KR20070055567A - 화학적 기계적 평탄화 장치 및 방법, 컴퓨터 프로그램제품, 장치 제조 방법 및 컴퓨터 시스템 - Google Patents
화학적 기계적 평탄화 장치 및 방법, 컴퓨터 프로그램제품, 장치 제조 방법 및 컴퓨터 시스템 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20070055567A KR20070055567A KR1020077006805A KR20077006805A KR20070055567A KR 20070055567 A KR20070055567 A KR 20070055567A KR 1020077006805 A KR1020077006805 A KR 1020077006805A KR 20077006805 A KR20077006805 A KR 20077006805A KR 20070055567 A KR20070055567 A KR 20070055567A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- polishing
- chemical mechanical
- time
- mechanical planarization
- processing
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 90
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 48
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims abstract description 165
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 38
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 91
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 19
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 19
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 18
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 17
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 12
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 8
- 238000013500 data storage Methods 0.000 claims description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 10
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 10
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 90
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 13
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 12
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 11
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 10
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 4
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 4
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 3
- QRUDEWIWKLJBPS-UHFFFAOYSA-N benzotriazole Chemical compound C1=CC=C2N[N][N]C2=C1 QRUDEWIWKLJBPS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012964 benzotriazole Substances 0.000 description 3
- 239000012776 electronic material Substances 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 3
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002318 adhesion promoter Substances 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000010291 electrical method Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 1
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/005—Control means for lapping machines or devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/005—Control means for lapping machines or devices
- B24B37/013—Devices or means for detecting lapping completion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
본 발명은 화학적 기계적 평탄화(CMP) 및 그러한 CMP 프로세스를 실행하는 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방법 및 장치는 각 린스 단계가 실질적으로 동일 시간에 종료하도록 리슨 단계의 시간 기간을 종료함에 의해 CMP 프로세스동안 2개의 후속하는 연마 단계들 사이에서 웨이퍼가 공기중에 노출되는 시간을 방지하거나 적어도 최소화한다. 그러한 방법에 있어서, 부식과 같은 손상이 방지되거나 적어도 최소화될 수 있으며, 고품질의 장치가 달성될 수 있다.
Description
본 발명은 화학적-기계적 연마 툴(Chemical-Mechanical Polishing(CMP) tool) 및 프로세스에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 평탄화 및 린스(rinsing)의 후속 단계들 사이에서 웨이퍼를 공기에 노출시키는 것을 최소화하고 CMP 툴 또는 방법에 의해 연마된 반도체 제품이나 최종 반도체 제품을 중재하기 위한 CMP 툴 및 프로세스에 관한 것이다.
CMP는 고안, 개발 및 전기 또는 전자 부품의 프로세싱에서 중요한 프로세스로 되었다. CMP 기술은 비용 효율적 제품 및 첨단 제품의 제조를 위해 필수적이다. CMP 기술은 마이크로전자 산업에서 진보된 멀티레벨 집적 회로의 제조에 중요하다. 오늘날의 반도체 산업에서는 웨이퍼상의 하이 스폿(high spot) 또는 웨이퍼상에 증착된 필름상의 하이 스폿을 연마 제거하는데 CMP 프로세스가 공통적으로 이용되며, 그 방법에서는 필요한 표면의 국부적 및/또는 전역적 평탄화를 달성하기 위해 필름 또는 웨이퍼를 평탄화한다. 그러므로, 이러한 CMP 프로세스를 간단히 평탄화 프로 세스라고 하기도 한다.
CMP 프로세스에서는, 예를 들어, 웨이퍼 또는 필름 물질의 합리적이고 필요한 기계적 제거 속도 및 그 제거 속도의 정밀 제어력을 생성하기 위해 기계적 및 화학적 힘이 이용된다. 한 물질로부터 다른 물질을 제거하는 제거 속도에 있어서의 선택도는 기계적 및 화학적 힘의 산물이다. 따라서, 이러한 화학적 및 기계적 힘을 조정함에 의해, 요구된 응용에 의거하여 양호한 선택도 또는 무 선택도(no selectivity)를 달성할 수 있다.
CMP 프로세스는 J.M. Steigerwald, S.P. Murarka 및 R.J. Gutman에 의한 'Chemical Mechanical Planarization of Microelectronic Materials', John Wiley & Sons, New YOrk, 1997에 포괄적으로 설명되어 있다. CMP 프로세스는 평탄화 또는 연마될 표면을 폴리싱 패드에 대해 이동시키는 것을 포함하는데, 이 폴리싱 패드는 샘플 표면에 대한 지지부를 제공하거나 평탄화를 이끌 연마를 실행하기 위해 샘플 표면과 폴리싱 패드 사이에 슬러리를 운송하는데 이용된다. CMP 동안에 발생하는 화학적 반응은, 예를 들어, 산화물 층과 같은 표면층을 생성함으로서 연마중인 물질의 표면 특성을 변경시킨다. 이 표면층은 벌크 물질의 특성과는 다른 화학적 및 기계적 특성을 포함하며, 이 표면층은 연마 입자의 연마와 샘플에 대한 연마 패드 마찰에 의해 쉽게 제거될 수 있다. 따라서, 화학적 힘은 2가지 주요한 목적을 위해 작용한다. 첫번째는, 그 물질이 쉽게 제거될 수 있게 하고 제거 속도를 능가한 정밀 제어가 가능한 표면층을 형성하는 것이다. 두번째는 연마된 물질이 샘플 표면상에 재 증착되지 못하도록 하는 계면 활성제로 연마 물질을 용해하거나 그들을 에워 쌈으로서 연마 물질을 제거하는 것이다.
도 1에는 일반적으로 알려진 연마 툴이 개략적으로 도시된다. 평탄화될 웨이퍼(1)는 연마 패드(2)라고 하는 연마 표면(2)에 대해 압착되고, 연마 패드(2)는 서로에 대해(도 1 참조) 운동, 바람직하게는 회전 운동을 한다. 바람직한 실시 예에 있어서, 웨이퍼(1) 및 연마 패드(2)는 회전 운동한다. 연마 슬러리(3)는 화학적 시약을 포함하는 수성 매체에 서스펜딩(suspending)된 미세 연마 입자를 포함하며, 연마 패드(2)상의 소정 위치, 예를 들어, 연마 패드(2)의 중심에 투여된다. 연마 패드(2)에 매우 가깝게 배치된 웨이퍼(1)의 회전 운동에 의해 생성된 원심력은 연마 패드(2)에 걸쳐 슬러리(3)를 분산시켜 연마 패드(2)상에 얇은 액체 시트를 형성한다. 도 2에는 연마될 웨이퍼(1), 연마 패드(2) 및 연마 슬러리(3)가 매우 상세하게 도시된다. 슬러리(3)내의 연마 입자에 적용된 힘과 속도로부터의 기계적 작용과 슬러리(3)내의 물 및 화학적 시약으로부터의 화학적 작용을 조합하면, 웨이퍼(1)의 표면으로부터 물질이 제거된다.
