KR100585070B1 - Apparatus for detecting end point during chemical-mechanical polishing process - Google Patents

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    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
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    • B24B37/013Devices or means for detecting lapping completion

Abstract

본 발명의 화학적-기계적 폴리싱 공정에서의 엔드 포인트 검출 장치는, 화학적-기계적 폴리싱 장치에서 화학적 연마제로 사용된 슬러리 용액을 공급받아서 슬러리 용액 내에 포함된 금속 이온들을 환원시키기 위한 셀과, 이 셀 내에 전압을 인가하는 동시에 금속 이온들의 환원에 의해 셀 내에 흐르는 전류량을 검출하는 포텐시오스테트, 및 포텐시오스테트로 제어 명령을 보내며, 포텐시오스테트로부터의 검출된 전류량을 입력받아서 검출된 전류량에 따른 분석을 수행하여 엔드 포인트를 판단하는 프로세서를 구비한다.An endpoint detection apparatus in the chemical-mechanical polishing process of the present invention is a cell for reducing the metal ions contained in the slurry solution by receiving a slurry solution used as a chemical abrasive in the chemical-mechanical polishing apparatus, and a voltage in the cell. Potentiostat which detects the amount of current flowing in the cell by the reduction of metal ions at the same time, and sends a control command to the potentiostat, receives the detected amount of current from the potentiostat and analyzes according to the detected amount of current It is provided with a processor to determine the endpoint.

Description

화학적-기계적 폴리싱 공정에서의 엔드 포인트 검출 장치 및 방법{Apparatus for detecting end point during chemical-mechanical polishing process}Apparatus for detecting end point during chemical-mechanical polishing process

도 1은 화학적-기계적 폴리싱 장치와 본 발명에 따른 엔드 포인트 검출 장치를 나타내 보인 도면이다.1 shows a chemical-mechanical polishing apparatus and an endpoint detection apparatus according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 엔드 포인트 검출 장치의 동작을 설명하기 위하여 나타내 보인 반도체 소자의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a semiconductor device shown for explaining the operation of the endpoint detection apparatus according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 엔드 포인트 검출 장치의 동작을 설명하기 위하여 나타내 보인 전압-전류 그래프이다.3 is a voltage-current graph shown for explaining the operation of the endpoint detection apparatus according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 엔드 포인트 검출 장치의 동작을 설명하기 위하여 나타내 보인 시간-전류 그래프이다.4 is a time-current graph shown for explaining the operation of the endpoint detection apparatus according to the present invention.

본 발명은 화학적-기계적 폴리싱 공정에서의 엔드 포인트 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an end point detection apparatus and method in a chemical-mechanical polishing process.

최근 반도체 소자는 집적도가 증가함에 따라 그 구조가 다층화되고 있는 추세이다. 이에 따라 반도체 소자의 제조 공정 중에는 반도체 웨이퍼의 각 층의 평 탄화를 위한 폴리싱 공정에 대한 요구가 급격히 증가하고 있다. 이와 같은 폴리싱 공정에 주로 화학적 기계적 폴리싱(CMP; Chemical Mechanical Polishing) 프로세스가 적용되고 있다. 이 프로세스에 의하면 좁은 영역 뿐만 아니라 넓은 영역의 평탄화에 있어서도 우수한 평탄도(uniformity)를 얻을 수 있으므로 웨이퍼가 대구경화되어 가는 추세에 적합하다고 할 수 있다.Recently, as the degree of integration of semiconductor devices increases, the structure of the semiconductor device has become a multilayer. Accordingly, the demand for a polishing process for leveling each layer of the semiconductor wafer is rapidly increasing during the manufacturing process of the semiconductor device. The chemical mechanical polishing (CMP) process is mainly applied to the polishing process. According to this process, excellent uniformity can be obtained not only in the narrow region but also in the wide region, so that the wafer is suitable for the trend of large diameter.

