JPH09306879A - Method of chemically/mechanically making work planar - Google Patents

Method of chemically/mechanically making work planar

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JPH09306879A
JPH09306879A JP25143596A JP25143596A JPH09306879A JP H09306879 A JPH09306879 A JP H09306879A JP 25143596 A JP25143596 A JP 25143596A JP 25143596 A JP25143596 A JP 25143596A JP H09306879 A JPH09306879 A JP H09306879A
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polishing pad
temperature
layer
polishing
polish
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JP25143596A
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Inventor
Raijo Chin
來 助 陳
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Industrial Technology Research Institute ITRI
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of chemically/mechanically making a work planar. SOLUTION: The method of making planar a semiconductor substrate having various material layers comprises pressing and holding the semiconductor substrate to a rotary polishing pad on a rotary surface plate 16 with a polishing slurry to make planar the substrate, controlling the polishing slurry temp. within a range of about 10-30C, distributing the temp.-controlled slurry on the rotary polishing pad 19, measuring the polishing pad temp. at specified pad position for polishing the surface of the substrate by an infrared detecting means, and detecting the end point when the rotary polishing pad temp. changes due to the removal of a first substance and contact of the pad 19 with a second substance.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は半導体ウェファの表
面を研磨するための化学−機械的プロセスの終点を決定
する方法と装置とに関する。さらに詳しくは、本発明
は、第1層物質を除去し、第2層物質が露出される時に
除去プロセスを停止するための研磨時の終点決定方法に
関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method and apparatus for determining the end point of a chemical-mechanical process for polishing the surface of a semiconductor wafer. More particularly, the present invention relates to a polishing endpoint determination method for removing a first layer material and stopping the removal process when the second layer material is exposed.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体要素の製作において、デバイス回
路要素を含む基板上に金属導体ラインが形成される。こ
の金属導体ラインは不連続のデバイスを相互連結するの
に役立ち、このようにして集積回路を形成する。これら
の金属導体ラインは、例えば、酸化物のCVD(化学的
蒸着)又はSOG(スピンオンガラス(Spin On Glas
s))層の施用とその後のリフロー(reflow)プロセスによ
って付着された絶縁材の薄フィルムによって、次の相互
連結レベルから絶縁される。絶縁層を貫通して形成され
る孔は、連続する導電性相互連結層の間の電気的アクセ
スを可能にする。このようなワイヤーリング(wiring)プ
ロセスでは、粗面に適用された層に平面印刷術によって
(lithographically)像を描く又はパターンを付けること
は困難であるので、絶縁層が平滑な表面トポグラフィー
(topography)を有することが望ましい。
In the fabrication of semiconductor elements, metal conductor lines are formed on a substrate containing device circuit elements. This metal conductor line serves to interconnect discontinuous devices, thus forming an integrated circuit. These metal conductor lines are, for example, CVD (chemical vapor deposition) of oxides or SOG (Spin On Glass).
s)) Isolation from the next interconnection level by a thin film of insulation applied by the application of layers and subsequent reflow processes. Pores formed through the insulating layer allow electrical access between successive conductive interconnect layers. In such a wiring process, the layer applied to the rough surface is printed by plane printing.
Surface topography with a smooth insulating layer because it is difficult to draw or pattern (lithographically) the image
It is desirable to have (topography).

【0003】最近、平滑な表面トポグラフィーを与える
ために化学−機械的研磨(CMP)が開発されている。
CMPは半導体ウェファの表面から異なる物質層を除去
するためにも用いることができる。例えば、誘電性物質
層中のバイアホール(via hole)形成後に、金属化層をブ
ランケット付着させ、次に、CMPを用いて、プレーナ
(planar)金属スタッドを製造する。簡単に説明すると、
CMPプロセスは半導体物質の薄い平らなウェファを、
制御された化学、圧力及び温度条件下で、湿った研磨面
に対して保持し、回転させることを含む。例えばアルミ
ナ又はシリカのような磨き材(polishing agent)を含む
化学的スラリーを研磨材として用いる。さらに、この化
学的スラリーは、加工中にウェファの種々な表面をエッ
チングする特定(selected)化学物質を含む。研磨中の物
質の機械的及び化学的除去の組合せは研磨される面の優
れたプレーナ化を生じる。このプロセスでは、下方の物
質の過剰量を除去することなく、平滑な面を形成するた
めに充分な量の物質を除去することが重要である。それ
故、正確な研磨終点の検出方法が必要である。
Recently, chemical-mechanical polishing (CMP) has been developed to provide smooth surface topography.
CMP can also be used to remove different material layers from the surface of a semiconductor wafer. For example, after forming a via hole in a layer of dielectric material, a metallization layer is blanket deposited and then planarized using CMP.
(planar) Manufacture metal studs. Briefly,
The CMP process uses a thin flat wafer of semiconductor material
Includes holding and spinning against a wet polishing surface under controlled chemistry, pressure and temperature conditions. A chemical slurry containing a polishing agent such as alumina or silica is used as the abrasive. In addition, the chemical slurry contains selected chemistries that etch various surfaces of the wafer during processing. The combination of mechanical and chemical removal of material during polishing results in excellent planarization of the surface being polished. In this process, it is important to remove a sufficient amount of material to form a smooth surface without removing excess material below. Therefore, an accurate method of detecting the polishing end point is needed.

【0004】今までは、CMPプロセスを中断し、研磨
装置からウェファを取り出し、フィルム厚さ及び/又は
表面トポグラフィーを確認する方法によってウェファ表
面を物理的に検査することによって、終点が検出されて
きた。ウェファが規格(specification)を満たさない場
合には、さらにプレーナ化するために研磨装置にこのウ
ェファを再び入れなければならない。過剰な物質が除去
された場合には、このウェファは規格を満たすことがで
きず、標準以下になる。この終点検出方法は時間がかか
り、確実ではなく、しかも費用がかかる。それ故、以下
の特許に示されるように、CMP中の終点検出の無数の
改良が発明されている。
Until now, endpoints have been detected by interrupting the CMP process, removing the wafer from the polisher, and physically inspecting the wafer surface by methods that confirm film thickness and / or surface topography. It was If the wafer does not meet the specifications, it must be re-inserted into the polishing machine for further planarization. If excess material is removed, this wafer will fail to meet specifications and fall below standards. This endpoint detection method is time consuming, unreliable and expensive. Therefore, as shown in the following patents, myriad improvements in endpoint detection during CMP have been invented.