특정 응용의 경우, CMP 툴은 2 이상의 연마 플랫폼(platform)을 포함하고, 각 플랫폼은 도 1에 따른 연마 패드(2)를 구비한다. 따라서, CMP 프로세스는 2 이상의 연마 단계를 포함한다. 후속하는 연마 단계들 사이에서, 웨이퍼는 탈이온(Deionised : DI)수로 린스되는데, 그 탈이온수는 반도체 프로세싱에서 이용되거나 보다 전반적으로는 세정제와 함께 이용되는 초순수 물이다. 세정제는, 예를 들어, 0.0001 내지 0.1M사이의 농도를 가진 BTA(benzotriazole)일 수 있다. 린스 단계 동안, 연마된 물은 DI 물에 침지되어 선행 동작 동안에 개시된 화학적 반응을 중지시키고 웨이퍼 표면으로부터 이러한 동작의 결과물을 제거한다. 린스 단계 이후, 웨이퍼(1)는 연마 플랫폼으로부터 리프트업(lift up)되고, 후속하는 연마 단계를 위해 다음 연마 플랫폼상으로 이동한다. 완벽하게 조정된 연마 시퀀스에 있어서, 웨이퍼(1)는 임의 대기 시간없이 연속적인 연마 단계로 곧바로 진행된다.
그러나, 연속하는 2회의 연마 단계 사이에 있는 린스 단계는 고정된 시간 기간을 갖는다는 것이 알려진 시스템의 단점이다. 따라서, 서로 다른 연마 단계들이 서로 다른 시간 기간을 가진 경우, 가장 짧은 시간 기간으로 연마 단계를 통과했던 웨이퍼가 먼저 DI 물에 침지되고, 고정된 린스 시간 후가 되면, 그 웨이퍼는 DI 물로부터 벗어나서 공기중에 젖은 상태로 유지되어야 하며, 이후에 모든 웨이퍼가 다음 단계로 동시에 이동함에 따라, 후속하는 연마 단계로 넘어갈 수 있게 된다. 슬러리로부터의 화학적 잔유물의 트레이스(trace)를 포함하는 젖은 웨이퍼를 공기중에 노출시키면, CMP 툴의 높은 화학적 활성 환경에서는, 웨이퍼의 손상, 즉, 부식 가능성을 높여서, 생산 장치의 품질이 낮아지게 된다.
본 발명의 목적은 반도체 웨이퍼 또는 부분 처리된 반도체 기판과 같은 기판의 표면 부식 또는 손상 가능성을 최소화한 CMP 툴 및 CMP 프로세스를 제공하고, 그 프로세스에 의해 제조된 중간 또는 최종 반도체 제품을 제공하기 위한 것이다.
상술한 목적은 본 발명에 따른 방법, 장치 및 반도체 제품에 의해 달성된다.
본 발명은 적어도 2개의 연마 플랫폼을 가진 화학적 기계적 평탄화 장치를 제공하며, 각 연마 플랫폼은 프로세싱 단계들을 동시에 수행하는 수단을 가지며, 각 프로세싱 단계는 연마 단계를 포함하고, 프로세싱 단계들 중 적어도 하나는 연마 단계후의 린스 단계를 더 포함한다. 본 발명에 따른 방법에서는, 각 프로세싱 단계가 전체 프로세싱 단계 시간을 가지며, 그 장치는 전체 프로세싱 단계 시간을 설정하기 위한 제어 수단을 구비함으로서, 각 연마 플랫폼에서의 프로세싱 단계는 실질적으로 동일한 시간에 종료한다. 실질적으로 동일한 시간에 종료한다는 것은 각 연마 플랫폼에서의 프로세싱 단계의 종료들간의 차이가 2초를 넘지 않음을 의미한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 그 장치는 가장 느린 연마 단계의 종료 시간으로 각 프로세싱 단계의 종료 시간을 결정하는 수단을 포함하며, 제어 수단은 적어도 하나의 린스 단계의 각각의 시간 기간을 조정함에 의해 전체 프로세싱 단계 시간을 설정하는 수단을 가진다. 그 장치는, 또한, 프로세싱 단계의 종료 시간을 결정하는 종단점 검출기를 포함한다.
본 발명에 따른 장치에서는, 웨이퍼들이 다음 연마 플랫폼으로 이동하기 전에 공기중에서 대기할 필요가 없다. 그러므로, 본 발명에 따른 화학적 기계적 평탄화 장치는 2 연마 단계들 사이 또는 연마 단계 + 린스 단계 사이에서 공기중에서 대기하고 있는 젖은 웨이퍼가 전혀 없거나 거의 없고, 그에 따라 부식과 같은 손상 가능성이 최소화될 수 있다는 장점을 가진다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 각 프로세싱 단계는, 연마 단계 및 그 이후의 린스 단계를 포함한다. 제어 수단은, 선행 연마 단계의 종료 시간과 가장 느린 연마 단계의 종료 시간간의 차이에 의해 결정되며, 최소 린스 시간에 따라 증가되는 시간 기간 동안에 린스를 수행하도록, 각 린스 단계의 기간을 제어한다. 일 실시 예에 있어서, 제어 수단은 1초와 60초 사이, 바람직하기로는 8초 내지 10초 사이까지 최소 린스 시간을 제어한다.
본 발명의 이러한 실시 예에 따른 장치에서는, 툴 처리량에 부정적 영향을 미치지 않는다는 장점이 있다. 거기에서는 추가되는 가외 시간이 없으며, 이것은, 예를 들어, 안전 마진이 틀림없이 구축되어 있기 때문에, 린스 단계를 위해 고정된 종료 시간이 설정되어 있는 경우일 수 있다. 본 발명에 따른 본 실시 예의 다른 장점은, 연마 및 린스가 동일 웨이퍼 캐리어상에 실행된다는 것이다. 대부분의 종래 기술의 CMP 툴에서는, 연마 단계가 실행된 웨이퍼 캐리어와는 다른 웨이퍼 캐리어상에서 린스가 실행된다. 이에 따라 큰 툴이 필요하게 되고, 이것은, 예를 들어, 세정실에 너무 큰 공간을 차지하기 때문에 단점으로 작용한다.
본 발명에 따른 실시 예에 있어서, 그 장치는 제 1 연마 플랫폼, 제 2 연마 플랫폼 및 제 3 연마 플랫폼을 포함한다. 제 1 내지 제 3 실시 예는, 예를 들어, 각각 구리 CMP, 장벽 CMP 및 버핑(buffing)을 실행할 수 있다.
또한, 본 발명은, 기판의 화학적 기계적 평탄화를 위한 방법을 제공한다. 그 방법은 적어도 2개의 동시적인 프로세싱 단계를 포함하며, 각 프로세싱 단계는 연마 단계를 포함하고, 적어도 하나의 프로세싱 단계는 연마 단계 이후의 린스 단계를 포함하며, 모든 프로세싱 단계는 실질적으로 동일 시간에 종료되도록 제어된다.
모든 프로세싱 단계의 종료 시간은 가장 느린 프로세싱 단계의 종료 시간에 의해 결정되며, 모든 프로세싱 단계 시간은 적어도 하나의 린스 단계들의 시간 기간을 조정함에 의해 설정된다.
본 발명에 따른 방법에서는, 웨이퍼가 다음 연마 플랫폼으로 이동하기 전에 공기중에 대기하고 있을 필요가 없다. 그러므로, 본 발명에 따른 화학적 기계적 평탄화 방법은, 2개의 연마 단계 사이 또는 연마 단계 + 린스 단계 사이에서 공기중에 대기하고 있는 젖은 웨이퍼가 전혀 없거나 실질적으로 없으며, 따라서 부식과 같은 손상 가능성이 최소화될 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 각 프로세싱 단계는 연마 단계 이후의 린스 단계를 포함하며, 각 린스 단계는 선행 연마 단계의 종료 시간과 가장 느린 연마 단계의 종료 시간간의 차이에 의해 결정되며, 최소 린스 시간과 함께 증가되는 기간동안 실행된다.
