JP3334796B2 - 半導体装置の研磨シミュレーション方法 - Google Patents
半導体装置の研磨シミュレーション方法Info
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- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
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- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
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- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/31051—Planarisation of the insulating layers
- H01L21/31053—Planarisation of the insulating layers involving a dielectric removal step
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の研磨
方法に関し、特に、化学機械研磨法(ＣＭＰ:Chemical M
echanical Polishing)を用いた半導体装置の研磨方法に
関する。
方法に関し、特に、化学機械研磨法(ＣＭＰ:Chemical M
echanical Polishing)を用いた半導体装置の研磨方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＭＰを用いた従来の半導体装置の研磨
方法が、特開平９−８０３８号公報に記載されている。
図３は、この公報に記載された研磨方法を模式的に示す
図であり、(a)は１つの小領域の平面図、(b)は(a)のｂ
−ｂ線による断面図である。
方法が、特開平９−８０３８号公報に記載されている。
図３は、この公報に記載された研磨方法を模式的に示す
図であり、(a)は１つの小領域の平面図、(b)は(a)のｂ
−ｂ線による断面図である。
【０００３】上記従来の研磨方法では、ウエハ１３上の
アルミニウム等の配線上に形成された酸化膜の段差を研
磨する際に、まず、図３(a)に示すように、レイアウト
データのシミュレーション対象領域を矩形状の複数の小
領域に分割する。更に、同じ小領域における配線の凸形
状に対応する複数の凸状パターン１２の先端の面積の総
和をＢ、シミュレーション対象領域をマトリックス状に
分割した際のｘ方向のｉ番目且つｙ方向のｊ番目の小領
域(i,j)の面積をＡ、小領域(i,j)における凸状パターン
１２の密度（=B/A）をd(i,j)、研磨パッドの勾配をg(i,
j)、比例定数をr0とするとき、小領域(i,j)における研
磨時の研磨パッドの移動速度（以下、研磨速度とも呼
ぶ）r(i,j)を、次式 r(i,j)=r0・g(i,j)/d(i,j) によって算出する。
アルミニウム等の配線上に形成された酸化膜の段差を研
磨する際に、まず、図３(a)に示すように、レイアウト
データのシミュレーション対象領域を矩形状の複数の小
領域に分割する。更に、同じ小領域における配線の凸形
状に対応する複数の凸状パターン１２の先端の面積の総
和をＢ、シミュレーション対象領域をマトリックス状に
分割した際のｘ方向のｉ番目且つｙ方向のｊ番目の小領
域(i,j)の面積をＡ、小領域(i,j)における凸状パターン
１２の密度（=B/A）をd(i,j)、研磨パッドの勾配をg(i,
j)、比例定数をr0とするとき、小領域(i,j)における研
磨時の研磨パッドの移動速度（以下、研磨速度とも呼
ぶ）r(i,j)を、次式 r(i,j)=r0・g(i,j)/d(i,j) によって算出する。
【０００４】ここで、比例定数をc、凸状パターン１２
の高さをh(i,j)とするとき、１つの凸状パターン１２の
周囲には４つの凸状パターン１２があると見なして、研
磨パッドにおける勾配g(i,j)を、次式 g(i,j)=1+c｛4h(i,j)-h(i+1,j)-h(i-1,j)-h(i,j+1)-h
(i,j-1)｝ で求める。これにより、ウエハ１３上の段差を予測す
る。
の高さをh(i,j)とするとき、１つの凸状パターン１２の
周囲には４つの凸状パターン１２があると見なして、研
磨パッドにおける勾配g(i,j)を、次式 g(i,j)=1+c｛4h(i,j)-h(i+1,j)-h(i-1,j)-h(i,j+1)-h
(i,j-1)｝ で求める。これにより、ウエハ１３上の段差を予測す
