CN100473498C - 采用终点检测系统对同一种膜质进行研磨的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用终点检测系统对同一种膜质进行研磨的方法，包括如下步骤：步骤1，产品到来之后，测量前值；步骤2，在凹凸区域用小于50rpm的低转速和小于4psi的低压力进行研磨，进行终点检测，抓到特征点后停止研磨；步骤3，用正常的转速50-120rpm和正常的压力4-8psi继续研磨，根据研磨时间研磨至后值规格。该方法能提高研磨产品的平整度，减少研磨的时间，既能提高产量又能节约成本。

Description

采用终点检测系统对同一种膜质进行研磨的方法

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造工艺方法，具体涉及一种采用终点检测系统对同一种膜质进行研磨的方法。

背景技术

有些工艺如浅沟槽隔离(Shallow Trench Isolation，STI)和钨(W)的化学研磨工艺中，为了保证工艺的稳定性，普遍有用到终点检测系统，如美国应用材料公司的实时速率异常终点检测系统(AppliedMaterials’ISRM EPD)。

目前已经用到的终点检测系统的化学机械研磨主要是利用当研磨到不同的膜质的交界处，检测到一些物理特性会发生变化，并利用这个特性发现研磨终点。但是，在现有的同一种膜质的研磨如金属间绝缘层(IMD)的研磨和金属前绝缘层(PMD)的研磨中，并没有利用终点检测系统。如图1所示，在层间绝缘层长膜前，由于金属的存在，所以有一定的台阶高度差H，在有高度差的部分，膜的致密度远不如下面没有高度差的部分。在层间膜生长的时候，由于下面金属层的存在会造成长膜后上面会有高高低低的突起和凹陷(A区域)，这个区域的致密度很低，而其下面的区域致密度则明显增高。当研磨时，研磨头在A区域和下面的区域受力是很明显不一样的，A区域受力小，A区域以下受力大。在现有的研磨工艺中，是用同一个工艺程序研磨，一直研磨到终点。但在研磨有高度差的那一部分时，由于相对致密度低，研磨速度相当快。同时，在图型较密的部分比图型较疏的部分研磨速率慢，这样的话，以同一种速率研磨下去，当在图型较密的部分研磨到终点时，较疏的部分有可能已经研磨得过多，这部分比研磨后的规格还薄，结果是晶圆的表面平整度未能满足要求。在现有的集成电路设计中为了尽可能地解决这个问题，将前膜尽量长厚(即使图1中的前值尽量大)，使得A区域到研磨后值规格之间的差距尽量大，靠增加研磨时间来抵消在研磨有高度差那一部分产生的平整度差的问题。结果导致成本升高，而且在研磨的时候，如果有的区域研磨速度较快，仍然会产生糟糕的表面平整度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种采用终点检测系统对同一种膜质进行研磨的方法，该方法能提高研磨产品的平整度，减少研磨的时间，既能提高产量又能节约成本。

为解决上述技术问题，本发明提供一种采用终点检测系统对同一种膜质进行研磨的方法，包括如下步骤：步骤1，产品到来之后，测量前值；步骤2，在凹凸区域用小于50rpm的低转速和小于4psi的低压力进行研磨，进行终点检测，抓到特征点后停止研磨；步骤3，用正常的转速50-120rpm和正常的压力4-8psi继续研磨，根据研磨时间研磨至后值规格。

在步骤1之前，先将某一种产品测试前膜，然后试研磨，并利用终点检测系统确定研磨到平坦化的厚度，确定终点检测程序。

步骤3中所述的研磨时间按以下方法确定：用步骤1测量的前值减去所述的平坦化的厚度，再减去步骤3所述的后值规格就得到需要过研磨的研磨量，用该研磨量除以该膜质的光片速率即得到所述的研磨时间。

和现有技术相比，本发明具有以下有益效果：在本发明中，在有凹凸区域的部分采用低转速和低压力的研磨工艺研磨至平坦化，由于研磨力量很轻，这样既可以使研磨的平整度良好，又能够获得压力特征明显的终点反馈图型，更加容易抓住终点；而且可以比较明确的估计并减少从A区域到后值规格的距离，这样可以减少研磨时间。本发明采用这种终点检测系统，可以放心地掌握当前产品的状态，有利于保障产品安全，也大大提高了产品的平整度和产量，减少了相关耗材的成本(如成膜的成本和相应的研磨成本)。

附图说明

图1是现有技术的层间绝缘层的剖面图；

图2是本发明的工艺流程图；

图3是本发明的终点检测图型。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

如图2所示，本发明的工艺流程包括如下步骤：

步骤1，产品到来，测量前值；

步骤2，在凹凸区域用低转速(小于50rpm)和低压力(小于4psi)研磨，进行终点检测，抓到特征点后停止研磨；

步骤3，用正常的压力(4-8psi)和正常的转速(50-120rpm)继续研磨，根据研磨时间研磨至后值规格。本发明在第一部分利用终点检测系统研磨的过程中，首先，利用低转速和低压力来消除由于金属层产生的高度差，并利用明显的终点反馈现象及时抓住特征点(即终点)。在有高度差的部分，膜的致密度较软，研磨速度较快，摩擦力较小。当研磨到没有高度差的部分，由于膜质较硬，摩擦力增大，为了保证一定的转速，需要提高电流或电压。终点检测系统就会把这个变化如图3所示表现出来。最终，可以利用这个摩擦力的变化抓住终点。

本发明在第二部分研磨时，利用较高的转速和正常的压力快速而平稳的研磨到后值规格。

下面举例描述本发明如何实现在同一种膜质研磨中利用终点检测系统以实现更好的研磨工艺：

步骤1，第一次建立程序时，先将某一种产品测试前膜，然后试研磨，并利用终点检测系统确定研磨到平坦化的厚度，确定终点检测程序。

步骤2，当真正产品到来之后，测量前值，按如图2所示的流程进行操作，先利用终点检测手段研磨至平坦化，然后用前值减去该产品到平坦化消耗的高度(即步骤1已确定的研磨到平坦化的厚度)再减去后值规格，就得到需要过研磨的研磨量。

步骤3，再用过研磨量除以该膜质的光片速率即可得到过研磨的时间。

本发明在平坦化研磨时利用低转速低压力的工艺可以实现更好的平整度。工艺集成工程师可以了解整个研磨量的分布，在保证过研磨量的合理范围，尽量减少前膜的成膜量。

Claims (3)

1、一种采用终点检测系统对同一种膜质进行研磨的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，产品到来之后，测量前值；步骤2，在凹凸区域用小于50rpm的低转速和小于4psi的低压力进行研磨，进行终点检测，抓到特征点后停止研磨；步骤3，用正常的转速50-120rpm和正常的压力4-8psi继续研磨，根据研磨时间研磨至后值规格。

2、如权利要求1所述的采用终点检测系统对同一种膜质进行研磨的方法，其特征在于，在步骤1之前，先将某一种产品测试前膜，然后试研磨，并利用终点检测系统确定研磨到平坦化的厚度，确定终点检测程序。

3、如权利要求2所述的采用终点检测系统对同一种膜质进行研磨的方法，其特征在于，步骤3中所述的研磨时间按以下方法确定：用步骤1测量的前值减去所述的平坦化的厚度，再减去步骤3所述的后值规格就得到需要过研磨的研磨量，用该研磨量除以该膜质的光片速率即得到所述的研磨时间。

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