[发明专利]一种化学机械抛光方法、装置、系统及控制设备

说明书

本发明适用于化学机械抛光技术领域，提供了一种化学机械抛光方法、系统及控制设备，其中方法包括：在抛光期间对晶圆膜厚进行在线测量，以获取晶圆的第一膜厚形貌和预设时间后的第二膜厚形貌；根据所述第一膜厚形貌、所述第二膜厚形貌以及期望膜厚形貌，计算实际去除速率和期望去除速率，其中，所述实际去除速率为晶圆由所述第一膜厚形貌抛至所述第二膜厚形貌的实际膜厚去除速率，所述期望去除速率为使晶圆由所述第二膜厚形貌达到所述期望膜厚形貌所需的膜厚去除速率；将所述实际去除速率与所述期望去除速率进行比较以调整抛光参数中的压力配方，并按照调整后的压力配方进行抛光。

技术领域

本发明属于化学机械抛光技术领域，尤其涉及一种化学机械抛光方法、装置、系统及控制设备。

背景技术

集成电路一般通过在硅晶圆上相继沉积导电层、半导体层或绝缘层而形成。从而使晶圆表面沉积有填料层形成的薄膜。制造工艺中，需要持续平坦化填料层直到露出图案化的顶表面，以在凸起图案之间形成导电路径。

化学机械抛光(Chemical Mechanical Planarization，CMP)是集成电路制造中获得全局平坦化的一种手段。如图1所示，一种化学机械抛光系统包括用于保持晶圆的抛光头10、覆盖有抛光垫21的抛光盘20和提供抛光液的供液装置30，在抛光期间，抛光头10将晶圆按压在抛光垫21上并旋转以及水平移动，同时抛光盘20旋转，在抛光液的化学作用下，通过抛光头10与抛光盘20的相对运动使晶圆与抛光垫21摩擦以进行抛光。

图1中，化学机械抛光系统还包括用于在线测量晶圆膜厚的原位监测装置40。原位监测装置40设置在抛光盘20的盘面下方，并跟随抛光盘20旋转以实现在抛光的同时进行膜厚测量。原位监测装置40可以采用多种检测方式，例如电涡流检测或光学检测，电涡流检测是利用感应涡流产生的磁场变化来对膜厚进行检测。光学检测是对光照射时反射的干涉波进行测定来检测膜厚。

目前随着晶圆尺寸不断增大，抛光后晶圆表面沿径向方向的不均匀问题己越加明显。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面平坦度成为亟待解决的问题。现有的调节方法一般基于膜厚进行调节，在厚度高的区域增大压力，厚度低的区域减小压力，但是由于初始膜厚的存在导致厚度和压力不存在直接对应关系，使得压力调不准，平坦化效果不好。而且现有技术需要在整个抛光过程中一直进行调压，压力调节的时间长、效率低。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种化学机械抛光方法、装置、系统及控制设备，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

本发明实施例的第一方面提供了一种化学机械抛光方法，包括：

在抛光期间对晶圆膜厚进行在线测量，以获取晶圆的第一膜厚形貌和预设时间后的第二膜厚形貌；

根据所述第一膜厚形貌、所述第二膜厚形貌以及期望膜厚形貌，计算实际去除速率和期望去除速率，其中，所述实际去除速率为晶圆由所述第一膜厚形貌抛至所述第二膜厚形貌的实际膜厚去除速率，所述期望去除速率为使晶圆由所述第二膜厚形貌达到所述期望膜厚形貌所需的膜厚去除速率；

将所述实际去除速率与所述期望去除速率进行比较以调整抛光参数中的压力配方，并按照调整后的压力配方进行抛光。

本发明实施例的第二方面提供了一种抛光系统，包括：

测量模块，用于在抛光期间对晶圆膜厚进行在线测量，以获取晶圆的第一膜厚形貌和预设时间后的第二膜厚形貌；

计算模块，用于根据所述第一膜厚形貌、所述第二膜厚形貌以及期望膜厚形貌，计算实际去除速率和期望去除速率，其中，所述实际去除速率为晶圆由所述第一膜厚形貌抛至所述第二膜厚形貌的实际膜厚去除速率，所述期望去除速率为使晶圆由所述第二膜厚形貌达到所述期望膜厚形貌所需的膜厚去除速率；