KR100642484B1 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
도 1 내지 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 제조 단계별로 도시한 도면이다. 1 to 3 are diagrams illustrating manufacturing steps of a semiconductor device according to one embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법에 사용되는 CMP 장치의 개략적인 도면이다. 4 is a schematic diagram of a CMP apparatus used in a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
도 5는 제2 CMP 공정 시간과 웨이퍼 내 균일도(WIWNU)에 대한 상관 관계를 도시한 도면이다. FIG. 5 illustrates a correlation between second CMP process time and in-wafer uniformity (WIWNU).
도 6은 제2 CMP 공정에서의 절연막의 식각량, 균일도 및 수율간의 상관 관계를 도시한 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a correlation between an etching amount, a uniformity, and a yield of an insulating film in a second CMP process.
도 7은 압력비에 따른 제1 CMP 공정 시간이 도시된 도면이다. 7 is a diagram illustrating a first CMP process time according to a pressure ratio.
도 8a는 압력비가 33%인 경우의 EPD(end point detection) 그래프이고, 도 8b는 압력비가 75%인 경우의 EPD 그래프이다. 8A is an end point detection (EPD) graph when the pressure ratio is 33%, and FIG. 8B is an EPD graph when the pressure ratio is 75%.
도 9a는 제1 CMP 공정에서의 압력비가 33%인 경우와 75%인 경우의 절연막의 식각량에 대한 2-variance 분석 결과를 도시한 도면이고, 도 9b는 제2 CMP 공정에서의 압력비가 33%인 경우와 75%인 경우의 절연막의 식각량에 대한 2-variance 분석 결과를 도시한 도면이다. FIG. 9A is a diagram illustrating a result of 2-variance analysis on the etching amount of the insulating film when the pressure ratio in the first CMP process is 33% and when the pressure ratio is 75%, and FIG. 9B is a
도 10은 여러 종류의 디바이스(R1, R2, R3, R4)에 대해 여러 조건에서 제1 CMP 및 제2 CMP 공정을 진행한 웨이퍼의 수율 비교 그래프이다. FIG. 10 is a graph comparing yields of wafers subjected to a first CMP and a second CMP process under various conditions with respect to various types of devices R1, R2, R3, and R4.
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 듀얼 다마신 공정(dual damascene process)을 이용하여 반도체 소자의 금속 배선을 형성하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로 반도체 소자의 금속 배선은 소자간 연결 또는 외부 회로와 소자간 연결을 위해 형성한다. 금속 배선은 아래와 같은 공정으로 형성한다. In general, metal wirings of semiconductor devices are formed for connection between devices or for connection between external circuits and devices. Metal wiring is formed by the following process.
우선, 하부 도전막 위의 절연막에 접촉홀을 형성하고, 접촉홀에 베리어 금속과 텅스텐을 이용하여 금속 플러그를 형성한다. 그리고, 절연막 위에 금속 박막을 형성하고, 패터닝(patterning)하여 금속 플러그와 연결되는 금속 배선을 형성한다.First, contact holes are formed in the insulating film on the lower conductive film, and metal plugs are formed in the contact holes using barrier metal and tungsten. Then, a metal thin film is formed on the insulating film, and patterned to form a metal wiring connected to the metal plug.
사진 식각 공정으로 금속 배선을 형성하는 데, 반도체 소자의 미세화에 따라 금속 배선의 임계 치수(critical dimension, CD)가 작아져서 미세한 금속 배선을 형성하는 데 어려움이 있다. 이러한 미세한 금속 배선을 형성하기 위하여 도입된 공정이 다마신 공정이다.In forming a metal interconnection by a photolithography process, it is difficult to form a fine metal interconnection due to a decrease in the critical dimension (CD) of the metal interconnection due to miniaturization of a semiconductor device. The process introduced to form such a fine metal wiring is a damascene process.
