[發明專利]化學機械拋光方法、其拋光時間制程的設置方法及晶圓

有效

• 申請號: 201410542490.8
• 申請日: 2014-10-14
• 公開（公告）號: CN105563301B
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 李一斌
• 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: B24B37/005
• 分類號: B24B37/005;H01L21/304
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司11240
• 代理人: 吳貴明,張永明

技術領域

本申請涉及半導體集成電路的技術領域，具體而言，涉及一種化學機械拋光的拋光時間制程的設置方法、化學機械拋光方法及晶圓。

背景技術

在半導體集成電路的制作過程中，通常需要在晶圓上沉積材料層(例如金屬層、氧化層、多晶硅層等)以形成所需器件。然而，所形成的材料層的表面很容易出現不平整的問題，進而在后續的工藝過程中產生缺陷。因此，在晶圓上形成器件之后，需要對形成有器件的晶圓表面進行平坦化。目前已經開發出多種平坦化技術主要包括反刻、旋涂膜層以及化學機械拋光(CMP))等。其中，化學機械拋光是最有效的全局平坦化技術?；瘜W機械拋光是采用旋轉的拋光頭夾持住晶圓，并將其以一定壓力壓在旋轉的拋光墊上，由磨粒和化學溶液組成的拋光液在晶圓和拋光墊之間流動，晶圓表面在化學和機械的共同作用下實現平坦化。

化學機械拋光所采用的設備為拋光機臺，采用拋光機臺對晶圓上的器件進行拋光的步驟通常包括：首先，將晶圓置于拋光機臺的拋光墊上；然后，在拋光機臺上設置拋光時間制程(及拋光所需要的時間)；最后，對晶圓進行拋光的步驟。其中，晶片是放置在拋光機臺的拋光墊上，且被研磨的一面朝向下方的拋光墊，此拋光墊布滿膠體硅土或礬土研磨液。拋光墊的大小通常會是晶圓的幾倍，且晶圓的旋轉軸和拋光墊的旋轉軸平行設置。晶圓在化學機械拋光工藝中的研磨均勻度與研磨壓力、研磨速度以及研磨液的濃度相關。

現有技術中設置拋光時間制程的方法通常為給出拋光時間的上限值(T_max)和下限值(T_min)，通常只要實際的拋光時間在上限值與下限值之間，就說明該次拋光所獲得的晶圓符合要求。而且，在上述化學機械拋光的過程中，拋光時間制程(包括上限值與下限值)通常在拋光進行之前是預先設置好的，在拋光墊的使用壽命內所進行的拋光進行過程中是幾乎不變的。然而，技術人員在實際拋光過程中發現，拋光速率隨著拋光墊使用時間(在拋光墊的使用壽命內)的增加而逐漸降低，導致拋光所需時間逐漸增大。為了保證在拋光墊的后期使用過程中獲得符合要求的晶圓，現有技術中通常擴大拋光時間制程。但是，這又導致在拋光墊的前期使用過程中晶圓被過度拋光的幾率增大，從而無法有效地挑選出不合格晶圓。針對上述問題，目前還沒有有效的解決方法。

發明內容

本申請旨在提供一種化學機械拋光的拋光時間制程的設置方法、化學機械拋光方法及晶圓，以減少化學機械拋光過程中由于拋光時間制程固定不變造成的晶圓被過度拋光的幾率。

為了實現上述目的，本申請提供了一種化學機械拋光的拋光時間制程的設置方法，該設 置方法包括以下步驟：建立拋光墊使用時間和拋光時間的關系式Y＝aX+b，其中Y為拋光時間，X為拋光墊使用時間，b為剛開始使用拋光墊時對應的拋光時間，a為拋光時間的補償系數，且a＞0；按照關系式Y＝aX+b設置拋光機臺中的拋光時間制程，以使得拋光機臺隨著拋光墊使用時間的增加對拋光時間進行動態調整。

進一步地，上述設置方法中，關系式Y＝aX+b中，a為0.03～0.04，b為91.0～94.0。

進一步地，上述設置方法中，關系式Y＝aX+b中，a＝0.0335，b＝92.546。

進一步地，上述設置方法中，建立關系式Y＝aX+b的步驟包括：獲取不同拋光墊使用時間和相應拋光時間的統計數據；對統計數據進行擬合，以獲得關系式Y＝aX+b。

進一步地，上述設置方法中，采用MATLAB對統計數據進行擬合。

進一步地，上述設置方法中，在設置所述拋光時間制程的步驟中，將aX+b+c作為拋光時間制程的上限值，將aX+b-c作為拋光時間制程的下限值，其中1≤c≤3。

進一步地，上述設置方法中，在設置拋光時間制程的步驟中，將(100％+d)(aX+b)作為所述拋光時間制程的上限值，將(100％-d)(aX+b)作為所述拋光時間制程的下限值，其中1％≤d≤3％。

進一步地，上述設置方法中，采用拋光機臺中的應用軟件系統設置拋光時間制程。

本申請還提供了一種化學機械拋光方法，包括將晶圓置于拋光機臺的拋光墊上，設置拋光時間制程，以及對晶圓進行拋光的步驟，其中設置拋光時間制程的方法為本申請上述的設置方法。

同時，本申請還提供了一種晶圓，該晶圓經本申請上述的化學機械拋光方法拋光而成。