る。
【０００５】ところで、凸状パターン１２の密度が高い
場合には、図３(b)に示すように、研磨パッド１１は、
あまり撓むことなく多数の凸状パターン１２の先端面に
のみ接触し、凸状パターン周囲の凹状パターン１４には
接触しない。この場合、複数の凸状パターン１２に加わ
る平均応力は、凸状パターン１２の密度に反比例する。
これに伴い、従来の研磨方法では、単に研磨速度は凸状
パターン１２の密度に反比例すると見なして計算してい
た。
場合には、図３(b)に示すように、研磨パッド１１は、
あまり撓むことなく多数の凸状パターン１２の先端面に
のみ接触し、凸状パターン周囲の凹状パターン１４には
接触しない。この場合、複数の凸状パターン１２に加わ
る平均応力は、凸状パターン１２の密度に反比例する。
これに伴い、従来の研磨方法では、単に研磨速度は凸状
パターン１２の密度に反比例すると見なして計算してい
た。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、例えば凸状パ
ターン密度が低い場合、研磨パッド１１は凸状パターン
１２周囲の凹状パターン１４にも接触することによって
凸状パターン１２に研磨パッドからの応力が働き、これ
に起因して、研磨速度が実測値とシミュレーション値と
の間で誤差を生じ、研磨精度が低下するという問題が生
じていた。
ターン密度が低い場合、研磨パッド１１は凸状パターン
１２周囲の凹状パターン１４にも接触することによって
凸状パターン１２に研磨パッドからの応力が働き、これ
に起因して、研磨速度が実測値とシミュレーション値と
の間で誤差を生じ、研磨精度が低下するという問題が生
じていた。
【０００７】本発明は、上記に鑑み、半導体基板上の凸
状パターン（凸部）の密度が低い場合でも、適正な研磨
速度を設定して研磨精度を向上させることができる半導
体装置の研磨方法を提供することを目的とする。
状パターン（凸部）の密度が低い場合でも、適正な研磨
速度を設定して研磨精度を向上させることができる半導
体装置の研磨方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の半導体装置の研磨方法は、研磨パッドを用
いて半導体基板上の酸化膜表面の凹凸を研磨する半導体
装置の研磨方法において、前記半導体装置の配線工程の
レイアウトデータにおけるシミュレーション対象領域を
複数の小領域に分割し、前記小領域における、凹部から
の前記研磨パッドの近似的平均高さを、前記凸部先端面
の面積の総和と、前記凸部の平均高さと、各凸部周囲の
周囲領域の面積の総和とに基づいて算出することを特徴
とする。
に、本発明の半導体装置の研磨方法は、研磨パッドを用
いて半導体基板上の酸化膜表面の凹凸を研磨する半導体
装置の研磨方法において、前記半導体装置の配線工程の
レイアウトデータにおけるシミュレーション対象領域を
複数の小領域に分割し、前記小領域における、凹部から
の前記研磨パッドの近似的平均高さを、前記凸部先端面
の面積の総和と、前記凸部の平均高さと、各凸部周囲の
周囲領域の面積の総和とに基づいて算出することを特徴
とする。
【０００９】本発明の半導体装置の研磨方法では、周囲
領域で研磨パッドから加わる応力は全て凸部に作用する
点を考慮して研磨パッドの近似的平均高さを研磨速度計
算時のパラメータとして新たに加えるので、適正な研磨
速度の計算が可能になり、特に、凸部密度が低い場合に
実際の研磨速度がシミュレーションによる速度よりも速
くなるという問題を回避し、研磨精度を向上させること
ができる。
領域で研磨パッドから加わる応力は全て凸部に作用する
点を考慮して研磨パッドの近似的平均高さを研磨速度計
算時のパラメータとして新たに加えるので、適正な研磨
速度の計算が可能になり、特に、凸部密度が低い場合に
実際の研磨速度がシミュレーションによる速度よりも速
くなるという問題を回避し、研磨精度を向上させること
ができる。
【００１０】ここで、本発明の好ましい半導体装置の研
磨方法では、前記複数の小領域の内の小領域(i,j)にお
ける、各凸部先端面の面積の総和をＢ、前記凸部の平均
高さをh(i,j)、前記周囲領域の面積の総和をＣとすると
き、前記研磨パッドの近似的平均高さH(i,j)を、次式 H(i,j)=h(i,j)・B/(B+C) によって求める。この場合、研磨パッドの近似的平均高
さを簡単な数式で求めることができるので、コンピュー
タ装置等による計算時間の増大を抑えることができる。
磨方法では、前記複数の小領域の内の小領域(i,j)にお
ける、各凸部先端面の面積の総和をＢ、前記凸部の平均
高さをh(i,j)、前記周囲領域の面積の総和をＣとすると