본 발명의 본 실시 예에 따른 방법은 툴 처리량에 부정적인 영향을 미치지 않는다는 장점이 있다. 거기에서는 추가되는 가외 시간이 없으며, 이것은, 예를 들어, 안전 마진이 틀림없이 구축되어 있기 때문에, 린스 단계를 위해 고정된 종료 시간이 설정되어 있는 경우일 수 있다. 본 발명에 따른 본 실시 예의 다른 장점은, 연마 및 린스가 동일 웨이퍼 캐리어상에 실행된다는 것이다. 대부분의 종래 기술의 CMP 툴에서는, 연마 단계가 실행된 웨이퍼 캐리어와는 다른 웨이퍼 캐리어상에서 린스가 실행된다. 이에 따라 큰 툴이 필요하게 되고, 이것은, 예를 들어, 세정실에 너무 큰 공간을 차지하기 때문에 단점으로 작용한다.
본 발명에 따른 실시 예에 있어서, 기판은 반도체 웨이퍼 또는 부분적으로 처리된 반도체 기판일 수 있다.
본 발명은 컴퓨터 프로그램 제품을 제공하는데, 그 컴퓨터 프로그램 제품은, 예를 들어, 컴퓨터와 같은 프로세싱 엔진, 마이크로제어기내의 내장형 마이크로프로세서 또는 FPGA와 같은 프로그램 가능 게이트 어레이상에서 실행되는 경우에 기판의 CMP 프로세스에서 프로세싱 단계를 위한 시간 기간을 설정하며, 그 컴퓨터 프로그램 제품은 적어도 2개의 후속하는 프로세싱 단계를 포함하는 프로세스를 제어하는 코드를 포함하고, 적어도 하나의 프로세싱 단계는 연마 단계 이후의 린스 단계를 포함하고, 모든 프로세싱 단계는 실질적으로 동일한 시간에 종료한다.
본 발명은 본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램 제품을 저장하는 기계-판독 가능 데이터 저장 장치를 제공한다.
또한, 전기 또는 전자 장치를 제조하는 방법이 제공된다. 그 방법은 기판의 기계적 화학적 평탄화를 실행하는 것을 포함하며, 기계적 화학적 평탄화는 적어도 2개의 후속하는 프로세싱 단계를 포함하고, 각 프로세싱 단계는 연마 단계를 포함하며, 적어도 하나의 프로세싱 단계는 연마 단계 이후의 린스 단계를 더 포함하고, 모든 프로세싱 단계는 실질적으로 동일한 시간에 종료한다. 기판은, 예를 들어, 반도체 웨이퍼 또는 부분적으로 처리된 반도체 기판일 수 있다.
본 발명은 파라메타들을 수신하고 이들 파라메타를 본 발명에 따른 CMP 프로세스를 실행하는 CMP 툴에 전송하는 컴퓨터 시스템을 제공한다.
본 발명의 이러한 특성, 특징 및 장점과 다른 특성, 특징 및 장점은 이하의 첨부 도면과 함께, 본 발명의 원리를 예시적으로 설명한 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 이러한 설명은 단지 예시적인 것일 뿐 본 발명을 제한하기 위한 것은 아니다. 인용된 참조도는 첨부된 도면을 참조하면 된다.
도 1은 웨이퍼-연마 툴을 나타낸 도면,
도 2는 웨이퍼-슬러리-패드 시스템을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 이용될 수 있는 CMP 툴을 나타낸 도면,
도 4(a)는 본 발명의 실시 예에 따라 CMP 툴에서 대기할 필요없이 계속적으로 처리된 웨이퍼를 나타낸 도면,
도 4(b)는 프로세싱 동안 CMP 툴에서 연속적으로 처리되지 못하고 대기하고 있는 웨이퍼를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 방법이 구현된 컴퓨터 시스템의 간단한 블럭도를 나타낸 도면.
서로 다른 도면에서 동일 참조 부호는 동일하거나 유사한 소자를 나타낸다.
본 발명은 특정 도면을 참조하여 특정 실시 예에 대해 설명되겠지만, 그에 제한되는 것은 아니며, 단지 청구항에 의해서만 제한된다. 청구항에서의 참조 부호는 범주를 제한하는 것으로 이해되어서는 안된다. 도시된 도면은 단지 개략적인 것으로 제한을 위한 것은 아니다. 도면에 있어서, 일부 소자들의 크기는 과장되어 있 으며 설명을 위해 축적으로 도시하지는 않았다. 본 명세서 및 청구항에서 설명된 용어 "포함"은 다른 소자나 단계들을 배제하기 위한 것이 아니다. 단수형 명사가 이용되는 경우, 그것은 특정하게 다르게 언급하지 않는다면, 그들이 복수개 있음을 포함한다.
또한, 명세서 및 청구항에서 용어, 제 1, 제 2, 제3 등은 유사한 소자들을 구별하는데 이용되는 것으로 반드시 연속적이거나 연대순을 설명하기 위한 것은 아니다. 그와 같이 이용된 용어는 적절한 상황하에서는 상호 교환될 수 있으며, 본 명세서에서 설명된 본 발명의 실시 예는 본 명세서에서 설명되거나 도시된 것과 다른 시퀀스로 동작할 수 있다.
청구항에 이용된 용어 "포함"은 이후에 리스트된 수단으로 제한하기 위한 것으로 해석되어서는 안된다. 그것은 다른 소자나 단계를 배제하는 것이 아니다. 따라서, "수단 A 및 B를 포함하는 장치"라는 표현의 범주는 부품 A 및 B만을 포함하는 장치로 국한되어서는 안된다. 그것은, 본 발명의 경우에 단지 장치의 관련 부품들이 A 및 B임을 의미한다.
본 발명은, 프로세스중에 2개의 후속하는 단계 사이에서 예를 들어, 반도체 웨이퍼와 같이 연마될 기판을 공기에 노출시키는 것을 방지하거나 적어도 최소화하는 CMP 툴 및 CMP 프로세스를 제공한다. 그 방법에서는, 웨이퍼와 같은 기판이 부식과 같은 손상 가능성을 줄이거나 전혀 없게 한다. 기판은 일반적인 또는 부분적으로 처리된 반도체 웨이퍼일 수 있다. 이에 따라 전기 또는 전자 장치와 같은 고 품질의 제품을 생산할 수 있다.
도 3에는, 제 1 웨이퍼 캐리어(12)를 가진 로드/언로드 스테이션(load/unload station)(11), 제 2 웨이퍼 캐리어(14)를 가진 제 1 연마 플랫폼(13), 제 3 웨이퍼 캐리어(16)를 가진 제 2 연마 플랫폼(15) 및 제 4 웨이퍼 캐리어(18)를 가진 제 3 연마 플랫폼(17)을 포함하는 CMP 툴(10)이 개략적으로 도시되지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 연마 플랫폼(13,15,17)에 대한 프로세스 할당은, 예를 들어, 이하에 제공된다. 본 예시는 단지 설명과 이해를 쉽게 하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명을 제한하기 위한 것은 아님을 알아야 한다.
CMP는, 예를 들어, 전자 장치와 같은 제조 프로세스에서 구리 상호 접속을 형성하는 동안에 이용될 수 있다. 구리 CMP(Cu-CMP)는 구리 상호 접속을 형성하기에 바람직한 방식인데, 그 이유는 구리가 플라즈마 에칭 프로세스의 필수적인 특징인, 200℃미만의 비교적 저온에서 구리의 휘발성 합성물의 결핍으로 인해 플라즈마 에칭에 의해 패터닝될 수 없기 때문이다. Cu-CMP에 있어서, 상호 접속을 위한 구리 금속화는, 예를 들어, 탄탈륨(Ta) 또는 탄탈륨 질화물(TaN)과 같은 장벽 필름 물질을 적절히 선택하여 당업자에게 알려진 다마신 기법(damascene technique)과 조합함에 의해 달성될 수 있다.
