[發(fā)明專利]一種化學(xué)機(jī)械拋光方法、裝置、系統(tǒng)及控制設(shè)備

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910276853.0
• 申請(qǐng)日: 2019-04-08
• 公開（公告）號(hào): CN111863613A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙慧佳;趙德文;王同慶;路新春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);華海清科股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/306
• 分類號(hào): H01L21/306;H01L21/67;B24B37/013;B24B37/04;B24B37/10
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本發(fā)明適用于化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種化學(xué)機(jī)械拋光方法、系統(tǒng)及控制設(shè)備，其中方法包括：在拋光期間對(duì)晶圓膜厚進(jìn)行在線測(cè)量，以獲取晶圓的第一膜厚形貌和預(yù)設(shè)時(shí)間后的第二膜厚形貌；根據(jù)所述第一膜厚形貌、所述第二膜厚形貌以及期望膜厚形貌，計(jì)算實(shí)際去除速率和期望去除速率，其中，所述實(shí)際去除速率為晶圓由所述第一膜厚形貌拋至所述第二膜厚形貌的實(shí)際膜厚去除速率，所述期望去除速率為使晶圓由所述第二膜厚形貌達(dá)到所述期望膜厚形貌所需的膜厚去除速率；將所述實(shí)際去除速率與所述期望去除速率進(jìn)行比較以調(diào)整拋光參數(shù)中的壓力配方，并按照調(diào)整后的壓力配方進(jìn)行拋光。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種化學(xué)機(jī)械拋光方法、裝置、系統(tǒng)及控制設(shè)備。

背景技術(shù)

集成電路一般通過在硅晶圓上相繼沉積導(dǎo)電層、半導(dǎo)體層或絕緣層而形成。從而使晶圓表面沉積有填料層形成的薄膜。制造工藝中，需要持續(xù)平坦化填料層直到露出圖案化的頂表面，以在凸起圖案之間形成導(dǎo)電路徑。

化學(xué)機(jī)械拋光(Chemical Mechanical Planarization，CMP)是集成電路制造中獲得全局平坦化的一種手段。如圖1所示，一種化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)包括用于保持晶圓的拋光頭10、覆蓋有拋光墊21的拋光盤20和提供拋光液的供液裝置30，在拋光期間，拋光頭10將晶圓按壓在拋光墊21上并旋轉(zhuǎn)以及水平移動(dòng)，同時(shí)拋光盤20旋轉(zhuǎn)，在拋光液的化學(xué)作用下，通過拋光頭10與拋光盤20的相對(duì)運(yùn)動(dòng)使晶圓與拋光墊21摩擦以進(jìn)行拋光。

圖1中，化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)還包括用于在線測(cè)量晶圓膜厚的原位監(jiān)測(cè)裝置40。原位監(jiān)測(cè)裝置40設(shè)置在拋光盤20的盤面下方，并跟隨拋光盤20旋轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)在拋光的同時(shí)進(jìn)行膜厚測(cè)量。原位監(jiān)測(cè)裝置40可以采用多種檢測(cè)方式，例如電渦流檢測(cè)或光學(xué)檢測(cè)，電渦流檢測(cè)是利用感應(yīng)渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化來對(duì)膜厚進(jìn)行檢測(cè)。光學(xué)檢測(cè)是對(duì)光照射時(shí)反射的干涉波進(jìn)行測(cè)定來檢測(cè)膜厚。

目前隨著晶圓尺寸不斷增大，拋光后晶圓表面沿徑向方向的不均勻問題己越加明顯。為了解決大尺寸晶圓的拋光不均勻問題，如何在線改善晶圓表面平坦度成為亟待解決的問題。現(xiàn)有的調(diào)節(jié)方法一般基于膜厚進(jìn)行調(diào)節(jié)，在厚度高的區(qū)域增大壓力，厚度低的區(qū)域減小壓力，但是由于初始膜厚的存在導(dǎo)致厚度和壓力不存在直接對(duì)應(yīng)關(guān)系，使得壓力調(diào)不準(zhǔn)，平坦化效果不好。而且現(xiàn)有技術(shù)需要在整個(gè)拋光過程中一直進(jìn)行調(diào)壓，壓力調(diào)節(jié)的時(shí)間長(zhǎng)、效率低。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種化學(xué)機(jī)械拋光方法、裝置、系統(tǒng)及控制設(shè)備，旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。

本發(fā)明實(shí)施例的第一方面提供了一種化學(xué)機(jī)械拋光方法，包括：

在拋光期間對(duì)晶圓膜厚進(jìn)行在線測(cè)量，以獲取晶圓的第一膜厚形貌和預(yù)設(shè)時(shí)間后的第二膜厚形貌；

根據(jù)所述第一膜厚形貌、所述第二膜厚形貌以及期望膜厚形貌，計(jì)算實(shí)際去除速率和期望去除速率，其中，所述實(shí)際去除速率為晶圓由所述第一膜厚形貌拋至所述第二膜厚形貌的實(shí)際膜厚去除速率，所述期望去除速率為使晶圓由所述第二膜厚形貌達(dá)到所述期望膜厚形貌所需的膜厚去除速率；

將所述實(shí)際去除速率與所述期望去除速率進(jìn)行比較以調(diào)整拋光參數(shù)中的壓力配方，并按照調(diào)整后的壓力配方進(jìn)行拋光。

本發(fā)明實(shí)施例的第二方面提供了一種拋光系統(tǒng)，包括：

測(cè)量模塊，用于在拋光期間對(duì)晶圓膜厚進(jìn)行在線測(cè)量，以獲取晶圓的第一膜厚形貌和預(yù)設(shè)時(shí)間后的第二膜厚形貌；

計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述第一膜厚形貌、所述第二膜厚形貌以及期望膜厚形貌，計(jì)算實(shí)際去除速率和期望去除速率，其中，所述實(shí)際去除速率為晶圓由所述第一膜厚形貌拋至所述第二膜厚形貌的實(shí)際膜厚去除速率，所述期望去除速率為使晶圓由所述第二膜厚形貌達(dá)到所述期望膜厚形貌所需的膜厚去除速率；