다마신 공정은 절연막의 접촉홀에 텅스텐 플러그를 형성한 후, 절연막 위에 산화막 등의 상부 절연막을 증착하고, 사진 식각 공정으로 금속 배선 패턴이 형성될 부위의 상부 절연막만을 제거하며, 그 상부에 금속 박막을 증착한 다음 금속 박막을 평탄화하여 미세한 금속 배선을 형성하는 것이다. 또한, 최근에는 텅스텐 플러그와 같은 금속 플러그의 형성없이 일체로 하부 도전막에 접속되는 금속 배선을 형성하는 듀얼 다마신 공정이 도입되고 있다.The damascene process forms a tungsten plug in the contact hole of the insulating film, and then deposits an upper insulating film such as an oxide film on the insulating film, and removes only the upper insulating film of the portion where the metal wiring pattern is to be formed by a photolithography process, and the metal thin film on the upper portion thereof. After depositing the planar metal thin film to form a fine metal wiring. In recent years, a dual damascene process has been introduced in which metal wirings integrally connected to the lower conductive film are formed without the formation of metal plugs such as tungsten plugs.
듀얼 다마신 공정은 아래와 같은 공정으로 진행된다. 우선, 식각 정지막과 절연막을 이중으로 적층한 후 식각 정지막과 절연막의 식각 선택률(etch selectivity)을 이용하여 식각 공정을 진행하여 접촉홀 및 트렌치(trench)를 형성한다. 그리고, 접촉홀, 트렌치 및 절연막 위에 베리어 금속 및 금속층을 증착하고, CMP(chemical mechanical polishing) 공정으로 금속층을 평탄화하여 금속 배선 예컨대, 구리 배선을 형성한다. The dual damascene process proceeds as follows. First, after the etch stop layer and the insulating layer are stacked in duplicate, an etching process is performed using an etch selectivity of the etch stop layer and the insulating layer to form contact holes and trenches. The barrier metal and the metal layer are deposited on the contact hole, the trench and the insulating layer, and the metal layer is planarized by a chemical mechanical polishing (CMP) process to form metal wiring, for example, copper wiring.
그러나 이러한 CMP 공정에 의해 평탄화된 금속층의 표면 균일도가 낮을 경우에는 제조 공정 속도가 느려지고, 수율이 저하된다. However, when the surface uniformity of the metal layer planarized by such a CMP process is low, the manufacturing process speed becomes slow and a yield falls.
본 발명의 기술적 과제는 웨이퍼 내 연마 균일도를 향상시키는 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device for improving the polishing uniformity in a wafer.
본 발명의 한 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법은 웨이퍼 위의 소정 구조 위에 홈을 가지는 절연막을 형성하는 단계, 상기 절연막 및 홈에 베리어 금속층 및 구리층을 차례로 형성하는 단계, 상기 구리층을 평탄화하여 상기 베리어 금속층을 노출하는 제1 CMP 단계, 상기 베리어 금속층 및 절연막의 표면을 식각하는 제2 CMP 단계를 포함하고, 상기 제1 CMP 단계 및 제2 CMP 단계는 CMP 장치를 이용하여 진행하며, 상기 CMP 장치는 상기 웨이퍼가 부착되는 헤드부, 상기 헤드부의 아래에 위 치하며 상기 웨이퍼와 접촉하여 상기 웨이퍼를 연마하는 연마부를 포함하고, 상기 CMP 장치에 의해 상기 헤드부에 인가되는 압력을 제1 압력, 상기 웨이퍼 뒷면에 인가되는 압력을 제2 압력이라 할 때, 상기 제1 CMP 단계에서의 상기 제2 압력/제1 압력의 값은 50%보다 크고 100%보다 작은 것이 바람직하다.A method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes the steps of forming an insulating film having a groove on a predetermined structure on a wafer, sequentially forming a barrier metal layer and a copper layer in the insulating film and the groove, planarizing the copper layer A first CMP step of exposing the barrier metal layer, a second CMP step of etching the surfaces of the barrier metal layer and the insulating film, wherein the first CMP step and the second CMP step are performed by using a CMP apparatus, and The CMP apparatus includes a head portion to which the wafer is attached, a polishing portion positioned below the head portion and in contact with the wafer to polish the wafer, wherein the pressure applied to the head portion by the CMP apparatus is a first pressure. When the pressure applied to the back surface of the wafer is called a second pressure, the value of the second pressure / first pressure in the first CMP step is greater than 50% and 100%. Smaller is preferred.
또한, 상기 제2 CMP 단계에서의 상기 제2 압력/제1 압력의 값은 50%보다 크고 100%보다 작은 것이 바람직하다.In addition, the value of the second pressure / first pressure in the second CMP step is preferably greater than 50% and less than 100%.
또한, 상기 헤드부의 회전 속도는 상기 연마부의 회전 속도보다 큰 것이 바람직하다.In addition, the rotational speed of the head portion is preferably greater than the rotational speed of the polishing portion.