【0005】William J.Coteに1993
年8月10日付与された“化学−機械的研磨中のプレー
ナ化終点の検出方法”なる名称の米国特許第5,23
4,868号は、モート(moat)に囲まれたモニター構造
体を開示する。このモートはモニター構造体における研
磨除去を、モートに囲まれない領域におけるよりも迅速
に進行させる。研磨はモニター構造体の頂部が暴露され
るまで進行し、モートによって囲まれない金属パターン
上のプレーナ化絶縁材の層を生じる。目視検査を用い
て、モニター構造体の頂部の暴露を確認する。或いは、
金属モニター構造体と研磨パッドとの間の電気的接続を
検出することによって、モニターリングを電気的に実施
する。
William J. et al. 1993 to Cote
No. 5,23, entitled "Method for Detecting Planarization Endpoints During Chemical-Mechanical Polishing," issued Aug. 10, 2010
No. 4,868 discloses a monitor structure surrounded by a moat. This moat allows polishing removal in the monitor structure to proceed faster than in areas not enclosed by the moat. Polishing proceeds until the top of the monitor structure is exposed, resulting in a layer of planarized insulation on the metal pattern that is not surrounded by motes. A visual inspection is used to confirm the exposure of the top of the monitor structure. Alternatively,
The monitoring is performed electrically by detecting the electrical connection between the metal monitor structure and the polishing pad.

【0006】Chris C.Yu等に1993年8月
31日付与された“In−situ終点検出に音波を用
いる半導体ウェファの化学−機械的プレーナ化(CM
P)”なる名称の米国特許第5,240,552号は、
CMP中にウェファに音波を向け、反射される波形の分
析によってプレーナ化プロセスを制御する。
Chris C. Yu et al., "Chemical-Mechanical Planarization (CM) of Semiconductor Wafers Using Acoustic Waves for In-Situ Endpoint Detection", Aug. 31, 1993.
U.S. Pat. No. 5,240,552 entitled "P)"
Sound waves are directed at the wafer during CMP and the planarization process is controlled by analysis of the reflected waveform.

【0007】William J.Cote等に199
4年5月3日付与された“化学−機械的研磨のための終
点検出の方法と装置”なる名称の米国特許第5,30
8,438号は、基板を回転させるモーターに所定の回
転速度を維持させるために必要な電力をモニターする。
基板を回転させるモーターに所定の回転速度を維持させ
るために必要な電力は、層を研磨するための困難さが除
去されると、明白に低下するので、終点が検出可能であ
る。
William J. 199 for Cote, etc.
U.S. Pat. No. 5,30, entitled "Method and Apparatus for Endpoint Detection for Chemical-Mechanical Polishing", issued May 3, 4th.
No. 8,438 monitors the electric power required to keep a motor rotating a substrate at a predetermined rotation speed.
The end point can be detected because the power required to keep the motor rotating the substrate at a given rotational speed is significantly reduced once the difficulty to polish the layer is eliminated.

【0008】Naftali E.Lustig等に1
994年8月9日付与された“低振幅インプット電圧を
用いる化学−機械的研磨のためのIn−situ終点検
出の方法と装置”なる名称の米国特許第5,337,0
15号は、研磨パッドに組み入れた電極と、高周波低電
圧シグナルと、研磨すべき誘電体層の厚さを測定する方
法としての検出手段とを用いる。
Naftali E. 1 for Lustig
U.S. Pat. No. 5,337,0 entitled "In-situ Endpoint Detection Method and Apparatus for Chemical-Mechanical Polishing with Low Amplitude Input Voltage" issued Aug. 9, 994.
No. 15 uses an electrode incorporated in a polishing pad, a high frequency low voltage signal, and a detection means as a method for measuring the thickness of a dielectric layer to be polished.

【0009】Daniel A.Koos等に1995
年5月9日付与された“半導体プレーナ化研磨プロセス
における光学的終点検出方法”なる名称の米国特許第
5,413,941号は、研磨すべき基板上にレーザー
光線を衝突させ、反射光線を測定することによる研磨の
終点検出方法を開示する。反射光線の強度は研磨済み面
のプレーナ性(planarity)の尺度である。
Daniel A. 1995 on Koos and others
US Pat. No. 5,413,941 entitled “Optical Endpoint Detection Method in Semiconductor Planarization Polishing Process” issued on May 9, 2010, a laser beam is made to impinge on a substrate to be polished and a reflected beam is measured. A method for detecting the end point of polishing by performing the above is disclosed. The intensity of the reflected ray is a measure of the planarity of the polished surface.

【0010】Gurtej S.Sandhu等に19
93年3月23日付与された“表面温度を測定し、ウェ
ファのサーマルイメージを発現させることによる半導体
(CMP)プロセスの制御方法”なる名称の米国特許第
5,196,353号は、研磨プロセス中の半導体ウェ
ファの表面温度を測定するための赤外線検出の使用を開
示する。研磨プロセス中のウェファ表面の温度の突然の
変化を用いて、終点を検出することができる。
Gurtej S. 19 to Sandhu and others
US Pat. No. 5,196,353 entitled “Control Method of Semiconductor (CMP) Process by Measuring Surface Temperature and Developing Thermal Image of Wafer” issued on Mar. 23, 1993 is a polishing process. Disclosed is the use of infrared detection to measure the surface temperature of a semiconductor wafer therein. Sudden changes in the temperature of the wafer surface during the polishing process can be used to detect endpoints.

【0011】本発明は、研磨パッドの温度の赤外モニタ
ーリングを用いる、化学/機械的プレーナ化(CMP)
中のin−situ終点検出のための新規な方法に関す
る。研磨パッドの温度の突然の変化は、例えば1層が除
去され、別の層が研磨パッドに接触するときの、パッド
と研磨される表面との間の摩擦の変化の結果である。こ
の方法はCMP中の終点を検出するための新規な、費用
のかからない手段を提供し、最新式の研磨装置において
容易に実施される。
The present invention uses chemical / mechanical planarization (CMP) with infrared monitoring of the temperature of the polishing pad.
A novel method for in-situ endpoint detection in Sudden changes in the temperature of the polishing pad are a result of changes in friction between the pad and the surface being polished, such as when one layer is removed and another layer contacts the polishing pad. This method provides a new, inexpensive means for detecting endpoints during CMP and is easily implemented in state-of-the-art polishing equipment.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】本発明の1つの目的
は、基板表面の化学/機械的プレーナ化(CMP)の新
規な改良された方法を提供することであり、この方法で
はプレーナ化プロセスの終点を研磨パッドの温度を赤外
温度測定デバイスによってモニターすることによって検
出する。
SUMMARY OF THE INVENTION One object of the present invention is to provide a new and improved method of chemical / mechanical planarization (CMP) of a substrate surface, which method comprises a planarization process. The end point is detected by monitoring the temperature of the polishing pad with an infrared temperature measuring device.

【0013】本発明の他の目的は、目視検査又は時間が
かかり、費用がかかる厚さ/表面トポグラフィーの専門
的な測定のために基板を取り出す必要なく、終点を研磨
装置においてin−situで検出する、化学/機械的
プレーナ化(CMP)の新規な改良された方法を提供す
ることである。
It is another object of the present invention that the end point is in-situ in a polishing machine without the need to remove the substrate for visual inspection or time consuming and costly professional measurement of thickness / surface topography. It is to provide a new and improved method of chemical / mechanical planarization (CMP) for detection.