화학적 기계적 폴리싱 프로세스는 도전막이나 산화막 등의 평탄화시키고자 하는 막이 형성된 웨이퍼 표면을 기계적 마찰에 의해 연마시킴과 동시에 화학적 연마제에 의해 연마시키는 프로세스이다. 여기서 기계적 폴리싱은 회전하는 폴리싱 패드 위에 웨이퍼를 올린 상태에서 웨이퍼에 소정의 하중을 가하며 회전시킴으로써 폴리싱 패드와 웨이퍼 표면 간의 마찰에 의해 웨이퍼 표면의 연마가 이루어지게 하는 것이다. 그리고 화학적 폴리싱은 폴리싱 패드와 웨이퍼 사이에 공급되는 슬러리(slurry)라는 화학적 연마제에 의해 웨이퍼 표면의 연마가 이루어지게 하는 것이다.The chemical mechanical polishing process is a process of polishing a surface of a wafer on which a film to be planarized, such as a conductive film or an oxide film, is formed by mechanical friction and at the same time by polishing with a chemical abrasive. Here, mechanical polishing is to polish the wafer surface by friction between the polishing pad and the wafer surface by rotating the wafer with a predetermined load while the wafer is placed on the rotating polishing pad. And chemical polishing is to polish the surface of the wafer by a chemical abrasive called slurry supplied between the polishing pad and the wafer.

이와 같은 화학적 기계적 폴리싱 프로세서를 이용하여 물질막, 특히 금속막을 연마하고자 하는 경우에 폴리싱 공정을 종료시켜야 하는 시점, 즉 엔드 포인트(end point)를 정확히 검출하는 것이 중요하다. 엔드 포인트를 정확히 검출하지 못하는 경우에는 원하지 않는 막질이 제거되는 등의 문제가 발생할 수 있다.It is important to accurately detect when the polishing process should be terminated, i.e., the end point, in the case where the chemical mechanical polishing processor is to be polished using such a chemical mechanical polishing processor. If the endpoint is not detected correctly, problems such as unwanted film quality may be removed.

종래에는 엔드 포인트를 검출하기 위하여 폴리싱 헤드의 토크를 측정하는 방법, 광학적 방법 및 시간 제한 방법 등을 사용하였다. 폴리싱 헤드의 토크를 측정하는 방법은, 연마되는 막질의 종류에 따라 변화하는 폴리싱 헤드의 토크를 측정하 여 엔드 포인트를 검출하는 방법이다. 광학적 방법은 폴리싱 패드의 표면에 투명한 창을 형성시킨 후에, 상기 창에 빔을 조사하여 웨이퍼 표면으로부터 반사되는 빔의 세기나 파장을 검출함으로써 엔드 포인트를 검출하는 방법이다. 그리고 상기 시간 제한 방법은 폴리싱 공정이 수행하여야 할 시간을 정해놓고 그 시간의 경과 여부에 따라 엔드 포인트를 검출하는 방법이다.Conventionally, a method of measuring a torque of a polishing head, an optical method, a time limiting method, and the like have been used to detect an endpoint. The method of measuring the torque of the polishing head is a method of detecting the end point by measuring the torque of the polishing head that changes according to the kind of film to be polished. The optical method is a method of detecting an end point by forming a transparent window on the surface of a polishing pad and then irradiating the beam to the window to detect the intensity or wavelength of the beam reflected from the wafer surface. In addition, the time limiting method is a method of determining an end point according to whether a time elapses after the polishing process is performed.

