JP2013045819A - Quantitative measuring method of polishing pressure distribution of chemical mechanical polishing using atomic force microscope - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for obtaining a polishing pressure distribution from a two-dimensional distribution of a surface potential measured by an EFM.SOLUTION: The method of the invention is a method for obtaining a polishing pressure distribution of chemical mechanical polishing. The method includes processes of obtaining a surface potential image by measuring a surface potential of an object to be polished which is polished by a polishing apparatus with an electric force microscope, and transforming the surface potential to a polishing pressure on the basis of data which shows a relationship between a surface potential and a polishing pressure.

Description

本発明は、化学機械研磨を用いた半導体ウエハ等の基板加工における研磨特性および表面状態の評価技術に関するものである。   The present invention relates to a polishing characteristic and a surface state evaluation technique in substrate processing of a semiconductor wafer or the like using chemical mechanical polishing.

近年、半導体デバイスの超微細化や高集積化が進み、これに伴って表面の平坦化技術が重要かつ必須のプロセスとなってきている。この表面の平坦化技術は、製造プロセスの出発点となるSi、SiC、GaAs、GaNなどの半導体基板の製造のみならず、その後の素子絶縁分離領域、ゲート電極、配線・コンタクト電極、多層配線絶縁層などのウエハプロセスにおいても広く適用されている。   In recent years, semiconductor devices have become ultrafine and highly integrated, and along with this, surface planarization technology has become an important and essential process. This surface planarization technology not only manufactures semiconductor substrates such as Si, SiC, GaAs, and GaN, which are the starting point of the manufacturing process, but also the subsequent element isolation regions, gate electrodes, wiring / contact electrodes, and multilayer wiring insulation. It is also widely applied in wafer processes such as layers.

素子の微細化および高集積化により、表面平坦化技術に対する平坦性の要求は厳しくなっており、ウエハレベルのグローバルな平坦化とチップ内での平坦化、素子レベルでの平坦化などのすべて段階においてnmレベルの平坦度が要求されるようになっている。例えば、銅配線を用いたダマシン構造においては、ディッシング、エロージョンなどの銅配線部の過研磨量は5nm以下であることが必要とされている。   With the miniaturization and high integration of devices, the flatness requirement for surface planarization technology has become strict, and all stages such as wafer level global planarization, in-chip planarization, device level planarization, etc. Therefore, the flatness of the nm level is required. For example, in a damascene structure using copper wiring, the amount of overpolishing of the copper wiring part such as dishing and erosion is required to be 5 nm or less.

さらに、素子の微細化により、プロセス中で発生する欠陥の大きさと欠陥密度に対する要求も厳しくなっている。素子の最少寸法が10nm近くになってくると、許容される欠陥の大きさも数nmレベルと小さくなってきている。   Furthermore, with the miniaturization of elements, requirements for the size and density of defects generated in the process are becoming stricter. As the minimum dimension of the element approaches 10 nm, the allowable defect size is reduced to a few nm level.

このような要求に対して、表面の平坦化技術では、研磨粒子の微細化、複合構造の研磨粒子の採用、研磨圧力の低減化、スラリー流れの制御、研磨パッド材料の改善、研磨中のパッド温度の制御、スラリー中の添加剤の開発など、多くの改善策により素子の微細化に対応してきた。   In response to such demands, surface planarization technology uses finer polishing particles, adoption of composite structure abrasive particles, reduction of polishing pressure, control of slurry flow, improvement of polishing pad material, pad being polished Many improvements have been made, such as temperature control and the development of additives in the slurry.

しかしながら、これらの欠陥検査技術および評価技術では検出が困難な欠陥、あるいは欠陥の原因となる表面の局所的な物性の不均一性などが最近になって問題となっている。その一例として、表面の電位分布がある。この表面の電位分布を測定する技術として、市販装置のQcept社のChemetriQがある。この装置はケルビンプローブ技術を応用してウエハレベルで表面の電位分布を測定する装置である。この装置を用いてウエハ表面の電位が大きく変化する領域と粒子付着による欠陥の分布とに相関がある事実が見出されている。   However, defects that are difficult to detect with these defect inspection techniques and evaluation techniques, or uneven local physical properties of the surface that cause defects, have recently become a problem. One example is the surface potential distribution. As a technique for measuring the surface potential distribution, there is a commercially available device, ChemceptriQ, manufactured by Qcept. This apparatus is an apparatus for measuring the surface potential distribution at the wafer level by applying the Kelvin probe technology. Using this apparatus, it has been found that there is a correlation between the region where the potential on the wafer surface changes greatly and the distribution of defects due to particle adhesion.

このような局所的な電位変化は、汚染などの実体のある欠陥に起因する場合もあるが、多くの場合はプラズマ処理、高抵抗の純水洗浄処理などの工程に起因した電荷の局所的な不均一性に起因している。このような局所的な電位変化は、従来のような評価技術では検出が困難である。また、このChemetriQはウエハレベルの巨視的な評価技術であり、パターンされたレベルの微小な領域の評価には使用できない。   Such a local potential change may be caused by a substantial defect such as contamination, but in many cases, a local charge due to a process such as a plasma treatment or a high resistance pure water cleaning treatment is caused. This is due to non-uniformity. Such local potential changes are difficult to detect with conventional evaluation techniques. Also, this ChemetriQ is a macroscopic evaluation technique at the wafer level, and cannot be used for evaluating a minute area at a patterned level.

この微小な領域の電位分布を測定できる装置として、AFMの機能を応用したケルビンフォース顕微鏡(KFM:Kelvin Force Microscopy)がある。また、このKFMに近い技術を用いた電気力顕微鏡(EFM:Electrostatic Force Microscopy)という測定装置もある。これらの顕微鏡は、プローブで試料の表面を非接触でスキャンすることで、表面の電位分布がプローブに作用する力を検出する。   As an apparatus that can measure the potential distribution in this minute region, there is a Kelvin Force Microscopy (KFM) that applies the function of AFM. There is also a measuring device called an electric force microscope (EFM) using a technique close to this KFM. These microscopes detect the force that the surface potential distribution acts on the probe by scanning the surface of the sample in a non-contact manner with the probe.

