KR100581493B1 - 롤링 연마기의 종점 처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플래턴(platen) 분할 롤링 연마기내에 장착하여, 연마중에 반사광량을 모니터링하고 이를 기준 테이블과 비교하여 해당 종점에 도달 시 연마를 정지시키는 롤링 연마기의 종점처리방법에 관한 것이다.

그 구성으로서는 반도체 소자용 연마기의 종점처리방법에 있어서, 일정영역의 평탄도를 계측할 수 있도록 플래턴을 분할하는 단계, 기판의 패턴이 형성된 부위에 빛을 조사하여 반사되어 나오는 빛의 반사율을 측정하는 단계, 표면의 평탄도에 의한 반사율의 차이를 절대값화한 비교 테이블에 의해 평탄화 정도를 판단하는 단계, 상기 비교 테이블과 비교하여 종점 도달여부를 판단하는 단계 및 상기 종점 도달여부 판단단계에서 종점에 도달하지 않은 경우 계속하여 연마를 수행하고, 종점에 도달한 경우 연마기를 정지시키는 것을 특징으로 하여 기존에 발생되는 문제점들인 두께의 측정에 소요되는 시간, 일정 영역의 평탄도 측정 및 연마공정중의 측정이 가능함으로써 생산환경에서 사용할 수 있도록 하는 효과이 있다.

롤링 연마기, 플래턴, 반사율

Description

롤링 연마기의 종점 처리 방법{Method for detecting the endpoint of rolling polisher}

도1은 종래의 기술에 의한 두께 측정방법

도2는 본 발명의 측정원리

삭제

도3은 표면의 평탄도에 따른 반사광량 비교도

도4는 본 발명의 표면의 평탄도에 따른 반사광량을 측정하기 위한 플래턴 분할 롤링 연마기의 구성도

본 발명은 롤링 연마기의 연마중 종점처리 방법에 관한 것으로서, 특히 플래턴(platen) 분할 롤링 연마기내에 장착하여, 연마중에 반사광량을 모니터링하고 이를 기준 테이블과 비교하여 해당 종점에 도달 시 연마를 정지시키는 롤링 연마기의 종점처리방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 공정에서 화학적 기계적 연마(CMP, Chemical Mechanical Polishing)후, 웨이퍼가 어느 정도로 평탄화 되었는가를 계측하는 것은 상당히 중요하며, 연마공정이 미세하게 진행되는 경우 그 종점처리의 제어는 매우 중요하다.

또한, 종점처리 제어가 정확하게 이루어지지 못하는 경우 영역별 제어의 실효성없이 최적점에서의 종점을 놓치게 되며, 결국 연마량의 증가에 의한 웨이퍼내의 균일도 문제를 야기 할 수 있다.

종래의 기술에 의한 웨이퍼 연마의 평탄도의 계측은 연마 공정 후 단순히 대상막의 두께만을 측정하여, 목적하는 두께까지 진행 한 후 공정을 완료시키고 있으나, 도1과 같이 평탄화가 되는 시점의 두께(A^*)를 공정 목표치로 설정 한후, 공정의 두께만을 측정하여 공정의 완료 유무를 진행한다. 그런데, 하부 패턴의 변동 및 연마 대상막의 도포량 변화, 또는 종류등에 의해 많은 변화를 수반하게 되므로, 현행의 방법 적용에는 한계가 있으며, 비평탄화된 상태로 후속 공정으로 넘어가는 경우가 많이 발생한다.

따라서, 후속 패턴 공정에서의 Defocus, Mis-Allignment등의 문제와 금속막의 도포 및 식각후 위 그림에서의 경우, 계곡 부분에서의 금속막 잔류물로 인한 금속 막간 연결, 플러그 형성후 화학적 기계적 연마 공정 적용시, 굴곡(Topology)내의 플러그 전도성 물질의 잔류등의 문제가 발생한다.

그리고, AFM(Atomic Force Microscope)을 이용한 표면 굴곡 및 거칠기 측정은 일정 면적을 팁이 접촉, 스캔하여 굴곡의 정도와 거칠기를 측정한다. 그러나, 이 방법은 높이의 측정에 장시간이 소요될 뿐만 아니라, 팁의 수명이 짧아져 교체에 따른 고 비용등의 문제가 나타나게 되어 기술개발이나 특수 목적으로 그 사용범위가 한정되며, 생산 현장에서는 거의 사용하지 않고 있는 실정이다.

삭제

그러므로, 기존 생산 환경에서는 오류가 있음에도 불구하고, 특별한 대안이 없어 화학적 기계적 연마 공정 후 기판의 평탄도 측정은 앞서 설명한 바와 같이 두께 측정법에 의존하여 진행되고 있어서, 이에 대한 보완책이나 대안이 요구되고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 생산환경에서 사용할 수 있는 평탄도의 새로운 측정 방법을 제시하기 위하여 기존에 발생되는 문제점들을 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 플래턴 분할 롤링 연마기에 장착하여 구역별 연마의 종점처리를 하기 위해 사용되는 롤링 연마기의 종점 처리 방법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 상기 목적은 본 발명은 반도체 소자용 연마기의 종점처리방법에 있어서, 일정영역의 평탄도를 계측할 수 있도록 플래턴을 분할하는 단계; 기판의 패턴이 형성된 부위에 빛을 조사하여 반사되어 나오는 빛의 반사율을 측정하는 단계; 표면의 평탄도에 의한 반사율의 차이를 절대값화한 비교 테이블에 의해 평탄화 정도를 판단하는 단계 및 상기 판단된 평탄화 정도로부터 종점 도달여부를 판단하여 종점에 도달하지 않은 경우 계속하여 연마를 수행하고, 종점에 도달한 경우 연마기를 정지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 연마기의 종점처리방법에 의하여 달성된다.

