제어될 필요가 있다. 또한, 디바이스 치수가 지속적으로 축소됨에 따라, CMP 공정의 최종 타겟 제어, 즉 레벨링된 웨이퍼 표면의 두께가 디바이스 성능의 핵심 요소로서 기여한다. 이와 같이, 웨이퍼 대 웨이퍼(wafer-to-wafer; WtW) 균일도가 또한 정확하게 제어될 필요가 있다.
본 발명개시의 양상은 첨부 도면과 함께 판독될 때 다음의 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 도면에서, 문맥상 달리 나타내지 않는 한, 동일한 참조 번호는 유사한 요소 또는 동작을 식별한다. 도면에서의 요소의 사이즈 및 상대 위치는 반드시 축적대로 그려지는 것은 아니다. 실제, 다양한 피처들의 치수는 설명의 명료함을 위해 임의로 확대 또는 축소될 수 있다.
도 1은 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 CMP 환경을 예시한다.
도 2는 본 개시의 실시예들에 따른 예시적인 플래튼을 예시한다.
도 3은 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 제어기를 예시한다.
도 4는 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 공정을 예시한다.
도 5a 내지 도 5e는 본 개시의 실시예에 따른 CMP 동작의 여러 단계에서의 예시적인 웨이퍼를 예시한다.
도 1은 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 CMP 환경을 예시한다.
도 2는 본 개시의 실시예들에 따른 예시적인 플래튼을 예시한다.
도 3은 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 제어기를 예시한다.
도 4는 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 공정을 예시한다.
도 5a 내지 도 5e는 본 개시의 실시예에 따른 CMP 동작의 여러 단계에서의 예시적인 웨이퍼를 예시한다.
집적 회로(integrated circuit; IC)의 임계 치수가 각각의 새로운 기술 노드에 대해 연속적으로 축소됨에 따라, 웨이퍼 평탄성 및 초점 심도(depth of focus; DOF) 제한에 대해 요구되는 요건이 더 많이 요구되었다. 예를 들어, 45nm 기술 노드에서 시작하여 게이트 라스트 하이 k 금속 게이트(gate-last high-K metal gate; HKMG) 기술이 채택되면서, 폴리-오픈 평탄화(poly-open planarization; POP) 및 대체 금속 게이트(replacement metal gate; RMG) 평탄화 CMP 공정이 프론트 엔드 오드 라인(front end of line; FEOL) 공정 플로우에 도입된다. 게이트 높이의 변화가 실질적인 트랜지스터 성능 변동, 예를 들어 ON 상태 전류 값 변동을 유발하기 때문에 POP 및 RMG CMP 공정은 중요하다. 예를 들어, RMG CMP 공정에서, 최종 타겟 두께(타겟)가 잘 제어될 필요가 있다.
동시에, 보다 다양한 종류의 디바이스 및 기능이 IC에 통합되고, 상이한 디바이스 및 기능은 연마될 웨이퍼 표면 상의 상이한 재료, 구조물 및 피처 밀도를 포함하며, 이는 CMP 타겟 및 균일성 제어에 대한 추가적인 과제를 제기한다. 또한, 추가 공정 단계가 추가되고 소모품이 증가됨에 따라 복잡해진 CMP 타겟 제어 스키마는 더 높은 비용을 또한 가져온다.
본 기술은 웨이퍼의 표면 상의 다수의 구역을 식별한다. 다수의 구역은 관련 웨이퍼 표면 영역 내의 구조 피처의 차이에 기초하여 식별된다. 구조 피처는 다양한 금속 피처 대 유전체 피처의 밀도 또는 비율, 금속 피처 및 유전체 피처의 상대적 크기, 금속 피처의 금속 재료, 및/또는 구역의 표면 층이 CMP 타겟에 도달하기 전에 추가적인 제조 공정을 필요로 하는지의 여부를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 다수의 구역은 열거된 예들 이외의 구조 피처를 참조하여 식별될 수 있다. 구조적 피처는 CMP 공정에서 개별 피처의 연마 제거 속도에 영향을 미치며, 폴리싱 공정 동안 개별 피처가 어떻게 변화하는지에 영향을 준다. 유전체 피처의 침식 및/또는 금속 피처의 디싱은 모두 웨이퍼 수율 및 디바이스 성능에 영향을 미치기 때문에 구역 특정 CMP 제거 속도 및 효과를 이해하는 것이 중요하다.
평탄화 동작의 WiW 균일성을 위해, 다수의 구역이 궁극적으로 동일하거나 유사한 CMP 타겟 두께, 즉 평탄화 동작 후의 웨이퍼의 두께를 가진다. 현재 기술은 단일 타겟 제어 공정을 통해 모든 구역에 대한 CMP 타겟을 달성하지 못한다. 대신에, 이 기술은 여러 단계의 CMP 공정을 이용한 구역(zone) 기반 CMP 타겟 제어를 포함하며, CMP 공정의 각 단계는 구역 또는 구역들의 그룹에 대한 CMP 타겟을 달성하지만, 전체 웨이퍼에 대한 CMP 타겟을 달성하지는 않는다. CMP 공정의 각 단계는 모든 구역이 아니라 "타겟 구역" 또는 "타겟 구역들"이라고 하는 구역 또는 구역들의 그룹에 대한 CMP 타겟을 달성하다. 각 단계에서, CMP 공정, 예를 들어 턴테이블 회전 속도, 표면 압력, 슬러리, 패드 및 CMP를 수행하는 다른 파라미터/조건이, 타겟 구역 내의 피처에 대해 보다 높은 연마 속도를 갖도록, 즉, 타겟 구역 내의 피처를 연마하는데 보다 효과적이도록 커스터마이징되고, CMP 타겟에 도달하지 않은 다른 구역에 대해 선택적이 되도록 구성된다. 현재 타겟 구역 이전에 CMP 타겟에 이미 도달된 다른 구역의 경우, 선택적 레시피가 타겟 구역의 CMP 공정이 그 다른 구역에 미치는 영향을 최소화하도록 작용한다. 결과적으로, 타겟 구역을 연마하는 CMP 단계 후에, 다른 구역은 타겟 구역과 실질적으로 동일하거나 또는 타겟 구역보다 높은 두께 값을 가진다.
CMP 타겟은 CMP 동작을 위한 최종 타겟일 필요는 없다. CMP 동작은 차이(difference)를 목적으로 다수의 타겟을 포함할 수 있다. 예를 들어, CMP 동작은, WiW 균일성을 달성하기 위한 높은 연마 속도 공정을 위한 고속 연마 타겟, WtW 균일성을 달성하기 위한 저속 연마 타겟, 및 웨이퍼의 표면 품질을 향상시키기 위한 버핑 타겟을 포함하여, 예를 들어 저속 연마 및/또는 고속 연마로 인한 표면 결함 및 스크래치를 제거한다. 구역 기반 타겟 제어는 다수의 타겟 중 하나 이상에 적용될 수 있다. 일실시예에서, 구역 기반 타겟 제어는 웨이퍼의 고속 연마에서 사용되며 고속 폴리싱 후에, 웨이퍼 표면 상의 구역은, 예를 들어 타겟 두께가 웨이퍼의 전체 표면에 대해 달성되는, 비-구역 타겟 제어를 이용한 버핑 연마 및/또는 저속 연마 중 하나 이상으로 함께 연마된다.