き、前記研磨パッドの近似的平均高さH(i,j)を、次式 H(i,j)=h(i,j)・B/(B+C) によって求める。この場合、研磨パッドの近似的平均高
さを簡単な数式で求めることができるので、コンピュー
タ装置等による計算時間の増大を抑えることができる。
【００１１】また、比例定数をｋとするとき、前記周囲
領域における前記研磨パッドの勾配G(i,j)を、次式 G(i,j)=1+k｛4H(i,j)-H(i+1,j)-H(i-1,j)-H(i,j+1)-H
(i,j-1)｝ によって求めることも本発明の好ましい態様である。こ
の場合、時間を要する計算部分に、差分方程式の解法を
用いることができるので、コンピュータ装置等による計
算時間の増大を抑えることができる。
領域における前記研磨パッドの勾配G(i,j)を、次式 G(i,j)=1+k｛4H(i,j)-H(i+1,j)-H(i-1,j)-H(i,j+1)-H
(i,j-1)｝ によって求めることも本発明の好ましい態様である。こ
の場合、時間を要する計算部分に、差分方程式の解法を
用いることができるので、コンピュータ装置等による計
算時間の増大を抑えることができる。
【００１２】更に、前記小領域(i,j)の面積をＡ、比例
定数をＲ０とするとき、前記凸部の実効密度D(i,j)及び
前記研磨パッドの移動速度R(i,j)を、次式 D(i,j)=A/(A+C) R(i,j)=R0・G(i,j)/D(i,j) によって夫々求めることが好ましい。この場合、研磨速
度を正確に計算し、特に、凸部の密度が低い場合に研磨
速度が実測値とシミュレーション値との間で異なるとい
う問題を効果的に防止することができる。
定数をＲ０とするとき、前記凸部の実効密度D(i,j)及び
前記研磨パッドの移動速度R(i,j)を、次式 D(i,j)=A/(A+C) R(i,j)=R0・G(i,j)/D(i,j) によって夫々求めることが好ましい。この場合、研磨速
度を正確に計算し、特に、凸部の密度が低い場合に研磨
速度が実測値とシミュレーション値との間で異なるとい
う問題を効果的に防止することができる。
【００１３】本発明の半導体装置の研磨方法は、研磨パ
ッドを用いて半導体基板上の酸化膜表面の凹凸を研磨す
る半導体装置の研磨方法において、前記半導体装置の配
線工程のレイアウトデータにおけるシミュレーション対
象領域を複数の小領域に分割し、前記小領域における各
凸部の平均高さに基づいて前記酸化膜表面の凹凸の座標
を算出し、前記研磨パッドを前記酸化膜表面に圧しつけ
て行う応力解析と前記凹凸の座標値とに基づいて前記研
磨パッドの移動速度を求めることを特徴とする。
ッドを用いて半導体基板上の酸化膜表面の凹凸を研磨す
る半導体装置の研磨方法において、前記半導体装置の配
線工程のレイアウトデータにおけるシミュレーション対
象領域を複数の小領域に分割し、前記小領域における各
凸部の平均高さに基づいて前記酸化膜表面の凹凸の座標
を算出し、前記研磨パッドを前記酸化膜表面に圧しつけ
て行う応力解析と前記凹凸の座標値とに基づいて前記研
磨パッドの移動速度を求めることを特徴とする。
【００１４】本発明の半導体装置の研磨方法では、ＣＭ
Ｐ等で研磨すべき形状を高精度にシミュレートして研磨
速度を正確に求め、特に、凸部の密度が低い場合に研磨
速度が実測値とシミュレーション値との間で異なるとい
う問題が回避できる。
Ｐ等で研磨すべき形状を高精度にシミュレートして研磨
速度を正確に求め、特に、凸部の密度が低い場合に研磨
速度が実測値とシミュレーション値との間で異なるとい
う問題が回避できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図面を参照して本発明を更に詳細
に説明する。図１は、本発明の一実施形態例における研
磨方法を模式的に示す図であり、(a)は１つの小領域の
平面図、(b)は(a)のｂ−ｂ線による断面図である。
に説明する。図１は、本発明の一実施形態例における研
磨方法を模式的に示す図であり、(a)は１つの小領域の
平面図、(b)は(a)のｂ−ｂ線による断面図である。
【００１６】本実施形態例における研磨方法では、ＣＭ
Ｐ装置の研磨ヘッド（図示せず）と研磨パッドとの間に
ウエハ１３を挟持した状態で研磨する。図１(a)に示す
ように、ウエハ１３上の凹凸を有する酸化膜を研磨する
場合には、半導体装置の配線工程のレイアウトデータに
おけるシミュレーション対象領域を複数の小領域(i,j)
に分割し、その面積をＡとする。
Ｐ装置の研磨ヘッド（図示せず）と研磨パッドとの間に
ウエハ１３を挟持した状態で研磨する。図１(a)に示す
ように、ウエハ１３上の凹凸を有する酸化膜を研磨する
場合には、半導体装置の配線工程のレイアウトデータに