【0014】本発明の他の目的は、例えば1層が除去さ
れ、別の層が研磨パッドに接触するときの、パッドと研
磨される表面との間の摩擦の変化から生じる研磨パッド
温度変化を検出するために、研磨パッド温度の赤外モニ
ターリングを用いる、化学/機械的プレーナ化(CM
P)中のin−situ終点検出のための新規な改良さ
れた方法を提供することである。本発明の1実施態様で
は、研磨プロセスが軟質の容易に研磨される物質、例え
ばPE−TEOS(テトラエチルオルトシリケートから
のプラズマ強化酸化物付着)から、硬質の研磨が困難な
物質、例えばSOG(Spin−On−Glass)ま
で進行するにつれて、研磨パッド温度が上昇するときに
終点が検出される。本発明の第2実施態様では、研磨プ
ロセスが研磨が困難な物質、例えばタングステンから、
より容易に研磨される物質、例えば窒化チタンまで進行
するにつれて、研磨パッド温度が低下するときに終点が
検出される。
Another object of this invention is the change in polishing pad temperature resulting from changes in friction between the pad and the surface being polished, eg, when one layer is removed and another layer contacts the polishing pad. Chemical / mechanical planarization (CM) using infrared monitoring of polishing pad temperature for detection
P) in order to provide a new and improved method for in-situ endpoint detection. In one embodiment of the present invention, the polishing process is from a soft and easily abraded material, such as PE-TEOS (plasma enhanced oxide deposition from tetraethylorthosilicate) to a hard, hard abraded material, such as SOG (Spin). The end point is detected when the temperature of the polishing pad rises as it progresses to (-On-Glass). In a second embodiment of the present invention, the polishing process is made from a material that is difficult to polish, such as tungsten,
The endpoint is detected when the polishing pad temperature decreases as it progresses to a more easily polished material, such as titanium nitride.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】具体的な実施態様では、
本発明の方法を実施するための装置は、半導体ウェファ
を化学/機械的プレーナ化(CMP)するためのウェフ
ァキャリヤーと回転研磨定盤と;化学/機械的研磨スラ
リーの温度を制御する手段と;化学/機械的研磨スラリ
ーを研磨パッド上に分配する手段と;研磨パッド温度を
モニターし、第1物質の除去と第2物質との回転研磨パ
ッドの接触とによって回転研磨パッドの温度変化が生ず
るときに終点を検出するための赤外温度検出デバイスと
を含む。
In a specific embodiment,
An apparatus for practicing the method of the present invention comprises a wafer carrier for chemical / mechanical planarization (CMP) of a semiconductor wafer and a rotary polishing platen; means for controlling the temperature of the chemical / mechanical polishing slurry; Means for distributing the chemical / mechanical polishing slurry onto the polishing pad; monitoring the polishing pad temperature and when the removal of the first substance and the contact of the rotating polishing pad with the second substance cause a temperature change of the rotating polishing pad. And an infrared temperature detection device for detecting the end point.

【0016】本発明の目的及び他の利点は、以下の好ま
しい実施態様を添付図面を参照しながら検討するなら
ば、さらに良く理解されるであろう。
The objects and other advantages of the present invention will be better understood when the following preferred embodiments are considered with reference to the accompanying drawings.

【0017】化学/機械的研磨を用いる半導体基板の表
面のプレーナ化(CMP)方法と、終点検出の新規な、
改良された方法とをさらに詳しく説明する。この方法
は、半導体デバイス及び/又は導体相互連結ワイヤーリ
ングパターン上に、化学的蒸着によって付着した、例え
ば酸化ケイ素若しくは窒化ケイ素のような絶縁体表面、
又はスピンーオン及びリフロー付着手段によって付着し
た、例えばガラスのような絶縁体層のプレーナ化に用い
ることができる。
A method of planarizing (CMP) the surface of a semiconductor substrate using chemical / mechanical polishing and a novel endpoint detection method,
The improved method will be described in more detail. This method involves depositing an insulator surface, such as silicon oxide or silicon nitride, on a semiconductor device and / or conductor interconnect wiring pattern by chemical vapor deposition,
Alternatively, it can be used to planarize an insulator layer, such as glass, deposited by spin-on and reflow deposition means.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】図1と2は、本発明の方法によっ
て用いるための化学/機械的プレーナ化(CMP)装置
の概略図である。図1では、CMP装置(全体的に、1
0と表示)を横断面図として概略的に示す。CMP装置
10は半導体ウェファ12を保持するためのウェファキ
ャリヤー11を含む。ウェファキャリヤー11は矢印1
3によって示した方向での、駆動モーター14による、
軸A1を中心とした連続回転のために取り付けられる。
ウェファキャリヤー11は、矢印15によって示される
力が半導体ウェファ12に及ぼされるように、調節され
る。CMP装置10は、矢印17によって示した方向で
の、駆動モーター18による、軸A2を中心とした連続
回転のために取り付けられた研磨定盤16を含む。例え
ばブロー成形(blown)ポリウレタンのような物質から形
成された研磨パッド19が研磨定盤に取り付けられる。
例えば、塩基性又は酸性溶液に懸濁されたシリカ又はア
ルミナ研磨粒子のような、研磨流体を含む研磨スラリー
を、温度制御された溜め21から流路20を介して研磨
パッド19上に分配する。Xで表示する領域23から放
出される赤外線を検出するために、赤外線検出デバイス
22を取り付ける。領域23は、研磨パッド19の連続
回転のために、図2に示すように、研磨パッド19上に
環状リング24をトレースする(trace)。領域23の位
置は、研磨パッド19の回転中に半導体ウェファ12を
摩耗する研磨パッド19の部分の範囲内である。
1 and 2 are schematic diagrams of a chemical / mechanical planarization (CMP) apparatus for use with the method of the present invention. In FIG. 1, a CMP device (generally, 1
(Denoted as 0) is schematically shown as a cross-sectional view. The CMP apparatus 10 includes a wafer carrier 11 for holding a semiconductor wafer 12. Wafer carrier 11 is arrow 1
By the drive motor 14 in the direction indicated by 3.
It is mounted for continuous rotation about axis A1.
The wafer carrier 11 is adjusted so that the force indicated by the arrow 15 is exerted on the semiconductor wafer 12. CMP apparatus 10 includes a polishing platen 16 mounted for continuous rotation about axis A2 by drive motor 18 in the direction indicated by arrow 17. A polishing pad 19 made of a material such as blown polyurethane is attached to the polishing platen.
A polishing slurry containing a polishing fluid, such as silica or alumina polishing particles suspended in a basic or acidic solution, is dispensed from a temperature controlled reservoir 21 via a flow path 20 onto a polishing pad 19. An infrared detection device 22 is attached to detect infrared rays emitted from a region 23 indicated by X. Region 23 traces an annular ring 24 on polishing pad 19 as shown in FIG. 2 due to continuous rotation of polishing pad 19. The location of region 23 is within the portion of polishing pad 19 that wears semiconductor wafer 12 during rotation of polishing pad 19.

