DE10136742A1 - Verfahren zum Charakterisieren der Planarisierungseigenschaften einer Verbrauchsmittelkombination in einem chemisch-mechanischen Polierprozeß, Simulationsverfahren und Polierverfahren - Google Patents
Verfahren zum Charakterisieren der Planarisierungseigenschaften einer Verbrauchsmittelkombination in einem chemisch-mechanischen Polierprozeß, Simulationsverfahren und PolierverfahrenInfo
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Abstract
Ein Verfahren zum Charakterisieren der Planarisierungseigenschaften einer Verbrauchsmittelkombination in einem chemisch-mechanischen Polier-(CMP)Prozeß, bei dem ein zu polierendes Substrat, insbesondere ein Halbleiterwafer, auf ein Poliertuch gedrückt und relativ zu diesem für eine bestimmte Polierzeit rotiert wird, umfaßt die Verfahrensschritte: DOLLAR A a) Bereitstellen einer Verbrauchsmittelkombination, umfassend Poliertuch und Poliermittel; DOLLAR A b) Festlegen eines Parameterraums für Prozeßparameter, wobei die Prozeßparameter den Anpressdruck p, die relative Rotationsgeschwindigkeit v von Substrat und Poliertuch und die Polierzeit t¶plan¶ umfassen; DOLLAR A c) Bereitstellen von Testsubstraten mit Testmustern unterschiedlicher Strukturdichte; DOLLAR A d) Charakterisieren der Testsubstrate bei den festgelegten Prozeßparametern des Parameterraums; DOLLAR A e) Bestimmen einer Kenngröße für die globale Stufenhöhe aus den charakterisierenden Testsubstraten; DOLLAR A f) Bestimmen von die Planarisierungseigenschaften charakterisierenden Verbrauchsmittelparametern für die gewählte Verbrauchsmittelkombination aus dem funktionalen Zusammenhang der Kenngröße für die globale Stufenhöhe mit dem Quotienten aus Relativgeschwindigkeit v und Anpressdruck p.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Charakterisieren der Planarisierungseigenschaften einer Verbrauchsmittelkombination in einem chemisch-mechanischen Polier-(CMP) Prozeß, bei dem ein zu polierendes Substrat, insbesondere ein Halbleiterwafer, auf ein Poliertuch gedrückt und relativ zu diesem für eine bestimmte Polierzeit rotiert wird.
- Sie betrifft auch ein Verfahren zur Charakterisierung und Simulation eines chemisch-mechanischen Polierprozesses, und ein Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren eines Substrats, insbesondere eines Halbleiterwafers.
- Chemisch-mechanisches Polieren (CMP) ist ein Verfahren zum Planarisieren oder Polieren von Substraten, das insbesondere in der Halbleiterfertigung gebräuchlich ist. Planarisierte Oberflächen weisen beispielsweise den Vorteil auf, daß ein nachfolgender Belichtungsschritt mit einer höheren Auflösung durchgeführt werden kann, da die erforderliche Tiefenschärfe aufgrund der reduzierten Oberflächentopographie kleiner ist.
- Dabei besteht grundsätzlich das Problem, daß unterschiedliche Strukturdichten und -abstände im Layout eines Halbleiterchips die Planarisierungseigenschaften des CMP-Prozesses beeinflussen. Ungünstig gewählte Prozeßparameter führen dann dazu, daß nach dem CMP-Prozeß über der Chipfläche eine große Schwankung der Schichtdicke besteht (globale Topographie). Andererseits führt auch ein ungünstig gewähltes Schaltungslayout zu unzureichender Planarisierung. Dabei beeinträchtigt die unzureichende Planarisierung wegen der damit verbundenen Schichtdickevariationen über der Chipfläche bzw. der Bildfeldfläche ei- nes nachfolgenden Belichtungsschrittes die Folgeprozesse und damit auch die Produkteigenschaften. Insbesondere das Prozeßfenster eines nachfolgenden Lithographieschrittes verkleinert sich aufgrund der reduzierten Tiefenschärfe.