おけるシミュレーション対象領域を複数の小領域(i,j)
に分割し、その面積をＡとする。
【００１７】図１(b)に示すように、ウエハ１３上に形
成された各凸状パターン１２のウエハ面からの平均高さ
をｈ、小領域(ｉ,j)における各凸状パターン１２の先端
面の面積の総和をＢ、凸状パターン周囲の距離λ(h)内
における周囲領域をＰとする。ｔａは研磨パッド１１に
おける凸状パターン１２の先端面との接触部分を示し、
ｔｂは凸状パターン１２の密度（=B/A）が低い場合に研
磨パッド１１が凹状パターン１４と接触する部分を示
す。更に、小領域(ｉ,j)における周囲領域Ｐの面積の総
和をＣとする。
成された各凸状パターン１２のウエハ面からの平均高さ
をｈ、小領域(ｉ,j)における各凸状パターン１２の先端
面の面積の総和をＢ、凸状パターン周囲の距離λ(h)内
における周囲領域をＰとする。ｔａは研磨パッド１１に
おける凸状パターン１２の先端面との接触部分を示し、
ｔｂは凸状パターン１２の密度（=B/A）が低い場合に研
磨パッド１１が凹状パターン１４と接触する部分を示
す。更に、小領域(ｉ,j)における周囲領域Ｐの面積の総
和をＣとする。
【００１８】図２は、本実施形態例の研磨方法を示すフ
ローチャートである。まず、ステップＳ１では、ウエハ
１３上の酸化膜の段差の分布を、酸化膜の下層に位置す
る各配線パターンの段差と同等に見なしてレイアウトデ
ータから予め算出しておき、半導体装置内のシミュレー
ション対象領域を所定面積Ａごとの複数の小領域に分割
する。ここでは、任意の小領域(i,j)について検討す
る。
ローチャートである。まず、ステップＳ１では、ウエハ
１３上の酸化膜の段差の分布を、酸化膜の下層に位置す
る各配線パターンの段差と同等に見なしてレイアウトデ
ータから予め算出しておき、半導体装置内のシミュレー
ション対象領域を所定面積Ａごとの複数の小領域に分割
する。ここでは、任意の小領域(i,j)について検討す
る。
【００１９】ステップＳ２では、小領域(i,j)における
凸状パターン１２の夫々について、研磨パッド１１が接
触した際の凸状パターン１２の各側面から距離λ(h)内
における周囲領域Ｐを想定して凸状パターン１２の占有
率を算出する。ここでは、各凸状パターン１２の周囲を
拡大し、クリッピング（内外判定）によって、拡大した
各凸状パターン１２相互の重なり部分を除去する。周囲
領域Ｐは、凸状パターン１２の根元部分と、この根元部
分の周囲における研磨パッド１１とウエハ１３との接触
部ｔｂとの間の領域であり、ここでは、最初の（計算時
間０における）周囲領域Ｐにおける距離λ(h)を約200〜
800μｍとして計算した。
凸状パターン１２の夫々について、研磨パッド１１が接
触した際の凸状パターン１２の各側面から距離λ(h)内
における周囲領域Ｐを想定して凸状パターン１２の占有
率を算出する。ここでは、各凸状パターン１２の周囲を
拡大し、クリッピング（内外判定）によって、拡大した
各凸状パターン１２相互の重なり部分を除去する。周囲
領域Ｐは、凸状パターン１２の根元部分と、この根元部
分の周囲における研磨パッド１１とウエハ１３との接触
部ｔｂとの間の領域であり、ここでは、最初の（計算時
間０における）周囲領域Ｐにおける距離λ(h)を約200〜
800μｍとして計算した。
【００２０】ステップＳ３では、レイアウトデータか
ら、小領域(i,j)の面積Ａ、小領域(i,j)における凸状パ
ターン１２の先端面の面積の総和Ｂ、及び、小領域(i,
j)における周囲領域Ｐの面積の総和Ｃを夫々算出する。
この場合、周囲領域Ｐで研磨パッド１１から加わる応力
は全て凸状パターン１２に作用し、凹パターン部１４に
は作用しないという設定で作成されたモデルを用いて計
算する。このモデルは、研磨パッド１１がウエハ１３上
の凹パターン１４と接触する部分では応力集中が起こり
にくいという結果に基づいている。ここでは、小領域
(i,j)における凸状パターン実効密度D(i,j)を、次式
（１） D(i,j)=A/(A+C) ……（１） によって算出する。
ら、小領域(i,j)の面積Ａ、小領域(i,j)における凸状パ
ターン１２の先端面の面積の総和Ｂ、及び、小領域(i,
j)における周囲領域Ｐの面積の総和Ｃを夫々算出する。
この場合、周囲領域Ｐで研磨パッド１１から加わる応力
は全て凸状パターン１２に作用し、凹パターン部１４に
は作用しないという設定で作成されたモデルを用いて計
算する。このモデルは、研磨パッド１１がウエハ１３上
の凹パターン１４と接触する部分では応力集中が起こり
にくいという結果に基づいている。ここでは、小領域
(i,j)における凸状パターン実効密度D(i,j)を、次式
