KR20050069771A - Method for detecting the endpoint of rolling polisher - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플래턴(platen) 분할 롤링 연마기내에 장착하여, 연마중에 반사광량을 모니터링하고 이를 기준 테이블과 비교하여 해당 종점에 도달 시 연마를 정지시키는 롤링 연마기의 종점처리방법에 관한 것이다.The present invention relates to an end point processing method of a rolling mill mounted in a platen rolling mill, which monitors the amount of reflected light during polishing and compares it with a reference table to stop polishing when the end point is reached.
그 구성으로서는 반도체 소자용 연마기의 종점처리방법에 있어서, 일정영역의 평탄도를 계측할 수 있도록 플래턴을 분할하는 단계, 기판의 패턴이 형성된 부위에 빛을 조사하여 반사되어 나오는 빛의 반사율을 측정하는 단계, 표면의 평탄도에 의한 반사율의 차이를 절대값화한 비교 테이블에 의해 평탄화 정도를 판단하는 단계, 상기 비교 테이블과 비교하여 종점 도달여부를 판단하는 단계 및 상기 종점 도달여부 판단단계에서 종점에 도달하지 않은 경우 계속하여 연마를 수행하고, 종점에 도달한 경우 연마기를 정지시키는 것을 특징으로 하여 기존에 발생되는 문제점들인 두께의 측정에 소요되는 시간, 일정 영역의 평탄도 측정 및 연마공정중의 측정이 가능함으로써 생산환경에서 사용할 수 있도록 하는 효과이 있다.In the end point processing method of the polishing machine for semiconductor devices, the platen is divided so that the flatness of a predetermined region can be measured, and the reflectance of the reflected light is measured by irradiating light to the portion where the pattern of the substrate is formed. Determining a degree of planarization by a comparison table in which the difference in reflectance due to the flatness of the surface is absolute, comparing the comparison table to determine whether the end point is reached, and determining whether the end point is reached If it is not reached, the polishing is continuously performed. If the end point is reached, the polishing machine is stopped. The time required for the measurement of thickness, which is a problem that occurs in the past, the flatness of a certain area, and the measurement during the polishing process This makes it possible to use in a production environment.
Description
본 발명은 롤링 연마기의 연마중 종점처리 방법에 관한 것으로서, 특히 플래턴(platen) 분할 롤링 연마기내에 장착하여, 연마중에 반사광량을 모니터링하고 이를 기준 테이블과 비교하여 해당 종점에 도달 시 연마를 정지시키는 롤링 연마기의 종점처리방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for processing the end point during the polishing of a rolling mill, in particular, mounted in a platen rolling mill, to monitor the amount of reflected light during polishing and compare it with a reference table to stop polishing when the end point is reached. The end point processing method of a rolling mill.
일반적으로 반도체 공정에서 화학적 기계적 연마(CMP, Chemical Mechanical Polishing)후, 웨이퍼가 어느 정도로 평탄화 되었는가를 계측하는 것은 상당히 중요하며, 연마공정이 미세하게 진행되는 경우 그 종점처리의 제어는 매우 중요하다.In general, it is very important to measure how much the wafer is planarized after chemical mechanical polishing (CMP) in the semiconductor process, and control of the end point treatment is very important when the polishing process is finely performed.
또한, 종점처리 제어가 정확하게 이루어지지 못하는 경우 영역별 제어의 실효성없이 최적점에서의 종점을 놓치게 되며, 결국 연마량의 증가에 의한 웨이퍼내의 균일도 문제를 야기 할 수 있다.In addition, if the end point processing control is not made correctly, the end point at the optimum point is missed without the effectiveness of the area-specific control, which may cause a problem of uniformity in the wafer due to the increase of the polishing amount.