다마신 프로세스는, 산화물과 같은 절연체를 증착하고, 산화물에 트렌치를 에칭하고, 전면에 금속을 증착하고, CMP로 연마하여 트렌치에 단지 금속만을 남기는 것을 수반한 금속 라인 형성 방법이다. 이것은, 우선적으로 금속이 증착되고, 금속이 에칭을 통해 패터닝되며, 산화물이 증착되어 금속 사이의 갭을 충진하는 전통적인 시퀀스와는 반대이다. 다마신 프로세싱은 (금속 라인들 사이에 산화물을 충 진하는) 갭 충진 문제를 제거한다. 그것은 금속 에칭이 아닌 산화물 에칭을 이용하고 산화물 CMP 단계가 아닌 금속 CMP 단계를 이용한다는 점에서 제조시에 이용된 프로세스들의 서로 다른 분산을 유발한다. 다마신 프로세스의 다른 장점은, 금속 라인들과 비아(via)들이 한 프로세스 사이클에서 형성될 수 있어서, 전기적 성능, 그 회로의 신뢰성 및 생산 원가 측면에서 프로세스가 매우 매력적이라는 점이다.
JP-200144201호에는 장벽 필름을 이용한 다마신 구조 및 그의 제조가 설명되어 있다. 장벽 필름 아래에 존재하는 유전체층의 정정된 상부인 희생층이 이용된다. 장벽 필름은 구리와 하부 유전체 사이에서 접착 촉진제로서 작용하고 확산 장벽으로서 작용한다. 제 1 CMP 단계 동안에 여분의 구리가 제거된다. 장벽 필름은 제 2 CMP 단계 동안에 제거된다. 장벽 필름이 제거될 때, 구리 또한 제거된다. 장벽 필름이 제거될 때, 구리보다 고속으로(100배) 희생 필름이 제거된다. CMP에 의해 여분의 구리 및 장벽 필름이 제거되고 요구된 다이 및 웨이퍼-스케일 평탄화가 달성된다.
상기에서 예시적으로 설명된 것과 관련하여, CMP 툴(10)에 의해 제 1 웨이퍼는 로드/언로드 스테이션(11)에 로딩될 수 있으며, 후속적으로 제 1 연마 플랫폼(13)으로 이동하는 반면, 제 2 웨이퍼는 로드/언로드 스테이션(11)을 통해 CMP 툴(10)로 도입된다. 제 1 연마 플랫폼(13)상에서, 예를 들어, Rohm 및 Haas 전자 물질로부터 획득할 수 있는 EPL2361과 같은 슬러리를 이용하여 구리 CMP가 실행된다. 그러한 구리 CMP 슬러리는 높은 제거 속도로 벌크 구리 필름을 제거하는데 이용된다. 그 프로세스는 장벽 필름에서 효율적으로 정지해야 한다. 그 프로세스는 Cu와 장벽/산화물간 높은 선택도를 가진다. 약 1㎛의 두께를 가진 구리층의 경우, 예를 들어, 제 1 연마 플랫폼(13)상에서의 주 프로세싱 시간은 70초와 90초 사이이다. 이 단계의 종료 시간은 종단점 검출기에 의해 트리거된다.
다음, 제 1 웨이퍼는 제 2 연마 플랫폼(15)으로 이동하고, 제 2 웨이퍼는 제 1 연마 플랫폼(13)으로 이동하며, 제 3 웨이퍼는 로드/언로드 스테이션(11)으로 도입된다. 제 2 연마 플랫폼(15)에 있어서, 예를 들어 Rohm 및 Haas 전자 물질로부터 획득할 수 있는 CUS1351과 같은 슬러리를 이용하여 장벽 CMP가 실행된다. 장벽 CMP 프로세스의 기능은 Ta 또는 TaN과 같은 장벽 필름 물질을 제거하는 것이다. 장벽 필름 제거용 슬러리는 높은 선택도를 가지며, 그 프로세스는 희생층에서 중지된다. 제 2 연마 플랫폼(15)상에서의 주 프로세싱 시간은, 예를 들어, 45초와 60초 사이이다. 종료 기간은 종단점 검출기에 의해 트리거되며, 또는 주 프로세싱 시간은 고정된 기간을 가진다.
후속하여, 제 1 웨이퍼는 제 3 연마 플랫폼(17)으로 이동하고, 제 2 웨이퍼는 제 2 연마 플랫폼(150으로 이동하며, 제 3 웨이퍼는 제 1 연마 플랫폼(13)으로 이동하고, 제 4 웨이퍼는 로드/언로드 스테이션(11)으로 도입된다. 제 3 연마 플랫폼(17)상에서, 예를 들어, 희생층이 제거된다. 대안적인 반도체 프로세싱 단계에서, 제 3 연마 플랫폼상에서 버핑(buffing)이 실행된다. 버핑을 위해 이용될 수 있는 슬러리는, 예를 들어, Rohm 및 Haas 전자 물질로부터 획득할 수 있는 Klebosol 1501-50이다. 기계적 세정 단계인, 버핑 단계는 최종 평탄화 및 결함 감소 단계로서 작용한다. 제 3 연마 플랫폼(17)상에서의 주 프로세싱 시간은, 예를 들어, 10초 와 20초 사이이며, 일반적으로는 고정된 기간을 가진다.
다음, 제 1 웨이퍼는 CMP 툴(10)로부터 제거될 로드/언로드 스테이션(11)으로 이동하고, 제 2 웨이퍼는 제 3 연마 플랫폼(17)으로 이동하며, 제 3 웨이퍼는 제 2 연마 플랫폼(15)으로 이동하고, 제 4 웨이퍼는 제 1 연마 플랫폼(13)으로 이동하며, 제 4 웨이퍼는 로드/언로드 스테이션(11)을 통해 CMP 툴(10)로 도입된다.
상술한 시퀀스는, 처리될 모든 웨이퍼가 CMP 툴(10)을 떠날 때까지 반복된다.