図1(a)は、KFMの原理を説明するための模式図である。カンチレバー2と試料1との間に、バイアス電圧(周波数ωの交流電圧VAC+オフセット電圧VOFF)を印加すると、カンチレバー2と試料1との間に作用する静電気力によりカンチレバー2が振動する。カンチレバー2にはレーザー7から光が当てられ、その反射光はフォトディテクタ8によって受光される。フォトディテクタ8によって得られるプローブ3の変位信号はロックインアンプ10に入力され、同時にバイアス電圧(VAC+VOFF)がロックインアンプ10に入力される。ロックインアンプ10は、試料1とプローブ3との間に作用する静電気力Fにほぼ比例するプローブ3の振幅Aωを取り出す。 FIG. 1A is a schematic diagram for explaining the principle of KFM. When a bias voltage (AC voltage V AC of frequency ω + offset voltage V OFF ) is applied between the cantilever 2 and the sample 1, the cantilever 2 vibrates due to electrostatic force acting between the cantilever 2 and the sample 1. The cantilever 2 is irradiated with light from the laser 7, and the reflected light is received by the photodetector 8. A displacement signal of the probe 3 obtained by the photodetector 8 is input to the lock-in amplifier 10, and at the same time, a bias voltage (V AC + V OFF ) is input to the lock-in amplifier 10. The lock-in amplifier 10 takes out the amplitude A ω of the probe 3 that is substantially proportional to the electrostatic force F C acting between the sample 1 and the probe 3.

振幅Aωは周波数ωの振動成分であり、次の式で表される。
ω=(∂C/∂Z)(V+VOFF)VAC (1)
ここで、Cはカンチレバー2の先端のプローブ3と試料1との間の静電容量を表し、Zはプローブ3と試料1との間の距離を表し、Vは試料1の表面電位を表している。
The amplitude A ω is a vibration component of the frequency ω and is expressed by the following equation.
A ω = (∂C / ∂Z) (V S + V OFF) V AC (1)
Here, C represents the capacitance between the probe 3 at the tip of the cantilever 2 and the sample 1, Z represents the distance between the probe 3 and the sample 1, and V S represents the surface potential of the sample 1. ing.

振幅Aωはフィードバックコントローラ11に送られ、ここでAωが0となるように、すなわち、V+VOFF=0となるようにオフセット電圧VOFFがフィードバック制御される。したがって、試料1の表面電位Vは−VOFFとして求められる。 The amplitude A ω is sent to the feedback controller 11 where the offset voltage V OFF is feedback controlled so that A ω becomes 0, that is, V S + V OFF = 0. Therefore, the surface potential V S of the sample 1 is obtained as −V OFF .

図1(b)は、EFMの原理を説明するための模式図である。基本的な原理はKFMと同じであるが、EFMではオフセット電圧V2のフィードバック制御は行われない。ロックインアンプ10は、試料1とプローブ3との間に作用する静電気力Fにほぼ比例したプローブ3の振幅Aωを検出する。この振幅Aωは周波数ωの振動成分であり、次の式で表される。
ω=(∂C/∂Z)(V+V)VAC (2)
FIG. 1B is a schematic diagram for explaining the principle of EFM. Although the basic principle is the same as that of KFM, feedback control of the offset voltage V2 is not performed in EFM. The lock-in amplifier 10 detects the amplitude Aω of the probe 3 that is substantially proportional to the electrostatic force F C acting between the sample 1 and the probe 3. This amplitude Aω is a vibration component of the frequency ω and is expressed by the following equation.
A ω = (∂C / ∂Z) (V S + V 2 ) V AC (2)

ロックインアンプ10は、さらに、振動成分AωsinφおよびAωcosφを検出し、これを出力する。ここで、φはプローブ振動の位相を表し、試料1の電気特性とカンチレバー2の機械的特性から決定される。振動成分Aωcosφは、試料1の表面電位にほぼ対応する。したがって、振動成分Aωcosφが試料1の表面電位として求められる。   The lock-in amplifier 10 further detects the vibration components Aωsinφ and Aωcosφ and outputs them. Here, φ represents the phase of the probe vibration and is determined from the electrical characteristics of the sample 1 and the mechanical characteristics of the cantilever 2. The vibration component Aωcosφ substantially corresponds to the surface potential of the sample 1. Therefore, the vibration component Aωcosφ is obtained as the surface potential of the sample 1.

このKFMとEFMとの相違点は、KFMが試料の仕事関数などのバルク的な物性を検出するのに対して、EFMは極表面に分布する表面電荷を検出することにあるとされている。さらにKFMは試料にフィードバックされたオフセット電圧を測定値としていることから定量的測定が可能であるが、EFMは定量的測定ができないとされている。   The difference between KFM and EFM is that KFM detects a bulk physical property such as a work function of a sample, whereas EFM detects a surface charge distributed on the extreme surface. Furthermore, KFM is capable of quantitative measurement because it uses the offset voltage fed back to the sample as a measurement value, but EFM cannot perform quantitative measurement.

一方、KFMは試料にフィードバックされたオフセット電圧を表面電位として測定しているため、導電材料、半導体材料の表面電位測定には有効であるが、絶縁材料に対しては、その定量性が失われてしまう。その理由は、絶縁材料の実際の表面電位とKFMにおけるオフセット電圧とは異なってしまうからである。すなわち、オフセット電圧は絶縁膜の下地である基板に印加されている電圧であり、絶縁膜の表面電位には相当しない。   On the other hand, since KFM measures the offset voltage fed back to the sample as the surface potential, it is effective for measuring the surface potential of conductive materials and semiconductor materials. However, the quantitative properties of insulating materials are lost. End up. This is because the actual surface potential of the insulating material is different from the offset voltage in KFM. That is, the offset voltage is a voltage applied to the substrate that is the base of the insulating film, and does not correspond to the surface potential of the insulating film.

さらに実際の半導体デバイスでは、例えば配線構造などは半導体基板上に形成された状態となっている。このような状態でKFM測定を実施した場合、半導体基板の抵抗成分による電位降下が、KFM測定時に印加するバイアス電圧に影響するため、フィードバックされたオフセット電圧が実際の配線の表面電位を反映しないという欠点がある。   Further, in an actual semiconductor device, for example, a wiring structure is formed on a semiconductor substrate. When KFM measurement is performed in such a state, the potential drop due to the resistance component of the semiconductor substrate affects the bias voltage applied at the time of KFM measurement, so that the feedback offset voltage does not reflect the actual surface potential of the wiring. There are drawbacks.

