CN102601718A - 化学机械研磨控制方法及装置、化学机械研磨方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种化学机械研磨控制方法及装置、化学机械研磨方法及设备。根据本发明的化学机械研磨控制装置包括：清洗剂喷射单元、控制单元和清洗剂喷射单元；其中，所述控制单元用于控制所述清洗剂喷射单元的清洗剂喷射以及化学机械研磨设备的研磨头的抬升；并且，所述清洗剂喷射单元在所述控制单元的控制下向所述研磨头上的晶圆喷射用于清洗研磨液的清洗剂；并且其中，所述控制单元在化学机械研磨设备的研磨垫清洗装置开始清洗研磨垫之后经过第一时间而仍未回到正常状态时使所述研磨头带着晶圆抬升，并且在研磨垫清洗装置开始清洗研磨垫之后经过第二时间时使清洗剂喷射单元将清洗剂喷向所述晶圆；其中，第一时间小于第二时间。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种化学机械研磨控制方法及化学机械研磨控制装置、采用了化学机械研磨控制方法的化学机械研磨方法、以及配置了该化学机械研磨控制装置的化学机械研磨设备。
背景技术
化学机械研磨(CMP，chemical mechanical polishing，也称为化学机械抛光)目前被广泛用于半导体制造过程中的表面平坦化工艺处理。化学机械研磨的过程是把晶圆放在旋转的研磨垫上，再加一定的压力，用化学研磨液来研磨晶圆以使晶圆平坦化。在化学机械研磨设备对硅片进行研磨的过程中，研磨剂通过管路流在研磨垫上，在研磨过程中起到润滑作用，并且研磨剂也可与所研磨的硅片起适当的化学反应，提高研磨去除速度。
但是，研磨垫在研磨一段时间后，就有一些研磨颗粒和研磨下来的膜的残留物留在研磨垫上和沟道内，这些都会影响研磨液在研磨垫的分布，从而影响研磨的均匀性。所以，有时候需要对研磨垫进行研磨液清洗，以便使得研磨垫得到功能恢复。
更具体地说，研磨垫具体地说例如是高分子多孔材质的软垫，其上面刻有沟槽，便于研磨液的分布，研磨时，硅片背面加压，正面接触研磨垫进行研磨。研磨垫清洗装置例如包括刷子，在每研磨完一片硅片后，利用刷子来用于对研磨垫进行清理修整工作。
但是，当化学机械研磨设备正在研磨晶圆的时候(此时有研磨液往对晶圆进行严密的晶圆研磨垫上流)，如果化学机械研磨设备由于研磨垫清洗装置的故障(例如，刷子在刷研磨垫的时候卡住)而发出警报信息，那么正在研磨晶圆的研磨头就会连同晶圆马上抬起来以离开当前正在研磨的研磨垫；而由于当前正在研磨的晶圆处于被研磨状态，其表面会还有残留的研磨液，这样，在被研磨过的晶圆离开当前正在研磨的研磨垫之后，残留的研磨液会和晶圆产生化学反应，由此会把晶圆表面孔里面的钨腐蚀掉。
具体地说，图1是示意性地示出了根据现有技术的化学机械研磨技术造成的钨腐蚀问题的示意图。如图1所示，左侧图片中原本应该填充有钨A的位置，由于研磨液的腐蚀而变成了空的凹槽B。
因此，希望能够提供一种能够在研磨垫清洗装置发生故障而发出警报信息时防止残留研磨液对晶圆的腐蚀的化学机械研磨控制方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够在研磨垫清洗装置发生故障而发出警报信息时防止残留研磨液对晶圆的腐蚀的化学机械研磨控制方法及化学机械研磨控制装置、采用了化学机械研磨控制方法的化学机械研磨方法、以及配置了该化学机械研磨控制装置的化学机械研磨设备。
根据本发明的第一方面，提供了一种化学机械研磨控制装置，其包括：清洗剂喷射单元、控制单元和清洗剂喷射单元；其中，所述控制单元用于控制所述清洗剂喷射单元的清洗剂喷射以及化学机械研磨设备的研磨头的抬升；并且，所述清洗剂喷射单元在所述控制单元的控制下向所述研磨头上的晶圆喷射用于清洗研磨液的清洗剂；并且其中，所述控制单元在化学机械研磨设备的研磨垫清洗装置开始清洗研磨垫之后经过第一时间而仍未回到正常状态时使所述研磨头带着晶圆抬升，并且在研磨垫清洗装置开始清洗研磨垫之后经过第二时间时使清洗剂喷射单元将清洗剂喷向所述晶圆；其中，第一时间小于第二时间。
优选地，所述清洗剂是去离子水。
