KR100532982B1 - 반도체소자의 평탄화방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체소자의 평탄화방법에 관한 것으로, 종래 광 방식의 화학기계적 연마 방법은 웨이퍼의 표면상태에 따라 입사된 광의 산란이 일어날 경우에 두께 측정의 오차가 발생하고, 전류 방식의 화학기계적 연마 방법은 연마대상층과 다른 층의 선택비가 높지 않을 경우에 연마속도 변화가 미세하여 전류 차이 측정이 불가능한 문제로 인해 공정의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명은 패턴의 형태를 갖는 막과 단차를 갖는 실리콘막이 적층된 반도체 웨이퍼를 화학기계적 연마를 통해 평탄화하는 반도체소자의 평탄화방법에 있어서, 실리콘막의 연마에서 발생되는 슬러리(slurry)의 일부를 질산으로 실시간 적정(titration)하여 슬러리의 산도가 급격히 감소할 때, 연마를 종료하는 반도체소자의 평탄화방법을 통해 화학기계적 연마에서 발생하는 슬러리의 산도변화를 실시간으로 측정하여 정확하게 연마 종료점을 검출할 수 있으므로, 연마대상막의 두께 편차를 획기적으로 줄일 수 있으며, 공정의 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 반도체소자의 평탄화방법에 관한 것으로, 특히 화학기계적 연마(chemical mechanical polishing : CMP)의 종료점(end point) 검출을 용이하게 할 수 있도록 한 반도체소자의 평탄화방법에 관한 것이다.
최근들어 반도체소자의 평탄화방법으로 다양한 장점을 갖는 화학기계적 연마가 많이 사용되고 있다.
이와같은 화학기계적 연마는 임의의 층을 연마할 때, 하부의 다른 층이 노출되는 시점에서 종료점을 검출할 수 있어야만 하부의 다른 층이 손실되는 것을 방지할 수 있게 되어 후속공정의 안정성을 확보할 수 있게 되므로, 연마 종료점 검출이 매우 중요하지만, 현재는 연마 종료점 검출에 많은 기술적인 어려움을 갖고 있다.
상기 화학기계적 연마의 일반적인 종료점 검출방법으로는 광(optic) 방식과 전류(current) 방식이 있는데, 먼저 광 방식은 평탄화가 진행되는 웨이퍼 표면에 광을 조사하여 일부의 층을 통과하고, 하부의 다른 층을 통해 반사되는 광의 세기를 측정하여 두께를 측정하는 방식이고, 전류 방식은 연마대상층의 연마가 진행되어 하부의 다른 층이 노출될 경우에 연마속도가 변화하므로, 이때 패드에 연결된 모터에 걸리는 부하의 변화를 전류 차이로 측정하는 방식이다.
그러나, 상기한 바와같은 종래의 평탄화 방법으로 광 방식의 화학기계적 연마 방법은 웨이퍼의 표면상태에 따라 입사된 광의 산란이 일어날 경우에 두께 측정의 오차가 발생하고, 전류 방식의 화학기계적 연마 방법은 연마대상층과 다른 층의 선택비가 높지 않을 경우에 연마속도 변화가 미세하여 전류 차이 측정이 불가능한 문제로 인해 공정의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 본 발명의 목적은 화학기계적 연마의 종료점 검출을 용이하게 할 수 있는 반도체소자의 평탄화방법을 제공하는데 있다.
상기한 바와같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 반도체소자의 평탄화방법은 패턴의 형태를 갖는 막과 단차를 갖는 실리콘막이 적층된 반도체 웨이퍼를 화학기계적 연마를 통해 평탄화하는 반도체소자의 평탄화방법에 있어서, 실리콘막의 연마에서 발생되는 슬러리(slurry)의 일부를 질산으로 실시간 적정(titration)하여 슬러리의 산도가 급격히 감소할 때, 연마를 종료하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와같은 본 발명에 의한 반도체소자의 평탄화방법을 첨부한 도1a 및 도1c의 수순단면도를 일 실시예로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도1a에 도시한 바와같이 반도체 웨이퍼(1) 상에 제1막(2)을 형성하고, 패터닝한 다음 상부전면에 실리콘막(3)을 형성한다. 이때, 실리콘막(3)은 제1막(2)의 패터닝으로 인해 단차를 갖게 된다.
그리고, 도1b에 도시한 바와같이 상기 실리콘막(3)을 화학기계적 연마를 통해 평탄화한다. 이때, 실리콘막(3)의 화학기계적 연마로 인해 증류수, KOH 및 콜로이드 상태의 SiO2 혼합물로 구성되는 슬러리가 발생하며, 질산(HNO3)을 통해 아래의 화학식1과 같이 반응시켜 실시간 적정함으로써, 슬러리의 산도(pH)를 측정하면 산도의 변화가 없음을 알 수 있다.
그리고, 도1c에 도시한 바와같이 상기 패터닝된 제1막(2)이 노출되면, 실리콘막(3)의 연마를 종료한다. 이때, 제1막(2)이 노출되어 연마되면, 상기 화학식1의 반응에서 실리콘의 양이 급격히 감소하게 되고, 이에 따라 소모되는 질산의 양도 줄어들어 슬러리의 산도가 급격히 감소되므로, 이를 이용해 연마 종료점을 검출할 수 있게 된다.
상기한 바와같은 본 발명에 의한 반도체소자의 평탄화방법은 화학기계적 연마에서 발생하는 슬러리의 산도변화를 실시간으로 측정하여 정확하게 연마 종료점을 검출할 수 있으므로, 연마대상막의 두께 편차를 획기적으로 줄일 수 있으며, 공정의 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
도1a 내지 도1c는 본 발명의 일 실시예를 보인 수순단면도.
***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***
1:반도체 웨이퍼 2:제1막
3:실리콘막
Claims (1)
- 패턴의 형태를 갖는 막과 단차를 갖는 실리콘막이 적층된 반도체 웨이퍼를 화학기계적 연마를 통해 평탄화하는 반도체소자의 평탄화방법에 있어서, 실리콘막의 연마에서 발생되는 슬러리(slurry)의 일부를 질산으로 실시간 적정(titration)하여 슬러리의 산도가 급격히 감소할 때, 연마를 종료하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 평탄화방법.
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