웨이퍼 린스 단계는 각 연마 단계 이후에 실행된다. 이 린스 단계 동안에, 웨이퍼는 물 또는 보다 일반적으로는 연마 패드상에서 고압으로 살포되는 0.0001 및 0.1M 사이의 농도를 가진 벤조트리아졸(Benzotriazole) 용액과 같은 적절한 세정 용액을 이용하여 매우 낮은 압력 및 낮은 속도로 서서히 연마된다. 일반적으로, 린스 단계는 수초의 고정된 시간 기간, 전형적으로는 10초와 15초 사이에 실행된다. 린스 단계의 목적은 이전 연마 단계로부터의 화학적 잔유물과 잔해를 웨이퍼 표면으로부터 제거하는 것이다. 린스 단계 이후, 웨이퍼는 연마 패드로부터 리프트업되고 후속하는 연마 단계동안에 다음 연마 플랫폼 상으로 이동한다. 완벽하게 조정된 연마 시퀀스에서는, 웨이퍼가 임의의 대기 시간없이 다음 연마 단계로 곧바로 이동한다. 그러나, 실제에 있어서는, 상술한 바와 같이 웨이퍼가 CMP 툴(10)상의 모든 연마 플랫폼(13,15,17)중 가장 긴 연마 단계가 종료하는 것을 항상 대기해야만 하는데, 그 이유는 모든 웨이퍼가 동일 웨이퍼 전달 메카니즘상에 실장되기 때문이다. 상술한 예시에서, 제 1 연마 플랫폼(15)과 제 3 연마 플랫폼(17)상의 웨이 퍼들은 제 1 연마 플랫폼(13)상의 추가 프로세싱이 종료하는 것을 약 10초와 45초 사이 및 60초와 80초 사이동안 대기해야만 하며, 이후에 다음 단계로 이동한다. 이러한 공기중 대기는 바람직하지 않으며, 피하는 것이 바람직한데, 그 이유는 린스 이후에 웨이퍼의 표면이 젖어있고 이전 연마 단계 동안에 이용되었던 슬러리로부터 도래한 화학적 잔유물의 트레이스를 포함하기 때문이다. CMP 툴(10)의 높은 화학적 활성 환경 분위기에서의 대기는 바람직한 선택이 아닌데, 그 이유는 그러한 것이 예시된 바와 같이 웨이퍼상의 금속 특성에 손상(부식)을 주기 때문이다. 프로세싱 동안에 공기중에서 대기한 결과 금속 부식이 발생하였다는 보고가 있었다. 도 4(a)에는 연속적으로 프로세싱되었고 프로세싱 동안에 CMP 툴(10)에서 대기할 필요가 없는 웨이퍼(19a)가 도시된다. 도 4(b)에는, 프로세싱 동안에 CMP 툴에서 대기해야만 하고 따라서 연속적으로 프로세싱되지 않은 웨이퍼(19b)가 도시된다. 도 4(a)에 도시된 웨이퍼(19a)는 웨이퍼 에지(21)상에 갈색 스폿(20)을 포함하고 있음을 볼 수 있다. 도 4(b)에 도시된 웨이퍼(19b)의 경우, CMP 툴(10)에서의 대기 시간은 1분을 초과하였다. 그 경우, 갈색 스폿(20)을 육안으로 볼 수 있다. 보다 짧은 대기 기간의 경우, 손상 또는 갈색 스폿(20)을 현미경으로 볼 수 있을 것이다.
본 발명은 CMP 툴 구성에 대한 변경 및 CMP 툴(10)에서의 프로세싱을 기다리는 젖은 웨이퍼와 관련된 부식 문제를 제거하는 제어 소프트웨어를 제안한다. 그 소프트웨어는 프로세스를 제어하는 코드를 포함한다. 그 소프트웨어는 컴퓨터와 같은 임의의 적절한 처리 엔진, 예를 들어 마이크로제어기내의 내장형 마이크로프로세서 또는 예를 들어 FPGA와 같은 프로그램 가능 게이트 어레이와 같은 디지털 로 직 장치상에서 실행된다. 그 소프트웨어는 임의의 적절한 저장 매체, 예를 들어, 디스켓, 하드 드라이브, 테이프 저장, CD-ROM이나 DVD-ROM과 같은 광학 디스크, 고체 상태 메모리상에 저장될 수 있다. 본 발명에 따르면, 각 연마 플랫폼(13,15,17)상에서의 2개의 후속하는 연마 단계간의 린스 시간 기간은 더이상 고정된 시간을 갖지 않는다, 대신에, 모든 연마 플랫폼(13,15,17)상의 린스 단계의 종료 시간은 모든 연마 플랫폼(13,15,17)의 최종 종단점 신호, 즉 연마 단계가 가장 긴 시간을 소비하는 연마 플랫폼(13,15,17)의 종단점 신호에 의해 트리거되어야 한다. 이러한 종단점 신호는, 연마 플랫폼(13,15,17)에 대한 고정된 시간 기간이 지나거나, 종단점에 도달했음을 종단점 검출기가 검출한 후에 제공된다. 종단점은 여러 방법에 의해 검출된다. 바람직한 방법은 연마된 표면의 광학적 성질의 변경에 의존하는 광학적 방법이다. 여러 가지 방식들로 광학적 측정이 실행될 수 있는 바, 그 방식들 모두는 본 발명의 범주내에 포함된다. 예를 들어, 연마된 표면의 반사 성질에 있어서의 변경이 이용된다. 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 연마 패드에 매립된 윈도우를 통해 연마하는 동안 웨이퍼 표면상에 반사된 레이저 소오스로부터의 광이 측정된다. 소정 물질층이 웨이퍼 표면으로부터 제거되고, 그에 의해 그 아래의 다른층/물질이 노출되면, 웨이퍼에 의해 반사된 광량이 변경된다. 결론적으로, 종단점에 도달한다. 제 2 방법은 연마된 표면의 기계적 특성에 기반한다. 예를 들어, 본 발명의 추가적인 실시 예에 있어서, 웨이퍼와 연마 패드간의 마찰력이 연마동안에 측정되거나 모니터링된다. 한 물질에서 다른 물질로 변경되면 마찰력이 변경된다. 따라서, 마찰력의 변경이 측정되면, 종단점에 도달한 것이다. 이러한 마찰 측정은 많 은 방식으로 실행될 수 있는바, 그 모든 방식은 본 발명의 범주내에 포함된다. 추가적인 실시 예에 있어서, 종단점을 결정하기 위해 음향 방식이 이용된다. 연마는 모니터링 가능한 음향 에너지를 생성할 수 있다. 소정 물질층이 웨이퍼 표면으로부터 제거되어 그 아래의 다른 층/물질이 노출되면, 음향 신호가 변경될 것이다. 이것이 종단점으로서 이용된다. 추가적인 실시 예에 있어서, 전기적 방법이 이용된다. 예를 들어, 웨이퍼의 전기적 성질이 측정된다. 소정 물질층이 웨이퍼 표면으로부터 제거되어 그 아래의 다른층/물질이 노출되면, 전기적 성질의 변경이 종단점으로 이용될 수 있다.
그러나, 그러한 설정에 따라, 다른 연마 플랫폼들(13,15,17)의 주 프로세스 시간들간의 차이에 의거한 하나 이상의 연마 플랫폼(13,15,17)상에서의 린스 실행이 전혀 이루어지지 않거나 거의 이루어지지 않을 수 있다. 그러므로, 가장 느린 연마 플랫폼(13,15,17)의 종단점 신호 이후에 모든 연마 플랫폼(13,15,17)상에서의 린스가, 안정적이고 충분한 웨이퍼 표면 세정을 제공하는데 필요한 제한된 시간 기간동안에 계속되는 것이 중요하다. 본 발명에 따른 린스 단계를 위한 가외 시간 기간을 최소 린스 시간이라 한다. 최소 린스 시간은 1초와 60초 사이일 수 있으며, 전형적으로는 8초와 10초 사이일 수 있다. 이러한 최소 린스 시간은 화학적 잔유물 및 잔해의 적절한 제거를 보장할 필요가 있다.
그 방식에 있어서, 린스 단계는 서로 다른 연마 플랫폼(13,15,17)의 각각에서 서로 다른 제 1 시점에 시작하여 연마 단계가 가장 긴 시간을 소요하는 연마 플랫폼(13,15,17)에 의해 결정되는 동일하거나 실질적으로 동일한 제 2 시점에서 종 료한다. 실질적으로 동일한 제 2 시점이란, 각 연마 플랫폼(13,15,17)에서의 세정 및 린스 단계의 종료들간의 차이가 2초를 초과하지 않음을 의미한다. 따라서, 린스 단계는 다수의 서로 다른 연마 플랫폼(13,15,17)의 각 플랫폼에 대해 적어도 2의 서로 다른 시간 기간이 소요되며, 종래 기술의 CMP 툴과는 반대로 고정된 기간을 갖지 않는다.