优选地，所述控制单元包括第一计时器装置，用于从研磨垫清洗装置接收表示研磨垫清洗装置开始清洗研磨垫的研磨垫清洗启动信号，并且在接收到研磨垫清洗启动信号时，开始计时，当第一计时器装置计算到第一时间时，向所述研磨头输出使研磨头带动其上所附的晶圆抬升的研磨头抬升信号。
优选地，所述控制单元包括第二计时器装置，用于从研磨垫清洗装置接收表示研磨垫清洗装置开始清洗研磨垫的研磨垫清洗启动信号，并且在接收到研磨垫清洗启动信号时，开始计时，当第二计时器装置计算到第二时间时，向清洗剂喷射单元输出使清洗剂喷射单元将清洗剂喷向所述晶圆的清洗剂喷射启动信号。
根据本发明的第二方面，提供了一种化学机械研磨控制方法，其包括：在研磨垫清洗装置开始清洗研磨垫之后经过第一时间而仍未回到正常状态时使所述研磨头带着晶圆抬升；以及在研磨垫清洗装置开始清洗研磨垫之后经过第二时间时使清洗剂喷射单元将清洗剂喷向所述晶圆；其中，第一时间小于第二时间。
优选地，所述清洗剂是去离子水。
优选地，在研磨垫清洗装置开始清洗研磨垫之后经过第一时间而仍仍未回到正常状态时使所述研磨头带着晶圆抬升的步骤包括：利用第一计时器装置从研磨垫清洗装置接收表示研磨垫清洗装置开始清洗研磨垫的研磨垫清洗启动信号，并且使第一计时器装置在接收到研磨垫清洗启动信号时开始计时，当第一计时器装置计算到第一时间时，使第一计时器装置向所述研磨头输出使研磨头带动其上所附的晶圆抬升的研磨头抬升信号。
优选地，在研磨垫清洗装置开始清洗研磨垫之后经过第二时间时使清洗剂喷射单元将清洗剂喷向所述晶圆的步骤包括：利用第二计时器装置从研磨垫清洗装置接收表示研磨垫清洗装置开始清洗研磨垫的研磨垫清洗启动信号，并且使第二计时器装置在接收到研磨垫清洗启动信号时开始计时，并且当第二计时器装置计算到第二时间时，使第二计时器装置向清洗剂喷射单元输出使清洗剂喷射单元将清洗剂喷向所述晶圆的清洗剂喷射启动信号。
根据本发明的第三方面，提供了一种采用了根据本发明的第二方面所述的化学机械研磨控制方法的化学机械研磨方法
根据本发明的第四方面，提供了配置了根据本发明的第一方面所述的化学机械研磨控制装置的化学机械研磨设备。
根据本发明，在研磨垫清洗装置开始清洗研磨垫之后经过第一时间且仍未回到正常状态时，则判定研磨垫清洗装置的故障(例如，刷子在刷研磨垫的时候卡住)，由此可例如通过发出警报信息来使研磨头带着晶圆抬升。此后，在又经过很短的时间段后，例如通过发出通知信息来在研磨头将晶圆抬升到位时使清洗剂喷射单元将清洗剂喷向所述晶圆。这样，诸如去离子水之类的研磨液清洗剂就可以喷在晶圆上了，从而晶圆表面上的研磨液被及时地冲洗掉，从而有效地防止研磨液腐蚀或者刻蚀晶圆表面。
附图说明
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：
图1是示意性地示出了根据现有技术的化学机械研磨技术造成的钨腐蚀问题的示意图。
图2是示意性地示出了根据本发明实施例的化学机械研磨控制装置的示意图。
图3是示意性地示出了图2所示的根据本发明实施例的化学机械研磨控制装置中的清洗剂喷射控制单元的操作的示意图。
需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施方式
为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。
图2是示意性地示出了根据本发明实施例的化学机械研磨控制装置的示意图。
根据本发明实施例的化学机械研磨控制装置包括：清洗剂喷射单元3、研磨头2、研磨垫清洗装置(未示出)、控制单元4和清洗剂喷射单元。研磨垫清洗装置例如包括刷子，其用于清洗研磨垫。
其中，控制单元4用于控制清洗剂喷射单元3的清洗剂喷射以及研磨头2的抬升。并且，清洗剂喷射单元3用于在控制单元2的控制下向研磨头2上的晶圆喷射用于清洗研磨液的清洗剂。
例如，在具体实施例中，所述清洗剂是去离子水。
其中，控制单元2在研磨垫清洗装置开始清洗研磨垫之后经过第一时间而仍未仍未回到正常状态使研磨头2带着晶圆抬升，并且在研磨垫清洗装置开始清洗研磨垫之后经过第二时间时使清洗剂喷射单元3将清洗剂喷向所述晶圆。并且其中，第一时间小于第二时间。