본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.

도2는 본 발명에서 기판의 일정 영역(103)에 광(101)을 조사하여 기판의 일정영역(103)에서 반사시켜 검출기(102)에서 검출함으로써 기판의 평탄도를 판단하기 위한 것으로서 일반적인 반사율 측정원리와 매우 유사하다.

이러한 원리를 이용하여 완전 평탄화인 경우(a)와 평탄화에 도달하지 않은 경우(b)를 표면의 평탄도에 의한 반사광량의 차이를 도3에 각각 나타내었다.

여기에서, 표면 1차 반사는 반사량을 최대로 하기 위하여 입사각을 최대한 낮게 형성하며, 내부 2차 반사는 1, 2차 반사에 의한 반사광의 두께별 보강 및 소멸간섭효과에 의하여 공명대를 형성한다. 이에 따라 검출기에서 검출되는 광량의 차이가 발생하게 되고, 반사량이 많은 경우에 완전 평탄화에 도달한 것으로 판단할 수 있다.

이러한 두께에 따른 반사량을 아래에 각각 나타내었다.

1. 잔막 두께 x인 경우

Topology 두께(Å)	반사율(%)	평탄화도
0	25	완전 평탄화
↓	↓	↓
8,000	15	비 평탄화

2. 잔막 두께 x + α인 경우

Topology 두께(Å)	반사율(%)	평탄화도
0	25	완전 평탄화
↓	↓	↓
8,000	11	비 평탄화

이이와 같이 굴곡내의 두께에 따라 반사율이 두께에 따라 달라지며, 이에 따라 완전평탄화의 경우와 비평탄화의 경우로 구분할 수 있다. 초기의 적용은 두께 측정에 상기의 평탄도 측정 방식을 적용하여, 두께 측정 후 해당 두께에서의 반사율을 측정하여 상기와 같이 비교 테이블화하여 평탄화 정도를 평가한다.

만약, 두께 변화 범위가 반사율에 덜 민감하다면, 위의 비교 테이블을 몇 개로 압축할 수 있으며, 이러한 비교 테이블에 의해 평탄화의 정도를 판단할 수 있게 된다.

도4는 상기와 같은 광의 반사율을 측정하여 비교 테이블화하여 평탄도를 추정하는 방법을 플래턴 분할 롤링 연마기내에 장착하여, 연마공정 중에 그 반사광량을 모니터링하여 비교 테이블과 비교하여 해당 종점에 도달한 것을 판단하고 연마공정을 중지할 수 있다.

상기 광의 광원은 자외선, 가시광선, 적외선 중 어느 하나이고, 상기 광원의 종류에 따라 평탄도를 판단하는 비교 테이블을 달리한다.

본 발명에 의한 롤링 연마기는 플래턴이 분할되어 있어서 일부 영역의 반사율의 측정만으로도 아주 손쉽게 종점 도달을 결정할 수 있는 장점도 구비하고 있다.

또한, 본 발명은 플래턴이 분할되어 있음으로써 일정 영역의 평탄도 계측, 다른 방법에 비해 계측에 소요되는 시간의 단축(일반적으로 AFM-70분, 프로파일러미터-30분, 두께측정방법-10분)과 플래턴 분할 롤링 연마기에 장착 가능함으로써 연마공정중의 측정이 가능한 장점을 가질 수 있다.

상세히 설명된 본 발명에 의하여 본 발명의 특징부를 포함하는 변화들 및 변형들이 당해 기술 분야에서 숙련된 보통의 사람들에게 명백히 쉬워질 것임이 자명하다. 본 발명의 그러한 변형들의 범위는 본 발명의 특징부를 포함하는 당해 기술 분야에 숙련된 통상의 지식을 가진 자들의 범위 내에 있으며, 그러한 변형들은 본 발명의 청구항의 범위 내에 있는 것으로 간주된다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 생산환경에서 사용할 수 있는 평탄도의 새로운 측정 방법을 제시하여 기존에 발생되는 문제점들인 두께의 측정에 소요되는 시간, 일정 영역의 평탄도 측정 및 연마공정중의 측정이 가능함으로써 생산환경에서 사용할 수 있도록 하는 효과이 있다.

Claims (5)

1. 반도체 소자용 연마기의 종점처리방법에 있어서,

   일정영역의 평탄도를 계측할 수 있도록 플래턴을 분할하는 단계;

   기판의 패턴이 형성된 부위에 빛을 조사하여 반사되어 나오는 빛의 반사율을 측정하는 단계;

   표면의 평탄도에 의한 반사율의 차이를 절대값화한 비교 테이블에 의해 평탄화 정도를 판단하는 단계; 및

   상기 판단된 평탄화 정도로부터 종점 도달여부를 판단하여 종점에 도달하지 않은 경우 계속하여 연마를 수행하고, 종점에 도달한 경우 연마기를 정지시키는 단계

   를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 반도체 소자용 연마기의 종점처리방법.
2. 제1항에 있어서,

   빛의 반사율을 측정하기 위한 광원과 검출기를 롤링 연마기 내에 장착하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 연마기의 종점 처리방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 광원은 자외선, 가시광선, 적외선 중 어느 한 광원인 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 연마기의 종점 처리방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 광원의 종류에 따라 평탄도를 판단하는 비교 테이블을 달리하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 연마기의 종점 처리방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 비교 테이블은 잔막 두께에 따라 구비됨을 특징으로 하는 반도체 소자용 연마기의 종점 처리방법.

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