또한, 상기 홈은 비아홀 및 트렌치로 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, the groove is preferably made of a via hole and a trench.
또한, 상기 트렌치는 상기 비아홀 위에 형성되며, 상기 비아홀보다 넓게 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the trench may be formed on the via hole, and may be formed wider than the via hole.
또한, 상기 헤드부에는 주입관이 연결되어 있으며, 상기 주입관을 통해 주입되는 공기의 압력이 상기 제2 압력인 것이 바람직하다.In addition, the head portion is connected to the injection tube, it is preferable that the pressure of the air injected through the injection tube is the second pressure.
그러면, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Then, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바 로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification. When a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on" another part, this includes not only the other part "directly" but also another part in the middle. On the contrary, when a part is "just above" another part, there is no other part in the middle.
이제 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.Now, a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 제조 단계별로 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법에 사용되는 CMP 장치의 개략적인 도면이다. 1 to 3 are diagrams illustrating manufacturing steps of a semiconductor device according to one embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram illustrating a CMP apparatus used in the method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. Schematic drawing.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법은 웨이퍼(100) 위의 소정 구조(110) 위에 홈(123)을 가지는 절연막(120)을 형성한다. 홈(123)은 비아홀(via hole)(121) 및 트렌치(trench)(122)로 이루어진다. 트렌치(122)는 비아홀(121) 위에 형성되며, 비아홀(121)보다 넓게 형성된다. As shown in FIG. 1, in the method of manufacturing a semiconductor device according to an exemplary embodiment, an
그리고, 절연막(120) 및 홈(123) 위에 베리어 금속층(130)을 형성한다. 그리고, 베리어 금속층(130) 위에 전기 화학 증착(electrochemical plating) 공정으로 두껍게 구리층(140)을 형성한다. The
다음으로, 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 CMP 공정을 진행하여 두껍게 증착된 구리층(140)을 평탄화하여 베리어 금속층(130)을 노출한다. 이 때, CMP 장치를 이용하여 제1 CMP 공정을 진행한다. Next, as shown in FIG. 2, the first CMP process is performed to planarize the thickly deposited
도 4에 도시한 바와 같이, CMP 장치는 웨이퍼(100)가 부착되는 헤드부(10), 헤드부(10)의 아래에 위치하며 웨이퍼(100)와 접촉하여 웨이퍼(100)를 연마하는 연마부 (30)를 포함한다. As shown in FIG. 4, the CMP apparatus includes a
연마부(30)에 헤드부(10)를 직접 가압시켜 웨이퍼(100)를 연마부(30)와 접촉시킨 상태에서 헤드부(10)와 연마부(30)를 일정한 속도로 상대적으로 회전시키면서 웨이퍼(100)를 연마하게 된다. 또한, 헤드부(10)에는 주입관(51)이 연결되어 있으며, 주입관(51)을 통해 공기가 주입되어 웨이퍼(100)를 가압한다. The
이러한 연마부(30)에는 슬러리(slurry)를 공급하는 공급관(52)이 연결되어 있다. 슬러리는 고체와 액체의 혼합물 또는 미세한 고체입자가 물 속에 현탁된 현탁액을 의미한다. 이러한 슬러리는 웨이퍼(100)의 연마 시 웨이퍼(100) 위에 공급되어 웨이퍼(100)의 평탄화 공정을 촉진시키는 역할을 한다. A
균일도는 웨이퍼 내 연마 균일도(with-in-wafer-non-uniformity, WIWNU)와 웨이퍼 간 연마 균일도(wafer-to-wafer-non-uniformity, WTWNU)가 있다. Uniformity includes in-wafer-non-uniformity (WIWNU) and wafer-to-wafer-non-uniformity (WTWNU).