그런데 상기 폴리싱 헤드의 토크를 측정하는 방법은 토크의 변화량이 미세하므로 그 검출이 용이하지 않다는 문제가 있으며, 상기 광학적 방법은 폴리싱 공정 동안에 발생되는 이물질 등에 의하여 검출된 빔의 세기나 파장이 비정확한 값을 나타낸다는 문제가 있다. 또한 시간 제한 방법도 예상 시간과 실제 폴리싱 공정 진행 과정이 일치하지 않다는 문제가 있다.However, the method of measuring the torque of the polishing head has a problem that the detection of the torque is not easy because the amount of torque change is minute, and the optical method has an inaccurate value of the intensity or the wavelength of the beam detected by the foreign matter generated during the polishing process. There is a problem. In addition, the time limiting method has a problem that the expected time does not coincide with the actual polishing process.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 화학적-기계적 폴리싱 공정에 있어서 엔드 포인트를 정확하게 검출할 수 있는 엔드 포인트 검출 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide an endpoint detection apparatus capable of accurately detecting an endpoint in a chemical-mechanical polishing process.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 화학적-기계적 폴리싱 공정에 있어서 엔드 포인트를 정확하게 검출할 수 있는 엔드 포인트 검출 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an endpoint detection method capable of accurately detecting an endpoint in a chemical-mechanical polishing process.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 화학적-기계적 폴리싱 공정에서의 엔드 포인트 검출 장치는, 화학적-기계적 폴리싱 장치에서 화학적 연마 제로 사용된 슬러리 용액을 공급받아서 상기 슬러리 용액 내에 포함된 금속 이온들을 환원시키기 위한 셀; 상기 셀 내에 전압을 인가하는 동시에 상기 금속 이온들의 환원에 의해 상기 셀 내에 흐르는 전류량을 검출하는 포텐시오스테트; 및 상기 포텐시오스테트로 제어 명령을 보내며, 상기 포텐시오스테트로부터의 검출된 전류량을 입력받아서 상기 검출된 전류량에 따른 분석을 수행하여 엔드 포인트를 판단하는 프로세서를 구비하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, the end point detection apparatus in the chemical-mechanical polishing process according to the present invention is supplied with a slurry solution used as a chemical abrasive in the chemical-mechanical polishing apparatus to collect the metal ions contained in the slurry solution. A cell for reducing; A potentiostat which detects an amount of current flowing in the cell by applying a voltage in the cell and simultaneously reducing the metal ions; And a processor that sends a control command to the potentiostat and receives an amount of detected current from the potentiostat and performs an analysis according to the detected amount of current to determine an endpoint.

여기서 상기 셀 내에 삽입되어 상기 셀 내에 전압 인가 및 전류 통로를 형성하기 위하여 상기 포텐시오스테트와 연결되는 제1 전극, 제2 전극 및 기준 전극을 더 구비하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable to further include a first electrode, a second electrode and a reference electrode which is inserted into the cell and connected to the potentioste to form a voltage application and a current path in the cell.

그리고 상기 프로세서는 상기 검출된 전류량을 분석하여 상기 슬러리 용액 내의 금속 성분의 함량비 변화에 따라 상기 엔드 포인트를 검출하는 것이 바람직하다.The processor may detect the end point according to a change in the content ratio of the metal component in the slurry solution by analyzing the detected current amount.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 화학적-기계적 폴리싱 공정에서의 엔드 포인트 검출 방법은, (가) 상기 화학적-기계적 폴리싱 공정에서 연마제로 사용된 슬러리 용액을 공급받는 단계; (나) 상기 슬러리 용액에 일정 전위차를 인가하여 상기 슬러리 용액 내에 포함된 금속 이온들을 환원시키는 단계; (다) 상기 환원에 의해 상기 슬러리 용액 내에 흐르는 전류량을 검출하는 단계; 및 (라) 상기 전류량의 변화에 의해 상기 슬러리 용액 내에 포함된 금속 이온들의 함량비 변화를 분석하여 엔드 포인트를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above another technical problem, an endpoint detection method in the chemical-mechanical polishing process according to the present invention, (A) receiving a slurry solution used as an abrasive in the chemical-mechanical polishing process; (B) reducing the metal ions contained in the slurry solution by applying a constant potential difference to the slurry solution; (C) detecting the amount of current flowing in the slurry solution by the reduction; And (d) detecting an end point by analyzing a change in the content ratio of metal ions contained in the slurry solution by the change in the amount of current.

여기서 상기 슬러리 용액을 희석시키는 단계를 더 포함할 수도 있다.The method may further include diluting the slurry solution.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 화학적-기계적 폴리싱 장치와, 본 발명에 따른 엔드 포인트 검출 장치를 나타내 보인 도면이다.1 shows a chemical-mechanical polishing apparatus and an endpoint detection apparatus according to the present invention.

