TW317005B - - Google Patents

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經濟部中央橾準局員工消费合作社印裝 317005 A7 B7五、發明説明（1 ) 〔發明所屬技術領域〕 本發明係關於半導雅裝置或半導體稹雅電路裝置之製 造技術，特別是關於藉硏磨工具對半導體晶園（以下稱爲 晶圓）之主面上所形成不特定多數之凹凸群進行硏磨俾使 晶園主面均匀平坦的硏磨技術，更詳言之爲關於該硏磨之 終點判斷技術。 〔習知技術〕 隨著半導體裝置之髙稹髖化，促使配線多層化，而晶 園主面所形成之凹凸之落差變成爲由1〜數〃 m之尺寸大 小不等。導致圚型（Pattern)形成時光蝕刻之焦矩深度 無法處理落差所造成影響，使加工精確度降低。另外，利 用習知濺射法形成金屬薄膜時覆蓋範圍（coverage)不隹 。作爲其解決方法有人揭示過，藉化學機械硏磨（Che mica 丨 Mechanical Polishing， 以下稱 CMP ) 對晶 園主面 之凹凸進行硏磨以使晶圈主面平坦化者。 藉CMP對晶圓主面所形成之凹凸硏磨以使晶園主面 平坦化之平坦化技術中，因爲晶圓主面所形成凹凸之落差 爲大約2 〃 m左右之極小尺寸，故硏磨量之精確度控制被 要求在0 . l#m以下。該硏磨量之控制方法一般係採用 ，事先測置硏磨時間與硏磨置間之關係，再利用該關係來 管理硏磨時間並據以控制硏磨置之控制方法。 又，關於CMP技術中監視振動據以判斷CMP之終 點的技術，在特開平6 - 3 4 2 7 7 8號公報中有所揭示 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐> 317005 A7 B7 經濟部中央橾準局貝工消費合作杜印製 五、發明説明（2 ) 0 〔發明所欲解決之問題〕 上述藉CMP使晶圓主面平坦化時藉由硏磨時間之管 理來控制硏磨置之硏磨置控制方法中，因爲硏磨時間與硏 磨置間之關係係經常保持變動，故有必要經常校正硏磨時 間與硏磨置間之關係，導致平坦化工程變爲煩雜，此爲其 缺點。亦即，CMP之硏磨速度極容易受硏磨工具之表面 狀態之影響。從動於CMP之往復進行，硏磨工具之表面 狀態將因摩耗等導致劣化，故硏磨速度隨著硏磨作業時間 之經過而減低，而且減低量亦不一致。因此，有必要定期 或不定期使用測定用晶園資際測試硏磨時間與硏磨量間之 關係，並對該關係予以補正。另外，劣化之硏磨工具可利 用鑽石磨石予以加工處理（dressing)。該加工處理過之 硏磨工具之硏磨速度爲未知狀態，故加工處理時，有必要 使用測定晶園測定加工處理之硏磨工具之硏磨時間與硏磨 量間之關係，再對該關係進行補正。爲了避開上述硏磨量 管理之類雜，藉CMP進行晶園主面之平坦化時能自動判 斷其硏磨終點之EPD (End Point Detection)之技術 之開發乃被期待著。 本發明目的在於提供一種可滿足上述要求之CMP技 術及半導體積體電路裝置之製造技術。 採用CMP進行晶園平面之平坦化技術時，測定施加 於硏磨中之晶園之硏磨電阻之樊動，並根據該測定結果.自 (請先閲讀背面之注意ί項再填寫本頁) 装 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Λ4规格（210X297公釐） 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印製 A7 __B7 _五、發明説明（3 ) 動判斷硏磨終點之終點判斷技術被揭示過。但是，因爲硏 磨電阻會隨硏磨工具之表面狀態作激烈變動，硏磨電阻亦 隨硏磨之凹凸之形狀或配列密度等硏磨側之條件作激烈變 動，故利用硏磨電阻之測定來獲得正確之終點判斷，所需 解決之問題很多。 本發明之第2目的在於提供一種，即使硏磨側之晶圓 主面之條件不同，亦能自動且正確地·判斷硏磨終點的硏磨 技術。 本發明上述目的及特徴，可由本說明害之記載及圖面 加以理解。 〔解決問題之方法〕 本發明之代表性著之概要，可簡單說明如下。 亦即，藉由化學機械硏磨對半導體晶圓之主面上所形 成之不特定多數之凹凸群進行硏磨以達平坦化之際，在半 導體晶圃之一部分事先形成與上述凹凸群具有不同之特定 周期之至少1個凹凸群，於硏磨中，藉由該凹凸群之感應 來檢測事先推測之頻率之振動，再根據該振動强度之衰減 度來判斷硏磨終點。 又，在半導體晶圓之一部分事先形成具備互異之特定 周期之至少1對凹凸群，於進行化學機械硏磨之際，兩凹 凸群所感應可根據事先推測之1對頻率之强度衰減度間之 比來判斷硏磨之終點。 藉由硏磨布（cloth〉等硏磨工具對半導體晶圓主面 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

T Μ衣 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉Α4規格（210X 297公釐） A7 B7 經濟部中央樣隼局負工消费合作社印裝 五、發明説明（4 ) 上所形成凹凸群進行硏磨時，在半導體晶圓及硏磨布每隔 一定時間會產生重複相同運動之機械振動（以下簡單稱爲 振動），而該振動之頻率係受到硏磨工具之滑動於凹凸群 之速度（以下稱滑動速度）除以凹凸群之節矩所得之値的 影響，此一現象經由本案發明人發現。振動產生之理由在 於，硏磨凹凸群之際，硏磨布之表面追從於凹凸群之表面 ，在其厚度方向反複產生變形，致使半導體晶圓振動。又 ，振動頻率之所以受凹凸群之節矩之影響，乃因對凹凸群 硏磨之際，硏磨布之表面會追從於凹凸群之表面之故。 再者，當藉硏磨布對半導體晶圓主面所形成凹凸群硏 磨時，振動之强度（振幅）亦呈漸次衰減，此一現象亦由 本案發明人發現。振動强度漸次衰減之原因爲，隨硏磨之 進行，凹凸群之落差漸次變小，硏磨布表面追從凹凸群之 表面，在其厚度方向之變形程度亦漸次變小。因此，經由 在半導體晶圓上事先形成之已知節矩之凹凸群，則硏磨中 所產生振動之頻率即可藉由將硏磨時硏磨布之滑動速度保 持一定而事先求出。 上述第1方法，藉由硏磨布對半導體晶圚主面上所形 成不特定多數之凹凸群進行硏磨據以使半導體晶園主面達 均匀平坦化之際，從不特定多數之凹凸群中會產生不特定 多數之具備互異之未知頻率的振動。但是，因爲從事先形 成在半導體晶圓上之已知節矩之凹凸群，可事先求出硏磨 中產生之振動之頻率，因此，可從不特定多數之振動之中 予以特定、檢測出。因爲產生該檢測出之特定振動之凹凸 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） n (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 317005 A7 經濟部中央棣準局属工消費合作社印袈 __B7五、發明説明（5 ) 群之節矩爲已知，故若以當初之振幅之大小爲1則現在振 幅之大小之程度（以下稱爲衰減度）可事先求得，同時， 衰減度與落差之減少度間之關係可事先求得。因此，由衰 減度與段差之減少度間之關係，事先針對衰減度規定硏磨 終點，於實際之半導體晶圚之硏磨時，在已知節矩之凹凸 群所產生特定頻率之振動之振幅之衰減度達到事先規定之 終點時，硏磨即自動終止。 又，藉硏磨布對半導體晶園主面所形成凹凸群進行硏 磨時，振動之强度（振幅）呈漸次衰減，在頻率較髙之振 動時其衰減度變大，此一現象由本案發明人發現。亦即， 由上述現象可知，產生頻率較大之振動之凹凸群之節矩， 其尺寸爲較小。因此，節矩小之凹凸群之落差較之節矩大 之凹凸群之落差有更小之傾向，落差小之凹凸群將因硏磨 而較快變爲平坦，落差大之凹凸群將因硏磨而較慢變平坦 ，故頻率較大者之振動，其振幅之衰減度較顯著。 如上述第2方法所述般，與藉由單一頻率振動之衰減 度來判斷終點之場合相較，則藉由求出頻率不同之振動之 各種衰減度之比，可更提昇利用振動强度之衰減度來進行 終點判斷之精確度。 又，本案發明之概要，可簡單說明如下。 1_ .—種藉由對半導體晶圓（或半導體積體電路晶圆 )上多層配線之表面進行平坦化之化學機械硏磨的半導體 積體《路裝置之製造方法，其係包含有： (a )在用以形成半導體積體電路裝®用之半導體晶 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