【0019】図1に示すCMP装置10の概略平面図で
ある図2では、重要な要素を示す。ウェファキャリヤー
11は矢印25によって示した方向で、軸A1を中心と
して回転するように示される。研磨定盤16は矢印26
によって示した方向で、軸A2を中心として回転するよ
うに示される。研磨スラリーは、温度制御された溜め2
1から流路20を介して研磨パッド19上に分配され
る。赤外検出デバイス(図1に示す)は領域23(Xで
表示)から放出される赤外線を受容する。領域23は環
状リング24の範囲内の研磨パッド19の領域の一部を
表す。
2, which is a schematic plan view of the CMP apparatus 10 shown in FIG. 1, shows important elements. The wafer carrier 11 is shown rotating about axis A1 in the direction indicated by arrow 25. The polishing platen 16 has an arrow 26.
It is shown rotating about axis A2 in the direction indicated by. The polishing slurry is stored in a temperature controlled reservoir 2.
1 to the polishing pad 19 through the flow path 20. The infrared detection device (shown in FIG. 1) receives infrared light emitted from region 23 (denoted by X). Region 23 represents a portion of the region of polishing pad 19 within annular ring 24.

【0020】概略断面図である図3と4は、その上にP
E−TEOS/SOG/PE−TEOSの複合誘電性オ
ーバーレイヤー(overlayer)が付着している金属化MO
SFETデバイスを含む半導体ウェファの化学/機械的
プレーナ化(CMP)を示す。図3に示す、典型的なN
FET(N型電界効果形トランジスター)デバイスは、
<100>配向を有するP型単結晶シリコンから構成さ
れる半導体ウェファ12と;厚いフィールド(field)酸
化物領域30(FOX)と;ポリシリコンゲート31
と;ゲート酸化物32と;ソース領域とドレン領域33
と;側壁スペーサー34と;酸化ケイ素35と窒化ケイ
素36のLPCVD付着層と;インターレベル(interle
vel)接続プラグ37と;導電性相互連結パターン38
と;第1PE−TEOS層39と;SOG層40と;第
2PE−TEOS層41とからなる。第1PE−TEO
S層39は、テトラエチルオルトシリケートから約20
0〜400℃の温度において、約2,000〜5,00
0Åの厚さまでにプラズマ強化蒸着によって付着され
る。SOG層40は、スピンーオンーガラスの約2〜4
層の施用と、その後の約250〜450℃の温度におけ
るリフローとによって、約4,000〜8,000Åの
厚さを生じる。第2PE−TEOS層41は、テトラエ
チルオルトシリケートから約200〜400℃の温度に
おいて、約2,000〜5,000Åの厚さまでにプラ
ズマ強化蒸着によって付着される。図3に示す表面トポ
グラフィー42のプレーナ化は図1と2に一般的に示す
ような装置において化学/機械的プレーナ化(CMP)
を用いて実施されて、図4に示すような実質的にプレー
ナなSOG表面43を生じる。
3 and 4, which are schematic sectional views, show P
Metallized MO with a composite dielectric overlayer of E-TEOS / SOG / PE-TEOS deposited
3 illustrates chemical / mechanical planarization (CMP) of a semiconductor wafer containing SFET devices. Typical N shown in FIG.
FET (N-type field effect transistor) device
A semiconductor wafer 12 composed of P-type single crystal silicon having a <100>orientation; a thick field oxide region 30 (FOX); a polysilicon gate 31.
Gate oxide 32; source region and drain region 33
And; sidewall spacers 34; LPCVD deposited layers of silicon oxide 35 and silicon nitride 36;
vel) connection plug 37; conductive interconnection pattern 38
A first PE-TEOS layer 39, a SOG layer 40, and a second PE-TEOS layer 41. First PE-TEO
The S layer 39 is made of tetraethyl orthosilicate and has a thickness of about 20.
At a temperature of 0 to 400 ° C., about 2,000 to 5,000
Deposited by plasma-enhanced deposition to a thickness of 0Å. The SOG layer 40 is about 2 to 4 of spin-on-glass.
Application of the layer followed by reflow at a temperature of about 250-450 ° C. results in a thickness of about 4,000-8,000 Å. The second PE-TEOS layer 41 is deposited from tetraethyl orthosilicate at a temperature of about 200-400 ° C. to a thickness of about 2,000-5,000Å by plasma enhanced deposition. Planarization of the surface topography 42 shown in FIG. 3 is accomplished by chemical / mechanical planarization (CMP) in an apparatus such as those generally shown in FIGS.
Performed to produce a substantially planar SOG surface 43 as shown in FIG.

【0021】図3に示す、表面トポグラフィー42の化
学/機械的プレーナ化(CMP)中の終点検出方法を詳
細に説明する。図1と2に関しては、溜め21に含まれ
る、例えば商業的に入手可能なCabot SC−1
[pH 10.0〜10.3;比重1.198±0.0
12cp;研磨粒子SiO2;化学物質KOH]のよう
な研磨スラリーを約10〜30℃の温度範囲内に調節し
て、研磨パッド19を飽和させるように、流路20を介
して分配する。赤外線検出デバイス22は研磨パッド1
9上の領域23の温度を測定する。第2PE−TEOS
層41を研磨パッド19に対して下方に向けて、半導体
ウェファ12を研磨装置10に入れる。研磨定盤モータ
ー18は約10〜70rpmに設定されたその速度を有
し、ウェファキャリヤー駆動モーター14は約10〜7
0rpmの速度で回転するように設定される。ウェファ
キャリヤー11はウェファと研磨パッドとの間に圧力1
5の適用によって約1〜10psiの圧力を及ぼすよう
に設定される。
The method of endpoint detection during chemical / mechanical planarization (CMP) of surface topography 42, shown in FIG. 3, will now be described in detail. With respect to FIGS. 1 and 2, included in reservoir 21, for example, the commercially available Cabot SC-1.
[PH 10.0 to 10.3; specific gravity 1.198 ± 0.0
A polishing slurry such as 12 cp; abrasive particles SiO 2 ; chemical substance KOH] is adjusted within a temperature range of about 10 to 30 ° C. and distributed through the flow path 20 so as to saturate the polishing pad 19. The infrared detection device 22 is the polishing pad 1
The temperature of the area 23 above 9 is measured. Second PE-TEOS
The semiconductor wafer 12 is placed in the polishing apparatus 10 with the layer 41 facing down with respect to the polishing pad 19. The polishing platen motor 18 has its speed set at about 10-70 rpm and the wafer carrier drive motor 14 has about 10-7.
It is set to rotate at a speed of 0 rpm. The wafer carrier 11 has a pressure of 1 between the wafer and the polishing pad.
5 is set to exert a pressure of about 1-10 psi.

