[发明专利]一种CMP工艺的控制方法及其控制系统

说明书

本发明公开了一种CMP工艺的控制方法及其控制系统，所述CMP工艺包括对晶圆中介质层和位于所述介质层下方的研磨阻挡层的研磨过程，所述控制方法通过引入一个研磨量修正值△d＝(D0‑D2‑D1)*k，其中，D0为所述研磨阻挡层的初始厚度，D2为研磨后的所述研磨阻挡层的最终厚度，D1为所述研磨阻挡层的去除目标值，k为所述研磨阻挡层的选择比，使得所述控制方法可以根据所述研磨阻挡层的去除目标值D1作为基准，得到研磨量修正值△d，从而不断的更新和修正研磨量d2，使得所述控制系统形成一个修正值的闭环体系，可以实现对研磨量d2的精确控制，提高半导体制程中研磨厚度的均一性，从而提高半导体器件的性能。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种CMP(Chemical MechanicalPlanarization，化学机械平坦化)工艺的控制方法及其控制系统。

背景技术

CMP工艺是半导体器件制造中的重要工艺，它利用化学腐蚀和机械磨削的协同作用，可以有效兼顾半导体器件局部和全局的平坦度。

目前，CMP工艺的控制方法主要有直接使用固定时间(By time)的研磨方法和终点监测(endpoint)的研磨方法，如使用光学的ISRM(In Situ Rate Monitor，原位检测)终点侦测系统，或者使用TCM(Table Current Monitor，表电流监测)侦测系统进行终点监测的研磨方法。但是，在直接使用固定时间的研磨方法时，由于研磨速率随耗材使用周期的变化较大，则固定时间的研磨方法对于制程中研磨量的去除控制性较差；在使用光学的ISRM终点监测的研磨方法中，因光学终点侦测方法有时很难准确的分辨终点信号，因此导致其失效率很高，影响半导体器件的性能；另外，将机台改造成通过将摩擦力转变为电流信号的TCM侦测系统的研磨方法，不仅需要额外的改造费用，同时失效率也较高，导致半导体器件的性能欠佳。

因此，有必要提供一种新的CMP工艺的控制方法及其控制系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种CMP工艺的控制方法及其控制系统，以提高CMP工艺中研磨量的精确控制，从而提高半导体器件的性能。

为解决上述技术问题，本发明提供的CMP工艺的控制方法，所述CMP工艺包括对晶圆中介质层和位于所述介质层下方的研磨阻挡层的研磨过程，所述控制方法包括：

步骤一：设定研磨量理论值d1，所述研磨量理论值d1等于所述介质层的厚度d0和所述研磨阻挡层的去除目标值D1之和，对其中一片或其中一批次的晶圆进行研磨过程；

步骤二：测量出研磨后的所述研磨阻挡层的最终厚度D2；

步骤三：计算出研磨量修正值△d，所述研磨量修正值△d＝(D0-D2-D1)*k，其中，D0为所述研磨阻挡层的初始厚度，k为所述研磨阻挡层的选择比；

步骤四：得出研磨量d2，所述研磨量d2与所述研磨量理论值d1和研磨量修正值△d之和相关；

反复重复步骤一至步骤四，直至完成所有晶圆的此次研磨过程，其中，在每次重复步骤一的过程中，用上一次步骤四得到的所述研磨量d2代替所述研磨量理论值d1。

进一步的，在所述步骤一中，还包括设定研磨比重a，则所述研磨量d2＝(d1+△d)*a。

可选的，在所述的CMP工艺的控制方法中，a的数值范围为1％～100％。

可选的，在所述的CMP工艺的控制方法中，所述介质层包括氧化物层。

进一步的，在所述的CMP工艺的控制方法中，所述氧化物层包括二氧化硅层、高密度等离子氧化层或高密度等离子氧化层和正硅酸乙酯层的组合层。

可选的，在所述的CMP工艺的控制方法中，所述研磨阻挡层包括氮化硅层。