T 本紙張尺度逋用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐） A7 B7 經濟部中央橾準局貞工消f合作社印製 五、發明説明（6 ) 圓上所形成下層絕緣膜（場（F i e 1 d ) S i 〇2、 CVDS i 〇2、SOG)之上面形成下層配線（A5配 線，多晶矽或聚合物字元線、高融點金屬字元線等）的下 層配線形成工程： (b)在上述下層絕緣膜及下層配線之上形成上層絕 緣膜的上靥絕緣膜形成工程： (c )藉由硏磨頭（直接或介由襯紙（backing sheet) 間接地 ） 保持形成有上述上層絕緣膜的半導體晶圓， 對硏磨布（或硏磨墊）邊供給化學硏磨材（或漿料）邊使 其在上層絕緣膜表面作相對硏磨藉以進行化學機械硏磨， 俾使上層絕緣膜之凹凸平坦化的平坦化工程； (d) 在進行上述化學機械硏磨時藉由監控2個以上 之振動之變化（藉由微音器等感測器）來判斷化學機械硏 磨終點的終點判斷工程； (e) 在已經平坦化處理過之上層絕緣膜上形成貫通 孔（包含所謂貫通孔、接觸孔、轉接孔等）的貫通孔形成 工程；及 (f )在形成有貫通孔之上層絕緣膜上形成次層（其 間存在有其他配線層亦可）之下層配線的次層下層配線形 成工程。 2 .如上述第1項之半導體積體電路裝®之製造方法 ，其中於平坦化工程中藉由監控硏磨布之至少2個以上之 振動之變化來判新硏磨終點者。 3 .如上述第1項之半導體積體電路裝置之製造方法 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X 297公釐） 經濟部中央樣準局負工消費合作社印裝 A 7 B7_ 五、發明説明（7 ) ，其中於平坦化工程中藉由監控具有互異之事先指定頻率 之2個以上之振動，並根據各振動强度之衰減度比來判斷 硏磨終點者。 4 .如上述第1項之半導體積體電路裝置之製造方法 ，其中振動係在保持半導體晶園之硏磨頭側監控者。 5.如上述第1項之半導體稹體m路裝置之製造方法 ，其中振動係在硏磨側被監控者。 6 .—種具備對半導體晶園之主面上所形成凹凸群進 行化學機械硏磨俾使半導體晶圓之主面平坦化之平坦化工 程的半導體積體電路裝置之製造方法，其特徵爲： 於進行化學機械硏磨時係藉由監控硏磨布之至少2個 以上之振動來判斷硏磨終點者。 7 .如申請專利範圍第6項之半導體積體電路裝置之 製造方法，其特徴爲： 分別指定，監控進行化學機械硏磨時所產生振動中至 少1對頻率之振動，並根據兩振動强度之衰減度間之比來 判斷化學機械硏磨終點者。 8 .如申請專利範圍第6項之半導體積體電路裝置之 製造方法，其特徵爲： 藉由預測來自於不特定多數之凹凸群中至少1對凹凸 群之節距之振動頻率，來指定上述待監控之振動之頻率者 0 9 .—種藉由化學機械硏磨對半導髏晶圓之多層配線 之表面進行平坦化的半導體積體電路裝置之製造方法，其 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 装· 訂 A7 B7 五、發明説明（8 ) 係具.備有： (a )半導體稹體電路裝置形成用之半導體晶圓上所 形成下厝絕緣膜上形成下層配線之同時，在下層絕緣膜上 形成至少一群具備與下層配線不同周期之凹凸群，的下層 配線及終點判斷用凹凸群形成工程； (b)在上述下層絕緣膜及下層配線之上形成上層絕 緣膜的上層絕緣膜形成工程： (c )藉由硏磨頭保持形成有上述上層絕緣膜之半導 體晶園，並邊供給化學硏磨材邊使硏磨布相對於上層絕緣 膜之表面作磨擦藉以進行化學機械硏磨俾使上層絕緣膜之 凹凸平坦化的平坦化工程； (d )於進行上述化學機械硏磨時，藉由監控控制上 述下層配線及終點判斷用凹凸群形成工程中所形成凹凸群 所產生之振動來判斷化學機械硏磨終點的終點判斷工程； (e)在已經平坦化之上層絕緣膜上形成貫通孔的貫 通孔形成工程；及 經濟部中央標準局身工消费合作社印裝 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) (f )在形成有貫通孔之上層絕緣膜上形成次層之下 層配線的次層下層配線形成工程。 1 0 .如申請專利範圍第9項之半導體積體電路裝置 之製造方法，其中在半導體晶圓之主面之一部分，分別形 成具備互異之既知周期之至少1對凹凸群，於進行上述硏 磨時，根據兩凹凸群所產生振動强度之衰減度間之比來判 斷化學機械硏磨終點者。 1 1 .如申猜專利範圍第9項之半導體積體電路裝置 本紙張尺度遑用t國國家標準（CNS) A4规格（210X297公釐） ~ -11 - 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（9 ) 之製.造方法，其中將具有既知周期之凹凸群配置在半導髏 晶圆之不使用區域者。 Γ2 .如申請專利範圍第9項之半導體積體電路裝g 之製造方法，其中將具有既知周期之凹凸群之節矩設定爲 0 . 5mm 〜5 . Omm 者0 1 3·. —種具備藉由化學機械硏磨對半導體晶圓之主 面上所形成不特定多數之凹凸群進行硏磨使該凹凸群平坦 化之平坦化工程的半導體積體電路裝置之製造方法，其中 在上述平坦化工程之前，在半導體晶圓之主面之一部 分至少形成一群具有與上述凹凸群爲不同之既知周期的凹 凸群（其準周期圖型），於進行上述化學機械硏磨時，監 控該凹凸群所產生之振動，並根據該振動强度之衰減度來 判斷化學機械硏磨終點者。 1 4 . 一種藉由化學機械硏磨對半導體晶園之主面所 形成不特定多數之凹凸群進行硏磨俾使該等凹凸群平坦化 的硏磨裝置，其特徵爲： 上述化學機械硏磨時，監控來自於上述凹凸群所產生 振動中至少事先指定之頻率之振動，並根據該振動强度之 衰減度來判斷化學機械硏磨終點者。 〔發明之實施形態〕 圖1所示本發明一實施形態之硏磨裝置。（a)爲正 面斷面圖，（b)爲方塊圚。圚2以後各圖爲本發明實施 -12 - 本紙張尺度逍用中國國家梂準（CNS ) A4规格（210X297公釐〉 (請先閲讀背面之注意事項再填疼本頁) 經濟部中夬揉準局貝工消費合作社印製 317005 A7 _B7_五、發明説明（10 ) 形態之一之半導體裝置之製造方法中之利用CMP之平坦 化工程之說明用各圖。 本實施形態中，本發明相關之硏磨裝置係構成爲，可 藉由CMP對晶圓表面所被蜃絕緣膜或金屬膜之表面上所 形成凹凸進行平坦化的平坦化用硏磨裝置（以下簡單稱爲 硏磨裝置）。 亦即，本寊施形態中之硏磨裝置1 0之工件1係如圖 2所示般，具備有在外周之一部分切設爲直線形狀之定位 平面3的晶圓2 ，該晶圓2之基體之表面區域形成有半導 體元件及配線。於圖2 (b)，晶園2之基體之表面區域 形成有記憶體4 ，在其上面則層間絕緣膜5以多層稹層而 成，層間絕緣膜5之各層上則金屬膜6及配線7各具特定 圖型而形成。金屬膜6及配線7係藉具有厚度之線分而形 成，故在被覆於其上之層間絕緣膜5中之各層之表面上， 凹凸群8以模倣下層之金觴膜6及配線7之凹凸而形成。 因此，本實施例中，藉硏磨裝置1 0進行CMP以除去該 層間絕緣膜5中各層之表面之表層部，使層間絕緣膜5平 坦化。因而，層間絕緣膜5之表面形成被硏磨面9。 硏磨裝置10具備硏磨工具11及硏磨頭。硏磨工具 1 1具備有形成較工件1之直徑充分大之半徑的園搫狀的 底板1 2 ，底板1 2旋轉自如地支持於水平面內。在底板 1 2之下面中心固定有配置於垂直方向之旋轉軸1 3 ，底 板1 2被旋轉軸1 3旋轉驅動。在底板1 2之上面全體均 匀地粘著有硏磨布1 4。硏磨布S1 4爲在表面上具有孔構 -13 - 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 装·

