[发明专利]化学机械研磨的方法及研磨系统

说明书

本发明提供了一种化学机械研磨的方法包括：提供一具有多个研磨区域的研磨头，研磨区域施加的压力能够被独立控制；利用所述研磨头对一薄膜进行研磨，研磨过程中实时检测所述薄膜的厚度分布，依据薄膜的厚度分布实时调节各个研磨区域施加的压力。研磨区域施加的压力作用在晶圆的背面，通过实时检测晶圆表面薄膜厚度的分布情况，依据薄膜厚度分布实时调节研磨头各个研磨区域施加在晶圆背面的压力。使得研磨过程中促进薄膜各个区域上厚度相对一致，以改善研磨的平整度。相应的，本发明还提供一种研磨系统。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种化学机械研磨的方法及研磨系统。

背景技术

化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing，CMP)是一个通过化学反应过程和机械研磨过程共同作用的工艺。通常地，在化学机械研磨过程中研磨头向晶圆背面施加一定的压力在以使晶圆正面紧贴研磨垫。同时研磨头转动带动晶圆和研磨垫沿不同的方向旋转，使晶圆正面与研磨垫产生机械摩擦。在研磨过程中通过一系列复杂的机械和化学作用去除晶圆表面薄膜，从而达到晶圆表面平坦化的目的。

在化学机械研磨的工艺中，因为晶圆面积较大且晶圆厚度较薄，可能会因为研磨头向晶圆背面施加的压力不均，导致晶圆发生轻微变形。同时，研磨垫的存在非均匀性，进一步导致了在化学机械研磨工艺中，晶圆表面上部分区域的薄膜被过多的去除，部分薄膜被过少的去除，如此，化学机械研磨工艺后的晶圆表面不平整，即晶圆表面平整度较低。随着半导体制造工艺的发展，多层金属层堆叠对晶圆表面平整度有更高的要求，因此，业界在寻求一种能够改善化学机械研磨平整度的方法及研磨系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种化学机械研磨的方法及研磨系统，能够提升化学机械研磨后的薄膜表面的平整度。

为了达到上述目的，本发明提供了一种化学机械研磨的方法，包括：

提供一具有多个研磨区域的研磨头，所述研磨区域施加的压力能够被独立控制；

利用所述研磨头对一薄膜进行研磨，研磨过程中实时检测所述薄膜的厚度分布，依据所述薄膜的厚度分布实时调节各个所述研磨区域施加的压力。

可选的，依据所述薄膜的厚度分布实时调节各个所述研磨区域施加的压力的步骤包括：

根据所述薄膜的厚度分布得到所述薄膜的平均厚度；

增加所述薄膜上厚度大于所述平均厚度的区域对应的研磨区域施加的压力，减小所述薄膜上小于所述平均厚度的区域对应的研磨区域施加的压力。

可选的，所述薄膜上待调节区域所对应的研磨区域施加的压力的调节量Z满足如下公式：

其中，C为基于研磨条件而决定的常数；Z_a为所述薄膜的中心区域对应的研磨区域施加的压力，Z_b为所述薄膜上待调节区域的压力，Signal_a为所述薄膜的中心区域的厚度，Signal_b为所述薄膜上待调节区域的厚度。

可选的，利用多个检测单元实时检测所述薄膜上不同区域的厚度，以得到所述薄膜的厚度分布。

可选的，所述检测单元包括光学法终点检测装置。

可选的，多个所述研磨区域包括一呈圆形的第一研磨区域及多个第二研磨区域，所述第二研磨区域围绕所述第一研磨区域且呈同心环状。

可选的，所述研磨头包括一呈圆形的第一研磨区域及多个研磨区域组，所述研磨区域组围绕所述第一研磨区域且呈同心环状，每个所述研磨区域组中包括多个周向分布的第二研磨区域。

一种研磨系统，用于对一薄膜进行研磨，包括：