다른 실시예에서, CMP 동작의 다수의 타겟은 CMP 동작의 단계에서 각각의 개별 구역 또는 구역들의 개별 그룹에 대해 개별적으로 제어된다.
구역 특정 CMP 공정은 기계적 컴포넌트 및 화학적 컴포넌트 중 하나 이상을 포함한다. 기계적 컴포넌트는 연마 패드의 특성, 웨이퍼 후면의 압력 분포, 회전 속도, 웨이퍼 표면의 다운 포스 및/또는 CMP 공정의 다른 기계적 파라미터를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 화학적 컴포넌트는 다른 구역, 예를 들어, 타겟에 도달하지 않은 다른 구역에 대한 선택성으로 타겟 구역을 연마하는데 효과적인 CMP 슬러리 조성물을 포함한다.
각각의 구역 또는 구역들의 그룹에 대한 개별화된 타겟 제어로, CMP 정지 층이 더 이상 필요하지 않으며, 이는 디바이스의 다른 피처에 대한 치수 허용을 저장한다. 상이한 구조 피처를 갖는 구역에 대해 CMP 타겟이 개별적으로 제어되므로 WiW 균일성이 개선된다. 전체 CMP 동작이 단순화되고 CMP 소모품이 감소된다.
본 명세서의 개시는 기술되는 본 발명 대상의 상이한 피처들을 구현하기 위한 다수의 상이한 실시예들 또는 예시들을 제공한다. 본 개시를 간략화하기 위해서 컴포넌트 및 배열의 구체적인 예시들이 이하에 설명된다. 물론, 이들은 단지 예시를 위한 것이며 한정을 의도하는 것은 아니다. 예를 들어, 이후의 상세설명에서 제 2 피처상의 또는 그 위의 제 1 피처의 형성은 제 1 및 제 2 피처들이 직접적으로 접촉하여 형성되는 실시예를 포함할 수 있으며, 또한 제 1 및 제 2 피처들이 직접적으로 접촉하지 않을 수 있도록 추가적인 피처들이 제 1 및 제 2 피처들 사이에서 형성될 수 있는 실시예를 포함할 수 있다. 또한, 본 개시는 다양한 예시들에서 참조 부호들 및/또는 문자들을 반복할 수 있다. 이러한 반복은 간략화 및 명료화를 위한 것이고, 그 자체가 개시된 다양한 실시예들 및/또는 구성들 사이의 관계를 설명하는 것은 아니다.
또한, 도면들에 예시된 바와 같은 하나의 요소 또는 피처에 대한 다른 요소(들) 또는 피처(들)의 관계를 설명하기 위해서 "아래", "밑", "하부", "위", "상부" 등과 같은 공간 상대적 용어들이 설명의 용이성을 위해 여기서 이용될 수 있다. 공간 상대적인 용어는 도면에 도시된 배향에 더하여 이용 또는 동작에서의 디바이스의 상이한 배향을 포함하도록 의도된다. 장치는 다르게 배향(90도 회전 또는 다른 배향)될 수 있고, 여기서 사용되는 공간 상대적인 기술어는 마찬가지로 적절하게 해석될 수 있다.
다음의 설명에서, 본 개시의 다양한 실시예들의 철저한 이해를 제공하기 위해 특정의 구체적인 세부 사항들이 설명된다. 그러나, 당업자는 본 개시가 이러한 특정 세부 사항없이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 다른 예에서, 전자 컴포넌트 및 제조 기술과 관련된 공지의 구조물이 본 개시의 실시예의 설명을 불필요하게 모호하게 하는 것을 피하기 위해 상세하게 설명되지 않았다.
문맥이 달리 요구하지 않는 한, 다음의 명세서 및 청구 범위 전체에서, "포함하다"는 단어 및 "포함하고" 및 "포함하는"과 같은 그 변형은 개방적이고 포괄적인 의미로, 즉 "포함하지만, 이에 한정되지 않는"으로 해석되어야 한다.
제 1, 제 2 및 제 3과 같은 서수의 사용은 반드시 순위가 매겨진 의미를 암시하는 것이 아니라, 그 보다는 단지 행위 또는 구조물의 다수의 인스턴스 사이를 구별할 수 있다.
"일실시형태" 또는 "실시형태"에 대한 본 명세서에 걸친 참조는 실시형태와 함께 설명된 특정 피처, 구조물 또는 특성이 적어도 하나의 실시형태에 포함된다는 것을 의미한다. 그러므로, 본 명세서에 걸처 다양하게 위치에서의 "일실시형태에서" 또는 "실시형태에서"란 구절의 출현은 반드시 모두 동일한 실시형태를 말하는 것은 아니다. 또한, 특정 특징, 구조 또는 특성은 하나 이상의 실시형태에서 어떤 적합한 방식으로 조합될 수 있다.
본 명세서 및 첨부된 청구 범위에 사용된 바와 같이, 단수 형태 "a", "an” 및 "the"는 내용이 달리 명확하게 지시하지 않는 한 복수의 지시 대상을 포함한다. 또한, 용어 "또는"은 내용이 달리 명확하게 지시하지 않는 한 "및/또는"을 포함하는 의미로 일반적으로 채용된다는 점에 유의해야 한다.
도 1은 예시적인 화학 기계적 연마(chemical mechanical polishing; CMP) 동작 환경(100)을 도시한다. 도 1을 참조하면, CMP 동작 환경(100)은 CMP 플랫폼(110) 및 제어기(150)를 포함한다. CMP 플랫폼(110)은 하나 이상의 로드록(loadlock)(112), 건식 계측(114), 클리너(116), 고속 플래튼(118), 저속 플래튼(120), 버프 플래튼(122), 및/또는 CMP 플랫폼(110) 상의 또는 인접하는 다양한 위치에 부착된 하나 이상의 센서(일반성을 위해 구체적으로 도시되지 않음)을 포함한다. 로드록(112)은 웨이퍼를 CMP 플랫폼(110)으로 로딩하고, 웨이퍼를 언로딩(unloading)하는데 사용된다. 건식 계측(114)은 타겟 제어 하에 연마될 피처(들) 또는 표면 영역(구역), 예를 들어 타겟 구역의 두께를 측정하는데 사용된다. 클리너(116)는 CMP 공정 후 웨이퍼를 세정하는데 사용된다. 고속 플래튼(118)은 비교적 높은 연마 속도, 예를 들어 저속 플래튼(120)의 연마 속도보다 높은 연마 속도로 웨이퍼를 연마하는데 사용된다. 저속 플래튼(120)은 비교적 낮은 연마 속도, 예를 들어, 고속 플래튼(118)의 연마 속도보다 낮은 연마 속도로 웨이퍼를 연마하는데 사용된다. 버핑 플래튼(122)은 웨이퍼 표면 상의 결함 및/또는 스크래치를 고정시키기 위해 웨이퍼를 가볍게 연마하는데 사용된다.
제어기(150)는 CMP 플랫폼(110)에 통신가능하게 커플링되고 CMP 플랫폼(110)으로 수행되는 CMP 동작을 제어하도록 구성된다. 예를 들어, 제어기(150)는 웨이퍼의 로딩 및 언로딩, 플래튼(118, 120, 122)의 설정, 웨이퍼 상의 구역의 식별, 및 CMP 공정/동작 동안 웨이퍼의 구역의 구역 기반의 타겟 제어 및/또는 구역화되지 않은 타겟 제어를 제어한다.
본 명세서의 설명에서, CMP 동작은 전체 웨이퍼 표면에 대해 도달된 CMP 타겟(들)으로 웨이퍼 표면을 연마하는 것을 지칭한다. CMP 동작은 웨이퍼 내의 구역 또는 구역들의 그룹에 대한 CMP 타겟에 도달하도록 웨이퍼를 연마하는 하나 이상의 CMP 공정을 포함할 수 있다.
도 2는 고속 플래튼(118), 저속 플래튼(120) 또는 버핑 플래튼(122) 중 하나 이상에 사용될 수 있는 예시적인 플래튼(200)을 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 플래튼(200)은 웨이퍼(220)의 후면(또는 하부 표면)(222)에 가해지는 푸싱(pushing) 압력으로 웨이퍼(220)를 유지하는 웨이퍼 캐리어(210)를 포함한다. 푸싱 압력에 의해, 웨이퍼(220)의 상부 표면(224)은 연마 패드(230)에 대해 힘이 가해진다. 웨이퍼(220)의 상부 표면(224)은 반도체 구조물의 층이 기판으로부터 구축되는 웨이퍼 표면을 지칭한다. 웨이퍼(220)는 도 2에 예시적으로 도시된 바와 같이 거꾸로(up-side-down) 위치될 수 있고, 이는 상부 표면(224)의 정의에 영향을 미치지 않는다. 웨이퍼 캐리어(210)는, 웨이퍼(220)의 각각의 동심 부분에 동일하거나 상이한 푸싱 압력을 제공하도록 개별적으로 제어되도록 구성된 다수의 상이한 막(membrane)(212)을 포함한다. 각각의 멤브레인(212)의 푸싱 압력을 제어함에 따라, 웨이퍼(220)의 상이한 동심 부분은 상이한 연마 속도를 가질 수 있으며, 더 큰 푸싱 압력이 높은 연마 속도를 초래하고 더 낮은 푸싱 압력이 낮은 연마 속도를 초래한다. 멤브레인(212)이 동심 패턴으로 배열된 다수의 구역을 갖는 특정 웨이퍼(220)에 대해 조정되거나 커스터마이징되는 경우, 멤브레인(212)의 푸싱 압력은 웨이퍼(220) 상의 상이한 구역에 대해 상이한 연마 속도를 발생시키도록 제어되거나 조정될 수 있다.
도 3은 예시적인 제어기(150)의 세부 사항을 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제어기(150)는 CMP 동작 제어 모듈(310), 프로세서(330), 통신 유닛(340), 사용자 인터페이싱 유닛(350) 및 기타 컴포넌트(360)를 포함한다. CMP 동작 제어 모듈(310)은 웨이퍼 구역 식별기(312), 구역 CMP 타겟 제어기(314), 웨이퍼 CMP 타겟 제어기(316), CMP 공정 제어기(318), 및 로딩/언로딩 제어기(320)를 포함한다.
일 실시예에서, CMP 동작 제어 모듈(310) 및 그 각각의 컴포넌트는 저장 디바이스(간략함을 위해 도시되지 않음), 임베디드 펌웨어 및/또는 프로그래머블 로직, 예를 들어 FPGA 또는 다른 적합한 구현에서 전용 공간에 저장된 실행가능한 명령어들을 통해 구현될 수 있다. 이들 실행가능한 명령어들은 CMP 플랫폼(110)을 통해 수행되는 CMP 동작을 제어함에 있어서 프로세서(330)(독립형, 내장형 또는 클라우드 기반)에 의해 실행될 수 있다. 제어 출력/명령은 통신 유닛(310) 및/또는 사용자 인터페이싱 유닛(350)을 통해 통신될 수 있다. CMP 동작 제어 모듈(310)의 동작에서 사용자 인터페이스 유닛(350)을 통해 사용자 입력이 획득될 수 있다. CMP 동작 제어 모듈(310)의 동작은 도 4에 도시된 예시적인 CMP 흐름(400)과 함께 여기에 설명된다.
도 5a 내지 도 5e는 웨이퍼(500) 상에 "CMP 타겟"으로 지칭되는 CMP 타겟 두께를 달성하기 위해 예시적인 CMP 동작의 다양한 단계에서 예시적인 웨이퍼(500)를 도시한다. 예시적인 웨이퍼(500) 및 예시적인 CMP 방법(400)은 예시적인 목적으로 제공되고, 본 개시의 범위를 제한하지 않는다.
도 4를 참조하면, 도 5a를 또한 참조하면, 예시적인 공정(410)에서, 웨이퍼(500)가 수용된다. 웨이퍼(500)는 기판(510), 반도체 바디(간략화를 위해 도시되지 않음), 층간 유전체(inter-layer dielectric; ILD)(520) 및 다수의 대체 금속 게이트 구조물(530A, 530B)를 포함한다.
게이트 구조물(530A)은 장(long) 채널 게이트 구조물이고 게이트 구조물(530B)은 단(short) 채널 게이트 구조물이다. 장 채널 게이트 구조물(530A)은 단 채널 게이트 구조물(530B)의 게이트 길이(L2)보다 긴 게이트 길이(L1)를 가진다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 일반적으로 장 채널 게이트 구조물(530A)은 단 채널 게이트 구조물(530B)에 비해 서로간에[간략화를 위해 단지 하나의 장 채널 게이트 구조물(530A)만 도시됨] 더 많은 간격을 포함한다. 이와 같이, 표면 영역(A) 및 표면 영역(B)는 금속 대 유전 비율, 예를 들어 금속 재료를 함유하는 표면 영역 대 유전체 재료를 함유하는 표면 영역이 상이하다. 또한, 예를 들어 금속 구조물의 밀도로 지칭되는 단위 표면 영역 내의 금속 피처의 수는 표면 영역(A)와 표면 영역(B) 사이에서 고려될 수도있다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 보다 구체적으로, 웨이퍼(500)의 현재 단계에서 단 채널 게이트 구조물(530B)을 포함하는 표면 영역(B)는 장 채널 게이트 구조물(530A)을 포함하는 표면 영역(A)보다 높은 금속 구조물 밀도를 가진다.
웨이퍼(500)는 장 채널 게이트 구조물(530A) 및 단 채널 게이트 구조물(530B, 530BS)의 형성에서 형성된 과잉 금속 층(530E)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 선택적으로, 전도성 재료 또는 유전체 재료의 라이너 층(532A, 532B)이 장 채널 게이트 구조물(530A) 또는 단 채널 게이트 구조물(530B, 530BS)과 ILD(520) 사이에 각각 형성될 수 있다. 라이너 층(532A, 532B)은 또한 게이트 유전체 층으로 구성될 수 있다.