도 1을 참조하면, 화학적-기계적 폴리싱 장치(100)는, 제1 축(A1)을 따라 회전하는 회전 정반(120)과 이 회전 정반(120) 위에서 동일하게 회전하는 폴리싱 패드(120)를 포함하는 회전 정반부와, 웨이퍼(130)를 흡착하며 제2 축(A2)을 따라 회전하는 폴리싱 헤드(140)를 구비한다. 폴리싱 헤드(140)에 흡착된 웨이퍼(130)는 연마하고자 하는 면에 폴리싱 패드(120)에 접촉시킨 상태에서 연마된다. 폴리싱 공정이 진행되는 동안 슬러리는 튜브(150)를 통해 폴리싱 패드(120) 위에 공급된다.Referring to FIG. 1, the chemical-mechanical polishing apparatus 100 includes a rotating plate 120 that rotates along a first axis A1 and a polishing pad 120 that rotates equally over the rotating plate 120. And a polishing head 140 that sucks the wafer 130 and rotates along the second axis A2. The wafer 130 adsorbed on the polishing head 140 is polished while being in contact with the polishing pad 120 on the surface to be polished. During the polishing process, the slurry is supplied onto the polishing pad 120 through the tube 150.

이와 같은 화학적-기계적 폴리싱 장치(100)를 사용하여 폴리싱 공정을 수행하는 동안에 화학적 연마제로 사용된 슬러리 용액은 엔드 포인트 검출 장치(200)로 공급된다.During the polishing process using the chemical-mechanical polishing apparatus 100, the slurry solution used as the chemical abrasive is supplied to the endpoint detection apparatus 200.

상기 엔드 포인트 검출 장치(200)는, 슬러리 용액을 공급받아서 상기 슬러리 용액 내의 금속 이온을 소정 전압에서 환원시킬 수 있는 셀(210)과, 상기 셀(210) 내로 일정한 전압을 인가하는 동시에 상기 셀(210)내에서의 금속 이온들의 환원에 의해 발생되는 전류를 감지하는 포텐시오스테트(potentiostat)(220), 및 상기 포텐시오스테트(220)로 제어 명령을 보내는 한편, 상기 포텐시오스테트(220)로부터의 감지 신호를 입력받아 엔드 포인트를 판단하는 프로세서(230)를 포함한다. 상기 셀(210) 내에는 전압 인가 및 전류 통로를 형성하기 위한 제1 전극(240), 제2 전극(250) 및 기준 전극(260)이 형성된다. 상기 제1 전극(240), 제2 전극(250) 및 기준 전극(260)은 포텐시오스테트(220)와 연결된다.The endpoint detection apparatus 200 may be supplied with a slurry solution to reduce the metal ions in the slurry solution at a predetermined voltage, and apply a constant voltage into the cell 210 while simultaneously applying the cell ( A control command is sent to the potentiostat 220 and the potentiostat 220 which sense current generated by the reduction of the metal ions in 210, while the potentiostat ( And a processor 230 that receives the detection signal from the 220 and determines the endpoint. The first electrode 240, the second electrode 250, and the reference electrode 260 are formed in the cell 210 to form a voltage application and a current path. The first electrode 240, the second electrode 250, and the reference electrode 260 are connected to the potentiostat 220.

이와 같은 엔드 포인트 검출 장치의 동작 원리를 설명하면 다음과 같다.The operation principle of such an endpoint detection apparatus is as follows.

도 2는 화학적-기계적 폴리싱 공정에 의해 연마하고자 하는 막질이 형성된 반도체 구조체의 일 예를 나타내 보인 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating an example of a semiconductor structure in which a film to be polished is formed by a chemical-mechanical polishing process.

도 2를 참조하면, 반도체 기판(300) 위에 절연막(310)이 형성되어 있으며, 절연막(310) 내에는 일정한 깊이를 갖는 홀이 형성되어 있다. 절연막(310) 위에는 장벽층으로서의 역할을 하는 제1 금속막(320)이 얇은 두께로 형성되어 있다. 제2 금속막(330)은 절연막(310) 위에 형성되는데, 홀을 완전히 채우도록 형성된다.Referring to FIG. 2, an insulating film 310 is formed on the semiconductor substrate 300, and holes having a predetermined depth are formed in the insulating film 310. On the insulating layer 310, a first metal layer 320 serving as a barrier layer is formed to have a thin thickness. The second metal film 330 is formed on the insulating film 310, and is formed to completely fill the hole.

이와 같은 반도체 구조체는 도 1의 화학적-기계적 장치를 사용하여 평탄화시킬 수 있다. 이하에서는 도 1 및 도 2를 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 이때 설명을 쉽게 하기 위하여, 제1 금속막(320)은 백금막이며, 제2 금속막(330)은 구리막인 경우를 예를 들어 설명하기로 한다.Such semiconductor structures can be planarized using the chemical-mechanical apparatus of FIG. 1. Hereinafter, with reference to FIGS. 1 and 2 will be described in more detail. In this case, in order to facilitate the description, the case where the first metal film 320 is a platinum film and the second metal film 330 is a copper film will be described.