제1 CMP 공정에 의한 웨이퍼 내 연마 균일도(WIWNU)는 웨이퍼(100)의 가압 조건, 상대적 회전 속도 및 슬러리 공급량 등에 따라 달라진다. 그리고, 웨이퍼(100) 표면의 균일도(WIWNU)는 웨이퍼(100)의 수율(yield)을 결정하는 중요한 요소이다. The in-wafer polishing uniformity WIWNU by the first CMP process depends on the pressurization conditions, the relative rotational speed, the slurry supply amount, and the like of the
헤드부(10)를 직접 가압하는 압력을 제1 압력(AP1), 주입관(51)을 통해 주입된 공기에 의해 웨이퍼(100) 뒷면에 인가되는 압력을 제2 압력(AP2)이라 할 때, 제2 압력/제1 압력의 값은 50%보다 크고 100%보다 작은 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 압력비가 75%일 때이다. When the pressure that directly presses the
또한, CMP 장치의 헤드부(10)의 회전 속도는 연마부(30)의 회전 속도보다 큰 것이 바람직하다. In addition, the rotational speed of the
제1 CMP 공정에서는 두껍게 증착된 구리층(140)을 빠른 속도로 제거하고, 베리어 금속층(130)이 노출되면 평탄화 공정을 정지해야 하므로 고 선택비의 슬러리(high selectivity slurry)를 사용하는 것이 바람직하다. In the first CMP process, the thickly deposited
다음으로, 도 3에 도시한 바와 같이, 제2 CMP 공정을 진행하여 베리어 금속층(130) 및 절연막(120)의 표면을 식각한다. 이는 구리층(140)을 트렌치(122) 및 비아홀(11)에 매립시켜 구리 배선(145)으로 분리시키기 위함이다. 이 때, 제2 압력/제1 압력의 값은 50%보다 크고 100%보다 작은 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 압력비가 75%일 때이다. Next, as shown in FIG. 3, the second CMP process is performed to etch the surfaces of the
제2 CMP 공정에서는 세 가지 층 즉, 구리층(140), 베리어 금속층(Ta/TaN)(130) 및 절연막(p-SiH4)(120)을 동시에 제거해야 하므로 저 선택비의 슬러리(low selectivity slurry)를 사용하는 것이 바람직하다. In the second CMP process, three layers, that is, the
제2 CMP 공정에 의한 웨이퍼(100) 내 연마 균일도(WIWNU)는 웨이퍼(100)의 가압 조건, 상대적 회전 속도 및 슬러리 공급량 등에 따라 달라진다. 그리고, 웨이퍼(100) 표면의 균일도(WIWNU)는 웨이퍼(100)의 수율(yield)을 결정하는 중요한 요소이다.The polishing uniformity WIWNU in the
도 5에는 제2 CMP 공정 시간과 웨이퍼 내 균일도(WIWNU)에 대한 상관 관계를 도시하였다. 도 5에 도시한 바와 같이, 제2 CMP 공정 시간이 길수록 WIWNU는 향상된다. FIG. 5 shows the correlation between the second CMP process time and the in-wafer uniformity (WIWNU). As shown in FIG. 5, the longer the second CMP process time, the better the WIWNU.
도 6에는 제2 CMP 공정에서의 절연막의 식각량, 균일도 및 수율간의 상관 관계를 도시하였다. 도 6에서 가로축은 수율이며, 세로축은 절연막의 식각량을 나타낸다. 도 6에 도시한 바와 같이, 제2 CMP 공정에서의 절연막(120)의 식각량(amount)이 많아질수록 수율이 향상된다. 또한, 웨이퍼(100)간의 수율 변동(3 sigma)도 작아질수록 수율도 향상된다. 즉, 웨이퍼(100)간의 수율 변동이 작은 것은 웨이퍼(100) 내 균일도가 향상되는 것을 의미하며, 반대로 균일도가 양호한 웨이퍼(100)는 높은 수율을 나타내고, 웨이퍼(100)간의 수율 변동도 작아진다. 따라서, 수율을 향상시키기 위해서는 균일도를 향상시키는 것이 바람직하다.6 illustrates the correlation between the etching amount, uniformity, and yield of the insulating film in the second CMP process. In FIG. 6, the horizontal axis represents yield and the vertical axis represents etching amount of the insulating layer. As shown in FIG. 6, the yield is improved as the amount of etching of the insulating
웨이퍼(100) 내 연마 균일도는 헤드부(10)를 직접 가압하는 압력(제1 압력)과 주입관을 통해 주입된 공기에 의해 웨이퍼(100) 뒷면에 인가되는 압력(제2 압력)의 비에 의해 좌우된다. 또한, 웨이퍼(100) 내 연마 균일도는 헤드부(10)의 회전 속도와 연마부(30)의 회전 속도의 비에 의해 좌우된다.Polishing uniformity in the
표 1에는 압력비와 회전 속도비를 변화시키면서 CMP 공정을 진행한 경우의 웨이퍼(100) 내 연마 균일도를 나타내었다.Table 1 shows the polishing uniformity in the
[표 1]TABLE 1
표 1에 도시한 바와 같이, 압력비와 회전 속도비가 커짐에 따라 WIWNU는 향상됨을 알 수 있다. 또한, 압력비가 회전 속도비보다 WIWNU에 더 큰 영향을 미침을 알 수 있다. As shown in Table 1, it can be seen that WIWNU improves as the pressure ratio and the rotation speed ratio increase. In addition, it can be seen that the pressure ratio has a greater influence on the WIWNU than the rotation speed ratio.