종래의 기술에 의한 웨이퍼 연마의 평탄도의 계측은 연마 공정 후 단순히 대상막의 두께만을 측정하여, 목적하는 두께까지 진행 한 후 공정을 완료시키고 있으나, 도1과 같이 평탄화가 되는 시점의 두께(A*)를 공정 목표치로 설정 한후, 공정의 두께만을 측정하여 공정의 완료 유무를 진행한다. 그런데, 하부 패턴의 변동 및 연마 대상막의 도포량 변화, 또는 종류등에 의해 많은 변화를 수반하게 되므로, 현행의 방법 적용에는 한계가 있으며, 비평탄화된 상태로 후속 공정으로 넘어가는 경우가 많이 발생한다.The flatness measurement of the wafer polished by the prior art polishing process after simply measure only the target film thickness, the thickness of which is flattened point, such as, but was completed, the desired process then proceeds to a thickness which, Fig 1 (A * ) Is set to the process target value, and only the thickness of the process is measured to proceed with the completion of the process. However, since it is accompanied by a lot of changes due to the variation of the lower pattern, the change in the coating amount or the kind of the film to be polished, there is a limit to the application of the current method, and the case often goes to the subsequent process in an unflattened state.
따라서, 후속 패턴 공정에서의 Defocus, Mis-Allignment등의 문제와 금속막의 도포 및 식각후 위 그림에서의 경우, 계곡 부분에서의 금속막 잔류물로 인한 금속 막간 연결, 플러그 형성후 화학적 기계적 연마 공정 적용시, 굴곡(Topology)내의 플러그 전도성 물질의 잔류등의 문제가 발생한다.Therefore, the problem of Defocus, Mis-Allignment, etc. in the subsequent pattern process and the application and etching of the metal film in the above figure, the intermetallic connection due to the metal film residue in the valley part, the chemical mechanical polishing process after the plug formation The problem arises, such as the residual of the plug conductive material in the topology.
또 다른 높이 측정방법으로서 프로파일러미터(profilermeter) 이용한 단차 높이 측정은 리니어하게 패턴의 극히 일부의 단차 높이를 계측, 도2처럼 일부 지역만의 표면을 스타일러스(stylus)를 이용하여 웨이퍼에 접촉 및 선형 계측하게 되므로, 칩 전체를 대변하지 못할 뿐만 아니라, 웨이퍼에 접촉함으로서 스크래치를 유발하는 단점이 있다.As another height measurement method, the step height measurement using a profilermeter linearly measures the height of only a part of the pattern, and the surface of only a part of the area is contacted and linearly attached to the wafer using a stylus as shown in FIG. Since the measurement, not only does not represent the entire chip, but also causes a scratch by contacting the wafer.
그리고, AFM(Atomic Force Microscope)을 이용한 표면 굴곡 및 거칠기 측정은 일정 면적을 팁이 접촉, 스캔하여 굴곡의 정도와 거칠기를 측정한다. 그러나, 이 방법은 높이의 측정에 장시간이 소요될 뿐만 아니라, 팁의 수명이 짧아져 교체에 따른 고 비용등의 문제가 나타나게 되어 기술개발이나 특수 목적으로 그 사용범위가 한정되며, 생산 현장에서는 거의 사용하지 않고 있는 실정이다.In addition, surface bending and roughness measurement using an AFM (Atomic Force Microscope) measures the degree and the roughness of the tip by contacting and scanning a predetermined area. However, this method not only takes a long time to measure the height, but also shortens the life of the tip, resulting in problems such as high costs due to replacement, and thus its use range is limited for technical development or special purposes. I do not do it.
그러므로, 기존 생산 환경에서는 오류가 있음에도 불구하고, 특별한 대안이 없어 화학적 기계적 연마 공정 후 기판의 평탄도 측정은 앞서 설명한 바와 같이 두께 측정법에 의존하여 진행되고 있어서, 이에 대한 보완책이나 대안이 요구되고 있다.Therefore, even though there is an error in the existing production environment, there is no special alternative, so the flatness measurement of the substrate after the chemical mechanical polishing process is proceeding based on the thickness measurement method as described above, and a supplement or alternative thereto is required.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 생산환경에서 사용할 수 있는 평탄도의 새로운 측정 방법을 제시하기 위하여 기존에 발생되는 문제점들을 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 플래턴 분할 롤링 연마기에 장착하여 구역별 연마의 종점처리를 하기 위해 사용되는 롤링 연마기의 종점 처리 방법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다. In order to solve the above problems, the present invention not only can improve the existing problems in order to propose a new measuring method of flatness that can be used in a production environment, but also is mounted on a platen divided rolling mill for each zone. It is an object of the present invention to provide an end point treatment method of a rolling mill used for end point polishing.
