[发明专利]化学机械抛光方法、其抛光时间制程的设置方法及晶圆

说明书

技术领域

本申请涉及半导体集成电路的技术领域，具体而言，涉及一种化学机械抛光的抛光时间制程的设置方法、化学机械抛光方法及晶圆。

背景技术

在半导体集成电路的制作过程中，通常需要在晶圆上沉积材料层(例如金属层、氧化层、多晶硅层等)以形成所需器件。然而，所形成的材料层的表面很容易出现不平整的问题，进而在后续的工艺过程中产生缺陷。因此，在晶圆上形成器件之后，需要对形成有器件的晶圆表面进行平坦化。目前已经开发出多种平坦化技术主要包括反刻、旋涂膜层以及化学机械抛光(CMP))等。其中，化学机械抛光是最有效的全局平坦化技术。化学机械抛光是采用旋转的抛光头夹持住晶圆，并将其以一定压力压在旋转的抛光垫上，由磨粒和化学溶液组成的抛光液在晶圆和抛光垫之间流动，晶圆表面在化学和机械的共同作用下实现平坦化。

化学机械抛光所采用的设备为抛光机台，采用抛光机台对晶圆上的器件进行抛光的步骤通常包括：首先，将晶圆置于抛光机台的抛光垫上；然后，在抛光机台上设置抛光时间制程(及抛光所需要的时间)；最后，对晶圆进行抛光的步骤。其中，晶片是放置在抛光机台的抛光垫上，且被研磨的一面朝向下方的抛光垫，此抛光垫布满胶体硅土或矾土研磨液。抛光垫的大小通常会是晶圆的几倍，且晶圆的旋转轴和抛光垫的旋转轴平行设置。晶圆在化学机械抛光工艺中的研磨均匀度与研磨压力、研磨速度以及研磨液的浓度相关。

现有技术中设置抛光时间制程的方法通常为给出抛光时间的上限值(T_max)和下限值(T_min)，通常只要实际的抛光时间在上限值与下限值之间，就说明该次抛光所获得的晶圆符合要求。而且，在上述化学机械抛光的过程中，抛光时间制程(包括上限值与下限值)通常在抛光进行之前是预先设置好的，在抛光垫的使用寿命内所进行的抛光进行过程中是几乎不变的。然而，技术人员在实际抛光过程中发现，抛光速率随着抛光垫使用时间(在抛光垫的使用寿命内)的增加而逐渐降低，导致抛光所需时间逐渐增大。为了保证在抛光垫的后期使用过程中获得符合要求的晶圆，现有技术中通常扩大抛光时间制程。但是，这又导致在抛光垫的前期使用过程中晶圆被过度抛光的几率增大，从而无法有效地挑选出不合格晶圆。针对上述问题，目前还没有有效的解决方法。

发明内容

本申请旨在提供一种化学机械抛光的抛光时间制程的设置方法、化学机械抛光方法及晶圆，以减少化学机械抛光过程中由于抛光时间制程固定不变造成的晶圆被过度抛光的几率。

为了实现上述目的，本申请提供了一种化学机械抛光的抛光时间制程的设置方法，该设 置方法包括以下步骤：建立抛光垫使用时间和抛光时间的关系式Y＝aX+b，其中Y为抛光时间，X为抛光垫使用时间，b为刚开始使用抛光垫时对应的抛光时间，a为抛光时间的补偿系数，且a＞0；按照关系式Y＝aX+b设置抛光机台中的抛光时间制程，以使得抛光机台随着抛光垫使用时间的增加对抛光时间进行动态调整。

进一步地，上述设置方法中，关系式Y＝aX+b中，a为0.03～0.04，b为91.0～94.0。

进一步地，上述设置方法中，关系式Y＝aX+b中，a＝0.0335，b＝92.546。

进一步地，上述设置方法中，建立关系式Y＝aX+b的步骤包括：获取不同抛光垫使用时间和相应抛光时间的统计数据；对统计数据进行拟合，以获得关系式Y＝aX+b。

进一步地，上述设置方法中，采用MATLAB对统计数据进行拟合。

进一步地，上述设置方法中，在设置所述抛光时间制程的步骤中，将aX+b+c作为抛光时间制程的上限值，将aX+b-c作为抛光时间制程的下限值，其中1≤c≤3。

进一步地，上述设置方法中，在设置抛光时间制程的步骤中，将(100％+d)(aX+b)作为所述抛光时间制程的上限值，将(100％-d)(aX+b)作为所述抛光时间制程的下限值，其中1％≤d≤3％。

进一步地，上述设置方法中，采用抛光机台中的应用软件系统设置抛光时间制程。

本申请还提供了一种化学机械抛光方法，包括将晶圆置于抛光机台的抛光垫上，设置抛光时间制程，以及对晶圆进行抛光的步骤，其中设置抛光时间制程的方法为本申请上述的设置方法。

同时，本申请还提供了一种晶圆，该晶圆经本申请上述的化学机械抛光方法抛光而成。