먼저 도 2의 반도체 구조체의 연마하고자 하는 제2 금속막(330)이 폴리싱 패드(120)의 표면과 대향되도록 상기 반도체 구조체를 폴리싱 헤드(140)에 흡착시킨다. 이어서 상기 제2 금속막(330)이 상기 폴리싱 패드(120)의 표면과 접촉되도록 한다. 폴리싱 패드(120)와 폴리싱 헤드(140)는 각각 일정 방향으로 회전되며, 상기 반도체 구조체는 폴리싱 패드(120)와 수직 방향으로 하중을 받는다. 이와 동시에 슬러리가 튜브(150)로부터 폴리싱 패드(120) 표면으로 공급된다.First, the semiconductor structure is adsorbed onto the polishing head 140 such that the second metal film 330 to be polished of the semiconductor structure of FIG. 2 faces the surface of the polishing pad 120. Subsequently, the second metal layer 330 is in contact with the surface of the polishing pad 120. The polishing pad 120 and the polishing head 140 are rotated in a predetermined direction, respectively, and the semiconductor structure is loaded in a direction perpendicular to the polishing pad 120. At the same time, the slurry is supplied from the tube 150 to the polishing pad 120 surface.

이와 같은 화학적-기계적 폴리싱 공정이 진행되면서, 화학적 연마제로 사용되어 폴리싱 패드(120) 밖으로 배출되는 슬러리 용액은 엔드 포인트 검출 장치(200)로 공급된다. 상기 슬러리 용액 내에는 연마된 제2 금속막(330)의 금속 성분들, 즉 구리 금속 이온들이 충분히 포함되어 있다.As the chemical-mechanical polishing process proceeds, the slurry solution used as the chemical abrasive and discharged out of the polishing pad 120 is supplied to the endpoint detection apparatus 200. In the slurry solution, metal components of the polished second metal film 330, that is, copper metal ions are sufficiently contained.

화학적 연마제로 사용된 상기 슬러리 용액이 엔드 포인트 검출 장치(200)로 공급되면, 그 슬러리 용액은 엔드 포인트 검출 장치(200) 내의 셀(210)로 공급된다. 앞서 설명한 바와 같이, 셀(210)에는 제1 전극(240), 제2 전극(250) 및 기준 전극(260)이 삽입되며, 이 전극들은 포텐시오스테트(220)에 의해 일정 전압이 인가된다. 여기서 일정 전압은 슬러리 용액에 포함되는 금속 이온들을 환원시키는데 필요한 전압이다.When the slurry solution used as the chemical abrasive is supplied to the endpoint detection apparatus 200, the slurry solution is supplied to the cell 210 in the endpoint detection apparatus 200. As described above, the first electrode 240, the second electrode 250, and the reference electrode 260 are inserted into the cell 210, and the electrodes are applied with a constant voltage by the potentiostat 220. . Here, the constant voltage is a voltage required to reduce the metal ions included in the slurry solution.

화학적-기계적 연마 공정이 수행되면서 제2 금속막(330)만이 연마되는 경우에 상기 슬러리 용액에 포함되는 금속 이온들은 구리 금속 이온들이다. 이 구리 금속 이온들은 약 0.337V의 전위차에서 환원되므로, 셀(210)에는 약 0.337V의 전위차가 인가된다. 이 전위차는 기준 전극(260)을 기준으로 양극으로서의 제1 전극(240)과 음극으로서의 제2 전극(250) 사이의 전위차이다. 이와 같이 셀(210) 내에 슬러리 용액에 포함되는 구리 금속 이온들의 환원 전위치가 인가되면, 구리 금속 이온들은 환원되고, 이에 따라 셀(210) 내에는 전류가 도통된다. 그러면 포텐시오스테트(220)에서는 상기 구리 금속 이온들의 환원에 의해 셀(210) 내에서 도통되는 전류량을 검출한다.When only the second metal film 330 is polished while the chemical-mechanical polishing process is performed, the metal ions included in the slurry solution are copper metal ions. Since these copper metal ions are reduced at a potential difference of about 0.337V, a potential difference of about 0.337V is applied to the cell 210. This potential difference is the potential difference between the first electrode 240 as an anode and the second electrode 250 as a cathode based on the reference electrode 260. As such, when the pre-reduction position of the copper metal ions included in the slurry solution is applied to the cell 210, the copper metal ions are reduced, and thus a current is conducted in the cell 210. The potentiostat 220 then detects the amount of current that is conducted in the cell 210 by the reduction of the copper metal ions.

