CN102117746A - Cmp分步研磨的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种CMP分步研磨的方法，包括如下步骤：第一步，采用高转速低压力的化学机械研磨条件对产品硅片进行第一次研磨，来减小前膜膜厚，图形分布带来的差异；第二步，进行前膜测定，测定结果作为第二次研磨的依据；第三步，采用低转速高压力的化学机械研磨条件对产品硅片进行第二次研磨，通过减少研磨时间来减小因消耗品寿命变化带来的膜厚波动；第四步，进行最终残膜测定。该方法能减小产品差异或研磨速率波动带来的残膜膜厚异常。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体集成电路的制造工艺方法，尤其涉及一种CMP分步研磨的方法。
背景技术
随着产品硅片线宽的不断减小，对硅片层间膜的厚度和面内均一性的要求也越来越高。而在化学机械研磨(Chemical MechanicalPlanarization，简称CMP)的制作工艺过程中，由于变动因数太多(如前膜膜质，厚度的差异，产品图形分布的不同以及研磨过程中消耗品对研磨特性的影响等)使得传统研磨制成的稳定性较差，从而导致研磨后层间膜的厚度及均一性波动增大。
在现有的CMP(化学机械研磨)模块中，一种方法是CMP(化学机械研磨)设备另加在线膜厚测量仪。如图1所示，CMP设备中的研磨台1和研磨台2分别研磨1/2的时间：1个研磨台的研磨时间＝总研磨时间/2。此种方法可以实现每枚硅片的在线测量，并将测量结果反馈到后枚硅片作为研磨时间的计算依据，此种方法对残膜厚度的控制相对较好，但成本及故障率相对较高。第二种方法是传统的化学机械研磨模块流程：前膜测定→化学机械研磨→残膜测定(见图2)。此种方法受限于化学机械研磨不稳定的特点(如前膜膜质，厚度的差异，产品图形分布的不同以及研磨过程中消耗品对研磨特性的影响等)，残膜厚度波动较大。如图4所示，图4(A)是传统化学机械研磨方法研磨前的硅片结构示意图，图4(B)是传统化学机械研磨方法研磨中的硅片结构示意图，图4(C)是传统化学机械研磨方法研磨后的硅片结构示意图。如图5所示，传统化学机械研磨中研磨台1由于受到图形高低差及密度的影响，研磨速率较快，此时如果速率有波动，则残膜变化会非常大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种CMP分步研磨的方法，该方法能减小产品差异或研磨速率波动带来的残膜膜厚异常。
为解决上述技术问题，本发明提供一种CMP分步研磨的方法，包括如下步骤：
第一步，采用高转速低压力的化学机械研磨条件对产品硅片进行第一次研磨，来减小前膜膜厚，图形分布带来的差异；
第二步，进行前膜测定，测定结果作为第二次研磨的依据；
第三步，采用低转速高压力的化学机械研磨条件对产品硅片进行第二次研磨，通过减少研磨时间来减小因消耗品寿命变化带来的膜厚波动；
第四步，进行最终残膜测定。
第一步中，所述高转速低压力的化学机械研磨条件为：转速为93～112转/分钟，压力为4～5磅/平方英寸。所述第一次研磨的时间为30秒-70秒。
第三步中，所述低转速高压力的化学机械研磨条件为：转速为30～70转/分钟，压力为6～7磅/平方英寸。所述第二次研磨的时间为30秒-120秒。
和现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明通过改变化学机械研磨工艺流程(研磨→前膜测定→研磨→残膜测定)，利用两次研磨来减小前膜膜厚变化，图形分布差异及研磨速率波动带来的残膜厚度波动，并可通过两次研磨的不同条件组合达到特殊的工艺要求。
附图说明
图1是现有的CMP设备的基本构造图；
图2是传统化学机械研磨方法的流程图；
图3是本发明CMP分步研磨方法的流程图；
图4是传统化学机械研磨方法的研磨前(图4(A))、研磨中(图4(B))和研磨后(图4(C))的硅片结构示意图；
图5是传统化学机械研磨的研磨时间和速率的推移图；
图6是本发明CMP分步研磨方法的研磨时间和速率的推移图；
图7是本发明CMP分步研磨方法的第一次研磨的研磨时间示意图；
图8是本发明CMP分步研磨的方法与传统化学机械研磨方法的效果比较示意图。
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。
本发明通过改变化学机械研磨工艺流程(研磨→前膜测定→研磨→残膜测定)来减小前膜膜厚变化，图形分布差异及研磨速率波动带来的残膜厚度波动，本发明CMP分步研磨的方法主要包括如下步骤：
第一步：取产品硅片，采用高转速低压力的化学机械研磨条件对产品硅片进行第一次研磨，来减小前膜膜厚，图形分布带来的差异。该步骤转速设定：93～112转/分钟；压力：4～5磅/平方英寸。以15sec为间隔进行研磨，取不同时间的研磨速率，做成趋势图，取速率开始稳定的时间点为第一次研磨的时间，以图7为例：第一步研磨时间为60sec(第一次研磨的时间一般控制在30秒-70秒左右)。
第二步：通过本领域常用的膜厚测定机采用联线方式进行前膜测定，测定结果作为第二次研磨的依据。
第三步：采用低转速高压力的化学机械研磨条件对产品进行第二次研磨，通过减少研磨时间来减小因消耗品寿命变化带来的膜厚波动。该步骤转速设定：30～70转/分钟；压力：6～7磅/平方英寸；该第二次研磨的时间一般控制在30秒-120秒左右。
第四步：通过本领域常用的膜厚测定机采用联线方式进行最终残膜测定。
如图6所示，本发明的CMP分步研磨流程中，第一次高转速低压力化学机械研磨已大大减小了图形高低差及密度对研磨速率的影响。使得在第二次低转速高压力化学机械研磨时只需在相对平稳的速率区间内研磨少量的时间，大大提高了残膜厚度的可控性。此外不同研磨条件组合还可以用来实现不同工艺的要求。
如图8所示，与采用传统的化学机械研磨方法相比，采用本发明的CMP分步研磨方法，残膜膜厚明显收敛。
Claims (5)
1.一种CMP分步研磨的方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步，采用高转速低压力的化学机械研磨条件对产品硅片进行第一次研磨，来减小前膜膜厚，图形分布带来的差异；
第二步，进行前膜测定，测定结果作为第二次研磨的依据；
第三步，采用低转速高压力的化学机械研磨条件对产品硅片进行第二次研磨，通过减少研磨时间来减小因消耗品寿命变化带来的膜厚波动；
第四步，进行最终残膜测定。
2.如权利要求1所述的CMP分步研磨的方法，其特征在于，第一步中，所述高转速低压力的化学机械研磨条件为：转速为93～112转/分钟，压力为4～5磅/平方英寸。
3.如权利要求1或2所述的CMP分步研磨的方法，其特征在于，第一步中，所述第一次研磨的时间为30秒-70秒。
4.如权利要求1所述的CMP分步研磨的方法，其特征在于，第三步中，所述低转速高压力的化学机械研磨条件为：转速为30～70转/分钟，压力为6～7磅/平方英寸。
5.如权利要求1或4所述的CMP分步研磨的方法，其特征在于，第三步中，所述第二次研磨的时间为30秒-120秒。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN102962756A (zh) * | 2012-12-12 | 2013-03-13 | 天津中环领先材料技术有限公司 | 一种可获得高抛光速率的单晶硅晶圆片抛光工艺 |
| CN117285027A (zh) * | 2023-11-24 | 2023-12-26 | 成都锂能科技有限公司 | 交联淀粉衍生碳球及其制备方法、应用 |
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