- Ein weiteres Problem beim CMP liegt darin, daß das Polierergebnis von einer Vielzahl von miteinander im Wechselwirkung stehenden Prozeßparametern beeinflußt wird. Bisher werden die einzustellenden Prozeßparameter, wie die Rotationsgeschwindigkeiten von Poliertellers und Substrathalter, die Andruckkraft, die Polierzeit, die Beschaffenheit des Poliertuchs, die Wahl des Poliermittels oder der Poliermittelfluß meist für jeden neu zu polierenden Layer auf dem Halbleiterwafer und für fast jedes neue Produkt eigens angepaßt. Die optimalen Parameter werden typischerweise in einer Reihe von Teststaffeln durch Versuch und Irrtum bestimmt. Diese Versuche erfordern einen nicht unerheblichen Zeit- und Kostenaufwand und außerdem das Vorhandensein einer ausreichenden Anzahl von Wafern eines neuen Produktlayouts.
- Hier setzt die Erfindung an. Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben mit dem das Polierergebnis eines CMP- Prozesses einfacher charakterisiert werden kann, insbesondere bei dem die Zahl der zu berücksichtigenden unabhängigen Parameter reduziert werden kann.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren zum Charakterisieren der Planarisierungseigenschaften einer Verbrauchsmittelkombination nach Anspruch 1 gelöst. Die Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Charakterisierung und Simulation eines chemisch-mechanischen Polierprozesses nach Anspruch 6, und ein Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren eines Substrats nach Anspruch 7 bereit.
- Das erfindungsgemäße Verfahren zum Charakterisieren der Planarisierungseigenschaften einer Verbrauchsmittelkombination in einem chemisch-mechanischen Polier-(CMP) Prozeß, bei dem ein zu polierendes Substrat, insbesondere ein Halbleiterwafer, auf ein Poliertuch gedrückt und relativ zu diesem für eine bestimmte Polierzeit rotiert wird, umfaßt die Verfahrensschritte:
- a) Bereitstellen einer Verbrauchsmittelkombination, umfassend Poliertuch und Poliermittel;
- b) Festlegen eines Parameterraums für Prozeßparameter, wobei die Prozeßparameter den Anpressdruck p, die relativer Rotationsgeschwindigkeit v von Substrat und Poliertuch und die Polierzeit tplan umfassen;
- c) Bereitstellen von Testsubstraten mit Testmustern unterschiedlicher Strukturdichte;
- d) Charakterisieren der Testsubstrate bei den festgelegten Prozeßparametern des Parameterraums;
- e) Bestimmen einer Kenngröße für die globalen Stufenhöhe aus den charakterisierten Testsubstraten;
- f) Bestimmen von die Planarisierungseigenschaften charakterisierenden Verbrauchsmittelparametern für die gewählte Verbrauchsmittelkombination aus dem funktionalen Zusammenhang der Kenngröße für die globalen Stufenhöhe mit dem Quotienten aus Relativgeschwindigkeit v und Anpressdruck p.
- Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß eine experimentelle Charakterisierung für eine bestimmte Verbrauchsmittelkombination nur ein einziges mal erfolgen muß und zwar an einem Testsubstrat, das Testmuster unterschiedlicher Strukturdichte aufweist. Die Ergebnisse der Charakterisierung des Testsubstrats dienen zur Bestimmung von Verbrauchsmittelparametern, die die Planarisierungseigenschaften dieser Verbrauchsmittelkombination erschöpfend beschreiben können.
- Dies erlaubt, verschiedene Verbrauchsmittelkombinationen bezüglich ihrer Planarisierungseigenschaften miteinander zu vergleichen, oder auch Polierergebnisse mit anderen Polierparametern und neuen Layouts zu simulieren.
- Zweckmäßig enthalten die in Schritt c) bereitgestellten Testsubstrate Linienmuster mit einer Periode von 100 bis 500 µm, insbesondere von etwa 250 µm, und anwachsenden Strukturdichten, vorteilhaft im Bereich von etwa 4% bis etwa 72%.
- In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens, wird in Schritt e) als Kenngröße für die globalen Stufenhöhe die Filterlänge FL bestimmt. Dabei beschreibt die von Stine (B. Stine et al., "A Closed-Form Analytic Model For ILD Thickness Variation in CMP Processes," CMP-MIC Conference, Santa Clara, Ca, Februar 1997) definierte Filterlänge ein Fenster mit einer charakteristischen Größe FL, über das geeignet gemittelt wird um aus konkreten Strukturdichten effektive Strukturdichten zu erhalten.