、3T 經濟部中央標準扃貞工消费合作社印裝 A7 ____B7_五、發明説明（11 ) 造之合成樹脂布上抄入膠質二氧化矽等細微顆粒而成之硏 磨材，於其表面形成硏磨材面1 5。亦即，藉該硏磨布 1 4進行硏磨時，使用蝕刻液，故於機械硏磨（polishing ) 之外， 藉由化學作用 更加提昇硏磨效果。 另一方面，硏磨頭21構成爲可將工件1保持使其被 硏磨面9之層間絕緣膜5側成朝下露出狀態。硏磨頭2 1 具備有形成爲具有較工件1·之直徑爲稍大直徑之園盤形狀 之本體2 2 ，在本體2 2之下面則具一定深度之圓形保持 穴2 3配設成同心圓狀。保持穴2 3之尺寸稍大於工件1 之尺寸。保持穴2 3之中心開設有通氣口 2 4作爲流'體流 通口，通氣口 2 4連接負壓供給路2 5。負壓保給路2 5 之他端被眞空泵吸成眞空，俾構成供給負壓至通氣口 2 4 之負壓供給路。 又，保持穴2 3上同軸敷設剛性板2 6，剛性板2 6 係使用氧化鋁等剛大熱膨脹小之陶瓷而形成圓盤狀。因此 ，剛性板2 6係將無數個多孔質且藉該多孔群互爲連通之 細微通氣路2 7均勻分布於全體而構成。另外，剛性板 2 6之下面敷設有墊片（pad) 2 8。墊片2 8係使用具 適度彈力之彈性材料例如橡膠或樹脂形圓板狀者。在墊片 2 8上全面且均等性配設有多個貫通孔2 9作爲連通剛性 板2 6側之空間及反對側之空間之連通路，亦即被開設成 貫通墊2 8之厚度方向。 圓形環狀之導環3 0則安裝於硏磨頭本體2 2之下端 面呈包圍保持孔2 3之開口緣邊。該導環3 0構成爲將工 本紙張尺度逍用十國國家梂準（€、5)八4规格（210乂297公釐） ~ -14 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經济部中央樣準局貝工消費合作社印裂 317005 A7 ______B7_五、發明説明（12 ) 件1.保持於使其被硏磨面9從下端朝下方露出之狀態，俾 阻止硏磨作業中工件1之飛出外側。 上述構成之硏磨頭2 1係以通氣口 2 4爲中心被旋轉 自如地支承於水平面內之同時，藉由旋轉驅動裝S (未示 出）被旋轉驅動。又，硏磨頭21構成爲可藉移送裝置在 硏磨工具11之設置台及工件1被1片片排出之載置台之 間作往復移動。又硏磨頭21構成爲於硏磨作業時朝下被 傅送。 本實施例形態中，在硏磨頭2 1上配設有壓電元件 3 2作爲振動檢測裝g用以檢測硏磨時在工件1所產生之 振動，該壓電元件3 2係直接接觸於晶園2中之被硏磨面 9之相反側之主面（以下稱第2主面）俾能正確且精密地 監控晶圓2之振動。亦即，壓電元件3 2係埋入埋設於墊 片2 8之凹處3 1 ，內其檢測側密接於晶圓2之第2主面 。又，壓毽元件3 2係配置於墊片2 8成爲面對後述之終 點判斷用凹凸群形成部。壓電元件3 2之輸出端電連接於 配置在硏磨頭2 1外部之頻譜分析儀3 3，將監控之振動 以電氣訊號俥送至頻譜分析儀3 3。頻譜分析儀3 3上電 連接有終點判斷裝置3 4，該終點判斷裝置3 4係藉由後 述之作用自動地判斷CMP之終點，該判斷訊號用以指示 硏磨裝S10之控制器35。 以下，以本發明實施形態之一之半導體裝置之製造方 法之利用CMP之平坦化工程爲主，針對使用上述構成相 關之硏磨裝置1 0使層間絕緣膜上所形成之凹凸平坦化之 本紙張尺度遑用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐），^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 A7 B7五、發明説明（Ϊ3 ) 場合.加以說明。 如圖3 ( a )所示般，在投入CMP之平坦化工程之 前，在晶圓2之第1主面所形成之下層絕緣膜5 a之上藉 '由金靥被膜被著處理或光蝕刻處理及蝕刻處理形成多層構 造配線7中之下餍配線7 a之圖型配線。 此時，於本實施例中，在晶圓2之第1主面中未使用 區域上所事先設定之終點判斷用凹凸群形成部4 0上，和 .下層配線7 a同時形成多組（本實施形態爲5組）之終點 判斷用凹凸群4 1、4 2、4 3、4 4、4 5之ffl型配線 。又，圖3中，爲方便起見，僅顯示第1終點判斷用凹凸 群4 1及下層配線7 a之一部分。如圖2 ( a )所示般， 終點判斷用凹凸群形成部4 0係位於晶圓2之主面之外周 緣近傍，被設定在作爲形成1個晶片之規盡時其面積爲不 足夠之部位上。 又，如圖4所示般，各終點判斷用凹凸群係由相當於 下層配線7 a之凸部4 6，及相當於下層配線7 a不存在 之空間部之凹部4 7，多數條以等節矩及等寬度，互爲平 行且兩端對齊排列成一列縱隊所構成。又，各終點判斷用 凹凸群之條數係設定爲整列方向之全長L爲5 mm左右。 另外，終點判斷用凹凸群之整列方向及直角之尺寸，亦即 相當於終點判斷甩凹凸群之宽度W之凸部4 6之長度設定 爲5 m m左右_。 分別設定爲，第1終點判斷用凹凸群4 1之配列節矩 P爲〇 . 0 1mm (凸部4 6之宽度Wa爲0 · 0 〇 5 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐〉 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 装.

、1T -10 - A7 ____ B7_ 五、發明説明（l4 ) mm.，凹部4 7之宽度Wb爲0 . 0 0 5mm)，第2終 點判斷用凹凸群4 2之配列節矩p爲〇 . 0 5mm (同 〇 . 0 2 5mm，0 . 0 2 5mm)，第3終點判斷用凹 凸群4 3之配列節矩P爲0 . 1mm (同〇 · 〇 5mm， 0.05mm)，第4終點判斷用凹凸群4 4之配列節矩 P 爲 0 . 5mm (同 0 · 25mm，0 . 25mm)，第 5終點判斷用凹凸群4 5之配列節矩P爲1 . 0mm (同 〇 . 5mm，0 . 5mm)。 之後，如圖3 (b)所示般，在晶圓2之主面藉 CVD法形成由S i 〇2或3 i 3N4等所形成之上層絕緣 膜5 b俾將下層配線7 a及各終點判斷用凹凸群4 1、 4 2、4 3、4 4、4 5。在該上層絕緣膜5 b之表面形 成有相當於下層配線7 a及終點判斷用凹凸群厚度分之凸 部，故被硏磨面9成爲形成有不特定多數凹凸群8 a之狀 態。 以此狀態之晶園2作爲工件1供至硏磨裝置1 0俾實 行平坦化工程。硏磨裝置1〇藉硏磨頭21將此狀態之工 件1予以保持，邊供給化學硏磨材邊使硏磨工具相對於上 厝絕緣膜5 b之表面作硏磨據以進行CMP，俾使上餍絕 緣膜5 b之凹凸群8 a平坦化。 以下，說明利用硏磨裝置1 0進行C Μ P之方法。 當工件1以其被硏磨面9側配置成朝下之狀態插入硏 磨頭2 1之導環3 0內時，經由負壓供給路2 5 ，負壓被 供至通氣口 2 4。該負壓通過剛性板2 6之細微通氣路 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（210Χ297公釐）1ί7 一 1 / - --,—Γ . (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) ,装· 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 經濟部中央橾準局貝工消费合作杜印製 A7 B7五、發明説明（15 ) 2 7.及墊片2 8之貫通孔2 9群而被施加於工件1之第2 主面，工件1變成被眞空吸著保持於硏磨頭2 1之狀態。 如此則保持工件1之硏磨頭21被移裝置移送至硏磨工具 1 1之正上方之後被降下。 接著，硏磨工具11及硏磨頭21分別被旋轉之同時 ，硏磨頭2 1被朝下方移送將一定的機械押接力施加於工 件1上。如此則.硏磨頭2 1所保持工件1之被硏磨面9被 硏磨工具1 1之硏磨材面1 5邊押接邊磨擦，故工件1之 被硏磨面9被硏磨材面15硏磨。於該硏磨作業中，蝕刻 液被供至硏磨材面1 5 ，如此即可實施除機械硏磨之外尙 附加化學硏磨效果的CMP。 藉此CMP使得工件1之被硏磨面9，亦即上層絕緣 膜5 b上所形成凹凸群8 a之凸部先行除去，因而上層絕 緣膜5 b之表面漸次平坦化。當上層絕緣膜5 b被充分 CMP而完全平坦化後若過度續行CMP，則形成於上層 絕緣膜5 b下之下層配線7 a被進行CMP致使被除去必 要以上之部分。相反地，若提早結束上層絕緣膜5 b之 CMP則上曆絕緣膜5 b之凹凸群8 a之凹部變爲相對過 度殘留狀態，故上層絕緣膜5 b之表面之平坦化不足。平 坦化不足時，形成在上層絕緣膜5 b上之次一上層配線 7 b之圖型配線工程之金屬被膜被著處理或光蝕刻處理將 發生問題。因此，正確判斷上層絕緣膜5 b之凹凸群8 a 之CMP進行終點，對實現CMP平坦化技術而言非常重 要。本案實施形態中，如後述般，CMP中由工件1所產 本紙張尺度逍用中國國家揉準（CNS > A4规格（210 X 297公釐） n 〇 -iB - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) '裝.

、1T 317005 A7 經濟部中央棣準局属工消費合作社印裝 _B7_五、發明説明（l6 ) 生振.動群之中多個特定頻率振動被監控，根據所監控各振 動之衰減度之比來正確判斷終點。 當判斷爲CMP終點時，經由控制器3 5之命令，使 硏磨頭21停止押接於工件1之被硏磨面9之硏磨材面， 將工件1排出特定之卸載裝置。如下所述，於CMP方法 終了之'狀態下，工件1之被硏磨面9 ，亦即上層絕緣膜 5 b之表面係如圖3 ( c )所示般成爲極平坦化，而且， 在下層配線7 a之正上方則上層絕緣膜5 b以具備事先設 定層厚之狀態殘留著。 此種狀態之工件1藉由卸載裝置被從硏磨裝S1〇送 至貫通.孔形成工程。貫通孔形成工程係如圖3 ( d )所示 般，在工件1之上層絕緣膜5 b之特定定之下層配線7 a 之正上方分別開設貫通孔7 c。此時上層絕緣膜5 b中之 終點判斷用凹凸群形成部4 0上未開設有貫通孔。 '接著，於上層配線形成工程，如圖3 (e)所示般， 在上層絕緣膜5 b上藉由金屬被膜被著處理或光蝕處理及 蝕刻處理形成上層配線7 b之圖型配線。此時，因上層絕 緣膜5 b表面爲極高度平坦化，故上層配線7 b被形成爲 極高精確度之圖型配線。於上層配線7 b之圖型配線時， 被覆於上層絕緣膜5 b上之金屬被膜之一部將塡充於上層 絕緣膜5 b上所開設之ΙΪ通孔7 c，而形成筲通孔導體 7 d。因此，圖型配線形成之上層配線7 b之特定部分將 因貫通孔導體7 d而成®'連接於下層配線7 a之狀態。 此種上贗配線形成工程，如圖3 ( e )所示般，在上 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS M4规格（210X297公釐） 19 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 A7 __ B7 五、發明説明（17 ) 層絕.緣膜5 b上之未使用面域上所事先設定之終點判斷用 凹凸群形成部4 0上，同時形成有多組（本實施形態爲5 組）之終點判斷用凹凸群4 1、4 2、4 3、4 4、4 5 及上層配線7 b之圖型配線。該終點判斷用凹凸群4 1、 4 2、4 3、4 4、4 5與形成於上層絕緣膜5 b上者具 相同之功能。 接著，重複進行上述上層絕緣膜形成工程，包含本發 明相關之終點判斷工程，萸通孔形成工程及上層配線形成 工程，據以形成圖2 ( b )所示於層間絕緣膜5形成有多 層之配線7。又，此時，前工程所形成之上層絕緣膜及上 層配線即相當於後工程之下層絕緣膜及下層配線。 又，於上述圖3 ( b )被覆基座（Pedestal)用金屬 後實施CMP處理，俾除去不要金靥而如（c )般平坦化 後，實行（e)之上層配線被覆工程亦可。· 接著，說明上述平坦化工程中之CMP之終點判斷工 程。 首先，當對形成有凹凸群之被硏磨面進行CMP時， 在工件每隔一定時間即產生重複相同運動之機械振動（以 下簡單稱爲振動），該振動之頻率係受以硏磨材面之滑動 於凹凸群之速度（以下稱滑動速度）除以凹凸群之節矩所 得値之影響，此一現象由本案發明人發現。振動產生之理 由爲，硏磨凹凸群時硏磨材面之表面將從動於凹凸群之表 面而在其厚度方向重複變形，使工件振動。另外，所產生 振動之頻率之受凹凸群之節矩影響之理由爲，硏磨凹凸群 本紙張尺度適用中國國家標準（0灿）八4規格（21〇乂297公釐）_ (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)

•1T A7 B7 經濟部中央操準局貝工消費合作社印装 五、發明説明（18 ) 時硏.磨材面之表面將從動於凹凸群之凹凸。 隨著形成有凹凸群之被硏磨面之進行CMP處理，振 動强度（振幅）即漸次衰減，此一現象由本案發明人發現 。振動强度.渐次衰減之理由爲，隨CMP之進行，凹凸群 之落差漸次變小，硏磨材面之表面從動於凹凸而於厚度方 向變形之程度渐次衰減。因此，CM中由事先形成在工件 上之已知節矩之凹凸群所產生振動之頻率，可將進行 CMP時之硏磨材面之滑動速度保持一定而事先求出。 另外，隨著形成有凹凸群之被硏磨面之進行CMP處 理，振動强度（振幅）漸次衰減，頻率大之振動其衰減度 變大，此一現象由本案發明人發現。亦即，由上述現象可 知，產生頻率較大之振動之凹凸群之節矩較小。因此，節 矩小之凹凸群之落差較節矩大之凹凸群之落差爲小，落差 小之凹凸群於硏磨時較快率爲平坦，落差大之凹凸群於硏 磨時較慢變成平坦，故頻率大之振動，其振幅之衰減度較 顯著。 以下，以完證之實驗來說明此現象。 圖5爲凹凸群節矩與凹凸群落差間之關係說明用之各 圖（a)爲其關係線圖；（b)及（c)爲獏得該關係圖 所用試料之一例之各擴大部分斷面圖。 圖5 (b)所示試料51，爲在晶園2之第1主面以 小節矩p及宽度W形成相當於終點判斷用凹凸群之凹凸群 5 3，作爲第1試料。圚5 ( c )所示試料5 2 ，爲在晶 圃2之第1主面以大節矩P及大寬度W形成相當於終點判 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 317005 B7 經濟部中央樣準局負工消費合作社印製 五、 發明説明 ( 19) 斷 用- 凹 凸 群 之 凹 凸 群 5 4 9 作 爲 第 2 試 料 0 兩 凹 凸 群 5 3 5 4 係 和 圖 4 所 示 終 點 判 斷 用 凹 凸 群 同 樣 地 由 凸 部 及 凹 部 交 互 配 列 而 成 > 凸 部 係使 用 鋳 而 突 設 於矽 晶 圓 上 凹 部 則 相 對 埋 設 於 相 鄰 凸 部 之 間 〇 在 第 1 試 料 5 1 及 第 2 試 料 5 2 中 之 晶 圓 2 第 1 主 面 上 j 則 形 成 有 絕 緣 膜 5 5 5 6 被 覆 凹 凸 群 5 3 9 5 4 0 兩 絕 緣 膜 5 5 、 5 6 係 藉 由 在 晶 圓 2 上 旋 轉 塗 布 液狀 玻 璃 膜 再 經 熱 處 理 而 成 之 氧 化 矽 膜 9 膜 厚 約 2 β m 0 第 1 試 料 5 1 之 *22 m 緣 膜 5 5 及 第 2 試 料 5 2 之 絕 緣 膜 5 6 之 表 面 分 別 形 成 有 對 應 於 各 凹 凸 群 之 小 落 差 S 之 凹 凸 群 5 7 及 大 落 差 S 之 凹 凸 群 5 8 0 由 圖 5 ( b ) 及 ( C ) 之 比 較 可 知 小 節 矩 P 及 小 寬 度 W 之 第 1 試 料 5 1 之 絕 綠 膜 5 5 上 形 成 有 小 落 差 S 之 凹 凸 群 5 7 9 大 節 矩 P 及 大 寬 度 W 之 第 2 試 料 5 2 之 絕 緣 膜 5 6 上 形 有 小 落 差 S 之 凹 凸 群 5 8 〇 將 晶 圓 第 1 主 面 所 形 成 凹 凸 群 5 3 > 5 4 之 節 矩 作 各 種 變 更 並 測 定 絕 緣 膜 5 5 5 6 表 面 所 形 成 凹 凸 群 5 7 9 5 8 之 落 差 之 尺 寸 所 得 之關 係 線 圇 係 如 圖 5 ( a ) 之 關 係 線 圖 0 根 據 圖 5 ( a ) 可 理 解 9 凹 凸 群 之 節 矩 在 約 2 0 β m 爲 止 隨 著 節 矩 之 變 大 絕 緣 膜 表 面 所 形 成 凹 凸 群 之 落 差 亦 呈 線 性 變 大 在 約 2 0 β m 至 約 4 0 m 之 範 圍 隨 著 節 矩 之 爱 大 絕 緣 膜 表 面 所 形 成 凹 凸 群 之 落 差 呈 現 慢 變 大 0 圖 6 爲 硏 磨 時 間 與 凹 凸 群 之 落 差 之 減 少 量 間 之 關 係 線 圖 爲 針 對 具 有 圇 5 所 示 構 成 之 節 矩 各 不 同 之 各 試 料 之 絕 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 經濟部中央梯準局属工消费合作社印裝 五、發明説明（2〇 ) 緣膜.進行CMP處理實驗所得線圈。此場合之CMP係使 用上述構成相關之硏磨裝置1 0，將表面粘著有壓縮彈性 率爲1 0 OMPa，厚爲1mm之獨立氣泡形發泡聚氨酯 的硏磨工具押接、擦拭於試料之同時，以每分1 〇 〇 c c 之比例供給氧化矽顆粒濃度3 %之水溶液來進行。又，押 接壓力爲5 0 0 g/cm2，凹凸群所形成位置中之硏磨 材面之滑動速度爲2 5 Omm/秒。試料以每分1 2次旋 轉地自轉。 圖6中，曲線A表示凹凸群之節矩爲0.lmm之情 況，曲線B表示凹凸群之節矩爲0 . 5mm，曲線C表示 凹凸群之節矩爲1.Omm之情況。比較各曲線A、B、 C可知，隨凹凸群節矩之變大，落差之減少變慢。亦即， 節矩大之凹凸群上所形成絕緣膜表面之平坦化變慢。其理 由爲，隨絕緣膜之凸部之硏磨面稹之變大，有效之硏磨壓 力降低。 圖7爲CMP中因各凹凸群所分別產生之固有頻率振 動强度之衰減度與硏磨時間間之關係線圈。圖7所示各曲 線爲針對具有圖5所示構成之節矩各爲不同之各試料之絕 緣膜進行CMP實驗所得曲線。CMP係和圖6同樣地進 行，各振動經由壓電元件3 2監控，頻率則由頻譜分析儀 3 3抽出。 圖7中，曲線f 3表示頻率爲2 . 5 kHz之振動之 情況，爲伴隨著來自於形成有相當於上述第3終點判斷用 凹凸群4 3之凹凸群之試料之進行CMP時之振動强度之 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝·

、1T 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) ΑΊ规格（210Χ297公釐） 23 經濟部中央橾準局員工消费合作社印裝 A7 B7五、發明説明（2i) 衰減度。曲線f 4則表示頻率爲5 0 〇 Hz之振動之情況 ，爲伴隨著來自於形成有相當於上述第4終點判斷用凹凸 群4 4之凹凸群之試料之進行CMP時之振勖强度之衰減 度。曲線f 5爲頻率2 5 Oh丨Hz之振動之情況，爲伴 隨著來自於形成有相當於上述第5終點判斷用凹凸群4 5 之凹凸群之試料之進行CMP時之振動强度之衰減度。根 據圖7可理解，髙頻率振動所伴隨CMP之衰減較快。 圖8爲CMP中因各凹凸群所分別產生之固有頻率振 動强度之衰減度之對於1對振動之於硏磨時間之間之關係 線圇。圖8所示各直線之基準之各頻率振動之衰減度曲線 可由和圖7同樣之實驗獲得。 圚8中，直線f 2/f 1表示（頻率爲5kHz之振 動强度之衰減度）/(頻率爲2 5 kHz之振動强度之衰 減度）之於CMP之隨時間變化。頻率5 kHz之振動强 度之衰減度爲形成有相當於上述第2終點判斷用凹凸群 4 2之凹凸群之試料之進行CMP時之振動强度之衰減度 ，頻率2 5 kHz之振動强度之衰減度則爲形成有相當於 上述第1終點判斷用凹凸群41之凹凸群之試料於進行 CMP時之振動强度之衰減度。以下同樣地，直線f 3/ f 2表示（頻率爲2 · 5 kHz之振動强度之衰減度）/ (頻率爲2 . 5 kHz之振動强度之衰減度）之於CMP 時之隨時間變化，直線f 4/f 3表示（頻率爲5 0 0 kHz之振動强度之衰減度）/(頻率爲2 . 5 kHz之 振動强度之衰減度）之於CMP之隨時間變化，直線f 5 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNSM嫩（21〇x騰釐） . (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 317005 A7 B7 經濟部中央棣準局工消费合作社印裝 五、發明説明（22 ) /ί 4表示（頻率爲2 5 0 Hz之振動强度之衰減度）/ (頻率爲5 0 0 Hz之振動强度衰減度）之於CMP之隨 時間變化。 根據圖8可知，高頻率振動間衰減度之比，其直線之 上昇急速，而低頻率振.動間之衰減度之比，其直線之上昇 較緩慢。 圖9之實線曲線E4/3表示，以圇8之直線f 4/ f 3之値達於「1 0 0 0」之時點判斷爲CMP終點並終 止CMP作業時之凹凸落差與節矩間之關係。根據圖9之 實驗曲線E4/3可知，節矩爲1 mm以上之凹凸群，其凹 凸落差殘留爲0 .1以上，而節矩爲未滿1mm之凹 凸群，其凹凸落差不滿0 . l//m。 圖9之處線曲線E2m表示，以圖8之直線f 2/ f 1之値達「1 0 0 0」之時點判斷爲CMP終點並終止 CMP作業時之凹凸落差與節矩間之關係。又，圖9之虛 線曲線E 3/2則表示，以圖8之直線f 3/f 2之値達「 1 0 0 0」之時點判斷爲CMP終點並終止CMP作業時 之凹凸落差與節矩間之關係。根據兩曲線E 2/1及E 3/2可 知，凹凸落差爲0 .1mm以下之範圍，亦即能獲得所要 平坦性之節矩之範圔變窄。 由上述圖5〜圖9之各凹凸群所產生固有頻率振動之 各振動强度之衰減度與各凹凸群節矩間之關係可證明，對 應於CMP平坦化處理對象之絕緣膜之凹凸群之來源，亦 即配線之凹凸群之節矩，加以適當地選定所產生振動之固 ---------「装— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度逋用中國國家梯準（CNS ) A4規格（210X297公釐） Α7 Β7 經濟部中央標準局負工消費合作社印袈 五、發明説明（23 ) 有頻率，則可以高精確地進行CMP平坦化工程中之終點 判斷。 於此終點判斷之固有振動數選定時，係如圖6所示般 ，凹凸群之節矩爲0 . 0 5mm之狹窄場合時因CMP之 平坦化容易進行，於平坦化之終點判斷時，以選定具有較 難變平坦之〇 . 5mm以上節矩之凹凸群爲較好。反之， 節矩爲5 mm以上之凹凸群之場合因平坦化進行過於緩慢 ，終點判斷困難。再加上，節矩爲5 mm以上之凹凸群之 場合時接近商用電源頻率，故固有頻率振動之分析困難， 就測定感度之觀點而言不利。因此，一般使用滑動速度之 CMP，在終點判斷用凹凸群形成部4 0事先形成之終點 判斷用凹凸群41、42、43、44、45之節矩較好 是設定爲0 · 5mm〜5mm。 接著，具體說明圖3 ( c )之平坦化工程中之本發明 實施形態之一之終點判斷工程。 工件1之被硏磨面，即上層絕緣膜5 b上所形成凹凸 群8 a被進行CMP處理期間，從不特定多數之凹凸群 8 a產生不特定多數之具有互異之未知頻率之振動。但是 ，在CMP處理中，工件1之終點判斷用凹凸群形成部 4 0事先形成之各特定節矩之終點判斷用凹凸群4 1、 4 2、4 3、4 4、4 5上所產生振動之頻率可事先求得 ，故從不特定多數振動中可予以界定、監控。亦即，面對 終點判斷用凹凸群形成部4 0配β之壓電元件3 2可監控 從該處產生具各固有頻率之振動並分別傳送訊號至頻譜分 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) '裝- 訂 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 26 經濟部中央棣準局貝工消費合作社印裝 317005 A7 ______B7五、發明説明（24 ) 析儀3 3 °頻譜分析儀3 3用以分析終點判斷裝置3 4事 先指定頻率之振動並俥送訊號至終點判斷裝置3 4。 在終點判斷裝置3 4上，事先選定頻率爲5 0 0Hz 之振動（F4)及頻率爲2 . 5kHz之振動（F3)作 爲工件1之上層絕緣層5 b之CMP處理之終點判斷之最 適1對頻率振動，同時，選定「1 0 0 0」作爲兩頻率振 動强度之衰減度間比（F 4/F 3 )之終點判斷値。因此 ，頻譜分析儀3 3分析終點判斷裝置3 4所指定5 0 0 Hz之振動及2 . 5 kHz之振動並將該訊號隨時输入終 點判斷裝置3 4。 終點判斷裝置3 4隨時監控5 0 0 Hz振動强度之衰 減度和2 . 5kHz振動强度之衰減度之比（F4/F3 )，當該比値達「1000」之時點即產生CMP之終黏 判斷訊號。終點判斷訊號被傳送至控制器3 5用以控制硏 磨裝置10之硏磨頭21之上下移動。響應於該傳送訊號 之控制，硏磨頭21將上昇，工件1之上層絕緣膜5b之 CMP處理即結束。 此處，如圖9之實線曲線E 4/3所示般，以5 0 0 Hz振動之衰減度及2 . 5 kHz振動之衰減度間之比値 (F4/F3)達「1 0 0 0」之時點判斷爲CMP之終 點並使CMP作業終了時，節矩未滿1 mm之凹凸群，其 凹凸落差未滿0 . l#m，故工件1之上層絕緣膜5 b之 凹凸群8 a將因CMP處理而成落差解除狀態，上層絕緣 膜5 b因CMP處理而達平坦化。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ,裝·