다음의 설명은 금속 게이트 구조물(530A, 530B)을 위한 재료의 예들을 열거하지만; 열거되지 않은 다른 적합한 재료가 본 설명의 고려되는 범위 내에 있는 것으로 이해된다. 각각의 금속 게이트(530A, 530B, 530BS)는 금속 또는 금속 화합물 재료를 포함한다. 적합한 금속 재료는 루테늄, 팔라듐, 백금, 텅스텐, 코발트, 니켈 및/또는 전도성 금속 산화물 및 다른 적합한 P형 금속 재료를 포함하고, 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 알루미늄(Al), 알루미나이드 및/또는 전도성 금속 탄화물(예를 들어, 하프늄 탄화물, 지르코늄 탄화물, 티타늄 탄화물 및 알루미늄 탄화물), 및 N형 금속 재료에 대한 다른 적절한 재료를 포함 할 수 있다. 일부 예들에서, 게이트 구조물(530A, 530B, 530BS)은 전계 효과 트랜지스터 디바이스들의 성능을 향상시키기 위해 적절한 일 함수를 갖도록 튜닝된 일 함수 층을 포함한다. 예를 들어, 적합한 N형 일 함수 금속은 Ta, TiAl, TiAlN, TaCN, 다른 N형 일 함수 금속 또는 이들의 조합을 포함하고; 적합한 P형 일 함수 금속 재료는 TiN, TaN, 다른 p형 일 함수 금속 또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 예들에서, 게이트 구조물(530A, 530B)이 게이트 유전체 위에 배치된 일 함수 층 및 일 함수 층 위에 배치된 전도성 층을 포함하도록, 알루미늄 층과 같은 전도성 층이 일 함수 층 위에 형성된다.
ILD(520)를 위한 재료는 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 산질화물, 실리콘 질화물(Si3N4), 실리콘 일산화물(SiO), 실리콘 산질화탄화물(SiONC), 실리콘 산탄화물(SiOC), 실리콘 모노질화물(SiN), 및 기타 저 K 유전체 또는 다른 적합한 재료를 포함한다.
예시적인 목적으로, CMP 동작 두께 타겟(T1), 즉 CMP 동작 후 웨이퍼(500)의 두께가 설정된다. CMP 타겟(T1)은 점선(TT)으로 예시적으로 도시된 바와 같이 웨이퍼(500)의 전체 표면에 걸쳐 WiW 균일성으로 설정된다. CMP 타겟 두께(T1)는 WiW 및/또는 WtW 균일성을 수반하는 임의의 타겟 두께일 수 있다. 타겟 두께(T1)는 단지 고속 연마에 대한 초기 타겟일 수 있거나 추가의 제조 공정이 수행되기 전의 웨이퍼(500)의 표면(TT)에 대한 최종 타겟일 수 있다. 일례에서, 표면 영역(A) 및 표면 영역(B)는 동심 링 형상의 표면 영역이다.
표면 영역(A)와 표면 영역(B) 사이의 구조 피처의 차이로 인해, 동일한 CMP 공정 하에서 표면 영역(A)와 표면 영역(B)의 연마 속도는 상이할 것이다. 종래의 타겟 제어 접근법에서, CMP 타겟 T1에 관한 표면 영역(A)와 표면 영역(B) 사이의 WiW 균일성을 유지하는 것은 복잡하고 어렵다.
예시적인 공정(420)에서, 웨이퍼 구역 식별자(312)는 각각의 식별된 구역 또는 각각의 식별된 구역들 그룹에 대한 개별화된 구역 기반 CMP 타겟 제어를 위해 웨이퍼(500)의 표면 상의 다수의 표면 구역들(구역)을 식별한다. 다수의 구역의 식별은 표면 영역의 다수 부분의 개별화된 타겟 제어가 바람직하다는 것을 나타내는 임의의 테스트에 기초할 수 있다. 예를 들어, 구역은 구조 피처 차이, 재료 조성 차이, 피처 밀도 차이 등, 또는 CMP 공정이 하나의 구역에 다른 구역과는 상이하게 영향을 미치게 하는 결과를 초래하는 2개의 구역 또는 구역들의 그룹 사이의 임의의 다른 차이에 기초하여 결정될 수 있다. 구역은 또한 CMP 타겟(T1)에 도달하기 전에 특정 영역에 대해 추가의 제조 공정이 수행될지 여부에 기초하여 식별될 수 있다. 일 실시예에서, 구역은 제조 공정 설계에서 이미 결정되고, 그러한 구역화 정보는 웨이퍼 구역 식별기(312)와 통신되거나 웨이퍼 구역 식별기(312)에 의해 검색된다.
예시적인 예로서, 웨이퍼 표면 영역(A 및 B)은 개별화된 구역 기반 타겟 제어를 위해 경계선(ZL)으로 예시적으로 도시된 2개의 상이한 구역(A 및 B)으로 식별된다.
예시의 목적으로, 구역(B)에 대해 CMP 타겟 두께(T1)가 도달되기 전에 일부 단 채널 게이트 구조물(530B) 사이를 추가로 격리하기 위해, 즉 간격을 증가시키기 위해 하나 이상의 단 채널 게이트 구조물(530BS)를 제거하도록 구역(B)에 게이트 라인 개방 공정이 수행될 것이다. 구역(A)의 경우, 타겟 두께(T1)가 도달되기 전에 추가의 제조 공정이 수행되지 않는다.
예시적인 동작(430)에서, 도 5b를 또한 참조하여, 구역 CMP 타겟 제어기(314)는 제 1 구역, 예를 들어 구역(A)에 대해서만 CMP 타겟(T1)을 달성하도록 제 1 CMP 공정으로 웨이퍼(500)를 연마하도록 CMP 플랫폼(110)을 제어한다. 제 1 CMP 공정은 다른 구역, 여기서는 구역(B)에 대해 선택적이다. 선택적 제 1 CMP 공정의 결과, 구역(A)가 CMP 타겟 두께(T1)에 도달할 때, 구역(B)의 두께(T2)는 구역(A)의 두께보다 크다. 선택적인 제 1 CMP 공정은 물리적 컴포넌트 및/또는 화학적 컴포넌트를 포함할 수 있다. 물리적 컴포넌트의 경우, 멤브레인(212)의 온도, 표면 압력, 회전 속도, 연마 패드(230) 프로파일 및 푸싱 압력이 구역(B) 표면과 비교하여 구역(A) 표면에 대해 더 높은 연마 속도를 갖도록 선택된다. 화학적 컴포넌트의 경우, 제 1 CMP 슬러리는 구역(B) 표면과 비교하여 구역(A) 표면에 대해 더 높은 연마 속도를 갖도록 선택된다. 예를 들어, 더 높은 온도, 더 낮은 회전 속도, 더 낮은 표면 압력, 및 산화제를 함유하는 슬러리를 갖는 레시피는 유전체 재료에 비해 금속 재료의 비율이 높은 금속 표면 또는 표면을 제거하는데 더 효과적으로 작용한다. 다른 한편으로, 더 낮은 온도, 더 높은 회전 속도, 더 높은 표면 압력 및 산화제가 함유되지 않은 슬러리를 갖는 레시피는 금속 재료에 비해 유전체 재료의 비율이 높은 유전체 표면 또는 표면을 연마하는데 더 효과적으로 작용한다. 멤브레인(212)의 푸싱 압력은 구역(A)가 구역(B)보다 연마 패드(230)에 더 가깝게 가압되도록 조절될 수 있다.
