專(zhuān)利名稱(chēng)：化學(xué)機(jī)械研磨速率控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，具體地說(shuō)涉及化學(xué)機(jī)械研磨(CMP，chemicalmechanical polishing,也稱(chēng)為化學(xué)機(jī)械拋光)工藝,更具體地說(shuō)涉及一種化學(xué)機(jī)械研磨速率控制方法。
背景技術(shù)：
化學(xué)機(jī)械研磨目前被廣泛用于半導(dǎo)體制造過(guò)程中的表面平坦化工藝處理?；瘜W(xué)機(jī)械研磨的過(guò)程是把晶圓放在旋轉(zhuǎn)的研磨墊上，再加一定的壓力，用化學(xué)研磨液來(lái)研磨晶圓以使晶圓平坦化。在化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備對(duì)硅片進(jìn)行研磨的過(guò)程中，研磨劑(拋光液)通過(guò)管路流在研磨墊上，在研磨過(guò)程中起到潤(rùn)滑和研磨介質(zhì)的作用，并且研磨劑也可與所研磨的娃片起適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)反應(yīng)，提高研磨速率。具體地說(shuō)，圖I示意性地示出了化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備的結(jié)構(gòu)。如圖I所示，化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備包括布置在研磨平臺(tái)上的研磨墊I (具體地說(shuō)例如是高分子多孔材質(zhì)的軟墊)，上面刻有溝槽，便于研磨液的分布，研磨時(shí)，硅片背面加壓，正面接觸研磨墊進(jìn)行研磨；修整部件2，其主要由金剛石修整器組成，用于對(duì)研磨墊進(jìn)行清理修整工作以保持研磨墊的狀態(tài)；以及研磨頭3，其主要用于固定硅片，并對(duì)硅片背面施壓。在化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備對(duì)硅片進(jìn)行研磨的過(guò)程中，，研磨劑4通過(guò)管路流在研磨墊上，在研磨過(guò)程中起到潤(rùn)滑和研磨介質(zhì)的作用，并且研磨劑4也可與所研磨的硅片起適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)反應(yīng)，提高研磨去除速度。但是，在實(shí)際生產(chǎn)中，有時(shí)需要采用較低的研磨速率，有時(shí)需要采用較高的研磨速率，通常為了對(duì)化學(xué)機(jī)械研磨速率進(jìn)行控制或者調(diào)整，在現(xiàn)有技術(shù)中，需要調(diào)整研磨墊I的旋轉(zhuǎn)速度以及/或者對(duì)晶圓施加的壓力。但是，一方面，研磨墊I的表面狀態(tài)是在諸如鉆石修整器(diamond disk)之類(lèi)的修整部件2的作用下保持的，也就是說(shuō)決定于鉆石修整器(類(lèi)型，修整研磨墊時(shí)的壓力等)以及與研磨墊I之間的相對(duì)轉(zhuǎn)速；當(dāng)研磨平臺(tái)帶動(dòng)研磨墊I的轉(zhuǎn)速變化時(shí)，修整的效果也會(huì)不同，從而改變研磨墊的表面狀況并進(jìn)一步影響研磨速率；即，不同的轉(zhuǎn)速，會(huì)影響研磨墊的表面狀態(tài)，從而影響研磨墊的表面形態(tài)。另一方面，研磨晶圓時(shí)采用不同的壓力，會(huì)影響平坦化效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在上述缺陷，提供一種能夠在不影響研磨墊的表面狀態(tài)的情況下改變和控制研磨速率的化學(xué)機(jī)械研磨速率的控制方法。為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了 一種化學(xué)機(jī)械研磨速率控制方法，其包括在將研磨速率從第一研磨速率調(diào)整為第二研磨速率時(shí)，不改變研磨墊的旋轉(zhuǎn)速度，并且不改變對(duì)晶圓施加的壓力，而是將研磨頭的擺動(dòng)的動(dòng)作從第一運(yùn)動(dòng)狀態(tài)調(diào)整為另一運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。優(yōu)選地，所述化學(xué)機(jī)械研磨速率控制方法還包括在將研磨速率從第二研磨速率調(diào)整為第一研磨速率時(shí)，同樣不改變研磨墊的旋轉(zhuǎn)速度，并且不改變對(duì)晶圓施加的壓力，而是將研磨頭的擺動(dòng)的動(dòng)作從第二運(yùn)動(dòng)狀態(tài)調(diào)整為第一運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。優(yōu)選地，所述化學(xué)機(jī)械研磨速率控制方法還包括為研磨速率與研磨頭的擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并且根據(jù)所述對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)根據(jù)期望的研磨速率來(lái)調(diào)整研磨頭的擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。優(yōu)選地，當(dāng)研磨頭在靠近研磨墊中心的區(qū)域擺動(dòng)時(shí)可以獲得較低的研磨速率，當(dāng)研磨頭在遠(yuǎn)離研磨墊中心的區(qū)域擺動(dòng)時(shí)可以獲得較高的研磨速率。優(yōu)選地，研磨頭的擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)包括研磨頭相對(duì)于研磨平臺(tái)的中心的擺動(dòng)的幅度和頻率。由此，在根據(jù)本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械研磨速率控制方法中，當(dāng)需要采用不同研磨速率的研磨程式的時(shí)候，可以避免傳統(tǒng)的通過(guò)調(diào)節(jié)壓力(影響平坦化效率)或調(diào)節(jié)研磨平臺(tái)的轉(zhuǎn)速(會(huì)因?qū)ρ心|的影響而與采用不同轉(zhuǎn)速的程式的產(chǎn)品產(chǎn)生交互影響)來(lái)實(shí)現(xiàn)研磨速率控制。


結(jié)合附圖，并通過(guò)參考下面的詳細(xì)描述，將會(huì)更容易地對(duì)本發(fā)明有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優(yōu)點(diǎn)和特征，其中圖I示意性地示出了化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備的結(jié)構(gòu)。需要說(shuō)明的是，附圖用于說(shuō)明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚和易懂，下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)描述。實(shí)際上，在做化學(xué)機(jī)械研磨時(shí)，研磨頭3不但需要進(jìn)行與研磨平臺(tái)的自轉(zhuǎn)同向的轉(zhuǎn)動(dòng)(例如逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng))，而且還需要相對(duì)于研磨平臺(tái)的中心進(jìn)行擺動(dòng)以相對(duì)于研磨平臺(tái)的中心進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)，傳統(tǒng)上這種擺動(dòng)的設(shè)置是為了去除劃傷和提高研磨的均勻度。但是，本發(fā)明的發(fā)明人有利地發(fā)現(xiàn)，可以借助于調(diào)節(jié)原有的“用來(lái)去除劃傷和提高研磨的均與度的研磨頭3的逆時(shí)針擺動(dòng)”來(lái)實(shí)現(xiàn)“調(diào)節(jié)研磨速率”，從而避免影響研磨墊的表面狀況。更具體地說(shuō)，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的化學(xué)機(jī)械研磨速率控制方法中，在將研磨速率從一種研磨速率(第一研磨速率)調(diào)整為另一研磨速率(第二研磨速率)時(shí)，不改變研磨墊I的旋轉(zhuǎn)速度，并且不改變對(duì)晶圓施加的壓力，而是將研磨頭3的擺動(dòng)(例如，逆時(shí)針擺動(dòng))的動(dòng)作從一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(第一運(yùn)動(dòng)狀態(tài))調(diào)整為另一運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(第二運(yùn)動(dòng)狀態(tài))。優(yōu)選地，例如，在將研磨速率從上述另一研磨速率(第二研磨速率)調(diào)整為上述一種研磨速率(第一研磨速率)時(shí)，同樣不改變研磨墊I的旋轉(zhuǎn)速度，并且不改變對(duì)晶圓施加的壓力，而是將研磨頭3的擺動(dòng)的動(dòng)作從另一運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(第二運(yùn)動(dòng)狀態(tài))調(diào)整為一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(第一運(yùn)動(dòng)狀態(tài))。進(jìn)一步優(yōu)選地，可以為研磨速率與研磨頭3的擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而根據(jù)所述對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)根據(jù)期望的研磨速率來(lái)調(diào)整研磨頭3的擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)研磨頭在靠近研磨墊中心的區(qū)域擺動(dòng)時(shí)可以獲得較低的研磨速率，當(dāng)研磨頭在遠(yuǎn)離研磨墊中心的區(qū)域擺動(dòng)時(shí)可以獲得較高的研磨速率。例如，研磨頭3的擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)包括研磨頭3相對(duì)于研磨平臺(tái)的中心的擺動(dòng)的幅度和頻率。因此，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的化學(xué)機(jī)械研磨速率控制方法中，當(dāng)需要采用不同研磨速率的研磨程式的時(shí)候，可以避免傳統(tǒng)的通過(guò)調(diào)節(jié)壓力(影響平坦化效率)或調(diào)節(jié)研磨平臺(tái)的轉(zhuǎn)速(會(huì)因?qū)ρ心|的影響而與采用不同轉(zhuǎn)速的程式的產(chǎn)品產(chǎn)生交互影響)來(lái)實(shí)現(xiàn)研磨速率控制。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的化學(xué)機(jī)械研磨速率控制方法的應(yīng)用方式可以是多樣的，比如簡(jiǎn)單的只需要獲得不同的研磨速率但又不想改變其它的因素，或者應(yīng)用在應(yīng)用材料等公司開(kāi)發(fā)的APC系統(tǒng)中作為一個(gè)反饋的因子(比目前的調(diào)節(jié)時(shí)間或壓力或轉(zhuǎn)速的方法更加具有優(yōu)勢(shì))。此外，需要說(shuō)明的是，除非特別說(shuō)明或者指出，否則說(shuō)明書(shū)中的術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”等描述僅僅用于區(qū)分說(shuō)明書(shū)中的各個(gè)組件、元素、步驟等，而不是用于表示各個(gè)組件、元素、步驟之間的邏輯關(guān)系或者順序關(guān)系等?？梢岳斫獾氖?，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而上述實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明。對(duì)于任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)機(jī)械研磨速率控制方法，其特征在于包括 在將研磨速率從第一研磨速率調(diào)整為第二研磨速率時(shí)，不改變研磨墊的旋轉(zhuǎn)速度，并且不改變對(duì)晶圓施加的壓力，而是將研磨頭的擺動(dòng)的動(dòng)作從第一運(yùn)動(dòng)狀態(tài)調(diào)整為另一運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的化學(xué)機(jī)械研磨速率控制方法，其特征在于還包括在將研磨速率從第二研磨速率調(diào)整為第一研磨速率時(shí)，同樣不改變研磨墊的旋轉(zhuǎn)速度，并且不改變對(duì)晶圓施加的壓力，而是將研磨頭的擺動(dòng)的動(dòng)作從第二運(yùn)動(dòng)狀態(tài)調(diào)整為第一運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的化學(xué)機(jī)械研磨速率控制方法，其特征在于還包括為研磨速率與研磨頭的擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并且根據(jù)所述對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)根據(jù)期望的研磨速率來(lái)調(diào)整研磨頭的擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的化學(xué)機(jī)械研磨速率控制方法，其特征在于，當(dāng)研磨頭在靠近研磨墊中心的區(qū)域擺動(dòng)時(shí)獲得較低的研磨速率，當(dāng)研磨頭在遠(yuǎn)離研磨墊中心的區(qū)域擺動(dòng)時(shí)獲得較高的研磨速率。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的化學(xué)機(jī)械研磨速率控制方法，其特征在于，研磨頭的擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為研磨頭的相對(duì)于研磨平臺(tái)的中心的擺動(dòng)的幅度和頻率。
全文摘要
一種化學(xué)機(jī)械研磨速率控制方法，其中，在將研磨速率從第一研磨速率調(diào)整為第二研磨速率時(shí)，不改變研磨墊的旋轉(zhuǎn)速度，并且不改變對(duì)晶圓施加的壓力，而是將研磨頭的擺動(dòng)的動(dòng)作從第一運(yùn)動(dòng)狀態(tài)調(diào)整為另一運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在將研磨速率從第二研磨速率調(diào)整為第一研磨速率時(shí)，同樣不改變研磨墊的旋轉(zhuǎn)速度，并且不改變對(duì)晶圓施加的壓力，而是將研磨頭的擺動(dòng)的動(dòng)作從第二運(yùn)動(dòng)狀態(tài)調(diào)整為第一運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
文檔編號(hào)B24B37/005GK102975110SQ201210577038
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者李儒興, 李志國(guó), 程君, 陶仁峰, 胡海天 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司