- Beispielsweise kann eine Mittlung der konkreten Strukturdichten in der Modelrechnung mit einer zweidimensionalen Gaußverteilung einer Halbwertsbreite FL erfolgen. Es sind jedoch auch andere Gewichtsfunktionen als Filter sinnvoll, beispielsweise quadratische, zylindrische und elliptische Gewichtsfunktionen, wobei die elliptischen und Gauß- Gewichtsfunktionen nach gegenwärtigem Kenntnisstand den kleinsten Fehler aufweisen und daher bevorzugt eingesetzt werden.
- In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens werden in Schritt f) aus einem linearen Zusammenhang von Filterlänge FL und dem Quotienten aus Relativgeschwindigkeit v und Anpressdruck p zwei charakteristische Verbrauchsmittelparameter bestimmt.
- Zweckmäßig wird dabei aus dem linearen Zusammenhang
FL(v/p) = MI.(v/p) + FixFL
als charakteristische Verbrauchsmittelparameter die Steigung MI und der Achsenabschnitt FixFL der Anpassungsgerade be- stimmt. Die Anpassungsgerade kann sich dabei etwa durch lineare Regression ergeben. Die beiden Größen MI (Mechanical Influence) und FixFL (ein konstanter Offset der Filterlänge) reichen dann aus, um die gewählte Poliertuch/Poliermittelkombination eindeutig zu charakterisieren. - Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Charakterisierung und Simulation eines chemisch-mechanischen Polier (CMP) -Prozesses, bei dem ein zu polierendes Substrat, insbesondere ein Halbleiterwafer, auf ein Poliertuch gedrückt und relativ zu diesem für eine bestimmte Polierzeit rotiert wird, umfaßt die Verfahrensschritte:
- - Bestimmen von Layoutparametern des zu polierendes Substrats;
- - Festlegen eines Anforderungsprofils an das CMP- Prozeßergebnis für das zu polierende Substrat;
- - Festlegen einer Verbrauchsmittelkombination, umfassend Poliertuch und Poliermittel;
- - Charakterisieren der Planarisierungseigenschaften der festgelegten Verbrauchsmittelkombination nach einem oben beschriebenen Verfahren;
- - Festlegen eines Satzes von Prozeßparametern, insbesondere von Anpressdruck p und relativer Rotationsgeschwindigkeit v von Substrat und Poliertuch;
- - Simulieren des CMP-Prozeßergebnisses für das zu polierende Substrat mit den festgelegten Prozeßparametern unter Verwendung der zuvor bestimmten charakterisierenden Verbrauchsmittelparameter zur Ermittlung der erforderlichen Polierzeit; und
- - Beurteilen, ob das CMP-Prozeßergebnis das festgelegte Anforderungsprofil erfüllt.
- Dabei erlaubt die Verwendung der wie oben beschriebenen charakterisierenden Verbrauchsmittelparameter eine besonders effektive Simulation des CMP-Prozeßergebnisses.
- Die Erfindung stellt auch ein Verfahren zum chemischmechanischen Polieren eines Substrats, insbesondere eines Halbleiterwafers, bereit, bei dem ein CMP-Prozeß mit einem genannten Verfahren simuliert wird, auf einem Substrat eine zu planarisierende Schicht abgeschieden wird und das Substrat für eine aus der Simulation hervorgehende Polierzeit poliert wird. Dabei ergibt sich als weiterer Vorteil, daß es nicht notwendig ist, für jedes neue Substratlayout einen neue experimentelle Teststaffel durchzuführen. Vielmehr können die Ergebnisse einer experimentellen Charakterisierung des Testsubstrats für die aussagekräftige Simulation und nachfolgendes Polieren eine Vielzahl von unterschiedlichen Produktlayouts verwendet werden.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Zeichnungen.
- Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es sind jeweils nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente dargestellt. Dabei zeigt:
- Fig. 1 eine schematische Darstellung eines mit einem CMP- Polierprozeß zu polierenden Schichtaufbaus;
- Fig. 2 eine schematische Darstellung der Testmuster eines Testsubstrats;
- Fig. 3 in (a) bis (c) eine schematische Darstellung des zeitlichen Verlaufs eines CMP-Polierprozesses;
- Fig. 4 eine Auftragung der Beziehung zwischen Filterlänge und gesättigter globaler Stufenhöhe für ein Testmuster mit einer Eingangsstufenhöhe von 400 nm;
- Fig. 5 eine Auftragung der ermittelten Filterlänge als Funktion des Verhältnisses von Relativgeschwindigkeit v und Anpressdruck p für fünf Testsubstrate.
- In einem Ausführungsbeispiel wird zur Charakterisierung einer bestimmten Poliertuch/Poliermittel-Kombination ein Los von 25 Testwafern bereitgestellt, die mit einer Testmaske strukturiert wurden.
- Die Testmaske besteht aus Bereichen mit hochliegenden (Up) und tiefliegenden (Down) Gebieten bestimmter Stufenhöhe, beispielsweise isolierten Blöcken oder Linienmustern. Das Verhältnis von Up-Gebieten zu Down-Gebieten bestimmt die Strukturdichte, deren Grenzen durch eine Dichte von 0% (nur Down- Gebiete) bzw. 100% (nur Up-Gebiete) gebildet sind.
- Der in Fig. 2 gezeigte relevante Teil 20 der Testmaske enthält Linienmuster mit einer Periode (der Breite der Up- und Down-Gebiete zusammen) von 250 µm. Die Linienmuster sind in 18 Blöcken einer Größe von 2 × 2 mm2 angeordnet, mit ansteigenden Strukturdichten von 4% (Block 22) bis 72% (Block 24). Der Dichtezuwachs von Block zu Block beträgt dabei 4 Prozentpunkte.
- Die Periode beträgt in allen Blöcken gleichmäßig 250 µm, unabhängig von der Strukturdichte. Beispielsweise enthält der Linienmusterblock 22 Up-Gebiete mit 10 µm Breite und Down- Gebiete mit 240 µm Breite, entsprechend einer Dichte von 10/250 = 4%. Der Linienmusterblock 24 enthält Up-Gebiete mit 180 µm Breite und Down-Gebiete mit 70 µm Breite, entsprechend einer Dichte von 180/250 = 72%.
- Mit dieser Testmaske werden Testsubstrate 1 hergestellt, wie in Fig. 1 schematisch dargestellt. In den Siliziumwafer 10 werden 400 nm tiefen Gräben 12 geätzt, gefolgt von der Abscheidung einer z0 = 1250 nm dicken Oxidschicht 14. Es entstehen Testprofile mit einer Oxidstufe 16 einer Höhe von h0 = 400 nm.
- Jeweils fünf solcher Testwafer werden für einen Satz unterschiedlicher mechanischer Polierparameter mit ansteigenden Prozeßzeiten poliert. Die mechanischen Polierparametern ergeben sich dabei aus einer statistischen Versuchsplanung, die einen Geschwindigkeits-Druck-Parameterraum abrastert, beispielsweise wie in Tabelle 1. Tabelle 1
- Nach hinreichend langer Polierzeit sind die lokalen Stufen der verschiedenen Dichtemuster abgetragen, die globale Stufenhöhe, also der Höhenunterschied zwischen dem höchsten und niedrigsten Punkt auf der Wafertopographie, geht in Sättigung. Die globale Stufenhöhe läßt sich dann auch durch weiteres Polieren nicht mehr verkleinern.
- Da die Polierrate eines Polierprozesses sich in bekannter Weise mit dem Produkt aus Relativgeschwindigkeit und Druck verändert, wird für jede Prozeßparameterkombination die Polierrate RR bestimmt und die Polierzeit für die fünf Testwafer entsprechend angepaßt, so daß der Bereich der Sättigung für jede Parameterkombination erkennbar wird. So werden bei hoher Polierrate die Wafer kürzer, beispielsweise zwischen 60 s und 120 s, bei niedrigerer Polierrate länger, beispielsweise zwischen 250 s und 400 s poliert.