도 7에는 압력비에 따른 제1 CMP 공정 시간이 도시되어 있고, 도 8a에는 압력비가 33%인 경우의 EPD(end point detection) 그래프가 도시되어 있고, 도 8b에는 압력 비가 75%인 경우의 EPD 그래프가 도시되어 있다. FIG. 7 shows a first CMP process time according to the pressure ratio, FIG. 8A shows an end point detection (EPD) graph when the pressure ratio is 33%, and FIG. 8B shows an EPD graph when the pressure ratio is 75%. Is shown.
도 7에 도시한 바와 같이, 제1 CMP 공정에서 압력비가 33% 일 때보다 압력비가 75% 일 때의 제1 CMP 공정 시간이 10 내지 16% 감소한다. 즉, 제1 CMP 공정에서 압력비가 33% 일 때보다 압력비가 75% 일 때의 제1 CMP 공정 시간이 15초 정도 짧다. 이는 압력비가 높아짐에 따라 웨이퍼(100)의 에지부와 중심부 사이의 연마율의 차이가 작아져서 도 8a 및 도 8b에 도시한 바와 같이, 종점 검출(end point detection) 시간이 짧아지고, 제1 CMP 공정의 균일도가 향상되었기 때문이다. 도 8a 및 도 8b에서 가로축은 시간축이며, 세로축은 두께를 나타내며, 도면상의 3 선은 웨이퍼의 에지부, 중심부, 에지부와 중심부 사이의 사이부의 시간에 따른 두께 변화를 나타낸다. As shown in FIG. 7, the first CMP process time when the pressure ratio is 75% is reduced by 10 to 16% compared to when the pressure ratio is 33% in the first CMP process. That is, the first CMP process time when the pressure ratio is 75% is about 15 seconds shorter than when the pressure ratio is 33% in the first CMP process. As the pressure ratio increases, the difference in polishing rate between the edge portion and the center portion of the
도 8a에서는 각각의 선이 서로 소정 간격을 두고 변하고 있으나, 도 8b에서는 각각의 선이 서로 거의 동일하게 변하고 있으므로, 압력비가 75%일 경우가 종점 검출 시간이 짧아지게 된다. 즉, 압력비가 33%인 도 8a에서는 종점 검출 시간이 84.6초가 걸리나, 압력비가 75%인 도 8b에서는 종점 검출 시간이 72.3초가 걸린다. 도 8a 및 도 8b에서 우측 상부의 시간은 총 CMP 공정 시간을 나타내며, 도 8b가 총 CMP 공정 시간도 작게 된다. 이러한 경향은 CMP 공정이 진행되는 구리 배선의 층에 관계없이 동일하게 나타난다. In FIG. 8A, each line is changed at a predetermined interval from each other. In FIG. 8B, since each line is changed to be almost the same, the end point detection time is shortened when the pressure ratio is 75%. That is, in FIG. 8A where the pressure ratio is 33%, the end point detection time takes 84.6 seconds, whereas in FIG. 8B where the pressure ratio is 75%, the end point detection time takes 72.3 seconds. In FIG. 8A and FIG. 8B, the time at the upper right represents the total CMP process time, and FIG. 8B also reduces the total CMP process time. This tendency is the same regardless of the layer of copper wiring through which the CMP process proceeds.
따라서, 제1 CMP 공정 및 제2 CMP 공정에서의 압력비가 클수록 WIWNU가 양호해진다.Therefore, the larger the pressure ratio in the first CMP process and the second CMP process, the better the WIWNU.
한편, 제1 및 제2 CMP 공정에서의 압력비 조건에 따른 평균치의 차이를 검정하기 위해서 2-variance 방법을 사용한다.On the other hand, the 2-variance method is used to test the difference of the average value according to the pressure ratio conditions in the first and second CMP process.