본 발명의 상기 목적은 본 발명은 반도체 소자용 연마기의 종점처리방법에 있어서, 일정영역의 평탄도를 계측할 수 있도록 플래턴을 분할하는 단계; 기판의 패턴이 형성된 부위에 빛을 조사하여 반사되어 나오는 빛의 반사율을 측정하는 단계; 표면의 평탄도에 의한 반사율의 차이를 절대값화한 비교 테이블에 의해 평탄화 정도를 판단하는 단계 및 상기 판단된 평탄화 정도로부터 종점 도달여부를 판단하여 종점에 도달하지 않은 경우 계속하여 연마를 수행하고, 종점에 도달한 경우 연마기를 정지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 연마기의 종점처리방법에 의하여 달성된다.The above object of the present invention is the end point processing method of the polishing machine for semiconductor devices, comprising the steps of: dividing the platen to measure the flatness of a predetermined region; Measuring a reflectance of light reflected by irradiating light to a portion where a pattern of the substrate is formed; Determination of the degree of flattening by a comparison table in which the difference in reflectance due to the flatness of the surface is absolute, and determining whether the end point is reached from the determined leveling degree, and if the end point is not reached, polishing is continued. It is achieved by the end point treatment method of the polishing machine for a semiconductor device comprising the step of stopping the polishing machine when it reaches.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.Details of the above object and technical configuration of the present invention and the effects thereof according to the present invention will be more clearly understood by the following detailed description with reference to the drawings showing preferred embodiments of the present invention.
도3은 본 발명에서 기판의 일정 영역에 광을 조사하여 기판의 일정영역에서 반사시켜 검출기에서 검출함으로써 기판의 평탄도를 판단하기 위한 것으로서 일반적인 반사율 측정원리와 매우 유사하다.3 is to determine the flatness of the substrate by irradiating light to a predetermined region of the substrate, reflected in a predetermined region of the substrate and detected by a detector, which is very similar to the general reflectance measurement principle.
이러한 원리를 이용하여 완전 평탄화인 경우와 평탄화에 도달하지 않은 경우를 표면의 평탄도에 의한 반사광량의 차이를 도4에 각각 나타내었다.Using these principles, the difference in the amount of reflected light due to the surface flatness is shown in FIG.
여기에서, 표면 1차 반사는 반사량을 최대로 하기 위하여 입사각을 최대한 낮게 형성하며, 내부 2차 반사는 1, 2차 반사에 의한 반사광의 두께별 보강 및 소멸간섭효과에 의하여 공명대를 형성한다. 이에 따라 검출기에서 검출되는 광량의 차이가 발생하게 되고, 반사량이 많은 경우에 완전 평탄화에 도달한 것으로 판단할 수 있다.Here, the surface primary reflection forms the incident angle as low as possible in order to maximize the amount of reflection, and the internal secondary reflection forms a resonance band by the reinforcement and extinction interference effects of the reflected light by the primary and secondary reflections. As a result, a difference in the amount of light detected by the detector occurs, and when the amount of reflection is large, it can be determined that perfect flatness has been reached.
이러한 두께에 따른 반사량을 아래에 각각 나타내었다.The amount of reflection according to the thickness is shown below, respectively.
1. 잔막 두께 x인 경우1. Residual thickness x
2. 잔막 두께 x + α인 경우2. Residual thickness x + α
이이와 같이 굴곡내의 두께에 따라 반사율이 두께에 따라 달라지며, 이에 따라 완전평탄화의 경우와 비평탄화의 경우로 구분할 수 있다. 초기의 적용은 두께 측정에 상기의 평탄도 측정 방식을 적용하여, 두께 측정 후 해당 두께에서의 반사율을 측정하여 상기와 같이 비교 테이블화하여 평탄화 정도를 평가한다.As such, the reflectance varies depending on the thickness in the bend, and thus can be divided into a case of perfect flattening and a case of non-flattening. In the initial application, the flatness measurement method is applied to the thickness measurement, the reflectance at the thickness is measured after the thickness measurement, and the comparison table is made as described above to evaluate the degree of flattening.
만약, 두께 변화 범위가 반사율에 덜 민감하다면, 위의 비교 테이블을 몇 개로 압축할 수 있으며, 이러한 비교 테이블에 의해 평탄화의 정도를 판단할 수 있게 된다.If the thickness variation range is less sensitive to reflectance, the above comparison table can be compressed into several pieces, and the comparison table can determine the degree of planarization.