*1T 本紙張尺度逍用中國國家梯準（CNS ) Α4规格（210X297公釐） 27 - A7 B7 經濟部中央橾準局工消费合作社印製 五、發明説明（25 ) 以上說明中，終點判斷裝S3 4係選定5 0 0 Hz之 振動及2 . 5kHz之振動及終點判斷値「1 0 0 0」爲 例，但是較好是構成爲，可記憶多組對應於CMP實施對 象之最適之頻率振動及終點判斷値之組合，視每一CMP 實施對象自動地選定最適之組合。另外，頻率振動及終點 終點判斷値之組合並不限爲1對頻率振動及其强度之衰減 度比之終點判斷値，亦可爲單1頻率振動及其强度之衰減 度之終點判斷値。 根據上述實施形態可得如下效果。 (1 )針對在上層絕緣膜表面形成下餍配線時所產生 凹凸群進行CMP處理以使上層絕緣膜表面平坦化時，僅 由自動且正確地判斷CMP之終點，可防止平坦化不足及 下厝配線之損傷，故於半導體裝置之製造方法中可利用 CMP實現上屑絕緣膜之平坦化技術，進而促進半導體裝 置之細微化。 (2 )終點判斷不受硏磨時間與硏磨量間之關係之影 響，故可廢止硏磨時間與硏磨量間之關係之校正作業，即 可簡化平坦化工程。 (3 )終點判斷不受硏磨電阻之影響，故不受硏磨工 具之表面狀態或硏磨之凹凸形狀或配列密度等硏磨側之條 件之影響，而可自動且正確地進行所有被硏磨面之終點判 斷。 圚1 〇及圓1 1所示爲本發明另一實施形態之半導髏 裝置之製方法中之CMP之平坦化工程之說明用之平面圚 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ^裝.

、1T • i^n -- - .1*· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 317005 A7 B7 經濟部中央樣準局負工消費合作社印袈 五、 發明説明 ( 26 ) 及 特 性 曲 線 圖 0 本 實 施 形 態 2 與 上 述 實 施 形 態 1 不 同 之 處 在 於 9 上 述 實 施 形 態 1 中 形 成 有 終 點 判 斷 專 用 之 終 點 判 斷 用 凹 凸 群 9 相 對 於 此 9 本 實 施 形 態 中 則 利 用 工 作 本 體 上 形 成 之 反 複 圖 型 之 配 線 作 爲 終 點 判 斷 用 凹 凸 群 0 圚 1 0 所 示 爲 Μ 〇 S 記 憶 體 ( L S I ) 之 字 元 線 形 成 後 0 在 晶 園 6 0 上 形 成 Μ 〇 S 電 晶 體 之 主 動 元 件 6 1 之 後 9 藉 由 金 屬 被 膜 被 著 處 理 或 光 蝕 刻 處 理 及 蝕 刻 處 理 形 成 多 條 字 元 線 6 3 之 圓 型 配 線 0 各 字 元 線 6 3 之 厚 度 爲 約 0 3 5 μ m 各 字 元 線 間 之 節 矩 Ρ 設 定 爲 1 5 m 0 在 晶 園 6 0 之 第 1 主 面 形 成 約 1 μ m 厚 之 絕 緣 膜 6 4 用 以 被 覆 字 元 線 6 3 0 在 該 絕 綠 膜 6 4 之 表 面 上 在 各 字 元 線 6 3 之 正 上 方 分 別 形 成 有 凸 部 故 在 絕 緣 膜 6 4 之 表 面 形 成 有 凹 凸 群 6 5 0 本 實 施 形 態 中 9 該 絕 緣 膜 6 4 表 面 之 凹 凸 群 6 5 經 由 C Μ Ρ 平 坦 化 0 又 9 C Μ Ρ 平 坦 化 工 程 中 9 絕 緣 膜 6 4 僅 被 C Μ P 處 理 約 0 5 μ m 爲 較 好 〇 另 外 9 絕 緣 膜 6 4 平 坦 化 後 在 面 對 絕 緣 膜 6 4 之 閘 極 6 2 之 部 位 藉 由 光 蝕 刻 處 理 及 乾 蝕 刻 處 理 開 設 貫 通 孔 > 對 應 於 該 荑 通 孔 9 位 元 線 被 圖 型 配 線 形 成 0 接 著 9 說 明 本 實 施 形 態 之 絕 緣 膜 6 4 之 平 坦 化 工 程 之 終 點 判 斷 工 程 0 事 先 9 求 出 具 有 節 矩 1 5 m 之 字 元 線 6 3 所 對 應 絕 緣 膜 6 4 之 表 面 之 凹 凸 群 6 5 所 產 生 振 動 之 頻 率 1 6 6 • 7 k Η Ζ f 並 被 記 憶 於 終 點 判 斷 裝 置 3 4 ( 參 照 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）、 .「裝. 、tr 經濟部中央揉準局貝工消费合作社印裝 A7 _B7_五、發明説明（27 ) 圖1)。於對絕緣膜64進行CMP平坦化工程時，凹凸 群6 5所產生之振動經由電壓元件3 2 (參照圇1 )監控 ，並傳送至頻分析儀33 (參照圖1)。頻譜分析儀33 將終點判斷裝置3 4所指定之1 6 6 . 7kHz之振動訊 號傳送至終點判斷裝置3 4。 圖1 1所示爲頻率爲1 6 6 . 7kHz之振動之衰減 度之隨時間變化之特性曲線圖，圚1 1之特性曲線7 0概 分爲3個區域。第1區域71相當於落差大之CMP初期 區，振動强度大，衰減度之變化激烈之區域。第2區域 7 2爲CMP進行中落差之肩部斜度變緩之區域，爲衰減 度相對較大呈線性變化之區域。第3區域7 3爲落差變小 ，平坦化末期之區域，衰減度之變化變小之區域。 當表示該特性曲線7 0之振動訊號傳送至頻譜分析儀 3 3時，終點判斷裝® 3 4事先預測並運箕從第2區域 7 2之線性部分之外插求得振動强度爲〇之時點Te之同 時，運算到達該預測時點T e爲止之總硏磨時間。在實際 到達該事先運算求出之總硏磨時間之時點，終點判斷裝置 3 4输出終點判斷訊號。又，本實施形態2之終點判斷工 程之平坦度之最高檢測感度，與上述實施形態1之終點判 斷工程之0 . 相較爲較低，爲0 . 1 5μπι〜 0 . 2 μ m 0 以上雖係根據實施形態具體說明本發明，但是本發明 並不限定於上述實施形態。只要在不脫離其要旨之範圍內 均可作各種變更。 本紙張尺度適用中關辦（CNS)娜（膽騰- A7 A7 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印裝 ______ B7 五、發明説明（冴） .例如，終點判斷用凹凸群形成部不限定配設於晶圓之 周邊部，亦可配設於晶圓之中央部。另外，終點判斷用凹 凸群形成部亦可配設於晶圓之畫線（scribe line)等不 使用區域，亦可犧牲使用區域之一部分而配設於監控感度 最好之位B。 振動檢測裝置不限定使用壓電元件，亦可使用光感測 器或靜電元件等。又，振動檢測裝置不限定配設.於硏磨頭 側，亦可配設於硏磨工具側。 不限於將硏磨頭配於上側將硏磨工具配於下側，將硏 磨頭配於下側，硏磨工具配於上側亦可。又，不限於移動 硏磨頭側，移動硏磨工具側亦可。又，硏磨頭與硏磨工具 只要構成能使工件之被硏磨面及硏磨工具之硏磨材面相對 移動擦拭即可。換言之，硏磨裝置之具體構成不限定於上 述實施形態。 〔發明之效果〕 本發明所能獲得效果簡單說明如下。 對上層絕緣膜之表面因下層配線所形成之凹凸群進行 CMP處理以使上層絕緣膜表面平坦化之際，藉由自動且 正確地判斷CMP之終點，可防止平坦化不足或下層配線 之損傷，故於半導體裝置之製造方法中，可藉CMP實現 上層絕緣膜之平坦化技術，因此，可促進半導體裝®之細 微化。 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS)A4規格（ 210X297公釐）_ 31 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ^装·

、1T 317005 A7 B7 經濟部中央樣準局貝工消费合作社印製 五、發明説明（29 ) 〔圖面之簡單說明〕 圚1 :本發明實施形態之一之硏磨裝置，（a )爲正 面斷面圖，（b)爲方塊圇。 圖2 :工作，（a)爲平面圖，（b)爲擴大部分斷 面圃。 圖3 :本發明實施形態之一之半導體裝置之製造方法 中利用CMP進行層間絕緣膜之平坦化之說明用之各擴大 部分斷面圖，（a)爲下層配線形成工程，（b)爲上層 絕緣膜形成工程，（c)爲平坦化工程，（d)爲霣通孔 形成工程，（e)爲上層配線形成工程。 圖4 :平坦化工程中使用之終點判斷用凹凸群，（a )爲平面圖，（b)爲正面斷面圖。 圖5:凹凸群之節矩與凹凸群落差間之關係說明用之 各圖，（a)爲關係曲線圖，（b)及（c)爲該關係曲 線圖說明用之試料之一例之各擴大部分斷面圖。 圖6 :硏磨時間與凹凸群之落差之減少量間之關係曲 線圖。 圖7 :CMP中因各凹凸群分別產生之固有頻率振動 强度之衰減度與硏磨時間間之關係曲線圖。 圖8 :CMP中因各凹凸群分別產生之固有頻率振動 强度之衰減度與硏磨時間間之關係，以1對振動比値表示 時之關係曲線圖。 圇9 : CMP終了後之凹凸落差與節矩間之關係曲線 圚〇 —--------裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、νβ 本紙張尺度適用中國國家楯準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央揉準局貝工消费合作社印裝 A7 _B7_五、發明説明（3〇 ) 圖1 〇 :本發明另一實施形態之半導體裝置之製造方 法中之CMP之平坦化工程說明用之主要部分之各部分圖 ，（a)爲平面圖，（b)爲正面斷面圖。 圖11:終點判斷工程之說明用之振動衰減度之隨時 間變化之特性曲線圖。. 〔符號說明〕 1工件， 2晶.圓， 3定位平面， 4記憶體， 5靥間絕緣膜， 5 a下層絕緣膜， 5 b上層絕緣膜， 6金屬膜， 7配線， 7 a下層配線， 7 b上靥配線， 7 c貫通孔， 7 d貫通孔導體， 8 ，8 a凹凸群， 9被硏磨面， 8背面， 1 0硏磨裝B (平坦化用硏磨裝置）， 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）_ 33 . ~ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Γ 裝. 訂 經濟部中央標準局貝工消費合作社印袈 A7 B7 五、發明説明（31 ) 1 1硏磨工具， 1 2底板， 1 3旋轉軸， 1 4硏磨布， 1 5硏磨材面， 2 1硏磨頭， 2 2硏磨頭本體， 2 3保持孔， 2 4通氣口， 2 5負壓供給路， 2 6剛性板， 2 7細微通氣路 2 8墊片， 2 9貫通孔（連通路）， 3 0導環， 3 1凹所， 3 2電壓元件（振動檢測裝置）， 3 3頻譜分析儀， 3 4終點判斷裝fi， 3 5控制器， 4 0終點判斷用凹凸群形成部， 4 1 ，42 ，43 ，44 ，45終點判斷用凹凸群， 4 6凸部.， 4 7凹部， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) ~ -〇4 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -N裝.

.IT 317005 A7 B7 五、發明説明（32 ) 5 5 2 5 5 4 5 5 5 5 8 ο 6 2 3 6 4 6 5 7 7 2 7 3 12 節節 5 落落圓0極元緣凸動 1 第第小大，小大晶 Μ 閘字絕凹振第第第 2 3

Mc 班.^群 凸凸 凹凹 用用 斷斷 -nu φ/" 點點 終終 之之 w W ， ， 度度群群 寬宽，凸凸 小大膜凹凹 ，，及及緣之之 料料 ρ Ρ 絕 s S 試試矩矩 6 差差

件 元 動 主 之 體 晶 電 S 線 曲 性 特 度 減衰，，〇 vr/ K , ， ，虔域 塌域 線膜群强面菡區 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝 經濟部中央標準局員工消费合作社印袈 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS)A4規格（ 210X297公釐）_ & _ _____^

Claims (1)

1. 附件1: ABCD 正先修# a 年 煩請委員明示本案是否變更實質内容 經濟部中央標準局貝工消費合作社印策 六、申請專利範圍 第8 4 1 1 3 4 2 2號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國8 5年1 2月呈 1 _ 一種藉由化學機械硏磨使半導體晶園上之多屉配 線平坦地形成的半導體積體電路裝置之製造方法，其包含· 有： (a )在半導體積體電路形成用之晶圓表面上之第1 絕緣膜上形成具有特定圖型之第1配線層的第1配線層工 程； 1 ( b〉在上述第1絕緣膜及第1配線層上形成第2絕 緣膜的第2絕緣膜形成工程； (c〉將上述晶圓之背面以能分散所施加壓力之狀態 下介由較上述晶園爲柔軟之薄膜狀襯紙（backing sheet )保持於上述硏磨頭，在上述晶圓之形成有上述第2絕緣 膜之上述表面邊供給硏磨材邊以押接於硏磨墊之狀態使之 作相對移動據以進行化學機械硏磨的平坦化工程； (d )藉由監控上述化學機械硏磨進行中之上述硏磨 墊之至少2個以上之音響振動之變化來檢測硏磨終點，並 據以結束上述化學機械硏磨的平坦化結束工程； (e )在平坦化完成之上述第2絕緣膜上形成所要之 貫通孔或接觸孔的孔形成工程：及 (f )在形成有孔之上述第2絕緣膜上形成具有特定 圖型之第2配線層的第2配線工程。 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐]& 一 (請先聞讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消費合作社印装 A8 B8 C8 D8t、申請專利範圍 2 .如申請專利範圍第1項之半導體稹體電路裝置之 製造方法，其中根據各振動之强度比來檢測硏磨終點著。 3.—種藉由化學機械硏磨使半導體晶圓上之多層配 線平坦地形成的半導體積體電路裝置之製造方法，其包含 有： (a )在半導體積體電路形成用之晶園表面上之第1 絕緣膜上形成具有特定圖型之第1配線層的第1配線層工 程； (b )在上述第1絕緣膜及第1配線層上.形成第2絕 緣膜的第2絕緣膜形成工程； (c〉將上述晶圓之背面直接或介由薄膜狀襯紙（b-acking sheet)保持於硏磨頭，在上述晶圓之形成有上述 第2絕緣膜之上述表面邊供給硏磨材邊以押接於硏磨墊之 狀態使之作相對移動據以進行化.學機械硏磨的平坦化工程 (d )藉由直接設於上述晶圓背面或上述硏磨紙背面 之感測器來監控上述化學機械硏磨進行中之上述硏磨墊之 至少1個以上之音響振動之變化來檢測硏磨終點，並據以 結束上述化學機械硏磨的平坦化結束工程； (e )在平坦化完成之上述第2絕緣膜上形成所要之 貫通孔或接觸孔的孔形成工程：及 (f )在形成有孔之上述第2絕緣膜上形成具有特定 圖型之第2配線層的第2配線工程。 4 .如申請專利範圍第3項之半導體積體電路裝®之 η ______ 本紙張尺度適用中國國家揉準（〇奶）八4規格（210/297公釐）_/ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央梯準局貝工消費合作社印製 六、申請專利範圍 製造方法，其中至少於監控時上述感測器係實質地接觸於 上述晶圓之上述背面。 5 . —種藉由化學機械硏磨使半導體晶圓上之多層配 線平坦地形成的半導體稹體電路裝置之製造方法，其包含 有： (a )在半導體稹體電路形成用之晶圓表面上之第1 絕緣膜上形成具有特定圖型之第1配線層的第1配線層工 程； (b)在上述第1絕緣膜及第1配線層上形成第2絕 緣膜的第2絕緣膜形成工程； (c )將上述晶圓之背面直接或介由薄膜狀襯紙（ backing sheet)保持於硏磨頭，在上述晶固之形成有上 述第2絕緣膜之上述表面邊供給硏磨'材邊以押接於硏磨墊 之狀態使之作相對、移動據以進行化學機械硏磨的平坦化工 程； (d )藉由設於上述硏磨墊側之感測器來監控上述化 學機械硏磨進行中之上述硏磨墊之至少1個以上之音響振 動之變化來檢測硏磨終點，並據以結束上述化學機械硏磨 的平坦化結束工程： (e )在平坦化完成之上述第2絕緣膜上形成所要之 貫通孔或接觸孔的孔形成工程；及 (ί )在形成有孔之上述第2絕綠膜上形成具有特定 圖型之第2配線層的第2配線工程。 6 .如申請專利範圍第5項之半導體積體電路裝置之 本紙張尺度適用中國國家橾準（〇奶>八4規格（210/297公嫠"）3 ' ' — (請先閲讀背面之注^項再填寫本頁) 317005 A8 B8 C8 D8 經濟部中央標準局負工消費合作社印装 六、申請專利範圍 製造方法，其中於硏磨時上述硏磨墊係位於上述被處理晶 圓之下側者。 \7 . —種藉由化學機械硏磨使半導體晶圓上之多層配 線平坦地形成的半導體稹雔電路裝置之製造方法，其包含 有： (a )在半導體積體電路形成用之晶圓表面上之第1 絕緣膜上形成具有特定圖型之第1配線層的第1配線層工 程； (b )在上述第1絕緣膜及第1配線層上形成第2絕 緣膜的第2絕緣膜形成工程； (c )將上述晶圓之背面直接或介由薄膜狀襯紙（ backing sheet)保持於硏磨頭，在上述晶圓之形成有上 述第i絕緣膜之上述表面邊供給硏磨材邊以押接於硏磨墊 之狀態使之作相對移動據以進行化學機械硏磨的平坦化工 程； (d )藉由監控與具有上述晶圓之上述表面上所設至 少1個周期之實元件圖型不同之基準周期圖型所引起之上 述化學機械硏磨進行中之上述硏磨墊之至少1個以上之音 響振動之變化來檢測硏磨終點，並據以結束上述化學機械 硏磨的平坦化結束工程； (e )在平坦化完成之上述第2絕緣膜上形成所要之 貫通孔或接觸孔的孔形成工程；及 (f )在形成有孔之上述第2絕緣膜上形成具有特定 圖型之第2配線層的第2配線工程。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 装. 訂 本紙張尺度逋用中國國家樣隼（CNS ) A4規格（210X297公釐1 4 B8 C8 D8 經濟部中央梂準局員工消費合作社印策 六、申請專利範圍 8 .如申請專利範圍第7項之半導體稹體電路裝置之 製造方法，其中上述基準周期圖型係包含有至少2個不同 周期的周期圖型者。 9 .如申請專利範圍第8項之半導體積體電路裝置之 製造方法，其中係根據2個以上之各振動之强度比來檢測 硏磨終點者。 1 0 ·如申請專利範圍第7〜9項中任一項之半導體 積體電路裝置之製造方法，其中上述基準周期圖型係和上 述第1配線工程及第2絕緣膜形成工程同時被作成者。 1 1 .—種藉化學機械硏磨使形成有多個元件及配線 之半導體積體電路晶圓之表面平坦化之半導體稹體電路裝 置之製造方法，其特徵爲：於進行化學機械硏磨之際，將 上述晶圓之背面以能分散所施槪壓力之狀態下介由較上述 晶圓爲柔軟之薄膜狀襯紙保持於上述硏磨頭，並藉由監控 硏磨墊之2個以上之音響振動之强度變化來檢測硏磨終點 0 1 2 .如申請專利範圍第1 1項之半導體積體電路裝 置之製造方法，其中係根據各振動之强度比來檢測硏磨終 點。 一1 3 · —種藉化學機械硏磨使形成有多個元件及配線 之半導體積體電路晶圓之平坦化之半導體稹體電路裝置之 製造方法，其特徵爲：於進行化學機械硏磨之際，將上述 晶園之背面直接或介由薄膜狀襯紙保持於硏磨頭，並藉由 直接設於上述晶圓之背面或上述硏磨紙背面之感測器來監 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 装· 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局WC工消费合作社印策 317005 C8 D8六、申請專利範圍 控硏磨墊之1個以上之音響振動之强度變化來檢測硏磨終 點。 1 4 .如申請專利範圍第1 3項之半導體積體電路裝 置之製造方法，其中至少於監控時上述感測器實質上係接 觸於上述晶圃之上述背面者。 1 5 . —種藉化學機械硏磨使形成有多個元件及配線 之半導體稹體電路晶園之平坦化之半導體積體電路裝置之 '製造方法，其特徵爲：於進行化學機械硏磨之際，將上述 晶圊之背面直接或介由薄膜狀襯紙保持於硏磨頭，並藉由 硏磨墊側之感測器監控硏磨墊之1個以上之音響振動之强 度變化來檢測硏磨終點。 1 6 .如申請專利範圍第1 5項之半導體積體電路裝 置之製造方法，其中硏磨時上述硏磨墊係位於上述被處理 晶圚之下側者。 • 1 7 . —種藉化學機械硏磨使形成有多個元件及配線 之半導體稹體電路晶圓之表面平坦化之半導體積體電路裝 置之製造方法，其特徵爲：於進行化學機械硏磨之際，將 上述晶圓之背面直接或介由薄膜狀襯紙保持於硏磨頭，並 藉由監控與上述晶圓之上述表面上所設之至少1個周期之 實元件圖型爲不同之基準周期圖型所引起之硏磨墊之1個 以上之音響振動之强度變化來檢測硏磨終點。 1 8 .如申請專利範圍第1 7項之半導體積體電路裝 置之製造方法，其中上述基準周期圖型係包含有至少2個 不同周期的周期圖型者。 本紙張尺度逋用中國國家捸準（CNS ) A4规格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意^項再填寫本頁) A8 B8 C8 D8 申請專利範圍1 9 .如申請專利範圍第 1 8項之半導體稹體電路裝 檢 來 比 度 强 之 動 振 各 之 上 以 個 2 據 根 中 其 0 法者 方點 造終 製磨 之硏 置測 第法 園方 範造 Mu 製 專之 請 S 申裝 如路 . 電 ο 體 2 積 體 導 半係 之型 項圖 一 期 任周 中準 項基 述 上 中 其 7 9 者 成 作 被 時 同 程 Η 成 形 膜 緣 絕 2 第 及 程工、 線、 配 IX 第 述 上 和 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 装_ 經濟部中央標準局工消費合作社印製 I適 尺 -紙 本 準 標 家 一國 I國 I釐 公