[發(fā)明專利]在金屬栓塞的化學(xué)機(jī)械研磨中的制程動(dòng)態(tài)優(yōu)化方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710964428.1
• 申請(qǐng)日: 2017-10-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109664162B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-02-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 不公告發(fā)明人
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): B24B1/00
• 分類號(hào): B24B1/00;B24B37/005
• 代理公司: 31219 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 余明偉

本發(fā)明提供一種在金屬栓塞的化學(xué)機(jī)械研磨中的制程動(dòng)態(tài)優(yōu)化方法及系統(tǒng)，金屬栓塞形成于目標(biāo)材料層中，包括如下步驟：1）設(shè)定目標(biāo)去除厚度與研磨參數(shù)在閉回路控制系統(tǒng)中；2）利用研磨參數(shù)，執(zhí)行第一化學(xué)機(jī)械研磨步驟，以降低目標(biāo)材料層的厚度達(dá)到在第一實(shí)際去除厚度的去除；3）測(cè)量第一化學(xué)機(jī)械研磨步驟中目標(biāo)材料層被去除的第一實(shí)際去除厚度；4）依據(jù)目標(biāo)去除厚度和第一實(shí)際去除厚度的差異，轉(zhuǎn)換厚度差異成對(duì)應(yīng)的研磨參數(shù)差值，以動(dòng)態(tài)更新研磨參數(shù)；5）利用更新后的研磨參數(shù)，執(zhí)行第二化學(xué)機(jī)械研磨步驟，以降低目標(biāo)材料層的厚度達(dá)到在第二實(shí)際去除厚度的去除，藉此動(dòng)態(tài)優(yōu)化研磨參數(shù)。本發(fā)明可以精確控制研磨過(guò)程中去除的目標(biāo)材料層的厚度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種在金屬栓塞的化學(xué)機(jī)械研磨中的制程動(dòng)態(tài)優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在現(xiàn)有的半導(dǎo)體工藝中，化學(xué)機(jī)械研磨工藝(CMP)是一項(xiàng)非常重要的工序。以金屬鎢化學(xué)機(jī)械研磨工藝(WCMP)為例，在鎢連接通孔(CT)的制備工藝中，一般是在氧化層內(nèi)形成深井式深槽，然后再于所述深井式深槽內(nèi)填充金屬鎢，在填充的過(guò)程中，氧化層的表面也會(huì)一同被沉積上金屬鎢；這時(shí)，需要通過(guò)金屬鎢化學(xué)機(jī)械研磨工藝將位于氧化層表面的金屬鎢去除，而只保留深井式深槽內(nèi)的金屬鎢作為金屬連線。在現(xiàn)有的金屬鎢化學(xué)研磨工藝中，一般通過(guò)偵測(cè)氧化層的表面是否仍有金屬鎢殘留，當(dāng)氧化層的表面沒(méi)有金屬鎢殘留時(shí)即停止研磨，即以所述氧化層的表面沒(méi)有金屬鎢殘留作為研磨停止信號(hào)(End pointdetect)。然而，隨著集成電路微影技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)線之間預(yù)留的寬度也越來(lái)越窄，傳統(tǒng)的研磨停止信號(hào)已經(jīng)不能偵測(cè)到氧化層表面細(xì)微的金屬鎢殘留，這就是的整個(gè)研磨工藝不能精確控制研磨的停止時(shí)間。在研磨的過(guò)程中，研磨的最佳狀態(tài)為氧化層10上沒(méi)有殘留鎢層，且氧化層10和鎢插塞11被去除適當(dāng)?shù)暮穸萪1，如圖1所示；而研磨過(guò)程中，如果氧化層表面有金屬鎢殘留，即氧化層10表面有殘留鎢層12，如圖2所示，則會(huì)導(dǎo)致近導(dǎo)線(即所述鎢插塞11)之間發(fā)生短路；而如果去除的氧化層10及所述鎢插塞11太多，即去除的氧化層10的厚度d2過(guò)大，保留的氧化層10的厚度勢(shì)必會(huì)比較小，如圖3所示，這將會(huì)導(dǎo)致寄生電容的產(chǎn)生，從而影響器件的性能。

同時(shí)，在化學(xué)機(jī)械研磨的過(guò)程中，現(xiàn)有技術(shù)中一般在整個(gè)研磨耗材的使用周期內(nèi)均使用預(yù)設(shè)的研磨時(shí)間及研磨壓力對(duì)目標(biāo)材料層進(jìn)行研磨，然而，隨著研磨耗材(主要為研磨墊及研磨調(diào)整盤(pán))的使用時(shí)間的增長(zhǎng)，研磨耗材對(duì)目標(biāo)材料層的去除能力會(huì)逐漸下降，即在研磨耗材的使用周期中，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，在相同研磨時(shí)間及研磨壓力的條件下，研磨去除率會(huì)越來(lái)越低，這必然會(huì)影響研磨效果。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種在金屬栓塞的化學(xué)機(jī)械研磨中的制程動(dòng)態(tài)優(yōu)化方法及系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中化學(xué)機(jī)械研磨工藝中無(wú)法精確控制研磨條件，容易使得目標(biāo)材料層的表面有金屬殘留而使得導(dǎo)線之間短路或容易去除的目標(biāo)材料層過(guò)多而導(dǎo)致寄生電容的問(wèn)題，以及現(xiàn)有技術(shù)中的化學(xué)機(jī)械研磨工藝中并不能依據(jù)研磨耗材對(duì)目標(biāo)材料層去除能力的下降及時(shí)補(bǔ)償研磨時(shí)間及研磨壓力而導(dǎo)致的研磨效果較差的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其它相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種在金屬栓塞的化學(xué)機(jī)械研磨中的制程動(dòng)態(tài)優(yōu)化方法，金屬栓塞形成于目標(biāo)材料層中，所述目標(biāo)材料層具有需要去除的目標(biāo)去除厚度，所述制程動(dòng)態(tài)優(yōu)化方法包括如下步驟：

1)設(shè)定所述目標(biāo)去除厚度與研磨參數(shù)在閉回路控制系統(tǒng)中；

2)利用所述研磨參數(shù)，執(zhí)行第一化學(xué)機(jī)械研磨步驟，以降低所述目標(biāo)材料層的厚度達(dá)到在第一實(shí)際去除厚度的去除；

3)測(cè)量所述第一化學(xué)機(jī)械研磨步驟中所述目標(biāo)材料層被去除的所述第一實(shí)際去除厚度；

4)依據(jù)所述目標(biāo)去除厚度和所述第一實(shí)際去除厚度的差異，轉(zhuǎn)換厚度差異成對(duì)應(yīng)的研磨參數(shù)差值，以動(dòng)態(tài)更新研磨參數(shù)；以及，

5)利用更新后的研磨參數(shù)，執(zhí)行第二化學(xué)機(jī)械研磨步驟，以降低所述目標(biāo)材料層的厚度達(dá)到在第二實(shí)際去除厚度的去除，藉此動(dòng)態(tài)優(yōu)化研磨參數(shù)。