도5는 상기와 같은 광의 반사율을 측정하여 비교 테이블화하여 평탄도를 추정하는 방법을 플래턴 분할 롤링 연마기내에 장착하여, 연마공정 중에 그 반사광량을 모니터링하여 비교 테이블과 비교하여 해당 종점에 도달한 것을 판단하고 연마공정을 중지할 수 있다. Fig. 5 is a method for estimating flatness by measuring the reflectance of light as described above and making a comparison table in the platen rolling mill, and monitoring the amount of reflected light during the polishing process to compare with the comparison table to reach the corresponding end point. The polishing process can be stopped.
상기 광의 광원은 자외선, 가시광선, 적외선 중 어느 하나이고, 상기 광원의 종류에 따라 평탄도를 판단하는 비교 테이블을 달리한다.The light source of the light is any one of ultraviolet light, visible light, and infrared light, and a comparison table for determining flatness according to the type of the light source is different.
본 발명에 의한 롤링 연마기는 플래턴이 분할되어 있어서 일부 영역의 반사율의 측정만으로도 아주 손쉽게 종점 도달을 결정할 수 있는 장점도 구비하고 있다.The rolling polishing machine according to the present invention also has the advantage that the platen is divided so that it is very easy to determine the end point simply by measuring the reflectance of some regions.
또한, 본 발명은 플래턴이 분할되어 있음으로써 일정 영역의 평탄도 계측, 다른 방법에 비해 계측에 소요되는 시간의 단축(일반적으로 AFM-70분, 프로파일러미터-30분, 두께측정방법-10분)과 플래턴 분할 롤링 연마기에 장착 가능함으로써 연마공정중의 측정이 가능한 장점을 가질 수 있다.In addition, the present invention is that the platen is divided, the flatness of a certain area, the time required for measurement compared to other methods (generally AFM-70 minutes, profiler-30 minutes, thickness measuring method-10 Min) and platen split rolling grinder can have the advantage that can be measured during the polishing process.
상세히 설명된 본 발명에 의하여 본 발명의 특징부를 포함하는 변화들 및 변형들이 당해 기술 분야에서 숙련된 보통의 사람들에게 명백히 쉬워질 것임이 자명하다. 본 발명의 그러한 변형들의 범위는 본 발명의 특징부를 포함하는 당해 기술 분야에 숙련된 통상의 지식을 가진 자들의 범위 내에 있으며, 그러한 변형들은 본 발명의 청구항의 범위 내에 있는 것으로 간주된다.It will be apparent that changes and modifications incorporating features of the invention will be readily apparent to those skilled in the art by the invention described in detail. It is intended that the scope of such modifications of the invention be within the scope of those of ordinary skill in the art including the features of the invention, and such modifications are considered to be within the scope of the claims of the invention.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 생산환경에서 사용할 수 있는 평탄도의 새로운 측정 방법을 제시하여 기존에 발생되는 문제점들인 두께의 측정에 소요되는 시간, 일정 영역의 평탄도 측정 및 연마공정중의 측정이 가능함으로써 생산환경에서 사용할 수 있도록 하는 효과이 있다.According to the present invention as described above, by presenting a new measuring method of flatness that can be used in a production environment, the time required for the measurement of thickness, which is a problem that occurs in the past, the flatness of a certain area and the measurement during the polishing process By doing so, it is possible to use in a production environment.
도1은 종래의 기술에 의한 두께 측정방법1 is a thickness measuring method according to the prior art
도2는 종래의 프로파일러미터를 이용한 측정방법2 is a measuring method using a conventional profiler
도3은 본 발명의 측정원리3 is a measuring principle of the present invention
도4는 표면의 평탄도에 따른 반사광량 비교도4 is a comparative view of the amount of reflected light according to the flatness of the surface
도5는 본 발명의 표면의 평탄도에 따른 반사광량을 측정하기 위한 플래턴 분할 롤링 연마기의 구성도5 is a block diagram of a platen split rolling mill for measuring the amount of reflected light according to the flatness of the surface of the present invention;
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Cited By (2)
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| KR101455450B1 (en) * | 2011-11-07 | 2014-10-30 | 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 | End point detection in grinding |
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- 2003-12-31 KR KR1020030102197A patent/KR100581493B1/en not_active IP Right Cessation
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