[發(fā)明專利]一種化學(xué)機械研磨方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010887033.8
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN111993266B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭凱銘
• 申請（專利權(quán)）人: 長江存儲科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: B24B37/005
• 分類號: B24B37/005;B24B37/34
• 代理公司: 北京成創(chuàng)同維知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11449
• 代理人: 蔡純;張靖琳

本發(fā)明公開了一種化學(xué)機械研磨方法及裝置。所述方法包括將待研磨晶圓的待研磨區(qū)域劃分為多個子區(qū)域；建立研磨墊壽命表，包括子區(qū)域在預(yù)設(shè)研磨壓力下研磨墊壽命和研磨速率的對應(yīng)關(guān)系；獲取子區(qū)域在當(dāng)前研磨墊壽命下的研磨速率作為補償研磨速率；選取其中一個子區(qū)域作為參考區(qū)域，根據(jù)參考區(qū)域的補償研磨速率確定參考區(qū)域的目標(biāo)研磨速率；根據(jù)目標(biāo)研磨量得到研磨時間；根據(jù)子區(qū)域的目標(biāo)研磨量和研磨時間計算各個子區(qū)域的理想研磨速率，分別對子區(qū)域的理想研磨速率和補償研磨速率進(jìn)行加權(quán)平均得到相應(yīng)子區(qū)域的目標(biāo)研磨速率，按照各個子區(qū)域的目標(biāo)研磨速率對相應(yīng)的各個子區(qū)域進(jìn)行研磨。根據(jù)本發(fā)明實施例的化學(xué)機械研磨方法及裝置，能夠提高過程能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種化學(xué)機械研磨方法及裝置。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的發(fā)展，器件尺寸逐漸減小，這對半導(dǎo)體器件各材料層表面的平坦程度要求越來越高。化學(xué)機械研磨(Chemical Mechanical Polish，CMP)是現(xiàn)階段最為常用的一種平坦化處理工藝，其綜合了化學(xué)研磨和機械研磨的優(yōu)勢，在待研磨的材料層表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成特定層，接著以機械方式將此特定層移除，從而可以在保證材料去除效率的同時，獲得較完美的表面，并且可以實現(xiàn)納米級到原子級的表面粗糙度。

在現(xiàn)有技術(shù)中，化學(xué)機械研磨技術(shù)使用先進(jìn)控制系統(tǒng)(Advanced ProcessControl，APC)控制研磨量以實現(xiàn)井控。先進(jìn)控制系統(tǒng)可以通過去除率(removal rate)的反饋或者查找表的方式實現(xiàn)研磨量的控制。但去除率對研磨墊(PAD)條件的變化很敏感，因為研磨墊的開槽深度和研磨墊表面的情況會影響去除率。因此，受研磨墊狀態(tài)的影響，晶圓研磨量較難精確控制，尤其是晶圓邊緣部分的研磨量很難控制，晶圓實際研磨量和理想研磨量偏差較大，研磨的過程能力參數(shù)較小。而且，研磨墊的磨損、形變等情況較為嚴(yán)重時，研磨量的偏差較大，會導(dǎo)致研磨墊的無法使用，現(xiàn)有研磨墊的使用壽命往往不長。

因此，希望能有一種新的化學(xué)機械研磨方法及裝置，能夠克服上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種化學(xué)機械研磨方法及裝置，從而延長研磨墊的壽命，提高過程能力參數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種化學(xué)機械研磨方法，包括以下步驟：將待研磨晶圓的待研磨區(qū)域劃分為多個子區(qū)域；建立研磨墊壽命表，所述研磨墊壽命表包括每個所述子區(qū)域在預(yù)設(shè)研磨壓力下研磨墊壽命和研磨速率的對應(yīng)關(guān)系；根據(jù)所述研磨墊壽命表獲取每個子區(qū)域在當(dāng)前研磨墊壽命下的研磨速率作為補償研磨速率；選取其中一個所述子區(qū)域作為參考區(qū)域，根據(jù)所述參考區(qū)域的補償研磨速率確定所述參考區(qū)域的目標(biāo)研磨速率；根據(jù)所述參考區(qū)域的目標(biāo)研磨量和所述參考區(qū)域的目標(biāo)研磨速率，計算所述待研磨區(qū)域的研磨時間；根據(jù)其他各個子區(qū)域的目標(biāo)研磨量和所述研磨時間計算各個子區(qū)域的理想研磨速率，分別對其他各個子區(qū)域的理想研磨速率和補償研磨速率進(jìn)行加權(quán)平均得到相應(yīng)子區(qū)域的目標(biāo)研磨速率，按照各個子區(qū)域的目標(biāo)研磨速率對相應(yīng)的各個子區(qū)域進(jìn)行研磨。

優(yōu)選地，其他各個子區(qū)域的理想研磨速率和補償研磨速率的權(quán)值比例范圍為1：1～2：1。

優(yōu)選地，所述根據(jù)所述參考區(qū)域的補償研磨速率確定所述參考區(qū)域的目標(biāo)研磨速率，包括：

以所述參考區(qū)域的補償研磨速率作為所述參考區(qū)域的目標(biāo)研磨速率。

優(yōu)選地，所述根據(jù)所述參考區(qū)域的補償研磨速率確定所述參考區(qū)域的目標(biāo)研磨速率，包括：

利用當(dāng)前研磨墊對測試樣品進(jìn)行研磨，獲取測試樣品參考區(qū)域的測試研磨速率，對所述測試研磨速率和所述參考區(qū)域的補償研磨速率進(jìn)行加權(quán)平均得到所述參考區(qū)域的目標(biāo)研磨速率。

優(yōu)選地，所述利用當(dāng)前研磨墊對測試樣品進(jìn)行研磨，包括，在所述預(yù)設(shè)研磨壓力下利用當(dāng)前研磨墊對測試樣品進(jìn)行研磨。

優(yōu)選地，所述參考區(qū)域的的測試研磨速率和補償研磨速率的權(quán)值比例范圍為1：1～2：1。