（１） D(i,j)=A/(A+C) ……（１） によって算出する。
【００２１】ステップＳ４では、小領域(i,j)における
研磨速度を夫々計算する。ここで、研磨パッド１１のウ
エハ面からの近似的平均高さH(i,j)は、平均高さh(i,j)
の凸状パターン１２の先端面の面積の総和Ｂと、段差低
部（凹状パターン１４）の面積の総和Ｃとの平均で与え
られるとして、近似的平均高さH(i,j)を、次式（２） H(i,j)=h(i,j)・B/(B+C) ……（２） によって計算する。
研磨速度を夫々計算する。ここで、研磨パッド１１のウ
エハ面からの近似的平均高さH(i,j)は、平均高さh(i,j)
の凸状パターン１２の先端面の面積の総和Ｂと、段差低
部（凹状パターン１４）の面積の総和Ｃとの平均で与え
られるとして、近似的平均高さH(i,j)を、次式（２） H(i,j)=h(i,j)・B/(B+C) ……（２） によって計算する。
【００２２】次いで、小領域(i,j)における研磨速度R
(i,j)は小領域(i,j)における近似的高さH(i,j)と周囲の
小領域における近似的高さH(i,j)との差分に比例すると
して、研磨速度R(i,j)を求める。ここで、周囲領域Ｐに
おける研磨パッド１１の勾配G(i,j)は、式（３） G(i,j)=1+k｛4H(i,j)-H(i+1,j)-H(i-1,j)-H(i,j+1)-H(i,j-1)｝ ……（３） で与えられ、研磨速度R(i,j)は、比例定数をR0とすると
き、プレストンの式により、次式（４） R(i,j)=R0・G(i,j)/D(i,j) ……（４） で与えられる。プレストンの式では、例えば、凸状パタ
ーンの平均高さをＴ、研磨パッドの移動距離をｓ、凸状
パターンに作用する荷重をＬ、小領域の面積をＭ、比例
定数をｑ、研磨時間をｔとするとき、次式 dT/dt=q(L/M)(ds/dt) の関係が成立する。よって、R0は、 R0=q(L/A)(ds/dt) で与えられる。
(i,j)は小領域(i,j)における近似的高さH(i,j)と周囲の
小領域における近似的高さH(i,j)との差分に比例すると
して、研磨速度R(i,j)を求める。ここで、周囲領域Ｐに
おける研磨パッド１１の勾配G(i,j)は、式（３） G(i,j)=1+k｛4H(i,j)-H(i+1,j)-H(i-1,j)-H(i,j+1)-H(i,j-1)｝ ……（３） で与えられ、研磨速度R(i,j)は、比例定数をR0とすると
き、プレストンの式により、次式（４） R(i,j)=R0・G(i,j)/D(i,j) ……（４） で与えられる。プレストンの式では、例えば、凸状パタ
ーンの平均高さをＴ、研磨パッドの移動距離をｓ、凸状
パターンに作用する荷重をＬ、小領域の面積をＭ、比例
定数をｑ、研磨時間をｔとするとき、次式 dT/dt=q(L/M)(ds/dt) の関係が成立する。よって、R0は、 R0=q(L/A)(ds/dt) で与えられる。
【００２３】ステップ５では、研磨される凸状パターン
１２は形状が時間経過と共に変化するので、求めた研磨
速度R(i,j)を用いて小領域(i,j)における凸状パターン
１２の高さの座標h(i,j)を更新する。この際に、周囲領
域Ｐの距離λ(h)をh(i,j)の関数として以下のように求
める。
１２は形状が時間経過と共に変化するので、求めた研磨
速度R(i,j)を用いて小領域(i,j)における凸状パターン
１２の高さの座標h(i,j)を更新する。この際に、周囲領
域Ｐの距離λ(h)をh(i,j)の関数として以下のように求
める。
【００２４】ここで、研磨パッド１１の曲げを、長さｘ
(=λ)の箇所での撓みｈとする。曲げモーメントをＭｘ
（=-wx2/2）、弾性定数をＥ、断面２次モーメントをIｚ
とし、曲げの式 d4y/dx4=-Mx/(EIz) より、一様な分布荷重ｗが加わり、ｘ=０でｙ=０、dy/d
xつまりｙ’=０、ｘ=λ、ｙ=ｈ、ｙ=０として式を解く
と、λとｈの関係は、次式（５） λ(h)=Kh(i,j)1/4 ……（５） となる。Ｋは次式（６） K=w/8EIz ……（６） で与えられる。
(=λ)の箇所での撓みｈとする。曲げモーメントをＭｘ
（=-wx2/2）、弾性定数をＥ、断面２次モーメントをIｚ
とし、曲げの式 d4y/dx4=-Mx/(EIz) より、一様な分布荷重ｗが加わり、ｘ=０でｙ=０、dy/d
xつまりｙ’=０、ｘ=λ、ｙ=ｈ、ｙ=０として式を解く
と、λとｈの関係は、次式（５） λ(h)=Kh(i,j)1/4 ……（５） となる。Ｋは次式（６） K=w/8EIz ……（６） で与えられる。
【００２５】ステップＳ６では、研磨された酸化膜の膜
厚を判定し、所要の膜厚になっていれば処理を終了する