【0022】終点を検出するために研磨パッドの測定さ
れた温度を用いる方法を図5に示す、図5は半導体ウェ
ファの表面をプレーナ化するために化学/機械的研磨を
用いる場合の赤外検出される研磨パッド温度対時間の挙
動を示す。第2PE−TEOS層41が最初に研磨され
始めると、パッドの繊維と、研磨スラリーの研磨粒子
と、PE−TEOS層との間の摩擦のために、50によ
って示されるように、研磨パッドの温度は上昇する。研
磨パッドの温度は、51によって示されるように、PE
−TEOS層の研磨中に実質的に定常なレベルに留ま
る。研磨パッドが、研磨がより困難な物質であるSOG
層40に接触すると、パッドの繊維と、研磨スラリーの
研磨粒子と、研磨される面との間の摩擦が上昇し、研磨
パッドの温度も、53によって示されるように、上昇す
る。最後に、研磨パッドの温度は、54によって示され
るように、高い値において平らになり、これはパッドの
繊維と、研磨スラリーの研磨粒子と、SOG層40との
間の大きい摩擦の結果である。終点(E.P.)は、研
磨パッド温度が第2PE−TEOS層41が除去された
ことを実証する時間として選択される。得られるSOG
面43は実質的にプレーナである。
A method of using the measured temperature of the polishing pad to detect the endpoint is shown in FIG. 5, which shows infrared detection when using chemical / mechanical polishing to planarize the surface of a semiconductor wafer. 7 shows the behavior of the polishing pad temperature versus time. As the second PE-TEOS layer 41 first begins to be polished, the temperature of the polishing pad, as indicated by 50, is due to friction between the fibers of the pad, the abrasive particles of the polishing slurry, and the PE-TEOS layer. Rises. The temperature of the polishing pad is PE, as indicated by 51.
-Remains at a substantially constant level during polishing of the TEOS layer. The polishing pad is SOG, which is a more difficult substance to polish
Upon contact with the layer 40, the friction between the fibers of the pad, the abrasive particles of the abrasive slurry, and the surface being abraded increases, and the temperature of the polishing pad also increases, as indicated by 53. Finally, the temperature of the polishing pad flattens out at high values, as indicated by 54, which is a result of the high friction between the fibers of the pad, the abrasive particles of the polishing slurry, and the SOG layer 40. . The endpoint (E.P.) is selected as the time at which the polishing pad temperature demonstrates that the second PE-TEOS layer 41 has been removed. SOG obtained
Surface 43 is substantially planar.

【0023】本発明の第2実施態様を次に説明する。概
略的な横断面図である、図6と7は開口61と62を含
む酸化ケイ素層60で被覆された、半導体基板12の化
学/機械的プレーナ化(CMP)を示す。開口61と6
2は能動デバイス又は金属相互連結レベルに接触する。
能動デバイス又は金属相互連結レベルは本発明に関係し
ないので、本明細書に示さない。酸化物60上には、チ
タン層63と窒化チタン層64とを含むバリヤー物質の
複合層を付着させる。このようなバリヤー層の形成はこ
の産業界で一般的であり、チタンターゲット(titanium
target)からのスパッターリングによって付着させるこ
とができる。これらの層は、最初に不活性雰囲気(例え
ばアルゴン)中でのチタンターゲットからのスパッター
リングによって、次に窒素雰囲気中でのチタンターゲッ
トからのスパッターリングによって窒化チタンを形成す
ることによって別々に付着させることができる;又はチ
タン層を最初に付着させる、これは窒素雰囲気に暴露さ
せると、その上に窒化チタン層を形成する。バリヤー層
の厚さはチタン層63が約100〜500Åであり、窒
化チタン層64が約500〜2,000Åである。窒化
チタン層64上には、約300〜500℃の温度におけ
る約40〜100sccmのフロー(flow)で、WF6
用いるLPCVDによって約2,000〜10,000
Åの厚さまで、タングステン65を付着させる。開口6
1と62を完全に充填するために充分な厚さであるタン
グステン層を付着させることが重要である。これに関し
て、LPCVDプロセスは、このプロセスでは垂直面と
水平面の両方上でタングステンフィルム成長が生ずるの
で、効果的である。
The second embodiment of the present invention will be described below. FIGS. 6 and 7, which are schematic cross-sectional views, show chemical / mechanical planarization (CMP) of a semiconductor substrate 12 coated with a silicon oxide layer 60 that includes openings 61 and 62. Openings 61 and 6
2 contacts an active device or metal interconnection level.
Active devices or metal interconnection levels are not shown here as they are not relevant to the present invention. Deposited on the oxide 60 is a composite layer of barrier material including a titanium layer 63 and a titanium nitride layer 64. The formation of such a barrier layer is common in the industry, and titanium targets (titanium
It can be attached by sputtering from the target). These layers are deposited separately by first forming titanium nitride by sputtering from a titanium target in an inert atmosphere (eg argon) and then by sputtering from a titanium target in a nitrogen atmosphere. Or a titanium layer is deposited first, which is exposed to a nitrogen atmosphere to form a titanium nitride layer thereon. The thickness of the barrier layer is about 100 to 500Å for the titanium layer 63 and about 500 to 2,000Å for the titanium nitride layer 64. Approximately 2,000-10,000 by LPCVD using WF 6 on the titanium nitride layer 64 with a flow of approximately 40-100 sccm at a temperature of approximately 300-500 ° C.
Deposit tungsten 65 to a thickness of Å. Opening 6
It is important to deposit a tungsten layer that is thick enough to completely fill 1 and 62. In this regard, the LPCVD process is effective because it results in tungsten film growth on both vertical and horizontal surfaces.

【0024】図1と2に概略的に説明するように、タン
グステン層65を研磨パッド19に対して下方に向け
て、半導体基板12を研磨装置に入れる。図1と2に関
して、溜め21に含まれるAl23と化学物質[硝酸第
2鉄の水溶液]とから成る研磨スラリーを約10〜30
℃の温度範囲内で調節して、研磨パッド19を飽和する
ように、流路20から分配する。赤外線検出デバイス2
2は研磨パッド19上の領域23の温度を測定する。研
磨定盤モーター18は約10〜70rpmに設定された
その速度を有し、ウェファキャリヤー駆動モーター14
は約10〜70rpmの速度で回転するように設定され
る。ウェファキャリヤー11はウェファと研磨パッドと
の間に圧力15の適用によって約1〜10psiの圧力
を及ぼすように設定される。開口61と62中に残留す
るタングステン以外の全てのタングステン65が除去さ
れるまで、化学/機械的研磨(CMP)が進行する。
As schematically illustrated in FIGS. 1 and 2, the semiconductor substrate 12 is placed in a polishing apparatus with the tungsten layer 65 facing downwards with respect to the polishing pad 19. With reference to FIGS. 1 and 2, about 10-30 polishing slurries consisting of Al 2 O 3 and chemicals [aqueous solution of ferric nitrate] contained in reservoir 21.
The temperature is adjusted within a temperature range of 0 ° C., and the polishing pad 19 is dispensed so as to be saturated. Infrared detection device 2
2 measures the temperature of the region 23 on the polishing pad 19. The polishing platen motor 18 has its speed set at about 10-70 rpm and the wafer carrier drive motor 14
Is set to rotate at a speed of about 10-70 rpm. The wafer carrier 11 is set to exert a pressure of about 1-10 psi by applying a pressure 15 between the wafer and the polishing pad. Chemical / mechanical polishing (CMP) proceeds until all the tungsten 65 in the openings 61 and 62 is removed except for tungsten.