또한, CMP 공정은 상이한 금속 재료 및/또는 상이한 유전체 재료, 및/또는 상이한 금속 및 유전체 재료의 조합 중에서 선택성을 갖도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 금속이 풍부한 장 채널 구조물의 구역을 연마하기 위해, 멤브레인(212)의 푸싱 압력은 0.5 내지 1.5psi이고 플래튼/헤드 회전 속도는 산화제 함유 슬러리를 사용하여 30 내지 60rpm이다. 유전체가 풍부한 단 채널 구조의 구역의 경우, 멤브레인(212)의 푸싱 압력은 1.5 내지 3psi이고 플래튼/헤드 회전 속도는 금속 억제제를 함유하는 슬러리를 사용하여 90 내지 120rpm이다.
도 5b는 단지 예시적인 목적으로, 제 1 CMP 공정 후, 구역(A)의 표면과 구역(B)의 표면 사이에 예를 들어 계단형 전이와 같은 급격한 전이가 발생됨을 도시한다. 그러나, 이러한 계단형 전이가 반드시 바람직하거나 실현가능한 것은 아니고 구역(A)의 표면과 구역(B)의 표면 사이의 경사진 전이가 또한 허용가능하다.
구역 기반 타겟 제어는 또한 플랫폼(110)에 부착되거나 플랫폼(110)과 연관된 센서를 사용하여 웨이퍼 두께를 모니터링하는 것과 같은 다른 타겟 제어 기술을 포함할 수 있다. 또한, 관련 구역, 여기서 구역(A)의 웨이퍼 두께는 구역(A)의 타겟 제어 과정에서 건식 계측(114)(도 1)에 의해 여러 번 측정될 수 있다. 구역(A)의 타겟 두께(T1)를 달성하기 위한 CMP 공정은 다수의 하위 공정 또는 다수의 CMP 공정 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 단계에서, 금속/유전체 계면(523)에 근접할 때까지 과잉 금속 재료(530E)를 효율적으로 연마하기 위해 CMP 공정이 선택될 수 있다. 그 후, 제 2 단계에서, 구역(B) 표면에 대해 선택적인 다른 CMP 공정이 구역(A) 상에서 타겟 두께(T1)가 도달될 때까지 웨이퍼(500) 표면을 연마하기 위해 사용된다. 제 2 단계에서, CMP 공정은 구역(B)에 대해 선택적이므로, 구역(A) 상에서 타겟 두께(T1)가 도달될 때, 구역(B)의 두께(T2)는 타겟 두께(T1)보다 크다.
구역 CMP 타겟 제어기(314)는 웨이퍼(500)의 특정 구역, 여기서 구역(A)의 타겟 제어를 달성하는데에 적절한 선택적 CMP 공정을 선택하는데 있어서 CMP 공정 제어기(318)와 함께 기능할 수 있다. 선택적 CMP 공정은 CMP 공정 제어기(318)에 의해 자동으로 결정될 수 있거나, 관련 구역의 구조 피처에 기초하여 CMP 공정 제어기(318)에 의해 데이터베이스에 저장되고 검색될 수 있거나, 또는 사용자 입력 또는 다른 적합한 접근법을 통해 CMP 공정 제어기(318)에 의해 얻어 질 수 있다.
CMP 공정 제어기(318)는 CMP 공정의 모든 파라미터 및/또는 조건 및 CMP 공정에 영향을 미치는 CMP 머신의 모든 컴포넌트를 제어 또는 결정할 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 여기에 열거된 레시피의 화학적 및 기계적 컴포넌트 이외에, CMP 공정 제어기(318)는 또한 특정 구역에 대한 패드 컨디셔닝 파라미터를 결정하고 설정할 수 있다. CMP 공정 제어기(318)는 상이한 구역에 대해 연마 패드를 컨디셔닝하기 위해 패드 표면 드레서의 다이아몬드 디스크의 다이아몬드 결정 크기, 다이아몬드 결정 모폴러지 및 결정 표면 밀도를 변경할 수 있다.
예시적인 공정(440)에서, 로딩/언로딩 제어기(320)는 구역(B)에 수행될 CMP 이외의 제조 공정을 위해 CMP 플랫폼(110)으로부터 웨이퍼(500)를 언로딩하도록 로드록(112)을 포함하는 CMP 플랫폼(110)을 제어한다.
도 5c를 참조하면, 예시적인 게이트 라인 격리 공정이 웨이퍼(500)의 구역(B)에 수행된 것으로 도시된다. 단계(C1)에서, 포토레지스트 층(540)이 웨이퍼(500)의 표면 위에 형성되고, 게이트 라인 격리를 위해 제거되어야 하는 채널 게이트 구조물(530BS)를 노출시키도록 패터닝된다.
단계(C2)에서, 노출된 단 채널 게이트 구조물(530BS)은 예를 들어 에칭에 의해 제거되고, 단 채널 게이트 구조물(530BS)를 제거함으로써 리세스(542)가 형성된다.
단계(C3)에서, 리세스(542)를 충전하여 유전체 층(544)이 형성된다. 유전체 층(544)은 실리콘 산화물 또는 저 K 유전체 재료이다. 유전체 층(544)은 ILD(520)와 동일하거나 상이한 유전체 재료를 포함할 수 있다. 유전체 층(544)은 구역(A)의 표면 및 구역(B)의 표면 위에 과잉 부분(544E)을 포함한다.
다시 도 4를 참조하면, 예시적인 공정(450)에서, 로딩/언로딩 제어기(320)는 웨이퍼(500)를 고속 플래튼(118) 또는 저속 플래튼(120) 중 적절한 하나에 다시 로딩하도록 CMP 플랫폼(110)을 제어한다. 플래튼(118) 또는 저속 플래튼(120) 사이의 선택은 과잉 유전체 층(544E) 및 구역(B) 표면을 연마하기 위한 CMP 공정을 결정함에 있어서 CMP 공정 제어기(318)에 기초하여 결정될 수 있다.
예시적인 공정(460)에서, 도 5d를 또한 참조하면, 구역 CMP 타겟 제어기(314)는 다른 구역, 여기서 구역(A)에 선택적인 CMP 공정으로, 제 2 구역, 여기서 구역(B)에 대해 CMP 타겟(T1)을 달성하도록 CMP 플랫폼(110)을 제어한다. 선택적 CMP 공정의 결과로서, 구역(B)가 CMP 타겟 두께(T1)에 도달 할 때, 구역(A)의 두께는 실질적으로 영향을 받지 않거나 영향을 받지 않으며 T1 또는 실질적으로 T1로 유지된다. 이와 같이, 2개의 별개의 구역 기반 CMP 타겟 제어에 의해, CMP 타겟 두께(T1)는 전체 웨이퍼(500)에 대해 달성되고, 장 채널 게이트 구조물(530A)의 구역(A)와 단 채널 게이트 구조물(530B)의 구역(B) 사이에서 WiW 균일성이 달성된다.
선택적으로, 예시적인 공정(470)에서, 도 5e를 또한 참조하면, 웨이퍼 CMP 타겟 제어기(316)는 웨이퍼(500)의 모든 구역(A, B)에 대해 CMP 타겟 두께(T3)가 도달될 때까지 웨이퍼(500) 표면을 연마하도록 CMP 플랫폼(110)을 제어한다. 실시예에서, 타겟(T3)은 타겟(T1)과 동등하고, 공정(470)은 웨이퍼 표면 품질을 개선하기 위한 버핑 공정이다. 다른 실시예에서, 타겟(T3)은 타겟(T1)과 상이하고, 웨이퍼(500) 표면의 작은 부분(550)(점선으로 도시됨)이 WtW 균일성을 달성하기 위해 연마된다. 예시적인 공정(470)에서, 다수의 구역(A, B) 사이에서 낮은 선택성을 갖는 CMP 공정이 사용되어, 타겟(T3)은 다수의 구역들, 구역(A) 및 구역(B) 사이에서 WiW 균일성을 갖는 구역화되지 않은 방식으로 달성된다. 예시적인 공정(470)에서, 제거량은 선택도가 낮은 CMP 공정 및 저속 연마 또는 버핑이 충분하고 효과적이도록 매우 작게 제어된다.