一方、EFM測定は、試料へのフィードバック電圧を表面電位として採用しておらず、導電材料、絶縁材料ともに表面電位をそのまま測定している。しかしながら、EFMはフィードバック電圧という実際の電圧値を測定していないことから、定量的測定という観点からは問題が残っている。このようにEFM測定は表面の電位評価に対して有効な手法であるが、定量的測定の観点から、十分に活用されることが多くなかった。そのため、KFMに比較して、EFMは実際の半導体素子構造へ適用されることがほとんどなかった。   On the other hand, the EFM measurement does not employ the feedback voltage to the sample as the surface potential, but measures the surface potential as it is for both the conductive material and the insulating material. However, since EFM does not measure the actual voltage value of the feedback voltage, a problem remains from the viewpoint of quantitative measurement. As described above, EFM measurement is an effective technique for evaluating the surface potential, but it has not been often used sufficiently from the viewpoint of quantitative measurement. Therefore, compared with KFM, EFM has hardly been applied to actual semiconductor device structures.

CMP(化学機械研磨)において、ウエハに加えられる研磨圧力は非常に重要なプロセスパラメータである。研磨圧力は先ず研磨速度に大きく影響する。また研磨圧力分布は、マクロ的にはウエハ面内の平坦性に影響し、ミクロ的にはディッシング、エロージョンなどの平坦性のパターン依存性に影響している。従って、高度な平坦性を要求される微細素子のCMP加工には、研磨圧力とその均一性を正確に把握する必要がある。   In CMP (Chemical Mechanical Polishing), the polishing pressure applied to the wafer is a very important process parameter. First, the polishing pressure greatly affects the polishing rate. The polishing pressure distribution macroscopically affects the flatness within the wafer surface, and microscopically affects the pattern dependence of flatness such as dishing and erosion. Therefore, it is necessary to accurately grasp the polishing pressure and its uniformity in the CMP processing of fine elements that require high flatness.

従来、CMPの研磨圧力の直接的な測定方法としては、感圧紙などを用いる方法、圧力センサーを用いる方法などが用いられている。しかしながら、これらの従来の方法はウエハ面での巨視的な測定方法であり、パターン構造での微視的な圧力分布を測定することができなかった。   Conventionally, as a method for directly measuring the polishing pressure of CMP, a method using pressure sensitive paper or the like, a method using a pressure sensor, or the like is used. However, these conventional methods are macroscopic measurement methods on the wafer surface, and the microscopic pressure distribution in the pattern structure cannot be measured.

特開2010−74119号公報JP 2010-74119 A 特開2008−89444号公報JP 2008-89444 A

本発明者は、半導体素子表面、特に平坦化研磨プロセスの評価にAFM技術を応用すべく数多くのEFM、KFM評価を試みた結果、EFM評価を用いることにより研磨圧力に関連する非常に有用な情報を取得することができることを発見した。   The present inventor has made many EFM and KFM evaluations in order to apply the AFM technique to the evaluation of the surface of a semiconductor device, particularly a planarization polishing process. Found that you can get.

半導体素子は、半導体材料、配線を構成する導電性材料、配線の絶縁性を保持するための絶縁性材料などから構成されている。したがって、平坦化研磨プロセスの対象はこれら異種の特性を有する材料が混在した半導体ウエハであり、表面特性を評価する対象も半導体材料、導電性材料、絶縁材料などが同時に露出された表面である。   The semiconductor element is composed of a semiconductor material, a conductive material constituting the wiring, an insulating material for maintaining the insulation of the wiring, and the like. Therefore, the object of the planarization polishing process is a semiconductor wafer in which materials having these different characteristics are mixed, and the object whose surface characteristics are evaluated is the surface where the semiconductor material, the conductive material, the insulating material, and the like are simultaneously exposed.

このため、半導体素子の製造過程で表面電位を評価する手法としては、半導体材料、導電性材料に対して有効なKFMよりも、絶縁材料も含めてすべての材料を評価できるEFMの方がより適していることが分かる。   For this reason, EFM, which can evaluate all materials including insulating materials, is more suitable as a method for evaluating the surface potential in the manufacturing process of semiconductor elements than KFM which is effective for semiconductor materials and conductive materials. I understand that

本発明者は、表面研磨・平坦プロセスにおいて、研磨に必要な機械的圧力が研磨対象の基板の表面電位を変える、または表面電位が生じる現象を発見した。この研磨圧力と表面電位との関係を利用することで、表面電位から研磨圧力を推定することが可能となった。さらに二次元的な表面電位分布を取得することで研磨圧力の不均一性も評価できることが分かった。   The present inventor has discovered a phenomenon in which a mechanical pressure necessary for polishing changes a surface potential of a substrate to be polished or a surface potential is generated in a surface polishing / flat process. By utilizing the relationship between the polishing pressure and the surface potential, the polishing pressure can be estimated from the surface potential. Furthermore, it was found that the non-uniformity of the polishing pressure can be evaluated by obtaining a two-dimensional surface potential distribution.

そこで、本発明は、上記従来技術の有する未解決な課題に鑑みてなされたものであって、EFMにより測定された表面電位の二次元的な分布から研磨圧力の分布を取得する方法を提供することを目的とするものである。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned unsolved problems of the prior art, and provides a method for obtaining the polishing pressure distribution from the two-dimensional distribution of the surface potential measured by the EFM. It is for the purpose.

上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、化学機械研磨の研磨圧力分布を取得する方法であって、研磨装置により研磨された被研磨物の表面電位を電気力顕微鏡により測定して表面電位像を取得し、表面電位と研磨圧力との関係を示すデータに基づき、前記表面電位を研磨圧力に変換することを特徴とする。   In order to achieve the above-described object, one embodiment of the present invention is a method for obtaining a polishing pressure distribution of chemical mechanical polishing, in which a surface potential of an object polished by a polishing apparatus is measured by an electric force microscope. Then, a surface potential image is obtained, and the surface potential is converted into a polishing pressure based on data indicating a relationship between the surface potential and the polishing pressure.

本発明の好ましい態様は、表面電位と研磨圧力との関係を示す前記データは、前記電気力顕微鏡のプローブを被研磨物に所定の圧力で接触させた状態で、前記プローブで前記被研磨物の表面をスキャンし、スキャンされた前記被研磨物の表面電位を測定することにより取得することを特徴とする。   In a preferred aspect of the present invention, the data indicating the relationship between the surface potential and the polishing pressure is obtained by using the probe of the electric force microscope in contact with the object to be polished at a predetermined pressure. It is obtained by scanning a surface and measuring the surface potential of the scanned object to be polished.