（ステップＳ７）。一方、所要の膜厚になっていなけれ
ば、ステップＳ８で、凸状パターン１２が低くなること
によって逐次変化する周囲領域Ｐの距離λ(h)を更新し
てから、ステップＳ２以降の工程を繰り返す。
厚を判定し、所要の膜厚になっていれば処理を終了する
（ステップＳ７）。一方、所要の膜厚になっていなけれ
ば、ステップＳ８で、凸状パターン１２が低くなること
によって逐次変化する周囲領域Ｐの距離λ(h)を更新し
てから、ステップＳ２以降の工程を繰り返す。
【００２６】本実施形態例の研磨方法では、凸状パター
ン密度が低い場合には周囲領域Ｐに加わる応力が凸状パ
ターン１２にのみ集中する旨を考慮したモデルを用いる
ので、ウエハ１３上の凹凸形状を高精度にシミュレート
し、凸状パターン密度が低い場合でも研磨速度を正確に
計算することができる。また、時間を要する計算部分に
は、クリッピングによる重ね合わせの判定や差分方程式
の解法が用いられるので、計算時間の増大を抑えつつ高
精度の計算が実現できる。本発明の適用により、従来技
術に比して、計算値と実際値との間における研磨速度の
誤差を約３０％程度低減することができた。
ン密度が低い場合には周囲領域Ｐに加わる応力が凸状パ
ターン１２にのみ集中する旨を考慮したモデルを用いる
ので、ウエハ１３上の凹凸形状を高精度にシミュレート
し、凸状パターン密度が低い場合でも研磨速度を正確に
計算することができる。また、時間を要する計算部分に
は、クリッピングによる重ね合わせの判定や差分方程式
の解法が用いられるので、計算時間の増大を抑えつつ高
精度の計算が実現できる。本発明の適用により、従来技
術に比して、計算値と実際値との間における研磨速度の
誤差を約３０％程度低減することができた。
【００２７】本実施形態例では、研磨速度を（２）〜
（４）式によって求めたが、これに代えて、小領域(i,
j)における各凸状パターン１２の高さh(i,j)に基づい
て、ウエハ１３上の酸化膜表面の凹凸の座標を算出し、
研磨パッド１１を酸化膜表面に圧しつけて行う応力解析
と上記凹凸の座標値とに基づいて研磨パッド１１の移動
速度R(i,j)を求める。この場合には、応力解析で得られ
るウエハ１３に対する垂直方向の応力値σx(ｉ,j)に研
磨速度R(ｉ,j)が比例するとし、プレストンの式を用い
て研磨速度R(ｉ,j)を求める。これにより、凹凸形状が
一層高精度で計算できる。
（４）式によって求めたが、これに代えて、小領域(i,
j)における各凸状パターン１２の高さh(i,j)に基づい
て、ウエハ１３上の酸化膜表面の凹凸の座標を算出し、
研磨パッド１１を酸化膜表面に圧しつけて行う応力解析
と上記凹凸の座標値とに基づいて研磨パッド１１の移動
速度R(i,j)を求める。この場合には、応力解析で得られ
るウエハ１３に対する垂直方向の応力値σx(ｉ,j)に研
磨速度R(ｉ,j)が比例するとし、プレストンの式を用い
て研磨速度R(ｉ,j)を求める。これにより、凹凸形状が
一層高精度で計算できる。
【００２８】以上、本発明をその好適な実施形態例に基
づいて説明したが、本発明の半導体装置の研磨方法は、
上記実施形態例の構成にのみ限定されるものではなく、
上記実施形態例の構成から種々の修正及び変更を施した
半導体装置の研磨方法も、本発明の範囲に含まれる。
づいて説明したが、本発明の半導体装置の研磨方法は、
上記実施形態例の構成にのみ限定されるものではなく、
上記実施形態例の構成から種々の修正及び変更を施した
半導体装置の研磨方法も、本発明の範囲に含まれる。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置の研磨方法によると、半導体基板上の凸部の密度が低
い場合でも、適正な研磨速度を設定して研磨精度を向上
させることができる。
置の研磨方法によると、半導体基板上の凸部の密度が低
い場合でも、適正な研磨速度を設定して研磨精度を向上
させることができる。
【図１】本発明の一実施形態例における研磨方法を模式
的に示す図であり、(a)は１つの小領域の平面図、(b)は
(a)のｂ−ｂ線による断面図。
的に示す図であり、(a)は１つの小領域の平面図、(b)は
(a)のｂ−ｂ線による断面図。
【図２】本実施形態例の研磨方法を示すフローチャー
ト。
ト。
【図３】従来の研磨方法を模式的に示す図であり、(a)
は小領域の平面図、(b)は(a)のｂ−ｂ線による断面図。
は小領域の平面図、(b)は(a)のｂ−ｂ線による断面図。
１２：凸状パターン（凸部） １３：ウエハ（半導体基板） １４：凹状パターン（凹部） Ａ：小領域の面積 Ｂ：小領域における凸状パターンの面積の総和 Ｃ：小領域における周囲領域の面積の総和 Ｐ：周囲領域 ｈ：凸状パターンの平均高さ ｔａ、ｔｂ：研磨パッドの接触部分 λ(h)：周囲領域の距離
