[發明專利]化學機械拋光方法

有效

• 申請號: 201110288857.4
• 申請日: 2011-09-23
• 公開（公告）號: CN102328272A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 路新春;王同慶;曲子濂;何永勇
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B24B37/02
• 分類號: B24B37/02;B24B49/02
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 宋合成

技術領域

本發明涉及集成電路領域，具體而言，涉及一種化學機械拋光方法。

背景技術

在集成電路的制造過程中，隨著特征尺寸的縮小和金屬互連層數的增加，對晶圓表面平整度的要求也越來越高。目前，化學機械拋光是最有效的全局平坦化技術。

在對晶圓進行化學機械拋光時，需要利用在線測量裝置在化學機械拋光前測量晶圓表面不同區域的膜厚，利用終點測量裝置在化學機械拋光過程中實時檢測晶圓膜厚的變化以便判斷化學機械拋光工藝的終點。由于在線測量裝置為一個單獨的模塊，因此會使化學機械拋光機占據較大的空間。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。

經過發明人深入研究后發現，終點測量裝置和在線測量裝置的測量原理都是一樣的。例如，對于二氧化硅拋光，終點測量裝置和在線測量裝置的測量原理是光反射。對于銅拋光，終點測量裝置和在線測量裝置的測量原理是電渦流。

為此，本發明的一個目的在于提出一種可以大大地降低設備成本和生產成本的化學機械拋光方法。

為了實現上述目的，根據本發明的實施例提出一種化學機械拋光方法，所述化學機械拋光方法包括：A)利用終點測量裝置測量晶圓上的多個點的膜厚前值；B)根據所述多個點的膜厚前值對所述晶圓進行化學機械拋光；和C)利用所述終點測量裝置測量所述多個點的膜厚后值，并根據所述多個點的膜厚后值來判斷所述晶圓的表面拋光厚度是否均勻，如果所述晶圓的表面拋光厚度不均勻，則根據所述多個點的膜厚前值與膜厚后值的差值對所述晶圓進行化學機械拋光直至所述晶圓的表面拋光厚度均勻。

根據本發明實施例的化學機械拋光方法通過利用所述終點測量裝置來檢測所述晶圓的膜厚前值和膜厚后值，并利用所述終點測量裝置在化學機械拋光過程中實時地檢測所述晶圓的膜厚的變化以便判斷化學機械拋光的終點。這樣利用根據本發明實施例的化學機械拋光方法對晶圓進行化學機械拋光時無需再使用在線測量裝置，從而不僅可以大大地簡化進行化學機械拋光的化學機械拋光設備的結構、降低化學機械拋光設備的成本，而且可以大大地降低晶圓的化學機械拋光成本。

另外，根據本發明實施例的化學機械拋光方法可以具有如下附加的技術特征：

根據本發明的一個實施例，所述步驟A)包括：A-1)利用拋光頭夾持所述晶圓并使所述晶圓與拋光墊接觸，其中所述晶圓的中心與所述終點測量裝置對應；和A-2)所述拋光頭自轉且相對于所述拋光墊往復運動以使所述終點測量裝置測量所述晶圓上的所述多個點的膜厚前值，其中所述拋光墊靜止。

根據本發明的一個實施例，所述步驟C)包括：C-1)利用所述拋光頭夾持所述晶圓并使所述晶圓與所述拋光墊接觸，其中所述晶圓的中心與所述終點測量裝置對應；C-2)所述拋光頭自轉且相對于所述拋光墊往復運動以使所述終點測量裝置測量所述晶圓上的所述多個點的膜厚后值，其中所述拋光墊靜止；C-3)計算所述多個點的膜厚后值中的最大值與最小值的差值，如果所述最大值與所述最小值的差值不大于預定值，則所述晶圓的表面拋光厚度均勻，否則所述晶圓的表面拋光厚度不均勻；和C-4)如果所述晶圓的表面拋光厚度不均勻，分別計算所述多個點的膜厚前值與膜厚后值的差值以便得到所述多個點的膜厚去除值，根據所述多個點的膜厚去除值對所述晶圓進行化學機械拋光直至所述最大值與所述最小值的差值不大于所述預定值。

根據本發明的一個實施例，所述預定值為100納米。

根據本發明的一個實施例，所述往復運動為往復平移，這樣可以便于操作。

根據本發明的一個實施例，所述拋光頭沿所述拋光墊的徑向往復平移，這樣可以更加便于操作。

根據本發明的一個實施例，所述往復平移的行程為50mm-300mm。這樣可以使所述多個點分布在所述晶圓的整個拋光面，從而可以更加全面地獲知所述晶圓的表面的不同區域的膜厚情況。

根據本發明的一個實施例，所述往復運動的頻率為5次/分鐘-40次/分鐘。這樣可以準確地測量所述多個點的膜厚前值和膜厚后值。

根據本發明的一個實施例，所述往復運動的頻率為10次/分鐘-30次/分鐘。這樣可以更加準確地測量所述多個點的膜厚前值和膜厚后值。

根據本發明的一個實施例，所述拋光頭的轉速為60rpm-120rpm。這樣可以更加準確地測量所述多個點的膜厚前值和膜厚后值。

本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明