本発明の好ましい態様は、表面電位と研磨圧力との関係を示す前記データは、前記電気力顕微鏡のプローブを被研磨物に第1の圧力で接触させた状態で、前記プローブで前記被研磨物の表面をスキャンし、前記第1の圧力でスキャンされた前記被研磨物の表面電位を測定し、前記プローブを前記被研磨物に第2の圧力で接触させた状態で、前記プローブで前記被研磨物の表面をスキャンし、前記第2の圧力でスキャンされた前記被研磨物の表面電位を測定することにより取得することを特徴とする。   In a preferred aspect of the present invention, the data indicating a relationship between the surface potential and the polishing pressure is obtained by using the probe with the electric force microscope in contact with the object to be polished with a first pressure. The surface of the object to be polished scanned at the first pressure is measured, and the probe is brought into contact with the object to be polished at the second pressure with the probe. It is obtained by scanning the surface of a polished object and measuring the surface potential of the polished object scanned at the second pressure.

本発明によれば、研磨プロセス後の被研磨物の表面電位を測定することで、被研磨物の表面が実際にはどのくらいの圧力で研磨されたか定量的に把握できる。さらに表面電位の二次元的な分布データから、被研磨物研磨時の研磨圧力分布が定量的に正確に把握できる。さらに、異なる材料が共存する実際のパターン素子において、各材料に加わった研磨圧力とそのパターン依存性が定量的に分かる。これらのEFMによる表面電位の測定結果をCMP条件にフィードバックすることで、研磨粒子、研磨パッド、スラリー薬剤の最適化、研磨圧力制御方法の最適化などCMP装置に関連するプロセスの最適化だけでなく、被研磨物の材料も最適化することができる。   According to the present invention, by measuring the surface potential of an object to be polished after the polishing process, it is possible to quantitatively grasp how much pressure the surface of the object to be polished is actually polished. Furthermore, the polishing pressure distribution during polishing of the workpiece can be quantitatively and accurately grasped from the two-dimensional distribution data of the surface potential. Furthermore, in an actual pattern element in which different materials coexist, the polishing pressure applied to each material and its pattern dependence can be quantitatively understood. By feeding back the surface potential measurement results by these EFMs to CMP conditions, not only the optimization of processes related to CMP equipment, such as optimization of abrasive particles, polishing pads, slurry chemicals, optimization of polishing pressure control method, etc. The material of the object to be polished can also be optimized.

図1(a)はケルビンフォース顕微鏡(KFM)の表面電位測定時の動作原理を説明する図であり、図1(b)は電気力顕微鏡(EFM)の表面電位測定時の動作原理を説明する図である。FIG. 1A is a diagram for explaining the operating principle when measuring the surface potential of a Kelvin force microscope (KFM), and FIG. 1B is for explaining the operating principle when measuring the surface potential of an electric force microscope (EFM). FIG. 図2(a)は中央部の領域(20×20μm)をプローブで接触スキャンした後のSiOC膜の表面電位像を示す図であり、図2(b)は図2(a)に示すSiOC膜の表面電位の断面プロファイルを示す図である。FIG. 2A is a diagram showing a surface potential image of the SiOC film after contact scanning the central region (20 × 20 μm) with a probe, and FIG. 2B is the SiOC film shown in FIG. It is a figure which shows the cross-sectional profile of surface potential. CMPにより表面が原子レベルで平坦化されたSi表面の表面電位像である。2 is a surface potential image of a Si surface whose surface is flattened at the atomic level by CMP. 中央部の領域(20×20μm)をプローブで接触スキャンした後のRu金属膜の表面電位像を示す図である。It is a figure which shows the surface potential image of the Ru metal film after carrying out contact scanning of the area | region (20 * 20 micrometer) of the center part with a probe. Ru膜の機械的研磨圧力と表面電位との定量的な関係を示すグラフである。It is a graph which shows the quantitative relationship between the mechanical polishing pressure of Ru film | membrane, and surface potential. 図6(a)はスクラッチがあるRu膜の表面電位像を示す図であり、図6(b)は図6(a)に示すRu膜の表面電位の断面プロファイルを示す図である。6A is a diagram showing a surface potential image of the Ru film having a scratch, and FIG. 6B is a diagram showing a cross-sectional profile of the surface potential of the Ru film shown in FIG. 6A. 研磨装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a grinding | polishing apparatus.

以下、本発明の実施形態について説明する。
発明者は、EFM評価の過程で、CMP研磨後の表面状態を観察していたところ、研磨圧力の不均一性、研磨による機械的刺激が被研磨材料の表面電位を変化させる事実を発見した。金属材料、絶縁膜材料、半導体材料のすべてにおいて、機械的刺激により表面電位が変化した。機械的な変形による電位の発生は、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)のような強誘電材料においてはピエゾ効果として周知の事実である。しかしながら、配線構造で用いられる低誘電率絶縁材料(例えば、low−k材)、金属配線材料、バリア金属材料においては、ピエゾ効果のような機械的な刺激を受けて表面電位が変化する事実は報告されていない。さらにSiのような半導体材料においてもピエゾ抵抗変化のような抵抗の変化は知られているが、機械的変形による表面電位の変化は知られていない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
The inventor observed the surface state after CMP polishing in the process of EFM evaluation, and found the fact that nonuniform polishing pressure and mechanical stimulation by polishing change the surface potential of the material to be polished. In all metal materials, insulating film materials, and semiconductor materials, the surface potential was changed by mechanical stimulation. The generation of a potential due to mechanical deformation is a well-known fact as a piezo effect in ferroelectric materials such as lead zirconate titanate (PZT). However, in low dielectric constant insulating materials (for example, low-k materials), metal wiring materials, and barrier metal materials used in wiring structures, the fact that the surface potential changes due to mechanical stimulation such as the piezo effect is Not reported. Furthermore, a change in resistance such as a change in piezoresistance is also known in a semiconductor material such as Si, but no change in surface potential due to mechanical deformation is known.

図2(a)は、低誘電率絶縁膜であるSiOC膜のEFM表面電位像(40×40μm)を示し、図2(b)はSiOC膜の表面電位の断面プロファイルを示す。点線で囲まれた中央部の領域(20×20μm)は、EFM測定前にプローブをSiOC膜に接触させて走査した領域である。プローブをSiOC膜に接触させて走査する目的は、実際のCMPにおいて研磨粒子を被研磨材に押し付けて研磨する機械的な研磨を模した状態を実現するために、SiOC膜に機械的な圧力を加えることであり、この結果として変化する表面電位と圧力との関係を決定することにある。プローブによる接触走査時には、プローブ、SiOC膜ともにバイアス電圧は印加していなくて同電位状態である。図2(a)および図2(b)から、プローブの接触による機械的な刺激を受けた領域で表面電位がネガティブ側に変化しているのがよくわかる。   2A shows an EFM surface potential image (40 × 40 μm) of the SiOC film which is a low dielectric constant insulating film, and FIG. 2B shows a cross-sectional profile of the surface potential of the SiOC film. A central region (20 × 20 μm) surrounded by a dotted line is a region scanned by bringing the probe into contact with the SiOC film before the EFM measurement. The purpose of scanning with the probe in contact with the SiOC film is to apply mechanical pressure to the SiOC film in order to realize a state of mechanical polishing in which polishing particles are pressed against the material to be polished in actual CMP. It is to determine the relationship between the resulting surface potential and pressure. At the time of contact scanning with the probe, no bias voltage is applied to the probe and the SiOC film, and they are in the same potential state. From FIG. 2A and FIG. 2B, it can be clearly seen that the surface potential changes to the negative side in the region subjected to the mechanical stimulation by the probe contact.