Claims (5)
- 【請求項１】 研磨パッドを用いて半導体基板上の絶縁
膜表面の凹凸を研磨する半導体装置の研磨シミュレーシ
ョン方法において、 前記半導体装置の配線工程のレイアウトデータにおける
シミュレーション対象領域を複数の小領域に分割し、前記小領域における凹部のうち、凸部の側面部と前記研
磨パッドがその凹部に接触する領域との間の凹部領域の
面積を算出し、 前記 凹部からの前記研磨パッドの近似的平均高さを、前
記凸部の先端面面積の総和と、前記凸部の平均高さと、
前記凹部領域の面積とに基づいて算出することを特徴と
する半導体装置の研磨シミュレーション方法。 - 【請求項２】 前記複数の小領域(i,j)における、前記
凸部先端面の面積の総和をＢ、前記凸部の平均高さをh
(i,j)、前記凹部領域の面積の総和をＣとするとき、前
記研磨パッドの近似的平均高さH(i,j)を、次式 H(i,j)＝h(i,j)・B/（B+C） によって求める、請求項１に記載の半導体装置の研磨シ
ミュレーション方法。 - 【請求項３】 比例定数をｋとするとき、前記凹部領域
における前記研磨パッドの勾配G(i,j)を、次式 G(i,j)=1+k｛4H(i,j)-H(i+1,j)-H(i-1,j)-H(i,j+1)-H(i,j-1)｝ によって求める、請求項２に記載の半導体装置の研磨シ
ミュレーション方法。 - 【請求項４】 前記小領域(i,j)の面積をＡ、比例定数
をＲ０とするとき、前記凸部の実効密度D(i,j)及び前記
研磨パッドの移動速度R(i,j)を、次式 D(i,j)=A/(A+C) R(i,j)=R0・G(i,j)/D(i,j) によって夫々求める、請求項３に記載の半導体装置の研
磨シミュレーション方法。 - 【請求項５】 前記凸部の側面部と前記研磨パッドが前
記凹部に接触する領域との間の距離λを、比例定数をＫ
とするとき、次式 λ＝Kh(i,j) 1/4 によって求める、請求項１乃至４何れか一項記載の半導
体装置の研磨シミュレー ション方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11196599A JP3334796B2 (ja) | 1999-04-20 | 1999-04-20 | 半導体装置の研磨シミュレーション方法 |
| US09/549,426 US6361406B1 (en) | 1999-04-20 | 2000-04-13 | Abrasion method of semiconductor device |
| KR1020000020740A KR20000071742A (ko) | 1999-04-20 | 2000-04-19 | 반도체 장치의 연마 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11196599A JP3334796B2 (ja) | 1999-04-20 | 1999-04-20 | 半導体装置の研磨シミュレーション方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000306871A JP2000306871A (ja) | 2000-11-02 |
| JP3334796B2 true JP3334796B2 (ja) | 2002-10-15 |
Family
ID=14574591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11196599A Expired - Fee Related JP3334796B2 (ja) | 1999-04-20 | 1999-04-20 | 半導体装置の研磨シミュレーション方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP3334796B2 (ja) |
| KR (1) | KR20000071742A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8073661B2 (en) | 2007-12-03 | 2011-12-06 | Elpida Memory, Inc. | Shape prediction simulator, method and program |
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| JP2001298008A (ja) * | 2000-04-14 | 2001-10-26 | Sony Corp | 研磨方法および研磨装置 |