도 9a에는 제1 CMP 공정에서의 압력비가 33%인 경우와 75%인 경우의 절연막의 식각량에 대한 2-variance 분석 결과를 도시하였고, 도 9b에는 제2 CMP 공정에서의 압력비가 33%인 경우와 75%인 경우의 절연막의 식각량에 대한 2-variance 분석 결과를 도시하였다. 2-variance 분석 결과 시, P 값이 0.05보다 작을 경우, 그 인자는 유의한 것으로 판정한다.9A shows the results of 2-variance analysis on the etching amount of the insulating film when the pressure ratio in the first CMP process is 33% and the 75%. In FIG. 9B, the pressure ratio in the second CMP process is 33%. The results of 2-variance analysis on the etching amount of the insulating film in the case of 75% and the case shown are shown. In the 2-variance analysis, if the P value is less than 0.05, the factor is determined to be significant.
도 9a에 도시한 바와 같이, 33%의 압력비로 제1 CMP 공정을 진행한 경우보다 75%의 압력비로 제1 CMP 공정을 진행한 경우의 절연막의 식각량의 평균값의 산포가 양호하고, 시그마(σ)값의 산포가 작다. 절연막의 식각량의 평균값의 산포가 양호하다는 것은 WTWNU가 양호함을 의미하고, 시그마값의 산포가 작다는 것은 WIWNU가 양호함을 의미한다. 즉, F-TEST의 P 값이 0.029이고, Levene's TEST의 P 값이 0.011이므로 33%의 압력비로 제1 CMP 공정을 진행한 경우보다 75%의 압력비로 제1 CMP 공정을 진행한 경우가 WIWNU가 양호함을 의미한다. As shown in FIG. 9A, the dispersion of the average value of the etching amount of the insulating film in the case where the first CMP process is performed at the pressure ratio of 75% is better than that in the first CMP process at the pressure ratio of 33%, and the sigma ( The dispersion of σ) values is small. Good dispersion of the average value of the etching amount of the insulating film means that WTWNU is good, and small dispersion of the sigma value means that WIWNU is good. That is, since the P value of F-TEST is 0.029 and the P value of Levene's TEST is 0.011, the first CMP process is performed at 75% pressure ratio than the first CMP process at 33% pressure ratio. It means good.
또한, 도 9b에 도시한 바와 같이, 50%의 압력비로 제2 CMP 공정을 진행한 경우보다 75%의 압력비로 제2 CMP 공정을 진행한 경우의 절연막의 식각량의 평균값의 산포가 양호하고, 시그마(σ)값의 산포가 작다. 절연막의 식각량의 평균값의 산포가 양호하다는 것은 WTWNU가 양호함을 의미하고, 시그마값의 산포가 작다는 것은 WIWNU가 양호함을 의미한다. 즉, F-TEST의 P 값이 0.008이고, Levene's TEST의 P 값이 0.001이므로 50%의 압력비로 제2 CMP 공정을 진행한 경우보다 75%의 압력비로 제2 CMP 공정을 진행한 경우가 WIWNU가 양호함을 의미한다. In addition, as shown in FIG. 9B, the dispersion of the average value of the etching amount of the insulating film when the second CMP process is performed at a pressure ratio of 75% is better than when the second CMP process is performed at a pressure ratio of 50%, The distribution of sigma (σ) values is small. Good dispersion of the average value of the etching amount of the insulating film means that WTWNU is good, and small dispersion of the sigma value means that WIWNU is good. That is, since the P value of F-TEST is 0.008 and the P value of Levene's TEST is 0.001, the second CMP process is performed at 75% pressure ratio than the case where the second CMP process is performed at 50% pressure ratio. It means good.
그리고, 제1 및 제2 CMP 공정에서 유의한 인자를 파악하고, 제1 및 제2 CMP 공정 사이의 교호 작용 유무를 검정하기 위해서 2 way ANOVA 방법을 사용한다. 각각의 신뢰구간은 95%를 적용하였다.In addition, a 2 way ANOVA method is used to identify significant factors in the first and second CMP processes and to test the interaction between the first and second CMP processes. Each confidence interval was 95%.
