[发明专利]铜CMP的在线平坦度控制系统

说明书

本发明公开了一种铜CMP的在线平坦度控制系统，包括：在线测量模块，用于根据当前测量点坐标值判断当前测量点是否处于有效测量区域，并根据厚度测量传感器的当前输出值计算对应的测量值，然后将测量值对应到所属晶圆表面分区，并将各分区内全部测量值的平均值作为对应分区的当前铜层厚度值；分区压力调节模块，用于计算各个分区的铜层厚度值与基准区的铜层厚度值的差值，并根据预设的压力调节量、铜层厚度偏差和各压力分区的初始压力值，计算各压力分区的压力新值；控制模块，用于根据各压力分区的压力新值，控制抛光头对晶圆表面的铜层去除。

技术领域

本发明涉及化学机械平坦化技术领域，尤其涉及一种铜CMP的在线平坦度控制系统。

背景技术

化学机械平坦化技术(Chemical Mechanical Planarization，英文简称CMP)是目前集成电路制造中晶圆全局平坦化最有效的方法。它利用化学与机械的协同作用，实现晶圆表面的超精密抛光。在铜CMP工艺中，铜去除过程具有较高的去除率，并且抛光后的表面应足够平坦。然而，随着晶圆尺寸不断增大，铜CMP后晶圆表面沿径向方向的不均匀问题已越加明显。为了解决大尺寸晶圆的抛光不均匀问题，如何在线改善晶圆表层平坦度已成为铜CMP工艺控制的重要难题。

发明内容

本发明的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种铜CMP的在线平坦度控制系统。该系统可以实现可控平坦化，从而更好地实现晶圆表面的全局平坦化及铜层的快速去除。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种铜CMP的在线平坦度控制系统，所述控制系统应用于旋转型铜CMP设备，所述CMP设备的抛光头包括多个压力分区，所述多个压力分区将晶圆表面划分为多个分区，在工艺过程中，晶圆被所述抛光头压在抛光垫上，且随所述抛光头旋转并沿抛光盘径向做往复运动，所述抛光垫附在所述抛光盘上并随所述抛光盘旋转，所述控制系统包括：在线测量模块，用于在线计算当前测量点在运动晶圆表面上的坐标值，并当所述当前测量点处于有效测量区域时，计算所述当前测量点的当前测量值，并根据所述当前测量点坐标值，将所述当前测量值对应到所属晶圆表面分区，并计算晶圆表面各分区内全部测量值的平均值，并将所述平均值作为对应晶圆表面分区的当前铜层厚度值；分区压力调节模块，用于将晶圆表面各个分区的铜层厚度值与基准区的铜层厚度值相差，得到所述晶圆表面各个分区与所述基准区之间的铜层厚度偏差，并根据预设的压力调节量、所述铜层厚度偏差和各压力分区的初始压力值，计算所述各压力分区的压力新值；控制模块，用于根据所述各压力分区的压力新值，控制所述抛光头对所述晶圆表面铜层的去除。

根据本发明实施例的铜CMP在线平坦度控制系统，通过将在线测量模块和分区压力调节模块两者有效地结合在一起，利用在线计算所得晶圆表面铜层厚度形貌，在线调节抛光头相应分区的压力值，以改善对应分区的材料去除率，从而更好地实现晶圆表面的全局平坦化及铜层的快速去除，进而实现在线改良晶圆表面平坦度的目的。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的铜CMP的在线平坦度控制系统的结构示意图；

图2是根据本发明一个具体实施例的铜CMP的在线平坦度控制系统的结构示意图；

图3是根据本发明另一个具体实施例的铜CMP的在线平坦度控制系统的结构示意图。

具体实施方式