【0025】本発明のこの第2実施態様において終点を
検出するために研磨パッドの測定された温度を用いる方
法を図8に示す、図8は開口61と62以外のあらゆる
箇所でタングステン65を除去するために化学/機械的
研磨を用いる場合の赤外検出される研磨パッド温度対時
間の挙動を示す。タングステン65が最初に研磨され始
めると、パッドの繊維と、研磨スラリーの研磨粒子と、
タングステン層との間の摩擦のために、70によって示
されるように、研磨パッドの温度は上昇する。研磨パッ
ドの温度は、71によって示されるように、タングステ
ン層の研磨中に実質的に定常なレベルに留まる。研磨パ
ッドが研磨がより困難でない物質である窒化チタン層6
4に接触すると、パッドの繊維と、研磨スラリーの研磨
粒子と、研磨される面との間の摩擦が低下し、研磨パッ
ドの温度も、72によって示されるように、低下する。
最後に、研磨パッドの温度は、73によって示されるよ
うに、低い値において平らになり、これはパッドの繊維
と、研磨スラリーの研磨粒子と、窒化チタン層64との
間の低い摩擦の結果である。終点(E.P.)は、研磨
パッド温度がタングステン層65が除去されたことを実
証する時間として選択される。検出される終点を越える
やや過剰な研磨が次に、容易に研磨される窒化チタン6
4とチタン63とを除去して、生ずるプレーナ構造体
は、図7に示すように、酸化物中に埋封されるスタッド
を連結するタングステンを有する。
A method of using the measured temperature of the polishing pad to detect the endpoint in this second embodiment of the invention is shown in FIG. 8, which removes tungsten 65 everywhere except openings 61 and 62. Shows the behavior of infrared detected polishing pad temperature versus time when using chemical / mechanical polishing to do so. When the tungsten 65 is first polished, the fibers of the pad and the abrasive particles of the abrasive slurry,
The friction between the tungsten layer causes the temperature of the polishing pad to rise, as indicated by 70. The temperature of the polishing pad remains at a substantially steady level during polishing of the tungsten layer, as indicated by 71. Titanium nitride layer 6 whose polishing pad is a material that is less difficult to polish
Upon contact with 4, the friction between the fibers of the pad, the abrasive particles of the abrasive slurry, and the surface being abraded is reduced and the temperature of the polishing pad is also reduced, as indicated by 72.
Finally, the temperature of the polishing pad flattens out at low values, as indicated by 73, which is a result of the low friction between the fibers of the pad, the polishing particles of the polishing slurry, and the titanium nitride layer 64. is there. The end point (E.P.) is selected as the time at which the polishing pad temperature demonstrates that the tungsten layer 65 has been removed. Slight overpolishing beyond the end point detected is then easily polished titanium nitride 6
4 and titanium 63 are removed and the resulting planar structure has tungsten connecting studs embedded in oxide, as shown in FIG.

【0026】本発明をその好ましい実施態様に関して特
に示し、説明したが、形態及び細部の種々な変化が本発
明の要旨及び範囲から逸脱することなくなされうること
は当業者によって理解されるであろう。
While the present invention has been particularly shown and described with respect to preferred embodiments thereof, it will be appreciated by those skilled in the art that various changes in form and detail can be made without departing from the spirit and scope of the invention. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の方法によって用いられる研磨装置を説
明する概略断面図。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a polishing apparatus used by the method of the present invention.

【図2】図1に説明した装置の平面図。FIG. 2 is a plan view of the device described in FIG.

【図3】半導体基板上の複合誘電体層の表面のプレーナ
化を説明する概略断面図。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating planarization of the surface of a composite dielectric layer on a semiconductor substrate.

【図4】半導体基板上の複合誘電体層の表面のプレーナ
化を説明する概略断面図。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating planarization of the surface of a composite dielectric layer on a semiconductor substrate.

【図5】半導体基板上の複合誘電体層の表面のプレーナ
化に化学/機械的研磨を用いる場合の、赤外検出される
研磨パッド温度対時間の挙動を示し、好ましい終点を表
示する図。
FIG. 5 shows infrared detected polishing pad temperature versus time behavior when chemical / mechanical polishing is used to planarize the surface of a composite dielectric layer on a semiconductor substrate, displaying preferred endpoints.

【図6】酸化ケイ素中に埋封されたタングステン接点ス
タッドの化学/機械的研磨による形成を説明する概略断
面図。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating the formation of tungsten contact studs embedded in silicon oxide by chemical / mechanical polishing.

【図7】酸化ケイ素中に埋封されたタングステン接点ス
タッドの化学/機械的研磨による形成を説明する概略断
面図。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view illustrating the formation of tungsten contact studs embedded in silicon oxide by chemical / mechanical polishing.

【図8】酸化ケイ素中に埋封されたプレーナタングステ
ン接点スタッドを形成するために化学/機械的研磨を用
いる場合の、赤外検出される研磨パッド温度対時間の挙
動を示し、好ましい終点を表示する図。
FIG. 8 shows infrared detected polishing pad temperature versus time behavior and shows preferred endpoints when using chemical / mechanical polishing to form planar tungsten contact studs embedded in silicon oxide. Figure to do.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10. 化学/機械的プレーナ化(CMP)装置 11. ウェファキャリヤー 12. 半導体ウェファ 14. 駆動モーター 16. 研磨定盤 18. 駆動モーター 19. 研磨パッド 20. 流路 21. 温度制御される溜め 22. 赤外線検出デバイス 23. 赤外線放出領域 24. 環状リング 30. 厚いフィールド酸化物領域 31. ポリシリコンゲート 32. ゲート酸化物 33. ソース領域とドレン領域 35. 酸化ケイ素のLPCVD付着層 36. 窒化ケイ素 37. インターレベル接続プラグ 38. 導電性相互連結パターン 39. 第1PE−TEOS層 40. SOG層 41. 第2PE−TEOS層 42. 表面トポグラフィー 10. Chemical / mechanical planarization (CMP) equipment 11. Wafer carrier 12. Semiconductor wafer 14. Drive motor 16. Polishing surface plate 18. Drive motor 19. Polishing pad 20. Flow path 21. Temperature controlled reservoir 22. Infrared detection device 23. Infrared emitting region 24. Annular ring 30. Thick field oxide region 31. Polysilicon gate 32. Gate oxide 33. Source area and drain area 35. LPCVD adhesion layer of silicon oxide 36. Silicon nitride 37. Inter-level connection plug 38. Conductive interconnection pattern 39. First PE-TEOS layer 40. SOG layer 41. Second PE-TEOS layer 42. Surface topography

Claims (28)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 種々な物質の層を含む半導体基板の化学
的/機械的プレーナ化(CMP)方法であって、次の工
程:半導体基板を、研磨スラリーの存在下で、回転定盤
上に回転研磨パッドに押し付けて保持することによっ
て、半導体基板をプレーナ化する工程と;研磨スラリー
の温度を約10〜30℃の温度範囲内に制御する工程
と;前記温度制御済みスラリーを前記回転研磨パッド上
に分配する工程と;前記半導体基板の表面を摩耗する特
定の研磨パッド位置における前記回転研磨パッドの温度
を赤外検出手段によって測定する工程と;第1物質の除
去と、前記回転研磨パッドによる第2物質への接触との
ために前記回転研磨パッドの温度の変化が生ずるときに
終点を検出する工程とを含む前記方法。
1. A method for chemical / mechanical planarization (CMP) of a semiconductor substrate comprising layers of various materials, the method comprising the steps of: placing the semiconductor substrate on a rotating platen in the presence of a polishing slurry. Planarizing the semiconductor substrate by pressing and holding it on a rotating polishing pad; controlling the temperature of the polishing slurry within a temperature range of about 10 to 30 ° C .; Distributing above; measuring the temperature of the rotary polishing pad at a specific polishing pad position that abrades the surface of the semiconductor substrate by infrared detection means; removing the first substance, and using the rotary polishing pad Detecting an end point when a change in temperature of the rotating polishing pad occurs due to contact with a second material.
【請求項2】 前記研磨スラリーがSiO2又はCeO2
及びNH3又はKOHを含む、請求項1記載の方法。
2. The polishing slurry is SiO 2 or CeO 2
And the method of claim 1, comprising NH 3 or KOH.
【請求項3】 前記回転研磨パッドの前記温度が約10
〜80℃の温度範囲内で測定される、請求項1記載の方
法。
3. The temperature of the rotary polishing pad is about 10.
The method according to claim 1, which is measured in a temperature range of -80 ° C.
【請求項4】 前記第1物質が硬質で研磨が困難な物質
であり、前記第2物質が軟質で研磨が容易な物質であ
る、請求項1記載の方法。
4. The method according to claim 1, wherein the first substance is a hard substance that is difficult to polish, and the second substance is a soft substance that is easy to polish.
【請求項5】 前記硬質で研磨が困難な物質の除去と、
前記回転研磨パッドによる前記軟質で研磨が容易な物質
への接触とによる前記回転研磨パッドの温度の低下とし
て、終点が検出される、請求項4記載の方法。
5. Removal of the hard and difficult to polish material,
The method of claim 4, wherein the endpoint is detected as a decrease in temperature of the rotary polishing pad due to contact with the soft, easy-to-polish material by the rotary polishing pad.
【請求項6】 前記第1物質が軟質で研磨が容易な物質
であり、前記第2物質が硬質で研磨が困難な物質であ
る、請求項1記載の方法。
6. The method according to claim 1, wherein the first substance is a soft substance that is easy to polish, and the second substance is a hard substance that is difficult to polish.
【請求項7】 前記軟質で研磨が容易な物質の除去と、
前記回転研磨パッドによる前記硬質で研磨が困難な物質
との接触とによる前記回転研磨パッドの温度の上昇とし
て、終点が検出される、請求項6記載の方法。
7. Removal of the soft and easy to polish material,
7. The method of claim 6, wherein the end point is detected as an increase in temperature of the rotary polishing pad due to contact with the hard, hard-to-polish material by the rotary polishing pad.
【請求項8】 構造体を含む半導体基板上の誘電性物質
のプレーナー化層の形成方法であって、下記工程:前記
半導体基板上に前記構造体を形成する工程と;前記構造
体を含む前記半導体基板上に誘電性物質の第1層を付着
させる工程と;誘電性物質の前記第1層上に、誘電性物
質の前記第1層よりも研磨が容易である誘電性物質の第
2層を付着させる工程と;前記半導体基板を、研磨スラ
リーと、定盤と研磨パッドとの間の加圧力との存在下
で、回転定盤上に回転研磨パッドに押し付けて保持する
ことによって、誘電性物質の前記第2層をプレーナ化す
る工程と;研磨スラリーの温度を約10〜30℃の温度
範囲内に制御する工程と;前記温度制御済みスラリーを
前記回転研磨パッド上に分配する工程と;誘電性物質の
前記第2層の表面を摩耗する位置における研磨パッドの
温度を赤外検出手段によって測定する工程と;研磨が容
易な第2層の物質の除去のために研磨パッドの温度が上
昇するときにプレーナ化プロセスの終点を検出する工程
とを含む前記方法。
8. A method of forming a planarization layer of a dielectric material on a semiconductor substrate including a structure, comprising the steps of: forming the structure on the semiconductor substrate; and including the structure. Depositing a first layer of dielectric material on a semiconductor substrate; a second layer of dielectric material that is easier to polish than the first layer of dielectric material on the first layer of dielectric material Depositing the semiconductor substrate on the rotating platen in the presence of a polishing slurry and a pressure force between the platen and the polishing pad by holding the semiconductor substrate against the rotating polishing pad. Planarizing the second layer of material; controlling the temperature of the polishing slurry within a temperature range of about 10 to 30 ° C .; distributing the temperature controlled slurry on the rotating polishing pad; The surface of the second layer of dielectric material is abraded. Measuring the temperature of the polishing pad at the worn position by means of infrared detection means; detecting the end point of the planarization process when the temperature of the polishing pad rises due to the removal of the second layer material that is easily polished The method comprising the steps of:
【請求項9】 前記構造体が能動デバイスである、請求
項8記載の方法。
9. The method of claim 8, wherein the structure is an active device.
【請求項10】 前記構造体が相互連結パターンの導電
性物質である、請求項8記載の方法。
10. The method of claim 8, wherein the structure is a conductive material in an interconnect pattern.
【請求項11】 前記構造体が能動デバイスと相互連結
パターンの導電性物質との両方を含む、請求項8記載の
方法。
11. The method of claim 8, wherein the structure comprises both active devices and conductive material in an interconnect pattern.
【請求項12】 前記能動デバイスがNFET又はPF
ET MOSデバイスである、請求項8記載の方法。
12. The active device is an NFET or PF.
9. The method of claim 8, which is an ET MOS device.
【請求項13】 前記相互連結パターンの導電性物質が
約4,000〜10,000Åの厚さを有するアルミニ