使用されたプローブは、EFM測定に適した導電性を有するRh膜をコーティングしたSi製のプローブであり、カンチレバーのばね定数は1.6N/mであった。プローブ走査時のSiOC膜を押し付ける力は153nNであり、非常に小さな力であった。したがって、プローブを走査することでSiOC膜が削られるなどの事実は無く、走査後のAFM形状測定から、表面形状の変化は全くなかった。   The probe used was a Si probe coated with an Rh film having conductivity suitable for EFM measurement, and the spring constant of the cantilever was 1.6 N / m. The force for pressing the SiOC film during probe scanning was 153 nN, which was a very small force. Therefore, there was no fact that the SiOC film was scraped by scanning the probe, and no change in the surface shape was found from the AFM shape measurement after scanning.

一方、表面電位は、図2(a)および図2(b)に示すように、プローブが接触した領域では100mVも低下していることが分かる。このような機械的な刺激による電位変化は、強誘電材料であるPZTのような材料では起こりうることであり、このような現象はピエゾ効果として知られている。しかしながら、低誘電率のSiOC膜において機械的刺激による電位変化が起こることは知られていない。この結果から、CMPのような表面研磨処理において、被研磨物の表面電位が変化する可能性があることは容易に想像ができる。   On the other hand, as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the surface potential is found to decrease by 100 mV in the region where the probe is in contact. Such a potential change due to mechanical stimulation can occur in a material such as PZT which is a ferroelectric material, and such a phenomenon is known as a piezo effect. However, it is not known that a potential change due to mechanical stimulation occurs in a low dielectric constant SiOC film. From this result, it can be easily imagined that the surface potential of the object to be polished may change in the surface polishing process such as CMP.

さらに本発明者は、Siのような半導体材料においても、機械的な刺激による表面電位の変化が生じることを確認した。図3は、CMPにより表面が研磨された再生Siウエハの表面電位像を示す図である。再生ウエハとは、資源を節約する観点から、その表面を研磨することで繰り返し再使用されるウエハである。図3に示すように、研磨跡と考えられる表面電位の模様がはっきりと現れている。表面電位像の明暗のコントラスト差は4mVと小さいものの、十分に区別が可能である。このウエハ表面は凹凸が検出できないほど平坦化されていた。したがって、この表面電位像の模様は、研磨の不均一性が現れたものと考えることができる。このように、表面電位を通して被研磨面を観察することで研磨の不均一性を検出できることが分かる。   Further, the present inventor has confirmed that a surface potential change due to mechanical stimulation also occurs in a semiconductor material such as Si. FIG. 3 is a diagram showing a surface potential image of a recycled Si wafer whose surface is polished by CMP. A recycled wafer is a wafer that is reused repeatedly by polishing its surface from the viewpoint of saving resources. As shown in FIG. 3, a pattern of surface potential that is considered to be a polishing trace clearly appears. Although the contrast difference between light and dark in the surface potential image is as small as 4 mV, it can be sufficiently distinguished. The wafer surface was flattened so that no irregularities could be detected. Therefore, it can be considered that the pattern of the surface potential image exhibits polishing non-uniformity. Thus, it can be seen that non-uniformity of polishing can be detected by observing the surface to be polished through the surface potential.

金属膜であるRuバリア膜についてのプローブによる接触スキャン領域を含む表面電位像を図4に示す。点線で囲まれた中央部の領域(20×20μm)は、EFM測定前にプローブをRu膜に接触させて走査した領域である。絶縁膜材料および半導体材料と同様に、プローブによる接触スキャンにより金属膜の表面電位が変化していることが分かる。この場合は、SiOC膜と異なりプローブを接触させた領域の電位が上昇している。このようなプローブ接触領域(すなわち、研磨領域)の電位が、絶縁膜ではネガティブ側に、金属膜ではポジティブ側に変化する原因についてはいまだ分かっていない。このRuの場合についても、やはり表面の形状像のデータでは何ら表面に凹凸を生じていなかった。   FIG. 4 shows a surface potential image including a contact scan region by a probe for the Ru barrier film which is a metal film. A central region (20 × 20 μm) surrounded by a dotted line is a region scanned by bringing the probe into contact with the Ru film before the EFM measurement. Similar to the insulating film material and the semiconductor material, it can be seen that the surface potential of the metal film is changed by contact scanning with the probe. In this case, unlike the SiOC film, the potential of the region in contact with the probe is increased. It is not yet known why the potential of such a probe contact region (that is, the polishing region) changes to the negative side in the insulating film and to the positive side in the metal film. Also in the case of Ru, the surface shape image data showed no irregularities on the surface.

機械的刺激による表面電位の変化の原因は良くわかっていないが、本発明者は機械的な刺激により表面の原子配列が乱され、原子の電子状態が変化することに起因すると考えている。さらに、本発明者は、機械的刺激による表面電位は、機械的刺激を与える圧力と相関があることも発見した。   Although the cause of the change in surface potential due to mechanical stimulation is not well understood, the present inventor believes that the atomic arrangement on the surface is disturbed by mechanical stimulation and the electronic state of the atom changes. Furthermore, the present inventor has also found that the surface potential due to mechanical stimulation is correlated with the pressure that gives mechanical stimulation.

表面電位と圧力との関係は、次のようにして取得することができる。被研磨物の表面にEFM(電子力顕微鏡)のプローブを所定の圧力で接触させてスキャンし、スキャン後にEFMにより表面電位を測定して、スキャン領域と非スキャン領域の二つを含む領域での表面電位データを取得し、さらに異なる圧力でプローブを被研磨物の表面に接触させてスキャンし、異なる圧力でスキャンした後の表面電位をEFMにより測定する。このようにして、プローブの圧力と被研磨物の表面電位との関係が求められる。   The relationship between the surface potential and the pressure can be obtained as follows. The surface of the object to be polished is scanned by contacting an EFM (Electron Force Microscope) probe at a predetermined pressure, and after scanning, the surface potential is measured by EFM, and in a region including two of a scan region and a non-scan region. Surface potential data is acquired, the probe is brought into contact with the surface of the object to be polished at different pressures and scanned, and the surface potential after scanning at different pressures is measured by EFM. In this way, the relationship between the probe pressure and the surface potential of the object to be polished is obtained.