예시적인 실시예의 설명에서, 금속 대 유전 비율은 웨이퍼 표면상의 구역을 분류하는 예시적인 예로서 사용되며, 이에 한정되지 않는다. 웨이퍼 표면은 임의의 기준에 기초하여 다수의 구역으로 분류될 수 있으며, 이는 CMP에서의 구역 기반 타겟 제어의 개시에 모두 포함된다. 예를 들어, 상이한 유전체 재료는 상이한 경도 값을 가질 수 있고 상이한 구역으로 분류될 필요가 있을 수 있다. 예를 들어, 실리콘 탄화물은 실리콘 산화물보다 높은 경도를 포함한다. 또한, 실리콘 질화물과 같은 일부 에칭 정지 층 또는 CMP 정지 층은 웨이퍼 표면 상의 구역을 결정하는데 있어서 유전체 재료에 대해 금속 물질과 유사하게 취급될 수 있다.
본 개시의 구역 기반 CMP 제어 기술을 이용하면, 웨이퍼의 상이한 구역들에 기초한 타겟 제어를 이용하지 않는 CMP 공정에서 웨이퍼 표면의 영역들 사이에서 상이한 구조 피처 및 상이한 연마 속도를 수용하기 위한 복잡한 타겟 제어 수단이 필요하지 않기 때문에 WiW 균일성 및/또는 WtW 균일성이보다 용이하게 달성될 수 있다. 예를 들어, CMP 정지 층이 필요하지 않아 보다 중요한 기능적 피처를 위한 공간이 절약된다. 개시된 실시예에 따르면, 각 구역 내의 구조 피처의 균일성으로 인해 각 구역에 대한 타겟 제어가 더 정확하다. 또한, 구역 기반 CMP 제어는 개별 구역의 CMP 타겟 제어를 개별 CMP 공정으로 분리함으로써 CMP 동작 사이에서 하나 이상의 구역에서 수행되는 추가 제조 공정을 쉽게 수용할 수 있다. 그에 따라, 사용되는 소모품의 양이 줄어들고 전체 공정이 간소화된다.
본 개시는 다음 실시예들의 설명으로 더 인지될 수 있다:
방법 실시예에서, 웨이퍼가 수용된다. 웨이퍼의 표면 상에서 제 1 구역 및 제 2 구역이 식별된다. 제 1 구역은 제 2 구역의 구조 피처와는 상이한 구조 피처를 가진다. 제 1 CMP 공정을 사용하여 웨이퍼가 연마되어 제 1 구역 상에 제 1 CMP 타겟 두께를 달성한다. 그 후, 제 2 CMP 공정을 사용하여 웨이퍼가 연마되어 제 2 구역 상에 제 1 CMP 타겟 두께를 달성한다.
또다른 방법에서, 웨이퍼가 수용된다. 웨이퍼의 표면 상에서 제 1 피처 및 제 2 피처가 식별된다. 제 1 피처는 제 2 피처와는 상이한다. 제 1 피처가 제 1 CMP 타겟 두께에 도달할 때까지 제 1 CMP 공정을 사용하여 웨이퍼가 연마된다. 그 후, 제 2 피처가 제 1 CMP 타겟 두께에 도달할 때까지 제 2 CMP 공정을 사용하여 웨이퍼가 연마된다.
또다른 실시예에서, 시스템은 CMP 플랫폼, 및 웨이퍼를 연마하는데 있어서 제 1 타겟 두께가 도달될 때까지 상기 CMP 플랫폼을 제어하도록 작동가능한 제어기를 포함한다. 제어기 동작은, 웨이퍼의 표면 상의 제 1 구역 및 제 2 구역을 식별하는 동작 - 제 1 구역은 제 2 구역의 구조 피처와는 상이한 구조 피처를 가짐 - , 제 1 CMP 공정으로 웨이퍼를 연마하는데 있어서 제 1 구역 상에 제 1 타겟 두께가 도달될 때까지 CMP 플랫폼을 제어하는 동작 - 제 1 CMP 공정은 제 2 구역의 구조 피처에 대해 선택적임 - , 제 2 CMP 공정으로 상기 웨이퍼를 연마하는데 있어서 제 2 구역 상에 제 1 타겟 두께가 도달될 때까지 CMP 플랫폼을 제어하는 동작 - 제 2 CMP 공정은 제 1 구역의 구조 피처에 대해 선택적임 - 을 포함한다.
상기는 본 발명개시의 양상들을 본 발명분야의 당업자가 더 잘 이해할 수 있도록 여러 실시예들의 특징들을 약술한다. 당업자는 본 명세서에 개시된 실시예들과 동일한 목적을 수행하고, 그리고/또는 동일한 이점를 성취하는 다른 공정들 및 구조물들을 설계하거나 수정하기 위해 본 발명개시를 기초로서 쉽게 사용할 수 있다는 것을 인지해야 한다. 또한, 당업자는 그러한 동등한 구성이 본 개시의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고, 이들은 본 개시의 사상 및 범주를 벗어나지 않으면서 다양한 수정, 대체 및 변경이 가능하다는 것을 인지해야 한다.
실시예
1. 웨이퍼에 화학 기계적 연마(chemical mechanical polishing; CMP)를 수행하는 방법에 있어서,
상기 웨이퍼의 표면 상의 제 1 구역(zone) 및 제 2 구역을 식별하는 단계 - 상기 제 1 구역은 상기 제 2 구역의 구조 피처(structure feature)와는 상이한 구조 피처를 가짐 - ;
상기 제 2 구역의 구조 피처에 선택적인 제 1 CMP 공정을 사용하여 상기 웨이퍼를 연마함으로써 상기 제 1 구역 상에 제 1 CMP 타겟 두께를 달성하는 단계; 및
제 2 CMP 공정을 사용하여 상기 웨이퍼를 연마함으로써 상기 제 2 구역 상에 상기 제 1 CMP 타겟 두께를 달성하는 단계
를 포함하는 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 수행 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 CMP 공정은 상기 제 2 구역 내의 구조 피처에 대해 선택적인 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 수행 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 CMP 공정은 상기 제 1 구역 내의 구조 피처에 대해 선택적인 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 수행 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
제 3 CMP 공정을 사용하여 상기 웨이퍼를 연마함으로써 상기 제 1 구역과 상기 제 2 구역 상에 함께 제 2 CMP 타겟 두께를 달성하는 단계
를 더 포함하는, 화학 기계적 연마(CMP) 수행 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
상기 제 3 CMP 공정을 사용하여 상기 웨이퍼를 연마하는 것은, 상기 제 1 CMP 공정 및 상기 제 2 CMP 공정보다 낮은 연마 속도를 갖는 연마 또는 버핑(buffing) 연마 중 하나 이상인 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 수행 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 CMP 공정을 사용하여 상기 웨이퍼를 연마하는 것은, 상기 제 2 구역의 웨이퍼 후면(backside)을 향하는 것보다는 상기 제 1 구역의 웨이퍼 후면을 향해 더 높은 푸싱(pushing) 압력을 가하는 것을 포함하는 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 수행 방법.
7. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 구역과 상기 제 2 구역은 서로 실질적으로 동심인 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 수행 방법.
8. 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 CMP 공정을 사용하여 상기 웨이퍼를 연마하기 전에,
상기 제 2 구역으로부터 제 1 재료를 갖는 제 1 구조 피처를 제거하여 리세스를 생성하는 단계; 및
상기 리세스를 상기 제 1 재료와는 상이한 제 2 재료로 충전하는 단계
를 더 포함하는, 화학 기계적 연마(CMP) 수행 방법.
9. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 CMP 공정을 사용하여 상기 웨이퍼를 연마하는 것은, 버핑 연마를 포함하는 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 수행 방법.
10. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 CMP 공정을 사용하여 상기 웨이퍼를 연마하는 것과 상기 제 2 CMP 공정을 사용하여 상기 웨이퍼를 연마하는 것은 시간에 있어서 서로 순차적인 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 수행 방법.
11. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 구역은 장(long) 채널 금속 게이트 구조물을 포함하고 상기 제 2 구역은 단(short) 채널 금속 게이트 구조물을 포함하는 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 수행 방법.
12. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 구역과 상기 제 2 구역은 금속 대 유전체 비율이 상이한 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 수행 방법.
13. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 구역과 상기 제 2 구역은 구조 피처의 밀도가 상이한 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 수행 방법.
14. 웨이퍼에 화학 기계적 연마(chemical mechanical polishing; CMP)를 수행하는 방법에 있어서,
상기 웨이퍼의 표면 상의 제 1 피처, 제 2 피처 및 제 3 피처를 식별하는 단계 - 상기 제 1 피처는 상기 제 2 피처 및 상기 제 3 피처와는 상이함 - ;
상기 제 1 피처가 제 1 CMP 타겟 두께에 도달할 때까지 제 1 CMP 공정을 사용하여 상기 웨이퍼를 연마하는 단계;
상기 제 3 피처를 제거하여 리세스를 형성하는 단계;
상기 리세스 내에 제 4 피처를 형성하는 단계; 및
상기 제 2 피처가 상기 제 1 CMP 타겟 두께에 도달할 때까지 제 2 CMP 공정을 사용하여 상기 웨이퍼를 연마하는 단계
를 포함하는, 화학 기계적 연마(CMP) 수행 방법.
15. 제 14 항에 있어서,
상기 제 1 CMP 공정은 상기 제 2 피처에 대해 선택적이고, 상기 제 2 CMP 공정은 상기 제 1 피처에 대해 선택적인 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 수행 방법.
16. 제 14 항에 있어서,
제 3 CMP 공정을 사용하여 상기 웨이퍼를 연마함으로써 상기 제 1 피처 및 상기 제 2 피처 상에 제 2 CMP 타겟 두께를 달성하는 단계
를 더 포함하는, 화학 기계적 연마(CMP) 수행 방법.
17. 제 14 항에 있어서,
상기 제 1 CMP 공정을 사용하여 상기 웨이퍼를 연마하는 것은, 상기 제 2 피처의 웨이퍼 후면을 향하는 것보다는 상기 제 1 피처의 웨이퍼 후면을 향해 더 높은 푸싱 압력을 가하는 것을 포함하는 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 수행 방법.
18. 웨이퍼에 화학 기계적 연마(chemical mechanical polishing; CMP)를 수행하는 시스템에 있어서,
CMP 플랫폼; 및
상기 웨이퍼를 연마하는데 있어서 제 1 타겟 두께가 도달될 때까지 상기 CMP 플랫폼을 제어하도록 작동가능한 제어기
를 포함하고,
상기 제어기는,
상기 웨이퍼의 표면 상의 제 1 구역 및 제 2 구역을 식별하고 - 상기 제 1 구역은 상기 제 2 구역의 구조 피처와는 상이한 구조 피처를 가짐 - ,
제 1 CMP 공정으로 상기 웨이퍼를 연마하는데 있어서 상기 제 1 구역 상에 상기 제 1 타겟 두께가 도달될 때까지 상기 CMP 플랫폼을 제어하고 - 상기 제 1 CMP 공정은 상기 제 2 구역의 구조 피처에 대해 선택적임 - ,
상기 제 1 구역 상에 상기 제 1 타겟 두께가 도달된 후에, CMP와는 상이한 제조 공정을 위해 상기 웨이퍼를 언로딩(unload)하도록 상기 CMP 플랫폼을 제어하고,
제 2 CMP 공정으로 상기 웨이퍼를 연마하는데 있어서 상기 제 2 구역 상에 상기 제 1 타겟 두께가 도달될 때까지 상기 CMP 플랫폼을 제어하도록 - 상기 제 2 CMP 공정은 상기 제 1 구역의 구조 피처에 대해 선택적임 -
구성되는 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 수행 시스템.
19. 제 18 항에 있어서,
상기 제조 공정은 상기 제 1 구역으로부터 금속 구조물을 제거하는 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 수행 시스템.
20. 제 18 항에 있어서,
상기 제어기는, 장 채널 게이트 구조물을 갖는 제 1 웨이퍼 표면 구역을 상기 제 1 구역으로서 식별하고, 단 채널 게이트 구조물을 갖는 제 2 웨이퍼 표면 구역을 상기 제 2 구역으로서 식별하는 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 수행 시스템.