- Die globale Stufenhöhe nach dem Polieren wird durch die Dichtevariation im Testsubstrat, beziehungsweise später im realen Layout hervorgerufen. Das Polierverhalten ist in Fig. 3 schematisch illustriert.
- Das Testsubstrat 1 enthält Bereiche 30 mit geringer Strukturdichte und Bereiche 32 hoher Strukturdichte, Fig. 3(a). Die Up-Gebiete in den Blöcken 30 mit der geringen Dichte erodieren schneller als in den Blöcken 32 mit der hohen Patterndichte, Fig. 3(b). Nach hinreichend langer Polierzeit sind die lokalen Stufen abgetragen, es stellt sich eine globale Stufenhöhe 34 ein, Fig. 3(c), die sich auch bei weiterem Polieren nicht verringert.
- Die effektive Patterndichte ist definiert als das Verhältnis von Up-Gebieten zur gesamten Fläche in einem Fenster mit einer bestimmten Größe, die von Stine (B. Stine et al., loc. cit.) als Filterlänge FL definiert worden ist.
- Diese Filterlänge FL ist layoutunabhängig und charakterisiert die Planarisierungseigenschaften eines Prozesses. Verbessert wurde dieses Modell durch das Ersetzen des Fensters durch eine kreisförmige Wichtungsfunktion (D. Ouma et al., "An Integrated Characterization and Modeling Methodology for CMP Dielectric Planarization," International Interconnect Technology Conference, San Francisco, CA, Juni 1998), die mit dem Layout gefaltet wird.
- Es wurde nun gefunden, daß bei gegebenen Prozeßparametern die verbleibende globale Stufenhöhe Stglobal(t) nach einer Polierzeit t für hinreichend lange Zeiten nur noch von der Eingangsstufenhöhe h0 und der Differenz der minimalen und maximalen effektiven Dichte des Layouts, hier des Testsubstrats, abhängt:
Stglobal(t - > ∞) = h0 Δρeff (FL, Layout) - Dabei ist Δρeff die maximale Differenz der effektiven Dichte. Diese Differenz ist eine Funktion des Layouts und der Filterlänge FL. Mit der Filterlänge und der Wichtungsfunktion lassen sich bei einem Layout und einer bestimmten Anfangsstufenhöhe h0 die FL aus der gesättigten globalen Stufenhöhe bestimmen. Für eine Eingangsstufenhöhe h0 von 400 nm und das beschriebene Testmuster ergibt sich die in Fig. 4 mit Bezugszeichen 40 dargestellte Beziehung zwischen der Filterlänge FL und der globalen Stufenhöhe St.
- Nachfolgend werden die Polierergebnisse für einen mittleren Chip auf jedem Wafer bei den verschiedenen Parameterkombinationen gegen die Polierzeit aufgetragen. Die gesättigte globale Stufenhöhe St wird abgelesen und daraus mit Hilfe des in Fig. 4 dargestellten funktionellen Zusammenhangs die Filterlänge gewonnen.
- Für jeden Parametersatz wird nun die ermittelte Filterlänge gegen das Verhältnis aus Relativgeschwindigkeit und Anpressdruck v/p aufgetragen. In Fig. 5 sind die einzelnen Datenpunkte 50 für die fünf Testwafer eines Parametersatzes dargestellt. Wie unmittelbar ersichtlich, läßt sich der Zusammenhang von Filterlänge FL und Verhältnis v/p durch eine lineare Funktion 52 beschreiben:
FL(v/P) = MI.(v/p) + FixFL
- Diese lineare Funktion kann durch zwei charakteristische Größen, etwa den Achsenabschnitt FixFL 54 und die Steigung MI der Geraden, die sich aus dem Quotienten der Streckenlängen 56 und 58 ergibt, eindeutig charakterisiert werden. In der Praxis können MI und FixFL beispielsweise durch lineare Regression ermittelt werden.
- Somit kann der Einfluß von Poliertuch und Poliermittel auf den CMP-Prozeß durch lediglich zwei Parameter, MI und FixFL, beschrieben werden. Damit können verschiedene Verbrauchsmittelkombinationen bezüglich ihrer Planarisierungseigenschaften einfach verglichen werden.
