CN102975110A - 化学机械研磨速率控制方法 - Google Patents

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李儒兴
李志国
程君
陶仁峰
胡海天
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Abstract

一种化学机械研磨速率控制方法，其中，在将研磨速率从第一研磨速率调整为第二研磨速率时，不改变研磨垫的旋转速度，并且不改变对晶圆施加的压力，而是将研磨头的摆动的动作从第一运动状态调整为另一运动状态。在将研磨速率从第二研磨速率调整为第一研磨速率时，同样不改变研磨垫的旋转速度，并且不改变对晶圆施加的压力，而是将研磨头的摆动的动作从第二运动状态调整为第一运动状态。

Description

化学机械研磨速率控制方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，具体地说涉及化学机械研磨(CMP，chemicalmechanical polishing，也称为化学机械抛光)工艺，更具体地说涉及一种化学机械研磨速率控制方法。
背景技术
化学机械研磨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(抛光液)通过管路流在研磨垫上，在研磨过程中起到润滑和研磨介质的作用，并且研磨剂也可与所研磨的硅片起适当的化学反应，提高研磨速率。
具体地说，图1示意性地示出了化学机械研磨设备的结构。如图1所示，化学机械研磨设备包括：布置在研磨平台上的研磨垫1(具体地说例如是高分子多孔材质的软垫)，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；修整部件2，其主要由金刚石修整器组成，用于对研磨垫进行清理修整工作以保持研磨垫的状态；以及研磨头3，其主要用于固定硅片，并对硅片背面施压。
在化学机械研磨设备对硅片进行研磨的过程中，，研磨剂4通过管路流在研磨垫上，在研磨过程中起到润滑和研磨介质的作用，并且研磨剂4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，在实际生产中，有时需要采用较低的研磨速率，有时需要采用较高的研磨速率，通常为了对化学机械研磨速率进行控制或者调整，在现有技术中，需要调整研磨垫1的旋转速度以及/或者对晶圆施加的压力。但是，一方面，研磨垫1的表面状态是在诸如钻石修整器(diamond disk)之类的修整部件2的作用下保持的，也就是说决定于钻石修整器(类型，修整研磨垫时的压力等)以及与研磨垫1之间的相对转速；当研磨平台带动研磨垫1的转速变化时，修整的效果也会不同，从而改变研磨垫的表面状况并进一步影响研磨速率；即，不同的转速，会影响研磨垫的表面状态，从而影响研磨垫的表面形态。另一方面，研磨晶圆时采用不同的压力，会影响平坦化效率。
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，提供一种能够在不影响研磨垫的表面状态的情况下改变和控制研磨速率的化学机械研磨速率的控制方法。
为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种化学机械研磨速率控制方法，其包括：在将研磨速率从第一研磨速率调整为第二研磨速率时，不改变研磨垫的旋转速度，并且不改变对晶圆施加的压力，而是将研磨头的摆动的动作从第一运动状态调整为另一运动状态。
优选地，所述化学机械研磨速率控制方法还包括：在将研磨速率从第二研磨速率调整为第一研磨速率时，同样不改变研磨垫的旋转速度，并且不改变对晶圆施加的压力，而是将研磨头的摆动的动作从第二运动状态调整为第一运动状态。
优选地，所述化学机械研磨速率控制方法还包括：为研磨速率与研磨头的摆动的运动状态之间的对应关系，并且根据所述对应关系来根据期望的研磨速率来调整研磨头的摆动的运动状态。
优选地，当研磨头在靠近研磨垫中心的区域摆动时可以获得较低的研磨速率，当研磨头在远离研磨垫中心的区域摆动时可以获得较高的研磨速率。
优选地，研磨头的摆动的运动状态包括研磨头相对于研磨平台的中心的摆动的幅度和频率。
由此，在根据本发明的化学机械研磨速率控制方法中，当需要采用不同研磨速率的研磨程式的时候，可以避免传统的通过调节压力(影响平坦化效率)或调节研磨平台的转速(会因对研磨垫的影响而与采用不同转速的程式的产品产生交互影响)来实现研磨速率控制。
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示意性地示出了化学机械研磨设备的结构。
需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。
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。
实际上，在做化学机械研磨时，研磨头3不但需要进行与研磨平台的自转同向的转动(例如逆时针转动)，而且还需要相对于研磨平台的中心进行摆动以相对于研磨平台的中心进行相对运动，传统上这种摆动的设置是为了去除划伤和提高研磨的均匀度。
但是，本发明的发明人有利地发现，可以借助于调节原有的“用来去除划伤和提高研磨的均与度的研磨头3的逆时针摆动”来实现“调节研磨速率”，从而避免影响研磨垫的表面状况。
更具体地说，在根据本发明实施例的化学机械研磨速率控制方法中，在将研磨速率从一种研磨速率(第一研磨速率)调整为另一研磨速率(第二研磨速率)时，不改变研磨垫1的旋转速度，并且不改变对晶圆施加的压力，而是将研磨头3的摆动(例如，逆时针摆动)的动作从一种运动状态(第一运动状态)调整为另一运动状态(第二运动状态)。
优选地，例如，在将研磨速率从上述另一研磨速率(第二研磨速率)调整为上述一种研磨速率(第一研磨速率)时，同样不改变研磨垫1的旋转速度，并且不改变对晶圆施加的压力，而是将研磨头3的摆动的动作从另一运动状态(第二运动状态)调整为一种运动状态(第一运动状态)。
进一步优选地，可以为研磨速率与研磨头3的摆动的运动状态之间的对应关系，从而根据所述对应关系来根据期望的研磨速率来调整研磨头3的摆动的运动状态。当研磨头在靠近研磨垫中心的区域摆动时可以获得较低的研磨速率，当研磨头在远离研磨垫中心的区域摆动时可以获得较高的研磨速率。
例如，研磨头3的摆动的运动状态包括研磨头3相对于研磨平台的中心的摆动的幅度和频率。
因此，在根据本发明实施例的化学机械研磨速率控制方法中，当需要采用不同研磨速率的研磨程式的时候，可以避免传统的通过调节压力(影响平坦化效率)或调节研磨平台的转速(会因对研磨垫的影响而与采用不同转速的程式的产品产生交互影响)来实现研磨速率控制。
根据本发明实施例的化学机械研磨速率控制方法的应用方式可以是多样的，比如简单的只需要获得不同的研磨速率但又不想改变其它的因素，或者应用在应用材料等公司开发的APC系统中作为一个反馈的因子(比目前的调节时间或压力或转速的方法更加具有优势)。
此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
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 (5)

