[發明專利]一種化學機械研磨方法及裝置

有效

• 申請號: 201210384562.1
• 申請日: 2012-10-11
• 公開（公告）號: CN103722486A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 唐強;李佩;湯露奇
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: B24B37/04
• 分類號: B24B37/04;B24B37/005
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 牛崢;王麗琴

技術領域

本發明涉及半導體制作領域，特別涉及一種化學機械研磨方法及裝置。?

背景技術

當前的半導體制造工藝中，很多情況下會用到化學機械研磨(CMP)工藝，比如淺溝槽隔離(STI)氧化硅拋光、局部互聯(LI)氧化硅拋光、層間介質（ILD)氧化硅拋光以及雙大馬式革銅拋光等。?

現有技術中化學機械研磨裝置的結構示意圖，如圖1所示，該化學機械研磨裝置共包括研磨平臺和排氣系統，其中，研磨平臺用于進行晶片的化學機械研磨，進一步包括：研磨盤100、固定于研磨盤100上的研磨墊101、由電機驅動研磨頭102以及研磨液供應管105，研磨盤100下方的轉軸103一頭連接驅動電機一頭連接研磨盤100。研磨液供應管105用于輸出研磨液104。當進行研磨時，首先將待研磨的晶片附著在研磨102頭上，使晶片的待研磨面與研磨墊101接觸；然后，研磨盤100和研磨頭102均在電機的驅動下按逆時針方向進行旋轉，但兩者的旋轉速度不同，同時，研磨頭102還沿著研磨墊101的直徑方向進行徑向運動；同時，研磨液供應管105向研磨墊輸送研磨液104，通過研磨液104的化學作用和機械作用使晶片表面平坦化。需要說明的是，根據待研磨的材料的不同，研磨液104的具體成分也將不同，另外，研磨墊101的材質以及圖案等也將不同。CMP機臺中還裝配有排氣系統，排氣系統的排氣口106位于研磨盤上方，排氣口106通過排氣管道與排風扇相連（圖中未畫出），排風扇產生一定風量和風速的氣體通入排氣管道；排氣管道，位于所述研磨平臺上方，用于排出在研磨晶片過程中研磨平臺上產生的廢氣和殘留顆粒，排氣管道上具有閥門（圖中未畫出），通過閥門進一步開啟或進一步關閉的狀態變化，增大或減?小所述排氣管道中的氣體壓強，實現從排氣口106抽取CMP機臺的研磨平臺上產生的廢氣和殘留顆粒。?

隨著半導體制造技術的發展，半導體器件的特征尺寸越來越小，與之相對應的CMP工藝的精度要求也不斷提高，將采用CMP工藝對晶片進行平坦化過程中材料被去除的速度定義為拋光速率（removal?rate），其單位通常是納米每分鐘或者微米每分鐘。由于CMP機臺的工作原理復雜，影響removal?rate的因素很多，業界普遍研究的幾大因素包括：CMP機臺的硬件（hardware）,控制CMP機臺的軟件（software）,研磨墊的旋轉速率，晶片的下壓力（down?force）,供應研磨液的流動速率（slurry?fow?rate）,研磨液的溫度（temperature）等，removal?rate也會隨著研磨墊消耗時間的增長而變化。我們通過實驗發現，在上述影響因素之外，研磨機臺環境（environment），特別是研磨機臺的排氣系統（Exhaust?system）也是極大地影響了removal?rate。因為研磨機臺的排氣系統會對晶片施加壓力，改變晶片與研磨墊之間的接觸程度，從而改變removal?rate。但是現有技術中并沒有考慮exhaust?system對removal?rate的影響，所以在采用固定不變的removal?rate的情況下，由于exhaust?system的影響，整個CMP過程中并不能保持理想的removal?rate，具體表現為removal?rate降低或者出現不穩定的情況，對金屬銅的平坦化造成了不良影響。因此，如何調整排氣系統從而達到理想的removal?rate成為一個亟待解決的問題。?

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種化學機械研磨方法和裝置，能夠靈活方便地進行化學機械研磨工藝流程，提高化學機械研磨的效率。?

本發明的技術方案是這樣實現的：?

一種化學機械研磨方法，提供晶片進行化學機械研磨，設定目標拋光速率，該方法還包括：?

在所述化學機械研磨過程中，實時監測當前拋光速率，將獲得的當前拋光速率與所述目標拋光速率相比較，如果當前拋光速率大于目標拋光速率，則增大排氣管道中的氣體壓強；如果當前拋光速率小于目標拋光速率，則減小排氣管道中的氣體壓強。?

所述增大排氣管道中的氣體壓強的范圍是0.1帕斯卡到1帕斯卡。?

所述減小排氣管道中的氣體壓強的范圍是0.1帕斯卡到1帕斯卡。?

一種化學機械研磨裝置，其特征在于，該裝置包括：研磨平臺，拋光速率檢測系統，排氣管道，閥門和傳感器；?

所述研磨平臺，用于研磨晶片；?

所述排氣管道，位于所述研磨平臺上方，用于排出所述研磨晶片過程中產生的廢氣和殘留顆粒；?