도 3에는 이와 같이 포텐시오스테트(220)에 의해 셀(210)로 인가되는 전압과 셀(210) 내에서 도통되는 전류량의 관계를 나타낸 그래프가 도시되어 있으며, 도 4에는 시간에 따라 포텐시오스테트(220)에서 검출되는 전류량을 나나탠 그래프가 도시되어 있다. 도 4에서 "A"로 나타낸 그래프는 셀(210) 내에 구리 금속 이온의 환원 전위차를 인가하였을 경우를 나타내고, "B"로 나타낸 그래프는 셀(210) 내에 백금 금속 이온의 환원 전위차를 인가하였을 경우를 나타낸다.3 is a graph showing the relationship between the voltage applied to the cell 210 by the potentiostat 220 and the amount of current conducted in the cell 210. FIG. 4 shows the potency over time. A graph showing the amount of current detected by the auster 220 is shown. 4 shows a case where a reduction potential difference of copper metal ions is applied to the cell 210, and a graph indicated by "B" shows a case where the reduction potential difference of platinum metal ions is applied to the cell 210. Indicates.

먼저 도 3에 도시된 바와 같이, 구리 금속 이온의 환원 전압(VCu)인 0.337V가 셀(210) 내에 인가되면 구리 금속 이온의 환원에 의한 제1 전류 피크치(410)가 발생된다. 슬러리 용액 내에 구리 금속 이온들이 포함되어 있는 한 이 전류 피크치(410)는 일정하게 유지된다. 즉 도 4에 도시된 바와 같이, 시점 T1까지는 일정한 양의 전류값이 포텐시오스테트에 의해 검출된다. 그러나 시점 T1에 도달하여 제2 금속막(330)에 이어서 백금으로 이루어진 제1 금속막(320)이 연마되는 경우, 즉 엔드 포인트에 도달된 경우에 슬러리 용액 내의 구리 금속 이온들의 농도는 감소하고, 그 대신에 백금 금속 이온들의 농도가 증가한다. 따라서 포텐시오스테트(220)에 의해 검출되는 셀(210) 내에서의 구리 금속 이온들의 환원에 의한 전류량은 감소하게 된다. 시점 T2에 도달하게 되면, 구리 금속 이온들의 환원에 의한 전류량이 감소되어 거의 나타나지 않게 된다. 이 사실은 현재 연마되는 금속층은 백금으로 이루어진 제1 금속층(320)이라는 사실이므로, 엔드 포인트는 시점 T1에서 시점 T2 사이에서 결정된다.First, as shown in FIG. 3, when 0.337 V, which is a reduction voltage (V Cu ) of copper metal ions, is applied to the cell 210, a first current peak value 410 is generated by reduction of copper metal ions. This current peak 410 remains constant as long as copper metal ions are contained in the slurry solution. That is, as shown in FIG. 4, a constant amount of current value is detected by the potentiostat until the time point T1. However, when the time point T1 is reached and the first metal film 320 made of platinum is polished after the second metal film 330, that is, when the end point is reached, the concentration of copper metal ions in the slurry solution decreases, Instead, the concentration of platinum metal ions increases. Therefore, the amount of current due to the reduction of the copper metal ions in the cell 210 detected by the potentiostat 220 is reduced. When the time point T2 is reached, the amount of current due to the reduction of the copper metal ions is reduced and hardly appears. Since this fact is the fact that the metal layer being polished is first metal layer 320 made of platinum, the end point is determined between time point T1 and time point T2.