1.一种化学机械研磨速率控制方法，其特征在于包括：
在将研磨速率从第一研磨速率调整为第二研磨速率时，不改变研磨垫的旋转速度，并且不改变对晶圆施加的压力，而是将研磨头的摆动的动作从第一运动状态调整为另一运动状态。
2.根据权利要求1所述的化学机械研磨速率控制方法，其特征在于还包括：在将研磨速率从第二研磨速率调整为第一研磨速率时，同样不改变研磨垫的旋转速度，并且不改变对晶圆施加的压力，而是将研磨头的摆动的动作从第二运动状态调整为第一运动状态。
3.根据权利要求1或2所述的化学机械研磨速率控制方法，其特征在于还包括：为研磨速率与研磨头的摆动的运动状态之间的对应关系，并且根据所述对应关系来根据期望的研磨速率来调整研磨头的摆动的运动状态。
4.根据权利要求1或2所述的化学机械研磨速率控制方法，其特征在于，当研磨头在靠近研磨垫中心的区域摆动时获得较低的研磨速率，当研磨头在远离研磨垫中心的区域摆动时获得较高的研磨速率。
5.根据权利要求1或2所述的化学机械研磨速率控制方法，其特征在于，研磨头的摆动的运动状态为研磨头的相对于研磨平台的中心的摆动的幅度和频率。
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