- Des weiteren können mit den gewonnenen Daten auch Polierergebnisse mit anderen Polierparametern und neuen Layouts simuliert werden. Die dabei benötigte Filterlänge ergibt sich aus der verwendeten Verbrauchsmittelkombination von Poliertuch und Poliermittel. Die Polierrate RR = Δh/Δt ist nach Preston in bekannter Weise durch
RR = K.F/A.v
gegeben, mit der Abtragrate K, der Anpresskraft F pro Fläche A und der Relativgeschwindigkeit v.
Claims (7)
1. Verfahren zum Charakterisieren der
Planarisierungseigenschaften einer Verbrauchsmittelkombination in einem
chemischmechanischen Polier-(CMP) Prozeß, bei dem ein zu polierendes
Substrat, insbesondere ein Halbleiterwafer, auf ein
Poliertuch gedrückt und relativ zu diesem für eine bestimmte
Polierzeit rotiert wird, mit den Verfahrensschritten:
a) Bereitstellen einer Verbrauchsmittelkombination, umfassend
Poliertuch und Poliermittel;
b) Festlegen eines Parameterraums für Prozeßparameter, wobei
die Prozeßparameter den Anpressdruck p, die relativer
Rotationsgeschwindigkeit v von Substrat und Poliertuch und die
Polierzeit tplan umfassen;
c) Bereitstellen von Testsubstraten mit Testmustern
unterschiedlicher Strukturdichte;
d) Charakterisieren der Testsubstrate bei den festgelegten
Prozeßparametern des Parameterraums;
e) Bestimmen einer Kenngröße für die globalen Stufenhöhe aus
den charakterisierten Testsubstraten;
f) Bestimmen von die Planarisierungseigenschaften
charakterisierenden Verbrauchsmittelparametern für die gewählte
Verbrauchsmittelkombination aus dem funktionalen Zusammenhang
der Kenngröße für die globalen Stufenhöhe mit dem Quotienten
aus Relativgeschwindigkeit v und Anpressdruck p.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die in Schritt c)
bereitgestellten Testsubstrate Linienmuster mit einer Periode
von 100 bis 500 µm, bevorzugt von etwa 250 µm, und
anwachsenden Strukturdichten, bevorzugt im Bereich von etwa 4% bis
etwa 72% enthalten.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem in Schritt e)
als Kenngröße für die globalen Stufenhöhe die Filterlänge FL
bestimmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem in Schritt f) aus einem
linearen Zusammenhang von Filterlänge FL und dem Quotienten
aus Relativgeschwindigkeit v und Anpressdruck p, zwei
charakteristische Verbrauchsmittelparameter bestimmt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem aus dem linearen
Zusammenhang FL(v/p) = MI.(v/p) + FixFL als charakteristische
Verbrauchsmittelparameter die Steigung MI und der
Achsenabschnitt FixFL bestimmt werden.
6. Verfahren zur Charakterisierung und Simulation eines
chemisch-mechanischen Polier(CMP)-Prozesses, bei dem ein zu
polierendes Substrat, insbesondere ein Halbleiterwafer, auf
ein Poliertuch gedrückt und relativ zu diesem für eine
bestimmte Polierzeit rotiert wird, mit den Verfahrensschritten:
- Bestimmen von Layoutparametern des zu polierendes
Substrats;
- Festlegen eines Anforderungsprofils an das CMP-
Prozeßergebnis für das zu polierende Substrat;
- Festlegen einer Verbrauchsmittelkombination, umfassend
Poliertuch und Poliermittel;
- Charakterisieren der Planarisierungseigenschaften der
festgelegten Verbrauchsmittelkombination nach dem Verfahren eines
der Ansprüche 1 bis 5;
- Festlegen eines Satzes von Prozeßparametern, insbesondere
von Anpressdruck p und relativer Rotationsgeschwindigkeit v
von Substrat und Poliertuch;
- Simulieren des CMP-Prozeßergebnisses für das zu polierende
Substrat mit den festgelegten Prozeßparametern unter
Verwendung der zuvor bestimmten charakterisierenden
Verbrauchsmittelparameter zur Ermittlung der erforderlichen Polierzeit;
und
- Beurteilen, ob das CMP-Prozeßergebnis das festgelegte
Anforderungsprofil erfüllt.
7. Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren eines
Substrats, insbesondere eines Halbleiterwafers, bei dem ein CMP-
Prozeß mit einem Verfahren nach Anspruch 6 simuliert wird,
auf einem Substrat eine zu planarisierende Schicht
abgeschieden wird und das Substrat für eine aus der Simulation
hervorgehende Polierzeit poliert wird.
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Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4876345B2 (ja) * | 2001-08-22 | 2012-02-15 | 株式会社ニコン | シミュレーション方法及び装置、並びに、これを用いた研磨方法及び装置 |
TW523826B (en) * | 2002-03-15 | 2003-03-11 | Mosel Vitelic Inc | Determination method of CMP processing time |
JP4318892B2 (ja) * | 2002-05-30 | 2009-08-26 | 富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 | 電子装置の設計方法および製造方法 |
US6955987B2 (en) * | 2002-12-03 | 2005-10-18 | Mosel Vitelic, Inc. | Comparison of chemical-mechanical polishing processes |
JP4266668B2 (ja) * | 2003-02-25 | 2009-05-20 | 株式会社ルネサステクノロジ | シミュレーション装置 |
AU2004225931A1 (en) | 2003-03-25 | 2004-10-14 | Neopad Technologies Corporation | Chip customized polish pads for chemical mechanical planarization (CMP) |
US7004814B2 (en) * | 2004-03-19 | 2006-02-28 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | CMP process control method |
US20060064146A1 (en) * | 2004-09-17 | 2006-03-23 | Collins Kenneth A | Heating/cooling system for indwelling heat exchange catheter |
CN102107376B (zh) * | 2010-12-16 | 2012-05-30 | 湖南大学 | 一种实现磨削加工效率和质量最优化的工艺链方法 |
US10500693B2 (en) * | 2012-04-05 | 2019-12-10 | Texas Instruments Incorporated | Run-to-run control for chemical mechanical planarization |
CN112331561B (zh) * | 2020-11-20 | 2024-04-26 | 上海华力集成电路制造有限公司 | 提高化学机械研磨良率的方法 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0955362A (ja) * | 1995-08-09 | 1997-02-25 | Cypress Semiconductor Corp | スクラッチを減少する集積回路の製造方法 |
JP3788533B2 (ja) * | 1996-09-30 | 2006-06-21 | 東京エレクトロン株式会社 | 研磨装置および研磨方法 |
US7018282B1 (en) * | 1997-03-27 | 2006-03-28 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Customized polishing pad for selective process performance during chemical mechanical polishing |
US6062952A (en) * | 1997-06-05 | 2000-05-16 | Robinson; Karl M. | Planarization process with abrasive polishing slurry that is selective to a planarized surface |
US5934980A (en) * | 1997-06-09 | 1999-08-10 | Micron Technology, Inc. | Method of chemical mechanical polishing |
US6045435A (en) * | 1997-08-04 | 2000-04-04 | Motorola, Inc. | Low selectivity chemical mechanical polishing (CMP) process for use on integrated circuit metal interconnects |
US5972124A (en) * | 1998-08-31 | 1999-10-26 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method for cleaning a surface of a dielectric material |
US6132294A (en) * | 1998-09-28 | 2000-10-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Method of enhancing semiconductor wafer release |
US6135863A (en) * | 1999-04-20 | 2000-10-24 | Memc Electronic Materials, Inc. | Method of conditioning wafer polishing pads |
US6227949B1 (en) * | 1999-06-03 | 2001-05-08 | Promos Technologies, Inc. | Two-slurry CMP polishing with different particle size abrasives |
US6248002B1 (en) * | 1999-10-20 | 2001-06-19 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company | Obtaining the better defect performance of the fuse CMP process by adding slurry polish on more soft pad after slurry polish |
US6338668B1 (en) * | 2000-08-16 | 2002-01-15 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd | In-line chemical mechanical polish (CMP) planarizing method employing interpolation and extrapolation |
DE10065380B4 (de) | 2000-12-27 | 2006-05-18 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur Charakterisierung und Simulation eines chemisch-mechanischen Polier-Prozesses |
-
2001
- 2001-07-27 DE DE10136742A patent/DE10136742A1/de not_active Withdrawn
-
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