EFMによる表面電位の測定は、プローブを被研磨物に対して非接触の状態で実施される。被研磨物に対するプローブの圧力は、プローブの先端面積、カンチレバーのばね定数および変位量などの機械的条件から求めることができる。プローブの圧力は、異なるばね定数のカンチレバーを用いることにより変えることができる。   The measurement of the surface potential by EFM is performed in a state where the probe is not in contact with the object to be polished. The pressure of the probe against the object to be polished can be obtained from mechanical conditions such as the tip area of the probe, the spring constant of the cantilever, and the amount of displacement. The probe pressure can be varied by using cantilevers with different spring constants.

接触スキャン時のプローブの圧力は、実際の研磨時に研磨粒子から被研磨物に加えられる微視的な研磨圧力を表している。ウエハの研磨(CMP)では、研磨粒子は平均粒子径が通常100nm〜数百nmのものが通常使用される。研磨圧力は、研磨粒子のウエハ表面との接触面積を用いて算出される。尚、ウエハ表面全体に加えられる実際の巨視的な研磨圧力を求めるには所定の換算が必要である。上述のようにして取得されたプローブの圧力と表面電位との関係は、研磨圧力と表面電位との関係に相当する。圧力と表面電位の関係は材料の種類によって異なることから、圧力と表面電位との関係を示すデータを材料ごとに取得することが好ましい。   The probe pressure at the time of contact scanning represents a microscopic polishing pressure applied from the abrasive particles to the object to be polished during actual polishing. In wafer polishing (CMP), abrasive particles having an average particle size of usually 100 nm to several hundreds of nm are usually used. The polishing pressure is calculated using the contact area of the abrasive particles with the wafer surface. It should be noted that a predetermined conversion is required to obtain the actual macroscopic polishing pressure applied to the entire wafer surface. The relationship between the probe pressure and the surface potential obtained as described above corresponds to the relationship between the polishing pressure and the surface potential. Since the relationship between the pressure and the surface potential varies depending on the type of material, it is preferable to acquire data indicating the relationship between the pressure and the surface potential for each material.

図5は、Ru膜におけるプローブの圧力(すなわち機械的研磨圧力)と表面電位との関係を示すデータを示す。図5に示すグラフは、3つの異なる圧力(0,第1の圧力P1、第2の圧力P2)での表面電位から求められたものである。圧力0のときの表面電位は、研磨圧力を被研磨物に加える前に(すなわち被研磨物の研磨前に)表面電位を測定することで取得される。   FIG. 5 shows data showing the relationship between the probe pressure (ie, mechanical polishing pressure) and the surface potential in the Ru film. The graph shown in FIG. 5 is obtained from the surface potentials at three different pressures (0, first pressure P1, and second pressure P2). The surface potential at zero pressure is obtained by measuring the surface potential before applying the polishing pressure to the object to be polished (that is, before polishing the object to be polished).

図5に示すような研磨圧力と表面電位との定量的な関係を示すデータを使用することで、表面電位を研磨圧力に変換することができる。この圧力と表面電位との関係は、研磨される材料の種類に依存する。したがって、異なる材料で構成される素子を研磨するときは、このようなデータが材料毎に予め取得される。そして、表面電位像を研磨の前後で取得することで、素子に加わる研磨圧力を定量的に推定することが可能となる。   By using data indicating a quantitative relationship between the polishing pressure and the surface potential as shown in FIG. 5, the surface potential can be converted into the polishing pressure. The relationship between pressure and surface potential depends on the type of material being polished. Therefore, when polishing elements made of different materials, such data is acquired in advance for each material. Then, by acquiring the surface potential image before and after polishing, it is possible to quantitatively estimate the polishing pressure applied to the element.

さらに、研磨圧力と表面電位との定量的な関係に基づき、図3に示すような表面電位像(すなわち、二次元の表面電位分布)から、研磨圧力像(すなわち、二次元の研磨圧力分布)に変換することも可能である。   Further, based on the quantitative relationship between the polishing pressure and the surface potential, a surface pressure image (that is, a two-dimensional surface potential distribution) as shown in FIG. 3 is used to obtain a polishing pressure image (that is, a two-dimensional polishing pressure distribution). It is also possible to convert to

CMPプロセスにおいて、しばしば観察される不良としてスクラッチがある。図6(a)は、このスクラッチ不良を模してプローブを縦方向に直線的に動かしたのちに取得されたRu膜の電位像を示し、図6(b)は表面電位の断面プロファイルを示している。この場合も、1.6N/mのばね定数を有するカンチレバーのプローブを153nNの微小な力でRu膜に押しつけた。図6(a)および図6(b)から、プローブの跡が縦のライン状になっていることが分かる。   Scratches are a frequently observed defect in CMP processes. FIG. 6A shows the potential image of the Ru film obtained after linearly moving the probe in the vertical direction to simulate this scratch defect, and FIG. 6B shows the cross-sectional profile of the surface potential. ing. Also in this case, a cantilever probe having a spring constant of 1.6 N / m was pressed against the Ru film with a minute force of 153 nN. From FIG. 6A and FIG. 6B, it can be seen that the trace of the probe is in the form of a vertical line.

このように、実際には表面の凹凸に影響しなくて不良とならないスクラッチも、表面電位像では電位の変化として検出できることが分かる。EFM表面電位を詳細に観察することで、実際には不良とならないが、その予兆となる不良の要因を検出することができる。したがって、未然に欠陥発生を防止して、プロセスの高信頼化に寄与できる。   Thus, it can be seen that a scratch that does not actually affect the surface irregularities and does not become defective can be detected as a change in potential in the surface potential image. By observing the EFM surface potential in detail, although it does not actually become defective, it is possible to detect the cause of the failure that is a precursor. Therefore, it is possible to prevent defects from occurring and contribute to high process reliability.

これらの結果から、EFMを用いることで研磨圧力の分布をEFM表面電位像として検出できることが判明した。すなわち、表面電位像から、被研磨物に実際に加わった研磨圧力を定量的に決定することができる。さらに、被研磨面上での研磨圧力の分布も取得することができる。   From these results, it was found that the distribution of the polishing pressure can be detected as an EFM surface potential image by using EFM. That is, the polishing pressure actually applied to the object to be polished can be quantitatively determined from the surface potential image. Furthermore, the distribution of the polishing pressure on the surface to be polished can also be acquired.