지금까지는 셀(210) 내에 제2 금속막(330)의 성분인 구리 금속 이온의 환원 전위차를 인가한 경우를 예를 들어 설명하였지만, 상기 셀(210) 내에 제1 금속막(330)의 성분인 백금 금속 이온의 환원 전위차를 인가한 경우도 동일한 방법에 의해 엔드 포인트가 결정될 수 있다. 이를 설명하면 다음과 같다.Although the case where the reduction potential difference of the copper metal ions which is the component of the second metal film 330 is applied to the cell 210 has been described above, the component of the first metal film 330 in the cell 210 has been described. In the case where the reduction potential difference of platinum metal ions is applied, the end point can be determined by the same method. This is described as follows.

먼저 도 3에 도시된 바와 같이, 백금 금속 이온의 환원 전압(VPt)인 -0.6V가 셀(210) 내에 인가되면, 슬러리 용액 내에 주로 금속 금속 이온들이 존재하는 경우에는 셀(210) 내에 환원 현상이 일어나지 않게된다. 따라서 포텐시오스테트(220)에 의해 검출되는 전류량은 거의 존재하지 않는다. 시점 T1까지는 도 2의 반도체 구조체의 제2 금속막(330)이 주로 연마되므로, 슬러리 용액내에는 주로 구리 금속 이온들이 존재한다. 그러나 시점 T2에서 시점 T3가 되면, 제1 금속막(320)이 연마되기 시작하고 슬러리 용액 내의 백금 금속 이온의 함량은 증가된다. 백금 금속 이온의 함량이 증가됨에 따라 셀(210) 내의 백금 금속 이온들은 환원되기 시작하여 셀(210) 내에는 전류가 도통되기 시작하고, 전류의 피크치(420)가 발생한다. 또한 도 4에 도시된 바와 같이, 포텐시오스테트(220)에 의해 검출되는 전류량은 시점 T1까지는 거의 존재하지 않다가 시점 T2까지 서서히 증가하여, 제1 금속막(320)이 주로 연마되기 시작하는 시점 T2 이후부터는 일정한 값을 나타낸다. 따라서 엔드 포인트는 시점 T1에서 시점 T2 사이에서 결정된다.First, as shown in FIG. 3, when -0.6 V, which is a reduction voltage (V Pt ) of platinum metal ions, is applied in the cell 210, when metal metal ions are mainly present in the slurry solution, the reduction is performed in the cell 210. The phenomenon does not occur. Therefore, the amount of current detected by the potentiostat 220 is hardly present. Since the second metal film 330 of the semiconductor structure of FIG. 2 is mainly polished until the time point T1, copper metal ions are mainly present in the slurry solution. However, when the time point T2 is reached at the time point T2, the first metal film 320 begins to be polished and the content of platinum metal ions in the slurry solution is increased. As the content of the platinum metal ions increases, the platinum metal ions in the cell 210 start to be reduced, and current starts to be conducted in the cell 210, and a peak value 420 of the current is generated. In addition, as shown in FIG. 4, the amount of current detected by the potentiostete 220 hardly exists until the time point T1, but gradually increases to the time point T2, whereby the first metal film 320 starts to be mainly polished. After time T2, a fixed value is shown. Thus, the end point is determined between the time point T1 and the time point T2.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 화학적-기계적 폴리싱 공정에서의 엔드 포인트 검출 장치 및 방법에 의하면, 매우 정밀하게 분석할 수 있다는 것이 판명된 전기 화학적인 장치 및 방법을 사용하므로 보다 정밀하고 정확하게 엔드 포인트를 검출할 수 있다는 이점이 있다.As described above, the end point detection apparatus and method in the chemical-mechanical polishing process according to the present invention uses an electrochemical apparatus and method that has been found to be able to analyze very precisely and thus end more precisely and accurately. There is an advantage that the point can be detected.

Claims (5)