CMP 툴에 대한 본 발명을 구현하기 위하여, 소프트웨어 선택이 제공됨으로서, 사용자는 프로세스 레시피(process recipe)에 있어서의 특정 최소 린스 시간을 설정할 수 있다. 그 최소 린스 시간은, 모든 연마 플랫폼(13,15,17)의 최종 종단점 신호가 트리거될 때 린스 단계의 시간 기간에 부가된다. 즉, 실제 린스 시간 기간은 CMP 툴(10)의 연마 플랫폼(13,15,17)중 임의의 플랫폼에서의 가장 느린 연마 프로세스에 의해 정의된다. 그 방식에서는, 모든 연마 플랫폼(13,15,17)상의 웨이퍼들이 동시에 또는 실질적으로 동시에 리프트오프되며, 공기중에서의 대기없이 곧바로 다음 연마 단계로 전달된다.
CMP 툴(10)은 컴퓨터 시스템(25)에 접속될 수 있다. 컴퓨터 시스템(25)을 통해, 플랫폼(13,15,17)의 회전 속도, 플랫폼(13,15,17)상의 압력, 각 프로세싱 단계에 대한 시간 기간등과 같은 CMP 프로세스를 위한 파라메타들이 설정된다. 선택적으로, CMP 툴(100)과 컴퓨터 시스템(25) 사이에 증폭 소자가 배치되어 컴퓨터 시스템(25)에서 CMP 툴(10)로 전송되는 신호를 증폭한다.
도 5에는 본 발명의 방법이 내장된 컴퓨터 시스템(25)의 간단한 블럭도가 도시된다. 시스템(25)과 같은 컴퓨터 시스템은 본 발명의 방법을 구현하도록 적절하 게 프로그램된 것으로 본 발명의 일부이다.
컴퓨터 시스템(25)은 버스 서브시스템(27)을 통해 다수의 주변 장치와 통신하는 프로세서(26)를 포함한다. 그 프로세서(27)는, 예를 들어, 마이크로프로세서이다. 프로세서(26)는 프로그램 가능 로직 어레이(Programmable Gate Array : PLA), 프로그램 가능 어레이 로직(Programmable Array Logic : PAL) 또는 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array : FPGA)와 같은 프로그램 가능 게이트 어레이일 수 있다. 주변 장치는 메모리 서브시스템(28), (예를 들어 파라메타를 입력시키는)사용자 입력 장비(29) 및 파일 저장 시스템(30)을 포함한다. 구현에 따라(컴퓨터 시스템(25)은 데스크탑 시스템, 휴대용 시스템 또는 내장형 제어기이다), 컴퓨터 시스템(25)은 디스플레이 서브시스템(31)과, 프린터(32)와 같은 출력 장치를 포함한다.
용어 "버스 시스템"은 일반적으로 시스템의 여러 부품들이 의도한 대로 서로 디지털적으로 통신할 수 있게 하는 임의의 메카니즘을 포함하는데 이용된다. 컴퓨터 시스템(25)의 다른 부품들이 동일한 물리적 위치에 있을 필요는 없다. 컴퓨터 시스템(25)의 일부가 무선 전송 매체를 포함한 여러 네트워크 매체를 통해 접속될 수 있다.
메모리 서브시스템(28)은 적어도 하나의 메모리, 예를 들어, 실행 가능 컴퓨터 프로그램 명령이 저장되는 RAM(33)과 ROM(34)을 포함하는 다수의 메모리를 포함한다. 일부 실시 예에서는, 프로세서(26)를 통하지 않고 메모리로 또는 메모리로부터 전달할 수 있게 하는 DMA 제어기(35)가 포함된다. 사용자 입력 장비(29)는 키보 드(37) 및/또는 포인팅 장치(38)를 버스 서브시스템(27)에 접속하는 사용자 인터페이스 어댑터(36)를 포함한다. 포인팅 장치(38)는 마우스, 트랙볼, 터치패드 또는 그래픽 태블릿(graphics tablet)과 같은 간접 포인팅 장치 또는 디스플레이 장치(39)에 합체된 터치 스크린 장치와 같은 직접 포인팅 장치일 수 있다.
디스플레이 서브시스템(31)은, 전형적으로, 디스플레이 장치(39)를 버스 서브시스템(27)을 접속시키는 디스플레이 제어기(40)를 포함한다. 디스플레이 장치(39)는 CRT(Cathode Ray Tube), LCD와 같은 평탄 패널 장치 또는 가스 플라즈마 기반 평탄 패널 디스플레이, 또는 프로젝션 장치일 수 있다. 디스플레이 제어기(40)는 디스플레이 장치(39)에 제어 신호를 제공하고, 통상적으로, 디스플레이 장치(39)상에 나타나는 픽셀들을 저장하는 디스플레이 메모리(41)를 포함한다.
파일 저장 시스템(30)은 프로그램 및 데이터 파일에 대해 영구적인(비 휘발성) 저장을 제공하며, 디스크 및 테이프 드라이브와 같은 주변 장치를 버스 서브시스템(27)에 접속하는 I/O 어댑터(42)를 포함한다. 주변 장치는 적어도 하나의 하드 디스크 드라이브(43)와 적어도 하나의 플로피 디스크 드라이브("디스켓")(44)를 포함한다. 하드 디스크 드라이브(43)는 디스크 드라이브로 및 그로부터의 전달 속도를 향상시킨 고속 메모리를 포함하는 캐쉬 메모리 서브시스템(45)을 포함한다. CD-ROM 드라이브(46) 및 광학적 장치와 같은 다른 장치가 있을 수 있다. 추가적으로, 시스템(25)은 제거 가능 매체 카트리지를 포함하는 유형의 하드 디스크 드라이브를 포함한다. 컴퓨터 시스템(25)은 적절한 통신 어댑터 및 모뎀에 의해 인터넷과 같은 광역 네트워크에 접속할 수 있다.
당업자라면 도 5에 도시된 하드웨어가 구현에 따라 달라질 수 있음을 알 것이다.
컴퓨터 시스템(25)의 메모리 서브시스템내에 저장된, 또는 디스켓, 하드 드라이브, 테이프 저장, CD-ROM이나 DVD-ROM과 같은 광학적 디스크상에 저장된 소프트웨어는 컴퓨터 시스템(25)의 프로세서(26)상에서 실행될 수 있다. 사용자는 이들 파라메타를 키보드(37)를 통해 입력함으로서 타이밍 및 속도 파라메타와 같은 특정 프로세스 파라메타를 설정해야만 하며 또는 이들 파라메타는 메모리로부터 페치되어야 한다. 이들 파라메타는 제어기에 의해 이용되며, 본 발명에 따른 CMP 프로세스를 실행할 때 CMP 툴의 구동을 제어한다. 즉, 이들 파라메타는 각 CMP 플랫폼(13,15,17)이 구동되는 회전 속도 및 압력의 기간 및 정도를 제어하는데 이용된다. 이들 파라메타들은 각 플랫폼이 동일 프로세싱 시간을 갖도록 하는데, 그 프로세싱 시간은 연마 시간을 포함하며, 각 플랫폼마다 선택적으로 린스 시간을 포함한다.
따라서, 본 발명에서는 CMP 프로세스동안 2개의 후속하는 연마 단계들 사이에 가요성 린스 시간 기간을 제안한다. 본 발명은 전자 장치를 제조할 때 구리의 상호 접속을 형성하는 동안에 이용되는 CMP 프로세스에 대해 설명되었지만, 본 발명에 따른 CMP 프로세스 및 툴이 다른 제조 프로세스에 이용된 다른 CMP 프로세스에 적용될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 상술한 CMP 툴(10)은 3개의 연마 플랫폼(13,15,17)을 포함한다. 그러나, 다른 응용의 경우에는, CMP 툴(10)이 다른 개수의 연마 플랫폼을 포함할 수 있다.