Claims (10)
- 웨이퍼에 화학 기계적 연마(chemical mechanical polishing; CMP)를 수행하는 방법에 있어서,
상기 웨이퍼의 표면 상의 제 1 구역(zone) 및 제 2 구역을 식별하는 단계 - 상기 제 1 구역은 상기 제 2 구역의 구조 피처(structure feature)와는 상이한 구조 피처를 가짐 - ;
상기 제 2 구역의 구조 피처에 선택적인 제 1 CMP 공정을 사용하여 상기 웨이퍼를 연마함으로써 상기 제 1 구역 상에 제 1 CMP 타겟 두께를 달성하는 단계;
상기 제 2 구역으로부터 제 1 재료를 갖는 제 1 피처를 제거하여 리세스를 생성하는 단계;
상기 리세스를 상기 제 1 재료와는 상이한 제 2 재료로 충전하는 단계; 및
제 2 CMP 공정을 사용하여 상기 웨이퍼를 연마함으로써 상기 제 2 구역 상에 상기 제 1 CMP 타겟 두께를 달성하는 단계
를 포함하는 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 수행 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 CMP 공정은 상기 제 2 구역 내의 구조 피처에 대해 선택적인 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 수행 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 CMP 공정은 상기 제 1 구역 내의 구조 피처에 대해 선택적인 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 수행 방법. - 제 1 항에 있어서,
제 3 CMP 공정을 사용하여 상기 웨이퍼를 연마함으로써 상기 제 1 구역과 상기 제 2 구역 상에 함께 제 2 CMP 타겟 두께를 달성하는 단계
를 더 포함하는, 화학 기계적 연마(CMP) 수행 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 CMP 공정을 사용하여 상기 웨이퍼를 연마하는 것은, 상기 제 2 구역의 웨이퍼 후면(backside)을 향하는 것보다는 상기 제 1 구역의 웨이퍼 후면을 향해 더 높은 푸싱(pushing) 압력을 가하는 것을 포함하는 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 수행 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 구역과 상기 제 2 구역은 서로 동심인 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 수행 방법. - 삭제
- 웨이퍼에 화학 기계적 연마(chemical mechanical polishing; CMP)를 수행하는 방법에 있어서,
상기 웨이퍼의 표면 상의 제 1 피처, 제 2 피처 및 제 3 피처를 식별하는 단계 - 상기 제 1 피처는 상기 제 2 피처 및 상기 제 3 피처와는 상이함 - ;
상기 제 1 피처가 제 1 CMP 타겟 두께에 도달할 때까지 제 1 CMP 공정을 사용하여 상기 웨이퍼를 연마하는 단계;
상기 제 3 피처를 제거하여 리세스를 형성하는 단계;
상기 리세스 내에 제 4 피처를 형성하는 단계; 및
상기 제 2 피처가 상기 제 1 CMP 타겟 두께에 도달할 때까지 제 2 CMP 공정을 사용하여 상기 웨이퍼를 연마하는 단계
를 포함하는, 화학 기계적 연마(CMP) 수행 방법. - 웨이퍼에 화학 기계적 연마(chemical mechanical polishing; CMP)를 수행하는 시스템에 있어서,
CMP 플랫폼; 및
상기 웨이퍼를 연마하는데 있어서 제 1 타겟 두께가 도달될 때까지 상기 CMP 플랫폼을 제어하도록 작동가능한 제어기
를 포함하고,
상기 제어기는,
상기 웨이퍼의 표면 상의 제 1 구역 및 제 2 구역을 식별하고 - 상기 제 1 구역은 상기 제 2 구역의 구조 피처와는 상이한 구조 피처를 가짐 - ,
제 1 CMP 공정으로 상기 웨이퍼를 연마하는데 있어서 상기 제 1 구역 상에 상기 제 1 타겟 두께가 도달될 때까지 상기 CMP 플랫폼을 제어하고 - 상기 제 1 CMP 공정은 상기 제 2 구역의 구조 피처에 대해 선택적임 - ,
상기 제 1 구역 상에 상기 제 1 타겟 두께가 도달된 후에, 상기 제 2 구역으로부터 제 1 재료를 갖는 제 1 피처를 제거하여 리세스를 생성하고, 상기 리세스를 상기 제 1 재료와는 상이한 제 2 재료로 충전하도록 상기 CMP 플랫폼을 제어하고,
제 2 CMP 공정으로 상기 웨이퍼를 연마하는데 있어서 상기 제 2 구역 상에 상기 제 1 타겟 두께가 도달될 때까지 상기 CMP 플랫폼을 제어하도록 - 상기 제 2 CMP 공정은 상기 제 1 구역의 구조 피처에 대해 선택적임 -
구성되는 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 수행 시스템. - 제 9 항에 있어서,
상기 제어기는, 장(long) 채널 게이트 구조물을 갖는 제 1 웨이퍼 표면 구역을 상기 제 1 구역으로서 식별하고, 단(short) 채널 게이트 구조물을 갖는 제 2 웨이퍼 표면 구역을 상기 제 2 구역으로서 식별하는 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 수행 시스템.
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009200235A (ja) * | 2008-02-21 | 2009-09-03 | Renesas Technology Corp | 半導体装置の製造方法 |
JP2012221104A (ja) * | 2011-04-06 | 2012-11-12 | Fujitsu Semiconductor Ltd | 偏在率算出方法、半導体装置の製造方法及びプログラム |
JP2017064801A (ja) * | 2015-09-28 | 2017-04-06 | 株式会社荏原製作所 | 研磨方法および研磨装置 |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6045435A (en) * | 1997-08-04 | 2000-04-04 | Motorola, Inc. | Low selectivity chemical mechanical polishing (CMP) process for use on integrated circuit metal interconnects |
JP3443358B2 (ja) | 1999-03-24 | 2003-09-02 | シャープ株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
JP2001257188A (ja) | 2000-03-14 | 2001-09-21 | Hitachi Ltd | 半導体集積回路装置の製造方法 |
JP2002077605A (ja) | 2000-08-31 | 2002-03-15 | Omron Corp | 画像処理装置及び記録媒体 |
US6946397B2 (en) | 2003-11-17 | 2005-09-20 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Chemical mechanical polishing process with reduced defects in a copper process |
US7238614B2 (en) | 2004-11-10 | 2007-07-03 | Inopla Inc. | Methods for fabricating one or more metal damascene structures in a semiconductor wafer |
US7544617B1 (en) * | 2005-06-29 | 2009-06-09 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Die scale control of chemical mechanical polishing |
US20070123046A1 (en) * | 2005-10-31 | 2007-05-31 | Applied Materials, Inc. | Continuous in-line monitoring and qualification of polishing rates |
KR100734305B1 (ko) | 2006-01-17 | 2007-07-02 | 삼성전자주식회사 | 디싱 현상 없이 평탄화된 막을 구비하는 반도체 소자의제조방법 및 그에 의해 제조된 반도체 소자 |
US8246417B2 (en) * | 2006-09-12 | 2012-08-21 | Ebara Corporation | Polishing apparatus and polishing method |
JP4889507B2 (ja) | 2007-01-11 | 2012-03-07 | 富士紡ホールディングス株式会社 | 保持パッド |
US7785172B2 (en) * | 2007-08-14 | 2010-08-31 | Intermolecular, Inc. | Combinatorial processing including rotation and movement within a region |
CN102280367B (zh) | 2010-06-08 | 2013-09-25 | 旺宏电子股份有限公司 | 保护对准标记的方法及以此方法形成的半导体元件 |
US9102033B2 (en) * | 2010-11-24 | 2015-08-11 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Apparatus and method for target thickness and surface profile uniformity control of multi-head chemical mechanical polishing process |
KR101981814B1 (ko) * | 2011-04-28 | 2019-05-23 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 연마를 위한 모델 기반 스펙트럼 라이브러리의 생성 |
US9922837B2 (en) * | 2016-03-02 | 2018-03-20 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Asymmetric application of pressure to a wafer during a CMP process |
-
2019
- 2019-08-12 US US16/538,464 patent/US11951587B2/en active Active
- 2019-08-15 DE DE102019121994.9A patent/DE102019121994A1/de active Pending
- 2019-09-10 KR KR1020190112400A patent/KR102269454B1/ko active IP Right Grant
- 2019-09-25 TW TW108134570A patent/TWI748250B/zh active
- 2019-09-26 CN CN201910919205.2A patent/CN110948375B/zh active Active
-
2024
- 2024-03-11 US US18/601,670 patent/US20240217052A1/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009200235A (ja) * | 2008-02-21 | 2009-09-03 | Renesas Technology Corp | 半導体装置の製造方法 |
JP2012221104A (ja) * | 2011-04-06 | 2012-11-12 | Fujitsu Semiconductor Ltd | 偏在率算出方法、半導体装置の製造方法及びプログラム |
JP2017064801A (ja) * | 2015-09-28 | 2017-04-06 | 株式会社荏原製作所 | 研磨方法および研磨装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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