2 way ANOVA 방법을 이용한 분석 결과 시, P 값이 0.05보다 작을 경우, 그 인자는 유의한 것으로 판정한다. 제1 CMP 공정의 P 값은 0이고, 제2 CMP 공정의 P 값은 0.033이므로, 제1 및 제 2 CMP 공정 모두 유의한 인자이며, 제1 CMP 공정이 제2 CMP 공정 중보다 유의한 인자임을 파악할 수 있다. 또한, 교호 작용의 P 값은 0.023으로 0.05보다 크므로, 제1 및 제2 CMP 공정은 서로 교호 작용이 없다고 판정할 수 있다. In the analysis results using the 2 way ANOVA method, if the P value is less than 0.05, the factor is determined to be significant. Since the P value of the first CMP process is 0 and the P value of the second CMP process is 0.033, both the first and second CMP processes are significant factors, and the first CMP process is more significant than the second CMP process. I can figure it out. In addition, since the P value of the interaction is 0.023, which is larger than 0.05, it is possible to determine that the first and second CMP processes do not have an interaction.
도 10은 여러 종류의 디바이스(R1, R2, R3, R4)에 대해 여러 조건에서 제1 CMP 및 제2 CMP 공정을 진행한 웨이퍼의 수율 비교 그래프이다. 여기서, A 조건은 제1 CMP 공정의 압력비가 33%, 제2 CMP 공정의 압력비가 50%인 경우이며, B 조건은 제1 CMP 공정의 압력비가 33%, 제2 CMP 공정의 압력비가 75%인 경우이고, C 조건은 제1 CMP 공정의 압력비가 75%, 제2 CMP 공정의 압력비가 75%인 경우이고, D 조건은 제1 CMP 공정의 압력비가 75%, 제2 CMP 공정의 압력비가 50%인 경우이다.FIG. 10 is a graph comparing yields of wafers subjected to a first CMP and a second CMP process under various conditions with respect to various types of devices R1, R2, R3, and R4. Here, condition A is when the pressure ratio of the first CMP process is 33%, pressure ratio of the second CMP process is 50%, and condition B is the pressure ratio of the first CMP process is 33%, and the pressure ratio of the second CMP process is 75%. C condition is when the pressure ratio of the first CMP process is 75%, the pressure ratio of the second CMP process is 75%, D condition is the pressure ratio of the first CMP process is 75%, the pressure ratio of the second CMP process is 50%.
도 10에 도시한 바와 같이, A 조건보다 B, C 또는 D 조건을 적용하여 제1 및 제2 CMP 공정을 진행한 웨이퍼(100)의 수율이 높은 것을 알 수 있다. As shown in FIG. 10, it can be seen that the yield of the
또한, 제1 및 제2 CMP 공정 중 어느 한 공정에만 75%의 압력비를 적용한 경우보다, 제1 및 제2 CMP 공정 모두에 75%의 압력비를 적용한 웨이퍼(100)의 수율이 높은 것을 알 수 있다. In addition, it can be seen that the yield of the
본 발명의 한 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법은 제1 및 제2 CMP 공정의 압력비가 50% 내지 100%가 되도록 함으로써 WIWNU를 향상시킨다. 즉, 웨이퍼의 에지부와 중심부간의 연마율 차이가 작아져서 웨이퍼 내 연마 균일도가 향상된다. The method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention improves WIWNU by allowing the pressure ratio of the first and second CMP processes to be 50% to 100%. In other words, the difference in polishing rate between the edge portion and the center portion of the wafer is small, thereby improving the polishing uniformity in the wafer.
또한, 압력비가 클수록 제1 및 제2 CMP 공정 시간이 감소하여 생산성이 향상되고 수율이 향상된다.In addition, the greater the pressure ratio, the shorter the first and second CMP process times, thereby improving productivity and yield.
또한, 압력비가 클수록 제2 CMP 공정에서의 절연막의 식각량의 변동률이 작아져서 WIWNU가 향상된다. In addition, the larger the pressure ratio, the smaller the rate of change of the etching amount of the insulating film in the second CMP process, thereby improving WIWNU.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다. Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims also fall within the scope of the present invention.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050095951A KR100642484B1 (en) | 2005-10-12 | 2005-10-12 | Manufacturing method of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020050095951A KR100642484B1 (en) | 2005-10-12 | 2005-10-12 | Manufacturing method of semiconductor device |
Publications (1)
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR1020050095951A KR100642484B1 (en) | 2005-10-12 | 2005-10-12 | Manufacturing method of semiconductor device |
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-
2005
- 2005-10-12 KR KR1020050095951A patent/KR100642484B1/en not_active IP Right Cessation
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