さらに、種々の異なる材料から構成されたパターン素子において、各材料への実際に加わった圧力とパターンに起因する研磨圧力の変化を推定することができる。これは特にエロージョン、ディッシングなどの発生機構の研究に役立てることができる。また、表面形状では何も凹凸が検出されず、実際には不良にはなっていないが、表面電位像では線状の模様が見えているときには、研磨圧力を大きくしたときにスクラッチとして顕在化する可能性があることを予測できる。このような表面電位像を、研磨プロセスへフィードバックすることにより、欠陥の発生を未然に防ぐことができる。   Further, in a pattern element composed of various different materials, it is possible to estimate a pressure actually applied to each material and a change in polishing pressure caused by the pattern. This can be particularly useful for the study of generation mechanisms such as erosion and dishing. Also, no irregularities are detected in the surface shape, and it is not actually defective, but when a linear pattern is visible in the surface potential image, it becomes apparent as a scratch when the polishing pressure is increased. Predict that there is a possibility. By feeding back such a surface potential image to the polishing process, generation of defects can be prevented in advance.

上述した研磨圧力の定量的測定方法は、図1(b)に示す既存の電気力顕微鏡(EFM)を用いて実施することができる。また、この方法は、図7に示す研磨装置20により研磨された半導体ウエハの研磨評価に適用することができる。研磨装置20は、化学機械研磨を行うことができるCMP装置である。以下、研磨装置20について図7を参照して説明する。   The quantitative measurement method of the polishing pressure described above can be performed using an existing electric force microscope (EFM) shown in FIG. Further, this method can be applied to polishing evaluation of a semiconductor wafer polished by the polishing apparatus 20 shown in FIG. The polishing apparatus 20 is a CMP apparatus that can perform chemical mechanical polishing. Hereinafter, the polishing apparatus 20 will be described with reference to FIG.

研磨装置20は、研磨テーブル22と、支軸24の上端に連結されたトップリングヘッド26と、トップリングヘッド26の自由端に取り付けられたトップリングシャフト28と、該トップリングシャフト28の下端に連結されたトップリング30とを備えている。トップリングシャフト28は、図示しないトップリング回転モータにより回転駆動されるようになっている。   The polishing apparatus 20 includes a polishing table 22, a top ring head 26 connected to the upper end of the support shaft 24, a top ring shaft 28 attached to the free end of the top ring head 26, and a lower end of the top ring shaft 28. And a connected top ring 30. The top ring shaft 28 is rotationally driven by a top ring rotation motor (not shown).

研磨テーブル22は、テーブル軸22aを介してその下方に配置されるモータ(図示せず)に連結されており、そのテーブル軸22a周りに回転可能になっている。この研磨テーブル22の上面には研磨パッド32が貼付されており、該研磨パッド32の上面(研磨面)32aが半導体ウエハを研磨する研磨面を構成している。半導体ウエハは、トップリング30の下面に真空吸引により保持される。   The polishing table 22 is connected to a motor (not shown) arranged below the table shaft 22a, and is rotatable around the table shaft 22a. A polishing pad 32 is affixed to the upper surface of the polishing table 22, and the upper surface (polishing surface) 32a of the polishing pad 32 constitutes a polishing surface for polishing a semiconductor wafer. The semiconductor wafer is held on the lower surface of the top ring 30 by vacuum suction.

トップリングシャフト28の回転により、トップリング30がトップリングシャフト28周りに回転するようになっている。また、トップリングシャフト28は、上下動機構34によりトップリングヘッド26に対して上下動するようになっており、このトップリングシャフト28の上下動によりトップリング30がトップリングヘッド26に対して上下動するようになっている。トップリングヘッド26は支軸24を中心として旋回可能に構成されている。   The top ring 30 rotates around the top ring shaft 28 by the rotation of the top ring shaft 28. Further, the top ring shaft 28 moves up and down with respect to the top ring head 26 by a vertical movement mechanism 34, and the top ring 30 moves up and down with respect to the top ring head 26 by the vertical movement of the top ring shaft 28. It comes to move. The top ring head 26 is configured to be pivotable about the support shaft 24.

半導体ウエハの研磨は次のようにして行われる。下面に半導体ウエハを保持したトップリング30は、トップリングヘッド26の旋回により半導体ウエハの受取位置から研磨テーブル22の上方に移動される。トップリング30および研磨テーブル22をそれぞれ回転させ、研磨テーブル22の上方に設けられた研磨液供給ノズル(図示せず)から研磨液(スラリー)を研磨パッド32の上面32aに供給する。そして、トップリング30を上下動機構34により下降させて半導体ウエハを研磨パッド32の上面(研磨面)32aに押圧する。このように、半導体ウエハを研磨パッド32の研磨面32aに摺接させて半導体ウエハの表面を研磨する。   The polishing of the semiconductor wafer is performed as follows. The top ring 30 holding the semiconductor wafer on the lower surface is moved above the polishing table 22 from the receiving position of the semiconductor wafer by turning the top ring head 26. The top ring 30 and the polishing table 22 are rotated, and a polishing liquid (slurry) is supplied to the upper surface 32 a of the polishing pad 32 from a polishing liquid supply nozzle (not shown) provided above the polishing table 22. Then, the top ring 30 is lowered by the vertical movement mechanism 34 to press the semiconductor wafer against the upper surface (polishing surface) 32 a of the polishing pad 32. In this manner, the surface of the semiconductor wafer is polished by bringing the semiconductor wafer into sliding contact with the polishing surface 32 a of the polishing pad 32.

符号40は研磨テーブル22の研磨パッド32の研磨面32aをドレッシングするドレッシングユニットである。ドレッシングユニット40は、研磨面32aに摺接されるドレッサ50と、該ドレッサ50が連結されるドレッサシャフト51と、該ドレッサシャフト51の上端に設けられたエアシリンダ53と、ドレッサシャフト51を回転自在に支持する揺動アーム55とを備えている。ドレッサ50の下部はドレッシング部材50aにより構成され、このドレッシング部材50aの下面にはダイヤモンド砥粒が付着している。エアシリンダ53は、支柱56に支持された支持台57上に配置されており、これらの支柱56は揺動アーム55に固定されている。   Reference numeral 40 denotes a dressing unit for dressing the polishing surface 32 a of the polishing pad 32 of the polishing table 22. The dressing unit 40 includes a dresser 50 slidably contacted with the polishing surface 32a, a dresser shaft 51 to which the dresser 50 is connected, an air cylinder 53 provided at the upper end of the dresser shaft 51, and the dresser shaft 51. And an oscillating arm 55 that is supported by the arm. The lower part of the dresser 50 is constituted by a dressing member 50a, and diamond abrasive grains adhere to the lower surface of the dressing member 50a. The air cylinder 53 is disposed on a support base 57 supported by the support posts 56, and these support posts 56 are fixed to the swing arm 55.