| JP3790966B2 (ja) | 2002-05-01 | 2006-06-28 | 株式会社ルネサステクノロジ | 半導体素子表面の検査方法および検査装置 |
| JP2005203729A (ja) * | 2003-12-19 | 2005-07-28 | Ebara Corp | 基板研磨装置 |
| JP4952155B2 (ja) * | 2006-09-12 | 2012-06-13 | 富士通株式会社 | 研磨条件予測プログラム、記録媒体、研磨条件予測装置および研磨条件予測方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5700180A (en) * | 1993-08-25 | 1997-12-23 | Micron Technology, Inc. | System for real-time control of semiconductor wafer polishing |
| US5658183A (en) * | 1993-08-25 | 1997-08-19 | Micron Technology, Inc. | System for real-time control of semiconductor wafer polishing including optical monitoring |
| JPH098038A (ja) | 1995-06-21 | 1997-01-10 | Mitsubishi Electric Corp | 平坦性のシミュレーション方法 |
| US5643050A (en) * | 1996-05-23 | 1997-07-01 | Industrial Technology Research Institute | Chemical/mechanical polish (CMP) thickness monitor |
| US5948203A (en) * | 1996-07-29 | 1999-09-07 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Optical dielectric thickness monitor for chemical-mechanical polishing process monitoring |
| US6146248A (en) * | 1997-05-28 | 2000-11-14 | Lam Research Corporation | Method and apparatus for in-situ end-point detection and optimization of a chemical-mechanical polishing process using a linear polisher |
| US6132289A (en) * | 1998-03-31 | 2000-10-17 | Lam Research Corporation | Apparatus and method for film thickness measurement integrated into a wafer load/unload unit |
-
1999
- 1999-04-20 JP JP11196599A patent/JP3334796B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-04-13 US US09/549,426 patent/US6361406B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-04-19 KR KR1020000020740A patent/KR20000071742A/ko active IP Right Grant
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8073661B2 (en) | 2007-12-03 | 2011-12-06 | Elpida Memory, Inc. | Shape prediction simulator, method and program |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000306871A (ja) | 2000-11-02 |
| US6361406B1 (en) | 2002-03-26 |
| KR20000071742A (ko) | 2000-11-25 |
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