即，在研磨垫清洗装置开始清洗研磨垫之后经过第一时间而仍未仍未回到正常状态时，则判定研磨垫清洗装置的故障(例如，刷子在刷研磨垫的时候卡住)。例如，可通过感测研磨垫清洗装置的刷子出去刷然后刷完回来的时间来检测刷子(研磨垫清洗装置)的工作状态是否正常，比如在具体应用中设定刷子对研磨垫刷8次，总共用的时间(从刷子启动到归为停止的总时间)应该例如是15秒，但是刷子在经过例如18S时还没有回来(也就是说研磨垫清洗装置仍未回到正常状态)，就判定研磨垫清洗装置的刷子在刷的时候卡住了。
由此，可例如通过发出警报信息(例如后面将要描述的研磨头抬升信号S1)来使研磨头2带着晶圆抬升。此后，在又经过很短的时间段(具体地说是第二时间减去第一时间而得到的时间段)后(又经过的这个很短的时间段用于等待研磨头将晶圆抬升到位)，例如通过发出通知信息(例如后面将要描述的清洗剂喷射启动信号S2)来在研磨头将晶圆抬升到位时使清洗剂喷射单元3将清洗剂喷向所述晶圆。这样，诸如去离子水清洗剂就可以喷在晶圆上了，从而晶圆5表面上的残留的研磨液被及时地冲洗掉，从而有效地防止研磨液腐蚀或者刻蚀晶圆表面。
更具体地说，图3是示意性地示出了图2所示的根据本发明实施例的化学机械研磨控制装置中的控制单元4的操作的示意图。
控制单元4包括：第一计时器装置41和第二计时器装置42。
其中，第一计时器装置41和第二计时器装置42从研磨垫清洗装置(未示出)接收研磨垫清洗启动信号S0。并且，第一计时器装置41和第二计时器装置42在接收到研磨垫清洗启动信号S0时，开始计时。其中，研磨垫清洗启动信号S0是表示研磨垫清洗装置开始清洗研磨垫的信号。
当第一计时器装置41计算到第一时间时，第一计时器装置41向研磨头2输出研磨头抬升信号S1。研磨头2在接收到研磨头抬升信号S1时带动其上所附的晶圆5抬升，如图2所示。
当第二计时器装置42计算到第二时间时，第二计时器装置42向清洗剂喷射单元3输出清洗剂喷射启动信号S2，如图2所示。同样，其中，第一时间小于第二时间。
清洗剂喷射单元3在接收到清洗剂喷射启动信号S2时，开始向研磨头2上的晶圆喷射用于清洗研磨液的清洗剂。这时，诸如去离子水之类的研磨液清洗剂就可以喷在晶圆上了，从而晶圆5表面上的研磨液冲洗掉，从而防止研磨液腐蚀或者刻蚀晶圆表面。
例如，在具体实施例中，所述第一时间是15s，而所述第二时间是20s；或者，例如，在具体实施例中，所述第一时间是18s，而所述第二时间是22s。所述时间仅仅是示例性的，本发明并不限于上述具体时间，而是可以根据具体应用来设置适当的时间。
更具体地说，例如清洗剂喷射单元3包括一个水阀(未示出)，并且，清洗剂喷射启动信号S2是一个用于控制水阀的开关控制信号。
其中，当清洗剂喷射单元3从第二计时器装置42接收到清洗剂喷射启动信号S2时，清洗剂喷射单元3中的水阀打开以使得诸如去离子水之类的研磨液清洗剂喷射出来。
即，在研磨垫清洗装置开始清洗研磨垫之后经过第一时间(例如15s)仍未回到正常状态时，则判定研磨垫清洗装置的故障(例如，刷子在刷研磨垫的时候卡住)，由此可例如通过发出研磨头抬升信号S1来使研磨头2带着晶圆抬升。此后，在又经过很短的时间段(具体地说是第二时间减去第一时间而得到的时间段，例如18s-15s＝3s)后，例如通过发出清洗剂喷射启动信号S2来在研磨头将晶圆抬升到位时使清洗剂喷射单元3将清洗剂喷向所述晶圆。这样，诸如去离子水之类的研磨液清洗剂就可以喷在晶圆上了，从而晶圆5表面上的研磨液被及时地冲洗掉，从而有效地防止研磨液腐蚀或者刻蚀晶圆表面。
并且，根据本发明的另一优选实施例，提供了一种采用了上述实施例中的化学机械研磨控制方法的化学机械研磨方法。
此外，根据本发明的另一优选实施例，提供了配置了上述实施例中的化学机械研磨控制装置的化学机械研磨设备。例如，上述化学机械研磨控制装置可有利地用于Ebara CMP设备。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种化学机械研磨控制装置，其特征在于包括：清洗剂喷射单元、控制单元和清洗剂喷射单元；其中，所述控制单元用于控制所述清洗剂喷射单元的清洗剂喷射以及化学机械研磨设备的研磨头的抬升；并且，所述清洗剂喷射单元在所述控制单元的控制下向所述研磨头上的晶圆喷射用于清洗研磨液的清洗剂；并且其中，所述控制单元在化学机械研磨设备的研磨垫清洗装置开始清洗研磨垫之后经过第一时间而仍未仍未回到正常状态时使所述研磨头带着晶圆抬升，并且在研磨垫清洗装置开始清洗研磨垫之后经过第二时间时使清洗剂喷射单元将清洗剂喷向所述晶圆；其中，第一时间小于第二时间。
