[发明专利]一种电化学抛光金属互连晶圆结构的方法

说明书

本发明提供一种电化学抛光金属互连晶圆结构的方法，包括：步骤一，电化学抛光晶圆产品中的部分晶圆，获取抛光一合格晶圆所需的平均时间T0，步骤二，测量晶圆产品中任一晶圆O的厚度前置D0，并与前值目标值D比对；步骤三，对晶圆O进行电化学抛光；步骤四，清洗晶圆O；步骤五，测量晶圆O的厚度后值D1；步骤六，判断晶圆O的厚度后值D1是否满足后值目标值D’的要求，将晶圆O返工或送入后续CMP模块；其中，抛光晶圆O所需的时间T＝T0+[(D0‑D)/(K*RR)]*60，RR为抛光速率，K为常系数，其中抛光速率RR随着抛光晶圆产品的批次数的增加而变缓，常系数K由晶圆产品的形貌决定。本发明的方法易于实行且效果明显，能够大幅度提高抛光晶圆产品的良率。

技术领域

本发明涉及电化学抛光领域，更具体地说，涉及到一种电化学抛光晶圆的方法，尤其涉及一种无应力电化学抛光金属互连晶圆结构的进程控制算法。

背景技术

在集成电路抛光工艺过程中，有诸多技术手段可以采用，为本领域技术人员所熟知的通常包括：CMP(化学机械研磨)工艺或电化学抛光工艺。其中，存在一种独具特色的SFP(无应力电化学抛光)工艺，由于在其抛光过程中几乎不会在晶圆表面产生机械力以伤害晶圆，非常适宜于对金属膜层进行抛光，因而被部分追求高品质的厂家应用于经过电镀处理后的晶圆产品的抛光，尤其是应用于那些包含有钨塞或铜塞等金属互连结构的晶圆产品。

但上述无应力电化学抛光工艺在应用过程中产生了一个棘手的问题。利用该工艺对晶圆进行抛光，通常是采用控制抛光时间的方法来掌控抛光厚度的，即在测算出抛光速率RR(Removal Rate)、量得某一晶圆的厚度前值并给定后值目标值情况下，由目标值与前值之差比上抛光速率RR，理论上就可得抛光该晶圆所需的时间，按此求得的时间对晶圆进行抛光本应获得一片合格的晶圆。技术人员应当理解，工程上所使用的目标值，通常都是有上下限的，比如目标值是10mm，通常会有一个上下限范围，例如可以是10mm±0.5mm，即在9.5mm～10.5mm的范围内都是允许的，视为合格。而根据上述内容可知，这里所说的合格晶圆即是指晶圆经过抛光后的厚度后值恰好落入至后值目标值的上下限之间，但实际情况却事与愿违。实践当中发现，使用上述方法对晶圆进行抛光，会产生许多厚度后值不达标的晶圆，造成晶圆的返工重做或报废，浪费大量人力和财力。

经过上下求索，发明人找到了其中的症结所在，发现现有技术对抛光时间的预估存在严重的漏洞。

以抛光带有铜塞的晶圆产品为例，无应力电化学抛光的原理是利用电解反应，使晶圆表面的Cu与电解液(通常是酸和甘油)反应，从而去除晶圆表面多余的铜层，使晶圆厚度减薄至相应位置。现有技术预估抛光时间时，代入的抛光速率RR通常是一个定值，而实际上，随着反应的进行，抛光速率RR是持续改变的。

另一方面，可以参考本发明的附图1。图1中的(a)图为一测量用的标准晶圆，可以看到，其表面是平整的。在测试抛光速率RR时，所采用的方法是将图(a)中的标准晶圆由图(a)中的初始厚度抛光至如(c)图所示的某一后值目标值的厚度，由厚度之差除以抛光时间即可获得RR的值。而在实际抛光过程中，抛光设备所抛的晶圆产品通常是如(b)图所示的带有铜塞的晶圆，由于晶圆铜塞的形成过程需要先经历刻蚀工艺形成通孔，再通过电镀工艺长出铜层，表面往往呈凹凸起伏状，而非如测试晶圆一样平坦。这样就会导致一个后果：测量所得的抛光速率RR与实际抛光晶圆产品时的抛光速率RR存在出入，并不能直接等同。

在上述两方面原因的综合作用下，加之现有技术(ΔD)/RR的计算方法本身也不够严谨，抛光产出的良率较低也就不足为奇。

发明内容

有鉴于此，发明人针对上述技术问题给出了解决方案，通过探究和实验，找到了抛光速率RR的变化规律，并插入了常系数K对测量所得的抛光速率进行了修正，从而给出了一种全新的电化学抛光方法，对其中的时间参数进行了更加精确地控制。

为了达到上述目的，本发明提供了一种电化学抛光方法，具体方案如下：