상술한 실시 예에 있어서, 각 연마 플랫폼(13,15,17)상의 각 프로세싱 단계는 연마 단계와 린스 단계를 포함한다. 그러나, 상술한 실시 예가 본 발명에 국한되지 않음을 알 것이다. CMP 프로세스는, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 예를 들어, 다른 연마 플랫폼(13,15,17)에서 동시에 실행되는 적어도 2개의 프로세싱 단계를 포함한다. 각 프로세싱 단계는 연마 단계를 포함하며, 적어도 하나의 프로세싱 단계는 린스 단계를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, CMP 프로세스에 있어서, 제 1 프로세싱 단계는 제 1 시간 기간을 가진 연마 단계 및 린스 단계를 포함한다. 제 2 프로세싱 단계는 단지 제 2 시간 기간을 가진 연마 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 제 2 시간 기간은 제 1 시간 기간보다 더 길다. 제 1 프로세싱 단계의 전체 프로세싱 시간 기간은 제 1 프로세싱 단계와 제 2 프로세싱 단계가 실질적으로 동일 시간에 종료하도록 조정된다. 실질적으로 동일한 시간에 종료한다는 것은, 제 1 프로세싱 단계의 종료 시간과 제 2 프로세싱 단계의 종료 시간이 2초를 초과하지 않는다는 것을 의미한다. 제 1 프로세싱 단계의 전체 프로세싱 시간 기간을 조정하는 것은, 특정 CMP 프로세스에 대한 연마 시간이 고정된 시간 기간을 가질 때 린스 단계의 시간 기간을 조정함에 의해 실행된다. 그 방법에서는, 제 1 프로세싱 단계를 거치는 제 1 웨이퍼가 제 2 프로세싱 단계를 거치는 제 2 웨이퍼를 대기할 필요가 없다. 유사하게, 3 이상의 동시적인 프로세스 단계를 포함하는 CMP 프로세스에서는, 다른 프로세싱 단계의 시간 기간의 설정은, 다른 연마 플랫폼(13,15,17)에서의 모든 프로세싱 단계가 실질적으로 동일한 시간에 종료하고 웨이퍼의 어느 것도 다음 연마 플랫폼(13,15,17)으로 전달되기 전에 공기중에 대기할 필요가 없도록 이루어진다.
본 발명에 따른 방법 및 장치는 2가지 중요한 장점을 나타낸다. 첫째, 2 연마 단계들 사이에 공기주에 대기하는 젖은 웨이퍼가 아예 없거나 실질적으로 없으며, 따라서 부식과 같은 손상 위험이 최소화될 수 있다. 2번째 장점은, 가장 최근에 종료된 CMP 단계 이후에, 처리된 웨이퍼가 최소 린스 시간 동안에 린스 단계를 거치기 때문에 툴 처리량에 대해 부정적인 영향을 미치지 않는다는 것이다. 거기에서는 추가되는 가외 시간이 없으며, 이것은, 예를 들어, 안전 마진이 틀림없이 구축되어 있기 때문에, 린스 단계를 위해 고정된 종료 시간이 설정되어 있는 경우일 수 있다. 본 발명의 다른 장점은, 연마 및 린스가 동일 웨이퍼 캐리어상에 실행된다는 것이다. 대부분의 종래 기술의 CMP 툴에서는, 연마 단계가 실행된 웨이퍼 캐리어와는 다른 웨이퍼 캐리어상에서 린스가 실행된다. 이에 따라 큰 툴이 필요하게 되고, 이것은, 예를 들어, 세정실에 너무 큰 공간을 차지하기 때문에 단점으로 작용한다.
본 발명에 따른 장치에 대해 비록 바람직한 실시 예, 특정 구성 및 구조, 물질이 본 명세서에서 설명되었지만, 형태 및 세부 사항에 있어서 본 발명의 범주 및 사상을 벗어나지 않고도 다양한 변형 및 정정이 이루어질 수 있음을 알 것이다.
Claims (17)
- 적어도 2개의 연마 플랫폼(13,15,17)을 가진 화학적 기계적 평탄화 장치(10)로서,각 연마 플랫폼은 동시에 프로세싱 단계를 실행하는 수단을 가지며, 각 프로세싱 단계는 연마 단계를 포함하고, 적어도 하나의 상기 프로세싱 단계는 상기 연마 단계 이후의 린스 단계를 포함하고, 각 프로세싱 단계는 전체 프로세싱 단계 시간을 가지며,상기 장치(10)는 각 연마 플랫폼(13,15,17)에서의 프로세싱 단계가 실질적으로 동일한 시간에 종료하도록 전체 프로세싱 단계 시간을 설정하는 제어 수단을 포함하는화학적 기계적 평탄화 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 화학적 기계적 평탄화 장치는, 가장 느린 연마 단계의 종료 시간에 의해 각 연마 단계의 각 시간을 결정하는 수단을 더 포함하고, 상기 제어 수단은 적어도 하나의 린스 단계의 각각의 시간 기간을 조정함에 의해 전체 프로세싱 단계를 설정하는 수단을 가진화학적 기계적 평탄화 장치.
- 제 2 항에 있어서,프로세싱 단계의 종료 시간을 결정하는 종단점 검출기를 더 포함하는화학적 기계적 평탄화 장치.
- 제 1 항에 있어서,각 프로세싱 단계는 린스 단계 이후의 연마 단계를 포함하고, 상기 제어 수단은, 선행 연마 단계의 종료 시간과 가장 느린 연마 단계의 종료 시간간의 차이에 의해 결정되며, 최소 린스 시간과 함께 증가되는 시간 기간동안에 린스가 실행되도록 각 린스 단계의 기간을 제어하는화학적 기계적 평탄화 장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 제어 수단은 상기 최소 린스 시간을 1초와 60초 사이까지 제어하는화학적 기계적 평탄화 장치.
- 제 5 항에 있어서,상기 제어 수단은 상기 최소 린스 시간을 8초와 10초 사이까지 제어하는화학적 기계적 평탄화 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 화학적 기계적 평탄화 장치(10)는 제 1 연마 플랫폼, 제 2 연마 플랫폼 및 제 3 연마 플랫폼(13,15,17)을 포함하는화학적 기계적 평탄화 장치.
- 제 7 항에 있어서,제 1 연마 플랫폼, 제 2 연마 플랫폼 및 제 3 연마 플랫폼(13,15,17)은 각각 구리 CMP, 장벽 CMP 및 버핑(buffing)을 실행하는화학적 기계적 평탄화 장치.
- 기판의 화학적 기계적 평탄화 방법으로서,적어도 2개의 동시적인 프로세싱 단계를 포함하고,각 프로세싱 단계는 연마 단계를 포함하며,상기 프로세싱 단계들중 적어도 한 단계는 상기 연마 단계 이후의 린스 단계 를 더 포함하며,상기 모든 프로세싱 단계는 실질적으로 동일 시간에 종료되도록 제어되는화학적 기계적 평탄화 방법.
- 제 9 항에 있어서,모든 프로세싱 단계의 종료 시간은 가장 느린 연마 단계의 종료 시간에 의해 결정되며, 전체 프로세싱 단계 시간은 적어도 하나의 린스 단계의 각각의 시간 기간을 조정함에 의해 설정되는화학적 기계적 평탄화 방법.
