[发明专利]一种化学机械研磨方法及装置

说明书

本发明公开了一种化学机械研磨方法及装置。所述方法包括将待研磨晶圆的待研磨区域划分为多个子区域；建立研磨垫寿命表，包括子区域在预设研磨压力下研磨垫寿命和研磨速率的对应关系；获取子区域在当前研磨垫寿命下的研磨速率作为补偿研磨速率；选取其中一个子区域作为参考区域，根据参考区域的补偿研磨速率确定参考区域的目标研磨速率；根据目标研磨量得到研磨时间；根据子区域的目标研磨量和研磨时间计算各个子区域的理想研磨速率，分别对子区域的理想研磨速率和补偿研磨速率进行加权平均得到相应子区域的目标研磨速率，按照各个子区域的目标研磨速率对相应的各个子区域进行研磨。根据本发明实施例的化学机械研磨方法及装置，能够提高过程能力。

技术领域

本发明涉及半导体工艺技术领域，特别涉及一种化学机械研磨方法及装置。

背景技术

随着半导体工艺技术的发展，器件尺寸逐渐减小，这对半导体器件各材料层表面的平坦程度要求越来越高。化学机械研磨(Chemical Mechanical Polish，CMP)是现阶段最为常用的一种平坦化处理工艺，其综合了化学研磨和机械研磨的优势，在待研磨的材料层表面发生化学反应而生成特定层，接着以机械方式将此特定层移除，从而可以在保证材料去除效率的同时，获得较完美的表面，并且可以实现纳米级到原子级的表面粗糙度。

在现有技术中，化学机械研磨技术使用先进控制系统(Advanced ProcessControl，APC)控制研磨量以实现井控。先进控制系统可以通过去除率(removal rate)的反馈或者查找表的方式实现研磨量的控制。但去除率对研磨垫(PAD)条件的变化很敏感，因为研磨垫的开槽深度和研磨垫表面的情况会影响去除率。因此，受研磨垫状态的影响，晶圆研磨量较难精确控制，尤其是晶圆边缘部分的研磨量很难控制，晶圆实际研磨量和理想研磨量偏差较大，研磨的过程能力参数较小。而且，研磨垫的磨损、形变等情况较为严重时，研磨量的偏差较大，会导致研磨垫的无法使用，现有研磨垫的使用寿命往往不长。

因此，希望能有一种新的化学机械研磨方法及装置，能够克服上述问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种化学机械研磨方法及装置，从而延长研磨垫的寿命，提高过程能力参数。

根据本发明的一方面，提供一种化学机械研磨方法，包括以下步骤：将待研磨晶圆的待研磨区域划分为多个子区域；建立研磨垫寿命表，所述研磨垫寿命表包括每个所述子区域在预设研磨压力下研磨垫寿命和研磨速率的对应关系；根据所述研磨垫寿命表获取每个子区域在当前研磨垫寿命下的研磨速率作为补偿研磨速率；选取其中一个所述子区域作为参考区域，根据所述参考区域的补偿研磨速率确定所述参考区域的目标研磨速率；根据所述参考区域的目标研磨量和所述参考区域的目标研磨速率，计算所述待研磨区域的研磨时间；根据其他各个子区域的目标研磨量和所述研磨时间计算各个子区域的理想研磨速率，分别对其他各个子区域的理想研磨速率和补偿研磨速率进行加权平均得到相应子区域的目标研磨速率，按照各个子区域的目标研磨速率对相应的各个子区域进行研磨。

优选地，其他各个子区域的理想研磨速率和补偿研磨速率的权值比例范围为1：1～2：1。

优选地，所述根据所述参考区域的补偿研磨速率确定所述参考区域的目标研磨速率，包括：

以所述参考区域的补偿研磨速率作为所述参考区域的目标研磨速率。

优选地，所述根据所述参考区域的补偿研磨速率确定所述参考区域的目标研磨速率，包括：

利用当前研磨垫对测试样品进行研磨，获取测试样品参考区域的测试研磨速率，对所述测试研磨速率和所述参考区域的补偿研磨速率进行加权平均得到所述参考区域的目标研磨速率。

优选地，所述利用当前研磨垫对测试样品进行研磨，包括，在所述预设研磨压力下利用当前研磨垫对测试样品进行研磨。

优选地，所述参考区域的的测试研磨速率和补偿研磨速率的权值比例范围为1：1～2：1。