揺動アーム55は図示しないモータに駆動されて、支軸58を中心として旋回するように構成されている。ドレッサシャフト51は、図示しないモータの駆動により回転し、このドレッサシャフト51の回転により、ドレッサ50がドレッサシャフト51周りに回転する。エアシリンダ53は、ドレッサシャフト51を介してドレッサ50を下降させ、回転する研磨テーブル22上の研磨パッド32の研磨面32aにドレッサ50を所定の押圧力で押圧する。研磨パッド32は、回転するドレッシング部材50aの下面(ダイヤモンド砥粒)により削り取られ、これにより研磨面32aがドレッシングされる。ドレッシング中には、図示しない純水供給ノズルから純水が研磨面32aに供給される。   The swing arm 55 is driven by a motor (not shown) so as to turn around a support shaft 58. The dresser shaft 51 is rotated by driving a motor (not shown), and the dresser 50 is rotated around the dresser shaft 51 by the rotation of the dresser shaft 51. The air cylinder 53 lowers the dresser 50 via the dresser shaft 51 and presses the dresser 50 against the polishing surface 32a of the polishing pad 32 on the rotating polishing table 22 with a predetermined pressing force. The polishing pad 32 is scraped off by the lower surface (diamond abrasive grains) of the rotating dressing member 50a, whereby the polishing surface 32a is dressed. During dressing, pure water is supplied to the polishing surface 32a from a pure water supply nozzle (not shown).

研磨装置20により研磨された半導体ウエハは、図示しない洗浄機および乾燥機により洗浄および乾燥される。そして、半導体ウエハは、図1(b)に示す公知の電気力顕微鏡(EFM)に搬送され、ここで上述のように半導体ウエハの表面電位像が取得される。表面電位像に現れる表面電位は研磨圧力に変換され、これにより被研磨面上の研磨圧力分布が求められる。研磨圧力が不均一であれば、その結果を研磨装置20にフィードバックして、得られた研磨圧力分布に基づいてトップリング30の研磨圧力を調整したり、スラリーの流量、流し方などを調整することができる。   The semiconductor wafer polished by the polishing apparatus 20 is cleaned and dried by a cleaning machine and a dryer (not shown). Then, the semiconductor wafer is transferred to a known electric force microscope (EFM) shown in FIG. 1B, where a surface potential image of the semiconductor wafer is acquired as described above. The surface potential appearing in the surface potential image is converted into the polishing pressure, whereby the polishing pressure distribution on the surface to be polished is obtained. If the polishing pressure is not uniform, the result is fed back to the polishing apparatus 20, and the polishing pressure of the top ring 30 is adjusted based on the obtained polishing pressure distribution, and the flow rate and flow of the slurry are adjusted. be able to.

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。   The embodiment described above is described for the purpose of enabling the person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs to implement the present invention. Various modifications of the above embodiment can be naturally made by those skilled in the art, and the technical idea of the present invention can be applied to other embodiments. Accordingly, the present invention is not limited to the described embodiments, but is to be construed in the widest scope according to the technical idea defined by the claims.

1 試料
2 カンチレバー
3 プローブ
7 レーザー
8 フォトディテクタ
10 ロックインアンプ
11 フィードバックコントローラ
20 研磨装置
22 研磨テーブル
24 支軸
26 トップリングヘッド
28 トップリングシャフト
30 トップリング
32 研磨パッド
34 上下動機構
40 ドレッシングユニット
50 ドレッサ
51 ドレッサシャフト
56 支柱
57 支持台
58 支軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sample 2 Cantilever 3 Probe 7 Laser 8 Photo detector 10 Lock-in amplifier 11 Feedback controller 20 Polishing device 22 Polishing table 24 Spindle 26 Top ring head 28 Top ring shaft 30 Top ring 32 Polishing pad 34 Vertical movement mechanism 40 Dressing unit 50 Dresser 51 Dresser shaft 56 Post 57 Support base 58 Spindle

Claims (3)

化学機械研磨の研磨圧力分布を取得する方法であって、
研磨装置により研磨された被研磨物の表面電位を電気力顕微鏡により測定して表面電位像を取得し、
表面電位と研磨圧力との関係を示すデータに基づき、前記表面電位を研磨圧力に変換することを特徴とする方法。
A method for obtaining a polishing pressure distribution of chemical mechanical polishing,
A surface potential image is obtained by measuring the surface potential of an object polished by a polishing apparatus with an electric force microscope,
A method of converting the surface potential into a polishing pressure based on data indicating a relationship between the surface potential and the polishing pressure.
表面電位と研磨圧力との関係を示す前記データは、
前記電気力顕微鏡のプローブを被研磨物に所定の圧力で接触させた状態で、前記プローブで前記被研磨物の表面をスキャンし、
スキャンされた前記被研磨物の表面電位を測定することにより取得することを特徴とする請求項1に記載の方法。
The data showing the relationship between surface potential and polishing pressure is:
With the probe of the electric force microscope in contact with the object to be polished at a predetermined pressure, the surface of the object to be polished is scanned with the probe,
The method according to claim 1, wherein the method is obtained by measuring a surface potential of the scanned object to be polished.
表面電位と研磨圧力との関係を示す前記データは、
前記電気力顕微鏡のプローブを被研磨物に第1の圧力で接触させた状態で、前記プローブで前記被研磨物の表面をスキャンし、
前記第1の圧力でスキャンされた前記被研磨物の表面電位を測定し、
前記プローブを前記被研磨物に第2の圧力で接触させた状態で、前記プローブで前記被研磨物の表面をスキャンし、
前記第2の圧力でスキャンされた前記被研磨物の表面電位を測定することにより取得することを特徴とする請求項1に記載の方法。
The data showing the relationship between surface potential and polishing pressure is:
With the probe of the electric force microscope in contact with the object to be polished at a first pressure, the surface of the object to be polished is scanned with the probe,
Measuring the surface potential of the object scanned at the first pressure;
With the probe in contact with the object to be polished at a second pressure, the probe scans the surface of the object to be polished,
The method according to claim 1, wherein the method is obtained by measuring a surface potential of the polishing object scanned with the second pressure.
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