ウムである、請求項10記載の方法。
13. The method of claim 10, wherein the conductive material of the interconnect pattern is aluminum having a thickness of about 4,000 to 10,000Å.
【請求項14】 第1層が研磨が困難な誘電性物質であ
り、第2層(頂部上)が研磨が容易な誘電性物質である
べきであり、前記第2層の誘電性物質が、約2〜4層と
して適用され、その後に約250〜450℃の温度にお
いてリフローされ、約4,000〜8,000Åの厚さ
を生じたSOGである、請求項8記載の方法。
14. The first layer should be a dielectric material that is difficult to polish, the second layer (on top) should be a dielectric material that is easy to polish, and the dielectric material of the second layer should be 9. The method of claim 8, wherein the SOG is applied as about 2-4 layers and then reflowed at a temperature of about 250-450 [deg.] C. resulting in a thickness of about 4,000-8,000 Å.
【請求項15】 第1層が研磨が困難な誘電性物質であ
り、第2層(頂部上)が研磨が容易な誘電性物質である
べきであり、前記第2層の誘電性物質が、テトラエチル
オルトシリケートから、約200〜400℃の温度にお
いて約2,000〜5,000Åの厚さまで付着させた
PE−TEOSである、請求項8記載の方法。
15. The first layer should be a dielectric material that is difficult to polish, the second layer (on top) should be a dielectric material that is easy to polish, and the dielectric material of the second layer should be 9. The method of claim 8 which is PE-TEOS deposited from tetraethyl orthosilicate to a thickness of about 2,000-5,000Å at a temperature of about 200-400 ° C.
【請求項16】 前記研磨スラリーがSiO2又はCe
2とNH3又はKOHとを含み、約10〜30℃の温度
範囲内に制御される、請求項8記載の方法。
16. The polishing slurry is SiO 2 or Ce.
O 2 and includes a NH 3 or KOH, is controlled within a temperature range of about 10 to 30 ° C., The method of claim 8.
【請求項17】 前記回転研磨パッドが約10〜70r
pmの範囲内で回転する、請求項8記載の方法。
17. The rotating polishing pad comprises about 10-70r.
9. The method according to claim 8, rotating in the range of pm.
【請求項18】 前記回転定盤が約10〜70rpmの
範囲内で回転する、請求項8記載の方法。
18. The method of claim 8 wherein said rotating platen rotates within a range of about 10-70 rpm.
【請求項19】 定盤と研磨パッドとの間の前記加圧力
が約1〜10psiの範囲内である、請求項8記載の方
法。
19. The method of claim 8 wherein the applied pressure between the platen and the polishing pad is in the range of about 1-10 psi.
【請求項20】 前記研磨パッドの温度上昇が約10〜
30℃の範囲内である、請求項8記載の方法。
20. The temperature rise of the polishing pad is about 10 to 10.
The method according to claim 8, which is in the range of 30 ° C.
【請求項21】 第2摩擦係数を有する第2層の物質上
に付着した第1摩擦係数を有する第1層の物質を含み、
前記第1摩擦係数が前記第2摩擦係数よりも大きい、半
導体基板上にプレーナ化層を形成する方法であって、下
記工程:半導体基板を、研磨スラリーと、定盤と研磨パ
ッドとの間の加圧力との存在下で、回転定盤上に回転研
磨パッドに押し付けて保持することによって、半導体基
板をプレーナ化する工程と;研磨スラリーの温度を約1
0〜30℃の温度範囲内に制御する工程と;前記温度制
御済みスラリーを前記回転研磨パッド上に分配する工程
と;前記第1層の誘電性物質の表面を摩耗する位置にお
ける研磨パッドの温度を赤外検出手段によって測定する
工程と;前記第1層の物質の除去のために研磨パッドの
温度が低下するときにプレーナ化プロセスの終点を検出
する工程とを含む前記方法。
21. A first layer material having a first coefficient of friction deposited on a second layer material having a second coefficient of friction,
A method of forming a planarization layer on a semiconductor substrate, wherein the first coefficient of friction is greater than the second coefficient of friction, comprising the steps of: separating the semiconductor substrate between a polishing slurry, a polishing plate and a polishing plate. Planarizing the semiconductor substrate by holding it against a rotating polishing pad on a rotating platen in the presence of a pressure; a polishing slurry temperature of about 1
Controlling within a temperature range of 0 to 30 ° C .; distributing the temperature-controlled slurry on the rotating polishing pad; temperature of the polishing pad at a position where the surface of the dielectric material of the first layer is abraded. By an infrared detection means; and detecting the end point of the planarization process when the temperature of the polishing pad decreases due to the removal of the material of the first layer.
【請求項22】 前記第1層の物質が約350〜500
℃の温度においてLPCVDを用いて約2,000〜1
0,000Åの厚さまで付着させたタングステンであ
る、請求項21記載の方法。
22. The material of the first layer is about 350-500.
About 2,000 to 1 using LPCVD at a temperature of ℃
22. The method of claim 21, which is tungsten deposited to a thickness of 10,000 Å.
【請求項23】 前記第2層の物質が約200〜700
℃の温度においてPVD又はCVDを用いて約500〜
2,000Åの厚さまで付着させた窒化チタンである、
請求項21記載の方法。
23. The material of the second layer is about 200-700.
Using PVD or CVD at a temperature of about 500 ~ 500 ~
Titanium nitride deposited to a thickness of 2,000Å,
A method according to claim 21.
【請求項24】 前記研磨スラリーがAl23とNH3
又はKOHを含み、約10〜30℃の温度範囲内に制御
される、請求項24記載の方法。
24. The polishing slurry comprises Al 2 O 3 and NH 3
25. The method of claim 24, which further comprises KOH and is controlled within a temperature range of about 10-30 <0> C.
【請求項25】 前記回転研磨パッドを約10〜70r
pmの範囲内で回転する、請求項21記載の方法。
25. The rotary polishing pad is about 10-70r.
22. The method of claim 21, rotating in the range of pm.
【請求項26】 前記回転定盤が約10〜70rpmの
範囲内で回転する、請求項21記載の方法。
26. The method of claim 21, wherein the turn table rotates within a range of about 10-70 rpm.
【請求項27】 定盤と研磨パッドとの間の前記加圧力
が約1〜10psiの範囲内である、請求項21記載の
方法。
27. The method of claim 21, wherein the applied pressure between the platen and the polishing pad is in the range of about 1-10 psi.
【請求項28】 前記研磨パッドの温度低下が約10〜
30℃の範囲内である、請求項21記載の方法。
28. The temperature drop of the polishing pad is about 10 to 10.
22. The method of claim 21, which is in the range of 30 <0> C.
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