화학적-기계적 폴리싱 장치에서 화학적 연마제로 사용된 슬러리 용액을 공급받아서 상기 슬러리 용액 내에 포함된 금속 이온들을 환원시키기 위한 셀;A cell for supplying a slurry solution used as a chemical abrasive in a chemical-mechanical polishing apparatus to reduce metal ions contained in the slurry solution; 상기 셀 내에 전압을 인가하는 동시에 상기 금속 이온들의 환원에 의해 상기 셀 내에 흐르는 전류량을 검출하는 포텐시오스테트; 및A potentiostat which detects an amount of current flowing in the cell by applying a voltage in the cell and simultaneously reducing the metal ions; And 상기 포텐시오스테트로 제어 명령을 보내며, 상기 포텐시오스테트로부터의 검출된 전류량을 입력받아서 상기 검출된 전류량에 따른 분석을 수행하여 엔드 포인트를 판단하는 프로세서를 구비하는 것을 특징으로 하는 화학적-기계적 폴리싱 공정에서의 엔드 포인트 검출 장치.And a processor for sending a control command to the potentioste, receiving a detected amount of current from the potentioste, and performing an analysis according to the detected amount of current to determine an end point. Endpoint detection device in the process. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 셀 내에 삽입되어 상기 셀 내에 전압 인가 및 전류 통로를 형성하기 위하여 상기 포텐시오스테트와 연결되는 제1 전극, 제2 전극 및 기준 전극을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 화학적-기계적 폴리싱 공정에서의 엔드 포인트 검출 장치.In the chemical-mechanical polishing process further comprises a first electrode, a second electrode and a reference electrode inserted into the cell and connected to the potentiostat to form a voltage application and current path in the cell. Endpoint detection device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 프로세서는 상기 검출된 전류량을 분석하여 상기 슬러리 용액 내의 금속 성분의 함량비 변화에 따라 상기 엔드 포인트를 검출하는 것을 특징으로 하는 화학적-기계적 폴리싱 공정에서의 엔드 포인트 검출 장치.And the processor detects the endpoint according to the change in the content ratio of the metal component in the slurry solution by analyzing the detected amount of current. (가) 상기 화학적-기계적 폴리싱 공정에서 연마제로 사용된 슬러리 용액을 공급받는 단계;(A) receiving a slurry solution used as an abrasive in the chemical-mechanical polishing process; (나) 상기 슬러리 용액에 일정 전위차를 인가하여 상기 슬러리 용액 내에 포함된 금속 이온들을 환원시키는 단계;(B) reducing the metal ions contained in the slurry solution by applying a constant potential difference to the slurry solution; (다) 상기 환원에 의해 상기 슬러리 용액 내에 흐르는 전류량을 검출하는 단계; 및(C) detecting the amount of current flowing in the slurry solution by the reduction; And (라) 상기 전류량의 변화에 의해 상기 슬러리 용액 내에 포함된 금속 이온들의 함량비 변화를 분석하여 엔드 포인트를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적-기계적 폴리싱 공정에서의 엔드 포인트 검출 방법.(D) detecting the end point by analyzing the change in the content ratio of the metal ions contained in the slurry solution by the change in the amount of current, characterized in that the endpoint detection method in the chemical-mechanical polishing process. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 슬러리 용액을 희석시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적-기계적 폴리싱 공정에서의 엔드 포인트 검출 방법.Diluting the slurry solution further comprises the step of detecting the endpoint in a chemical-mechanical polishing process.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100456091B1 (en) * 2002-05-03 2004-11-08 한국과학기술연구원 System for in-situ electrochemical monitoring of chemical mechanical planarization
KR20030096767A (en) * 2002-06-17 2003-12-31 동부전자 주식회사 Method for polishing chemical mechanical having end point detection
US20230191554A1 (en) * 2020-04-27 2023-06-22 Konica Minolta, Inc. Polishing system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10209091A (en) * 1997-01-21 1998-08-07 Nikon Corp End point detection in polishing apparatus and polishing apparatus
JPH10233377A (en) * 1996-12-18 1998-09-02 Lucent Technol Inc Manufacturing method of integrated circuit
KR19980078598A (en) * 1997-04-29 1998-11-16 배순훈 Etch endpoint measurement method and etching apparatus for performing the same
US5846882A (en) * 1996-10-03 1998-12-08 Applied Materials, Inc. Endpoint detector for a chemical mechanical polishing system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5846882A (en) * 1996-10-03 1998-12-08 Applied Materials, Inc. Endpoint detector for a chemical mechanical polishing system
JPH10233377A (en) * 1996-12-18 1998-09-02 Lucent Technol Inc Manufacturing method of integrated circuit
JPH10209091A (en) * 1997-01-21 1998-08-07 Nikon Corp End point detection in polishing apparatus and polishing apparatus
KR19980078598A (en) * 1997-04-29 1998-11-16 배순훈 Etch endpoint measurement method and etching apparatus for performing the same

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