- 제 9 항에 있어서,각 프로세싱 단계는 상기 연마 단계 이후의 린스 단계를 포함하고, 각 린스 단계는 선행 연마 단계의 종료 시간과 가장 느린 연마 단계의 종료 시간간의 차이에 의해 결정되며, 최소 린스 시간과 함께 증가하는 시간 기간동안 실행되는화학적 기계적 평탄화 방법.
- 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 기판은 반도체 웨이퍼 또는 부분적으로 처리된 반도체 기판인화학적 기계적 평탄화 방법.
- 프로세싱 엔진상에서 실행될 때, 기판의 CMP 프로세스에서의 프로세싱 단계를 위한 시간 기간을 설정하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서,상기 컴퓨터 프로그램 제품은 적어도 2개의 동시적인 프로세싱 단계를 포함하는 프로세스를 제어하는 코드를 포함하고, 각 프로세싱 단계는 연마 단계를 포함하며, 상기 프로세싱 단계들 중 적어도 한 단계는 상기 연마 단계 이후의 린스 단계를 더 포함하고, 모든 프로세싱 단계는 실질적으로 동일한 시간에 종료하는컴퓨터 프로그램 제품.
- 청구항 제13항에 따른 컴퓨터 프로그램 제품을 저장하는 기계 판독 가능 데이터 저장 장치.
- 전기 또는 전자 장치를 제조하는 방법으로서,상기 방법은 기판의 화학적 기계적 평탄화를 포함하고, 상기 화학적 기계적 평탄화는 적어도 2개의 동시적인 프로세싱 단계를 포함하고, 각 프로세싱 단계는 연마 단계를 포함하며, 상기 프로세싱 단계들 중 적어도 하나는 상기 연마 단계 이후의 린스 단계를 포함하고, 모든 프로세싱 단계는 실질적으로 동시에 종료되도록 제어되는장치 제조 방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 기판은 반도체 웨이퍼 또는 적어도 부분적으로 처리된 반도체 기판인장치 제조 방법.
- 파라메타들을 수신하고 상기 파라메타들을 청구항 제9항 내지 제12항중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하는 CMP 툴에 전송하는 입력 수단을 포함하는컴퓨터 시스템(25).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP04104686 | 2004-09-27 | ||
| EP04104686.3 | 2004-09-27 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20070055567A true KR20070055567A (ko) | 2007-05-30 |
Family
ID=35501116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020077006805A KR20070055567A (ko) | 2004-09-27 | 2005-09-15 | 화학적 기계적 평탄화 장치 및 방법, 컴퓨터 프로그램제품, 장치 제조 방법 및 컴퓨터 시스템 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1796873A1 (ko) |
| JP (1) | JP2008515182A (ko) |
| KR (1) | KR20070055567A (ko) |
| CN (1) | CN101065218B (ko) |
| TW (1) | TW200624221A (ko) |
| WO (1) | WO2006035337A1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102434418B1 (ko) * | 2022-03-10 | 2022-08-22 | (주)뉴이스트 | 반도체 웨이퍼의 연마 공정에 사용되는 캐리어 제조 방법 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8206197B2 (en) | 2007-04-20 | 2012-06-26 | Ebara Corporation | Polishing apparatus and program thereof |
| CN109262442A (zh) * | 2017-07-18 | 2019-01-25 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种清洗化学机械研磨设备的系统和化学机械研磨系统 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5738574A (en) * | 1995-10-27 | 1998-04-14 | Applied Materials, Inc. | Continuous processing system for chemical mechanical polishing |
| US6293845B1 (en) * | 1999-09-04 | 2001-09-25 | Mitsubishi Materials Corporation | System and method for end-point detection in a multi-head CMP tool using real-time monitoring of motor current |
| WO2001064395A2 (en) * | 2000-03-01 | 2001-09-07 | Speedfam-Ipec Corporation | A modular control system and method for a cmp tool |
| US6602724B2 (en) * | 2000-07-27 | 2003-08-05 | Applied Materials, Inc. | Chemical mechanical polishing of a metal layer with polishing rate monitoring |
-
2005
- 2005-09-15 WO PCT/IB2005/053043 patent/WO2006035337A1/en active Application Filing
- 2005-09-15 KR KR1020077006805A patent/KR20070055567A/ko not_active Application Discontinuation
- 2005-09-15 CN CN2005800407303A patent/CN101065218B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2005-09-15 EP EP05798546A patent/EP1796873A1/en not_active Withdrawn
- 2005-09-15 JP JP2007533018A patent/JP2008515182A/ja not_active Withdrawn
- 2005-09-23 TW TW094133140A patent/TW200624221A/zh unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102434418B1 (ko) * | 2022-03-10 | 2022-08-22 | (주)뉴이스트 | 반도체 웨이퍼의 연마 공정에 사용되는 캐리어 제조 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1796873A1 (en) | 2007-06-20 |
| CN101065218A (zh) | 2007-10-31 |
| TW200624221A (en) | 2006-07-16 |
| JP2008515182A (ja) | 2008-05-08 |
| CN101065218B (zh) | 2011-08-17 |
| WO2006035337A1 (en) | 2006-04-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6171436B1 (en) | Apparatus for removing slurry particles | |
| US7040967B2 (en) | Multi-step, in-situ pad conditioning system and method for chemical mechanical planarization | |
| KR100440417B1 (ko) | 화학-기계적연마응용을위해패드컨디셔너와웨이퍼캐리어를통합시키는장치 | |
| US7329321B2 (en) | Enhanced wafer cleaning method | |
| KR101215939B1 (ko) | 화학적 기계 연마 장치, 화학적 기계 연마 방법 및 제어 프로그램이 기록된 기록매체 | |
| US6806193B2 (en) | CMP in-situ conditioning with pad and retaining ring clean | |
| KR20080031123A (ko) | 기판처리 장치 및 기판처리 방법 | |
| KR20020010440A (ko) | 부식 및 다이싱이 감소되는 고스루풋 구리 화학 기계적연마(ｃｍｐ) 방법 및 장치 | |
| US6468135B1 (en) | Method and apparatus for multiphase chemical mechanical polishing | |
| JP3439402B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2005501411A (ja) | 一定ｐＨでの研磨及びスクラブ | |
| KR20070055567A (ko) | 화학적 기계적 평탄화 장치 및 방법, 컴퓨터 프로그램제품, 장치 제조 방법 및 컴퓨터 시스템 | |
| US10391604B2 (en) | Method of processing thin layer | |
| US20120142254A1 (en) | Polishing apparatus and exception handling method thereof | |
| US7067015B2 (en) | Modified clean chemistry and megasonic nozzle for removing backside CMP slurries | |
| EP1145287A1 (en) | Method and apparatus for cleaning a semiconductor wafer | |
| JP2004193377A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| CN110834267B (zh) | 化学机械研磨方法及其装置 | |
| JP2010278448A (ja) | シリコン・ポリシリコン表面の制御的パッシベーションのための研磨プラーテンリンス | |
| US6558228B1 (en) | Method of unloading substrates in chemical-mechanical polishing apparatus | |
| JP2010225790A (ja) | 基板の薄厚化方法および基板薄厚化装置 | |
| JP2001345298A (ja) | ポリッシング装置及び方法 | |
| KR100595142B1 (ko) | 화학적 기계적 연마 공정의 층간 절연막 미세 균열을방지하기 위한 반도체 소자의 제조 방법 | |
| WO2003018256A1 (en) | Method and apparatus for chemical mechanical planarization end-o f-polish optimization | |
| KR20060078929A (ko) | 반도체 웨이퍼의 구리 화학적 및 물리적 평탄화 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |