[发明专利]化学机械研磨时间控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其是半导体技术中一种化学机械研磨时间控制方法。

背景技术

在进行化学机械研磨研(Chemical mechanical planarization)工艺的生产过程中，每一个产品进行研磨之前需要测量膜厚的前值，然后根据这种产品试做光片速率，根据如下公式运算，得出研磨当前产品时所需要的时间：

T＝(Pre(thickness)-Condition Key)/Remove Rate(Pilot)

其中，Pre(thickness)是每一个产品到CMP站点时，膜厚测量的前值；Remove Rate(Pilot)是每次试做的光片速率；T是确定当前产品需要的研磨时间；Condition Key是在生产工艺开发的过程中，当产品磨到后值规格获得时间后，根据试做的光片的速率反推得到对应的光片的厚度，这个值作为这种产品的工艺控制条件。

在目前的生产工艺中每运行8个相同的产品，就需要测试这种光片速率进行运算来确保产品的可靠性。随着半导体晶圆制造工厂的月产能越来越大，生产线上的产品的种类越来越多，对生产的工艺控制要求也就越来越高。随着工艺精度要求的提高，材料的改变，批次的不同，甚至工艺设备的稳定性也会带来一定的影响。如果还按照当前每8个相同种类的产品就做一次测试获取速率，那不仅增加试做的频率，增加生产人员的工作负担，还降低了工艺设备的产能利用率。

已有技术中也有半导体晶圆制造工厂通过比较相邻的产品的厚度来确定时间，但在这个过程中涉及到研磨速率变化是通过设定某一个比值来比较，并且在时间的维护上，会参考对前面运行过的产品进行比较。如果前面运行的产品是很久以前运行过的产品，以前产品的权重就未必能很准确的反馈补偿时间了。

已有技术中化学机械研磨时间控制方法，需要较高的做测试的频率，人工成本较高，并且设备的利用率较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种化学机械研磨时间控制方法，能够减少做测试的频率，减少生产人员的负担，提高工艺设备的生产利用率，保证工艺的稳定性。

为解决上述技术问题，本发明的化学机械研磨时间控制方法包括以下步骤：

第一步，在确定机台状态良好的情况下，对与产品膜质一样的光片速率进行马拉松测试，获得相应的光片速率的均值规格(X-bar)，+/-3均方差(+/-Control line)，+/-6均方差(+/-Spec line)；

第二步，测试特定机台特定光片的研磨速率；

第三步，测量晶圆膜厚前值，若(Pre thickness-Pre target)/Pre target的绝对值大于A％，则检查前一步工艺是否存在问题，若(Pre thickness-Pretarget)/Pre target的绝对值不大于A％，则进行第二步，其中，Pre thickness为前值；Pre target为前值的规格；A％为前值超出规格的范围；

第四步，进行研磨测试得到光片有台阶差的时候的速率X，以及产品没有台阶差的时候的速率Y；

第五步，计算比较因子a＝X/第二步中的光片研磨速率，b＝Y/第二步中的光片研磨速率；

第六步，测量第一个需要研磨产品的膜厚前值Pre(1)以及台阶高度H；

第七步，根据公式Ta＝H/X得到Ta，Ta为产品研磨到无台阶差时所需要的时间，根据公式Tb(1)＝(Pre(1)-H-Post target)/Y得到Tb(1)，Tb(1)为第一个需要研磨产品从无台阶差到研磨到后值规格时所需要的时间，Post target为后值规格；

第八步，根据公式T(1)＝Ta+Tb(1)，得出第一个产品需要研磨的时间，先进工艺控制系统将T(1)发送到研磨机台，研磨机台根据时间T(1)对产品进行研磨；

第九步，测量第一个产品的膜厚后值Post(1)，判断膜厚后值Post(1)是否超规格，若超规格，先进工艺控制系统报警并通知工程师处理，若不超规格，则存入先进工艺控制系统的数据库，并进行第十步；