2.根据权利要求1所述的化学机械研磨控制装置，其特征在于，所述清洗剂是去离子水。
3.根据权利要求1或2所述的化学机械研磨控制装置，其特征在于，所述控制单元包括第一计时器装置，用于从研磨垫清洗装置接收表示研磨垫清洗装置开始清洗研磨垫的研磨垫清洗启动信号，并且在接收到研磨垫清洗启动信号时，开始计时，当第一计时器装置计算到第一时间时，向所述研磨头输出使研磨头带动其上所附的晶圆抬升的研磨头抬升信号。
4.根据权利要求1或2所述的化学机械研磨控制装置，其特征在于，所述控制单元包括第二计时器装置，用于从研磨垫清洗装置接收表示研磨垫清洗装置开始清洗研磨垫的研磨垫清洗启动信号，并且在接收到研磨垫清洗启动信号时，开始计时，当第二计时器装置计算到第二时间时，向清洗剂喷射单元输出使清洗剂喷射单元将清洗剂喷向所述晶圆的清洗剂喷射启动信号。
5.一种化学机械研磨控制方法，其特征在于包括：
在研磨垫清洗装置开始清洗研磨垫之后经过第一时间而仍未回到正常状态时使所述研磨头带着晶圆抬升；以及
在研磨垫清洗装置开始清洗研磨垫之后经过第二时间时使清洗剂喷射单元将清洗剂喷向所述晶圆；
其中，第一时间小于第二时间。
6.根据权利要求5所述的化学机械研磨控制方法，其特征在于，所述清洗剂是去离子水。
7.根据权利要求5或6所述的化学机械研磨控制方法，其特征在于，其中在研磨垫清洗装置开始清洗研磨垫之后经过第一时间而仍未仍未回到正常状态时使所述研磨头带着晶圆抬升的步骤包括：利用第一计时器装置从研磨垫清洗装置接收表示研磨垫清洗装置开始清洗研磨垫的研磨垫清洗启动信号，并且使第一计时器装置在接收到研磨垫清洗启动信号时开始计时，当第一计时器装置计算到第一时间时，使第一计时器装置向所述研磨头输出使研磨头带动其上所附的晶圆抬升的研磨头抬升信号。
8.根据权利要求5或6所述的化学机械研磨控制方法，其特征在于，其中在研磨垫清洗装置开始清洗研磨垫之后经过第二时间时使清洗剂喷射单元将清洗剂喷向所述晶圆的步骤包括：利用第二计时器装置从研磨垫清洗装置接收表示研磨垫清洗装置开始清洗研磨垫的研磨垫清洗启动信号，并且使第二计时器装置在接收到研磨垫清洗启动信号时开始计时，并且当第二计时器装置计算到第二时间时，使第二计时器装置向清洗剂喷射单元输出使清洗剂喷射单元将清洗剂喷向所述晶圆的清洗剂喷射启动信号。
9.一种化学机械研磨方法，其特征在于采用了根据权利要求5至8之一所述的化学机械研磨控制方法。
10.一种化学机械研磨设备，其特征在于配置了根据权利要求1至4之一所述的化学机械研磨控制装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SHANGHAI HUAHONG GRACE SEMICONDUCTOR MANUFACTURING Free format text: FORMER OWNER: HONGLI SEMICONDUCTOR MANUFACTURE CO LTD, SHANGHAI Effective date: 20140425 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20140425 Address after: 201203 Shanghai Zhangjiang hi tech park Zuchongzhi Road No. 1399 Applicant after: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corporation Address before: 201203 Shanghai Guo Shou Jing Road, Pudong New Area Zhangjiang hi tech Park No. 818 Applicant before: Hongli Semiconductor Manufacture Co., Ltd., Shanghai |
|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |