CN104827383A - 化学机械研磨设备及化学机械研磨的方法 - Google Patents

化学机械研磨设备及化学机械研磨的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种化学机械研磨设备及化学机械研磨的方法。该方法包括:a)对基片进行第一研磨,直到基片的中心区域和边缘区域中的任何一个的厚度达到第一预定值时,并比较中心区域和边缘区域的厚度;b)对基片进行第二研磨,根据比较的结果调节对中心区域和边缘区域施加的压力比,直到中心区域的厚度和边缘区域的厚度相等,并且在第二研磨过程中基片的中心位置不变并使基片旋转;以及c)对基片进行第三研磨,在第三研磨过程中基片往复移动。该方法能够提高基片的片内均匀性。

Description

化学机械研磨设备及化学机械研磨的方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域,具体地,涉及一种化学机械研磨设备及化学机械研磨的方法。
背景技术
化学机械研磨是一种常用的实现表面全局平坦化的方法,其是化学腐蚀作用和机械去除作用相结合的加工技术。现有的化学机械研磨的方法一般是将基片夹持在研磨头上,并通过研磨头向基片施加一定的压力,使其在研磨头的带动下在研磨盘上旋转而研磨。在该过程中,可能会存在基片的中心区域和边缘区域研磨速率不一致,影响基片的片内均匀性。
因此,有必要提出一种化学机械研磨设备及化学机械研磨的方法,以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念,这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征,更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
根据本发明的一个方面,提供一种化学机械研磨的方法。该方法包括:a)对基片进行第一研磨,直到所述基片的中心区域和边缘区域中的任何一个的厚度达到第一预定值时,并比较所述中心区域和所述边缘区域的厚度;b)对所述基片进行第二研磨,根据所述比较的结果调节对所述中心区域和所述边缘区域施加的压力比,直到所述中心区域的厚度和所述边缘区域的厚度相等,其中当所述中心区域的厚度大于所述边缘区域的厚度时增大对所述中心区域和所述边缘区域的施加的压力比,当所述中心区域的厚度小于所述边缘区域的厚度时减小对所述中心区域和所述边缘区域的施加的压力比,且当所述中心区域的厚度等于所述边缘区域的厚度时保持对所述中心区域和所述边缘区域的施加的压力比不变,并且在所述第二研磨过程中所述基片的中心位置不变并使所述基片旋转;以及c)对所述基片进行第三研磨,在所述第三研磨过程中所述基片往复移动。
优选地,所述第一研磨包括:对所述基片进行初研磨,直到所述基片上任何一个位置处的厚度达到大于所述第一预定值的预定厚度,在所述初研磨过程中所述基片往复移动;以及对所述基片进行再研磨,直到所述中心区域和所述边缘区域中的任何一个区域的厚度达到所述第一预定值,其中在所述再研磨过程中所述基片的中心位置不变且使所述基片旋转。
优选地,所述初研磨和所述再研磨过程中对所述中心区域和所述边缘区域施加的压力保持不变。
优选地,所述初研磨和所述再研磨过程中对所述中心区域和所述边缘区域施加的压力比为60%~80%。
优选地,所述第一预定值为3μm~5μm,和/或所述预定厚度为3μm~6μm。
优选地,所述边缘区域包括靠近所述基片的最外沿的第一区域和位于所述第一区域和所述中心区域之间的第二区域,所述b)步骤包括:当所述中心区域的厚度大于所述边缘区域的厚度时,减小对所述边缘区域施加的压力,其中对所述第一区域的施加的压力减小为在所述第一研磨过程中对所述第一区域施加的压力的85%~90%,且对所述第二区域施加的压力减小为在所述第一研磨过程中对所述第二区域施加的压力的70%~80%。
优选地,所述中心区域为到所述基片的中心的距离为0-70mm范围内的区域,且所述第二区域为到所述基片的中心的距离为70-90mm范围内的区域。
优选地,所述b)步骤包括:当所述中心区域的厚度小于所述边缘区域的厚度时,增大对所述边缘区域施加的压力,其中对所述边缘区域施加的压力增大为在所述第一研磨过程中对所述边缘区域施加的压力的105%~110%。
优选地,在所述第二研磨过程中对所述中心区域施加的压力与在所述第一研磨过程中对所述中心区域施加的压力相等。
优选地,所述第三研磨的研磨时间为10秒~30秒。
优选地,在所述b)步骤完成时所述中心区域的厚度和所述边缘区域的厚度达到2μm~4μm。
根据本发明的另一个方面,提供一种化学机械研磨设备。其包括:研磨盘;研磨头,所述研磨头可移动地且可旋转地设置在所述研磨盘的上方,用于将基片卡持在所述研磨头的下表面并在研磨过程中向所述基片施加压力;第一检测器和第二检测器,所述第一检测器和所述第二检测器设置在所述研磨盘中,所述第一检测器和所述第二检测器分别用于检测所述基片的中心区域和边缘区域的厚度;比较器,所述比较器用于当所述基片的所述中心区域和所述边缘区域中的任何一个的厚度达到第一预定值时,比较所述第一检测器和所述第二检测器输出的检测结果;以及控制器,所述控制器用于根据所述比较器输出的比较结果调节所述中心区域和所述边缘区域施加的压力比,直到所述中心区域的厚度和所述边缘区域的厚度相等,其中当所述中心区域的厚度大于所述边缘区域的厚度时增大对所述中心区域和所述边缘区域的施加的压力比,当所述中心区域的厚度小于所述边缘区域的厚度时减小对所述中心区域和所述边缘区域的施加的压力比,且当所述中心区域的厚度等于所述边缘区域的厚度时保持对所述中心区域和所述边缘区域的施加的压力比不变。
优选地,所述第一检测器为终点检测器,和/或所述第二检测器为终点检测器。
根据本发明的化学机械研磨方法通过分别检测基片的边缘区域和中心区域的厚度后,比较边缘区域和中心区域的厚度,并根据比较的结果在接下来的研磨过程中调节对中心区域和边缘区域施加的压力比,直到中心区域的厚度和边缘区域的厚度相等,从而能够使得最终研磨后的基片具有好的片内均匀性。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述,用来解释本发明的原理。在附图中,
图1是根据本发明的一个实施例的化学机械研磨的方法的流程图;
图2A-2D是图1中示出的化学机械研磨的方法的各个步骤的示意图;
图3是根据本发明的一个实施例的基片内的各个区域的示意图;以及
图4是根据本发明的一个实施例的化学机械研磨设备的示意图。
具体实施方式
接下来,将结合附图更加完整地描述本发明,附图中示出了本发明的实施例。但是,本发明能够以不同形式实施,而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地,提供这些实施例将使公开彻底和完全,并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中,为了清楚,层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。
应当明白,当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时,其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其他元件或层,或者可以存在居间的元件或层。相反,当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时,则不存在居间的元件或层。
根据本发明的一个方面,提供一种化学机械研磨的方法。图1示出了根据本发明一个实施例的化学机械研磨的方法的流程图,图2A-2D示出了根据图1中示出的化学机械研磨的方法的各个步骤的示意图,图3示出了根据本发明的一个实施例的基片内的各个区域的示意图。下面将结合图1、图2A-2D以及图3详细描述本发明提供的化学机械研磨的方法。
S110:对基片进行第一研磨,直到基片的中心区域和边缘区域中的任何一个的厚度达到第一预定值时,并比较中心区域和边缘区域的厚度。
如图2A-2B所示,对基片210进行第一研磨。基片210可以是任何待研磨的基片,例如,半导体基片、石英片、玻璃片或上述材料的复合片等,半导体基片可以为以下所提到的材料中的任何一种:硅片、绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上层叠硅(SSOI)、绝缘体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGeOI)以及绝缘体上锗(GeOI)等等。基片210可以包括边缘区域211和中心区域212,如图3所示。
应当注意,这里所说的“边缘区域”和“中心区域”是一个相对概念,边缘区域211不仅仅包括基片210的最外沿的区域,还可以从基片210的最外沿的区域向基片210的最中心延伸一定距离。类似地,中心区域212不仅仅包括基片210的最中心的区域,还可以从基片210的最中心的区域向基片210的最外沿延伸一定距离。基片210的边缘区域211和中心区域212的划分与研磨过程中的研磨速率有关,具体地,中心区域212内各处的研磨速率基本相等,而随着时间的延长,边缘区域211内的研磨速率会大于中心区域的研磨速率。而基片210上各处的研磨速率与研磨设备等有很大关系。例如,在使用TITAN-I型研磨设备的研磨直径为8英寸(203.2mm)的基片210的情况下,中心区域212可以定义为包括距离基片的中心点0-70mm的区域,而剩余部分为边缘区域211。本领域的技术人员可以理解的是,在使用不同的研磨设备研磨不同的基片时,上述边缘区域211和中心区域212的划分可能会改变,并且研磨参数的改变也可能会影响基片上各处的研磨速率的分布,因此,在使用本发明提供的方法之前,最好针对所使用的研磨设备以及待研磨基片能够通过实验来确定基片上的区域划分情况。
第一研磨可以在第一研磨盘上进行。其中,该第一研磨盘上设置有检测器330A或330B,该检测器可以为任何能够测量基片210的厚度的检测器,例如终点检测器(endpoint detected system)。第一研磨盘上可以设置有研磨垫220。检测器可以设置在研磨盘之内。研磨垫220上对应的部分可以使用透光材料制作,从而形成能够透光的窗口。用于化学机械研磨的研磨垫220可以是固结研磨浆料的研磨垫,此时,研磨浆料被固定于研磨垫220上。用于化学机械研磨的研磨垫220还可以是非固结研磨浆料的研磨垫220,此时,研磨浆料可以呈颗粒状态并悬浮于液体载剂中,并通过专门的研磨浆料传输装置输送至研磨垫220上。
当基片210的中心区域212和边缘区域211中的任何一个的厚度达到第一预定值时,停止第一研磨,并比较基片210的中心区域212和边缘区域211的厚度。第一预定值以及在第一研磨过程中对基片210的中心区域212和边缘区域211施加的压力比可以根据实际情况确定,在根据本发明的一个实施例中,第一预定值可以为3μm~5μm,例如4μm。对基片210的中心区域212和边缘区域211施加的压力比为60%~80%,例如62.5%。在根据本发明的一个实施例中,在第一研磨过程中,对基片210的中心区域212施加的压力可以为130~220g/cm2,例如175g/cm2。对基片210的边缘区域211施加的压力可以为210~350g/cm2,例如280g/cm2
在根据本发明的一个实施例中,第一研磨可以分两步进行。首先,如图2A所示,对基片210进行初研磨,以缩短整个研磨工艺的时间。对基片210进行的初研磨过程直到基片210上任何一个位置处的厚度达到预定厚度时结束。该预定厚度需大于第一研磨过程结束时的第一预定值,具体数值可以根据实际情况合理地选择。在根据本发明的一个优选实施例中,在第一预定厚度为3μm~5μm的情况下,该预定值可以为3μm~6μm,例如5μm。申请人发现,当预定值在该范围内时,可以获得较好的初研磨表面质量,同时可以给后期的研磨过程中留出合适的研磨量。需要说明的是,在初研磨过程中,基片210可以在研磨头的带动下如图2A所示地在研磨垫220上以箭头A所示的方向往复移动。初研磨过程中,由于基片210在研磨垫上往复移动,因此检测器在不同时刻检测到的是基片210上的不同区域的厚度。
然后,如图2B所示,对基片210进行再研磨,直到中心区域212和边缘区域211中的任何一个区域的厚度达到第一预定值。在再研磨过程中,需要分别检测中心区域212和边缘区域211的厚度,因此,在再研磨过程中可以保持基片210的中心位置不变且使基片旋转,以使不同的检测器330A和330B分别检测基片210的中心区域212和边缘区域211的厚度。
由于在初研磨过程中,检测器在不同时刻检测到的是基片210上的不同区域的厚度,因此,基片210上的中心区域212和边缘区域211的厚度不能由专门的检测器检测到,从而无法得知初研磨过程结束之后基片210的中心区域212和边缘区域211厚度大小关系,因而在接下来的再研磨过程中,无法根据初研磨的结果调整对基片210的中心区域212和边缘区域211施加的压力的大小。在根据本发明的一个优选实施例中,初研磨和再研磨过程中对基片210的中心区域212和边缘区域211施加的压力保持不变,以避免增加过多的研磨参数修改步骤,从而简化工艺过程。
步骤S120:对基片进行第二研磨,根据比较的结果调节对中心区域和边缘区域施加的压力比,直到中心区域的厚度和边缘区域的厚度相等。
如图2C所示,对基片210进行第二研磨。如上所述的,第一研磨在第一研磨盘上进行,第一研磨结束时,需要比较基片210的中心区域212和边缘区域211的厚度。为了给该比较过程留出足够的时间,在根据本发明的一个优选实施例中,第二研磨可以在第二研磨盘上进行。
第二研磨过程中,需要根据第一研磨过程结束后的比较结果调节对基片210的中心区域212和边缘区域211施加的压力比。第一研磨过程结束后的比较结果可能存在三种情况,相应地,在第二研磨过程中应对施加至中心区域212和边缘区域211的压力比作出三种不同的调节。
当中心区域212的厚度大于边缘区域211的厚度时,可以增大对中心区域212和边缘区域211的施加的压力比。例如,可以根据实际情况,不同幅度地改变对中心区域212和边缘区域211施加的压力,使其达到增大对中心区域212和边缘区域211的施加的压力比的目的。也可以只改变对中心区域212和边缘区域211施加的压力中的一个,例如,可以在保持对中心区域212施加的压力不变的情况下,减小对边缘区域211施加的压力,以避免增加过多的研磨参数修改步骤,从而简化工艺过程。
然而,在研磨过程中,为了防止基片210在水平方向上滑出,基片210的外围通常会设置有定位环(retaining ring)340(图4),研磨头320对定位环340施加较大的压力,将研磨垫220(图2A-2D)的位于定位环下方的部分压下去,导致该部分周围的研磨垫220(即位于基片210的最外沿下方的研磨垫220)向上翘。向上翘的研磨垫220会给基片210的最外沿施加一个较大的作用力。一般来说,即使需要减小对基片210的边缘区域211施加的压力时,对基片210的最外沿区域施加的压力也不能太小。
因此,可以将边缘区域211分为两部分,当需要减小对边缘区域211施加的压力时,最外沿的一部分的压力通常存在下限,而另一部分(位于该最外沿区域和中心区域之间的区域)可以减小得相对较多,这样既能保证减小了对边缘区域211施加的压力,而又可以使最外沿区域保持较大的压力而防止基片210跑偏或飞出研磨垫220。在根据本发明的一个优选实施例中,如图3所示,基片210的边缘区域211可以分成两个区域,即靠近基片210的最外沿的第一区域211A以及位于中心区域212和第一区域211A之间的第二区域211B。换句话说,将基片210沿着从其中心到最外沿的方向包括中心区域212、第二区域211B和第一区域211A。以直径为8英寸的基片210为例,中心区域212例如为距离基片210的中心0-70mm范围内的区域,第二区域212B例如为从距离基片210的中心70-90mm范围内的区域,而剩余的靠近最外沿的区域为第一区域211A。
在第二研磨过程中,当需要通过减小对边缘区域211施加的压力来降低边缘区域211和中心区域212的压力比时,对第一区域211A施加的压力可以为在第一研磨过程中对第一区域211A施加的压力的85%~90%,例如87.5%。在第二研磨过程中对第二区域211B施加的压力可以为在第一研磨过程中对第二区域211B施加的压力的70%~80%,例如75%。通过减小对边缘区域211(包括第一区域211A和第二区域211B)施加的压力来降低边缘区域211和中心区域212的压力比时,优选地,可以保持对中心区域212施加的压力不变,只减小对第一区域211A和第二区域211B施加的压力,以避免增加过多的研磨参数修改步骤,从而简化工艺过程。此外,研磨基片210时所施加的压力不宜过高,否则会损坏基片210,并且还可能由于研磨速度过快而很难控制去除的厚度,但是设置得过低会影响整个研磨工艺的时间。在该优选实施例中,对中心区域212施加的压力在第一和第二研磨过程中保持不变,可以将整个研磨的初始阶段就将对基片210施加的压力设置得相对较高,这样可以加快研磨工艺所消耗的时间。例如,在根据本发明的一个优选实施例中,在第一研磨过程中施加至第一区域211A、第二区域211B和中心区域212的压力分别可以为210~350g/cm2、210~350g/cm2和130~220g/cm2。而在第二研磨过程中,施加至第一区域211A、第二区域211B和中心区域212的压力分别可以为185~305g/cm2、140~280g/cm2和130~220g/cm2
相反的,当中心区域212的厚度小于边缘区域211的厚度时,可以减小对中心区域212和边缘区域211的施加的压力比。类似地,可以根据实际情况,不同幅度地改变对中心区域212和边缘区域211施加的压力,使其达到增大对中心区域212和边缘区域211的施加的压力比的目的,也可以只改变对中心区域212和边缘区域211施加的压力中的一个,例如,不改变对中心区域212施加的压力而增大对边缘区域211施加的压力,以避免增加过多的研磨参数修改步骤,从而简化工艺过程。在根据本发明的一个实施例中,当第一研磨过程结束后,基片210的中心区域212的厚度小于边缘区域211的厚度时,可以在保持对中心区域212施加的压力不变的情况下,增大对边缘区域211施加的压力。其中,对边缘区域211施加的压力增大为在第一研磨过程中对边缘区域施加的压力的105%~110%。例如,在第一研磨过程中,对基片210的边缘区域211域施加的压力分别为210~350g/cm2,而在第二研磨过程中,对基片210的边缘区域211施加的压力可以为225~375g/cm2
而当中心区域212的厚度等于边缘区域211的厚度时,则可以保持对中心区域212和边缘区域211的施加的压力比不变。
需要说明的是,在第二研磨过程中,由于需要判断基片210的边缘区域211和中心区域212的厚度是否相等,因此,在第二研磨过程中基片210的中心位置保持不变,以使专门的检测器分别检测基片210的中心区域和边缘区域的厚度。在这个过程中,基片210可以在研磨头的带动下旋转,以提高研磨速率,节省研磨时间。
第二研磨过程直到基片210的中心区域212的厚度和边缘区域211的厚度相等时停止。此时,基片210的中心区域212和边缘区域211具有相等的厚度。在根据本发明的一个优选的实施例中,在第二研磨结束时,基片210的中心区域212的厚度和边缘区域211的厚度达到2μm~4μm,例如3μm。
步骤S130:对基片进行第三研磨,在第三研磨过程中基片往复移动。
经过第二研磨过程之后,基片210的边缘区域211和中心区域212已经比较平坦,然而边缘区域211和中心区域212的交界处局部可能还不平坦,因此,在第二研磨过程之后,还可以对基片210进行第三研磨。如图2D所示,在第三研磨过程中,基片210可以以箭头A所示的方向往复移动,以使基片210整体表面平坦。优选地,第三研磨的时间可以为10秒~30秒,例如15秒。由于研磨头和研磨垫220从静止状态到旋转状态,需要一个加速的过程,因此如果第三研磨的时间选择过短,例如小于8秒,则在这么短的时间内,研磨头和研磨垫220的转速可能很低,因此,研磨速率很低,研磨量很小,不一定能实现基片210的表面整体平坦化。而如果第三研磨的时间选择过长,例如大于30秒,则可能会导致研磨量过多,又可能导致基片210的表面重现厚度不均匀的情况。在第三研磨过程中,可以仅通过研磨时间来控制第三研磨结束的时间,因此,可以将检测器关闭。
根据本发明的另一个方面,还提供一种化学机械研磨设备。上述的化学机械研磨的方法可以采用该化学机械研磨设备实现。如图4所示,化学机械研磨设备300包括研磨盘310、研磨头320、第一检测器330A、第二检测器330B、比较器(未示出)以及控制器(未示出)。研磨盘310上设置有研磨垫(未示出),研磨头320可移动地且可旋转地设置在研磨盘310的上方。研磨头320设置在研磨盘310的上方,用于将基片210卡持在研磨头320的下表面并在研磨过程中向基片210施加压力。研磨头320和其所卡持的基片210之间通常设置有隔膜,以吸附基片210。研磨头320对基片210施加的压力大小可以根据实际情况如上文讨论地进行调整,为了简洁,不再赘述。
第一检测器330A和第二检测器330B设置在研磨盘310中,分别用于检测基片210的中心区域212(参见图3)和边缘区域211(参见图3)的厚度。图4中示出了第一检测器330A和第二检测器330B的简化的示意图。需要说明的是,第一检测器330A和第二检测器330B的数量可以为一个或多个。在根据本发明的一个实施例中,第一检测器330A和第二检测器330B的数量均为一个。在根据本发明未示出的其他实施例中,第一检测器330A和第二检测器330B还可以为多个,以更精确的检测基片210的中心区域212和边缘区域211的厚度。
当基片210的中心区域212和边缘区域211中的任何一个的厚度达到第一预定值,此时,第一检测器330A和第二检测器330B将分别检测基片210的中心区域212和边缘区域211的厚度的值,并将检测结果输送至比较器。比较器比较第一检测器330A和第二检测器330B输出的检测结果,并将比较结果输送至控制器。应当注意,这里所说的“第一预定值”可以是根据实际情况如上文讨论地确定的值,为了简洁,不再赘述。
控制器用于根据比较器输出的比较结果调节对基片210的中心区域212和边缘区域211施加的压力比,直到中心区域212的厚度和边缘区域211的厚度相等。其中比较器输入的结果可能存在三种情况,相应地,控制器应对施加至中心区域212和边缘区域211的压力比作出三种不同的调节。当中心区域212的厚度大于边缘区域211的厚度时,可以增大对中心区域212和边缘区域211的施加的压力比。当中心区域212的厚度小于边缘区域211的厚度时,可以减小对中心区域212和边缘区域211的施加的压力比。而当中心区域212的厚度等于边缘区域211的厚度时,则可以保持对中心区域212和边缘区域211的施加的压力比不变。
第一检测器330A和第二检测器330B可以为任何能够检测基片310的厚度的检测器,第一检测器330A和第二检测器330B可以为相同类型的检测器,也可以为不同类型的检测器。在根据本发明的一个优选实施例中,第一检测器330A和第二检测器330B可以为终点检测器。
如上所述地,根据本发明的化学机械研磨方法通过分别检测基片210的边缘区域211和中心区域212的厚度后,比较边缘区域211和中心区域212的厚度,并根据比较的结果在接下来的研磨过程中调节对中心区域212和边缘区域211施加的压力比,直到中心区域212的厚度和边缘区域211的厚度相等,从而能够使得最终研磨后的基片具有好的片内均匀性。
本发明已经通过上述实施例进行了说明,但应当理解的是,上述实施例只是用于举例和说明的目的,而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是,本发明并不局限于上述实施例,根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改,这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (13)

1.一种化学机械研磨的方法,其特征在于,所述方法包括:
a)对基片进行第一研磨,直到所述基片的中心区域和边缘区域中的任何一个的厚度达到第一预定值时,并比较所述中心区域和所述边缘区域的厚度;
b)对所述基片进行第二研磨,根据所述比较的结果调节对所述中心区域和所述边缘区域施加的压力比,直到所述中心区域的厚度和所述边缘区域的厚度相等,其中当所述中心区域的厚度大于所述边缘区域的厚度时增大对所述中心区域和所述边缘区域的施加的压力比,当所述中心区域的厚度小于所述边缘区域的厚度时减小对所述中心区域和所述边缘区域的施加的压力比,且当所述中心区域的厚度等于所述边缘区域的厚度时保持对所述中心区域和所述边缘区域的施加的压力比不变,并且在所述第二研磨过程中所述基片的中心位置不变并使所述基片旋转;以及
c)对所述基片进行第三研磨,在所述第三研磨过程中所述基片往复移动。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一研磨包括:
对所述基片进行初研磨,直到所述基片上任何一个位置处的厚度达到大于所述第一预定值的预定厚度,在所述初研磨过程中所述基片往复移动;以及
对所述基片进行再研磨,直到所述中心区域和所述边缘区域中的任何一个区域的厚度达到所述第一预定值,其中在所述再研磨过程中所述基片的中心位置不变且使所述基片旋转。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述初研磨和所述再研磨过程中对所述中心区域和所述边缘区域施加的压力保持不变。
4.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述初研磨和所述再研磨过程中对所述中心区域和所述边缘区域施加的压力比为60%~80%。
5.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述第一预定值为3μm~5μm,和/或所述预定厚度为3μm~6μm。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述边缘区域包括靠近所述基片的最外沿的第一区域和位于所述第一区域和所述中心区域之间的第二区域,所述b)步骤包括:
当所述中心区域的厚度大于所述边缘区域的厚度时,减小对所述边缘区域施加的压力,其中对所述第一区域的施加的压力减小为在所述第一研磨过程中对所述第一区域施加的压力的85%~90%,且对所述第二区域施加的压力减小为在所述第一研磨过程中对所述第二区域施加的压力的70%~80%。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述中心区域为到所述基片的中心的距离为0-70mm范围内的区域,且所述第二区域为到所述基片的中心的距离为70-90mm范围内的区域。
8.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述b)步骤包括:
当所述中心区域的厚度小于所述边缘区域的厚度时,增大对所述边缘区域施加的压力,其中对所述边缘区域施加的压力增大为在所述第一研磨过程中对所述边缘区域施加的压力的105%~110%。
9.如权利要求6或8所述的方法,其特征在于,在所述第二研磨过程中对所述中心区域施加的压力与在所述第一研磨过程中对所述中心区域施加的压力相等。
10.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第三研磨的研磨时间为10秒~30秒。
11.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述b)步骤完成时所述中心区域的厚度和所述边缘区域的厚度达到2μm~4μm。
12.一种化学机械研磨设备,其特征在于,其包括:
研磨盘;
研磨头,所述研磨头可移动地且可旋转地设置在所述研磨盘的上方,用于将基片卡持在所述研磨头的下表面并在研磨过程中向所述基片施加压力;
第一检测器和第二检测器,所述第一检测器和所述第二检测器设置在所述研磨盘中,所述第一检测器和所述第二检测器分别用于检测所述基片的中心区域和边缘区域的厚度;
比较器,所述比较器用于当所述基片的所述中心区域和所述边缘区域中的任何一个的厚度达到第一预定值时,比较所述第一检测器和所述第二检测器输出的检测结果;以及
控制器,所述控制器用于根据所述比较器输出的比较结果调节所述中心区域和所述边缘区域施加的压力比,直到所述中心区域的厚度和所述边缘区域的厚度相等,其中当所述中心区域的厚度大于所述边缘区域的厚度时增大对所述中心区域和所述边缘区域的施加的压力比,当所述中心区域的厚度小于所述边缘区域的厚度时减小对所述中心区域和所述边缘区域的施加的压力比,且当所述中心区域的厚度等于所述边缘区域的厚度时保持对所述中心区域和所述边缘区域的施加的压力比不变。
13.如权利要求12所述的化学机械研磨设备,其特征在于,所述第一检测器为终点检测器,和/或所述第二检测器为终点检测器。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105479325A (zh) * 2015-12-30 2016-04-13 天通吉成机器技术有限公司 一种适用于大型单面研磨抛光设备的分区加压装置及方法
CN107414664A (zh) * 2016-05-23 2017-12-01 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种化学机械研磨设备及化学机械研磨的方法
CN111421462A (zh) * 2019-01-08 2020-07-17 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 化学机械研磨方法
CN111975469A (zh) * 2020-08-28 2020-11-24 上海华力微电子有限公司 化学机械研磨的方法及研磨系统
CN112677031A (zh) * 2020-12-23 2021-04-20 华虹半导体(无锡)有限公司 对铜金属层进行cmp处理的方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1340210A (zh) * 1999-10-13 2002-03-13 皇家菲利浦电子有限公司 半导体晶片磨光的方法和系统
CN1405850A (zh) * 2001-09-07 2003-03-26 联华电子股份有限公司 可即时补偿研磨曲面的控制系统
US20050239222A1 (en) * 2004-04-23 2005-10-27 Hitachi Global Technologies Netherlands, B.V. Run-to-run control of backside pressure for CMP radial uniformity optimization based on center-to-edge model
CN1809444A (zh) * 2003-06-18 2006-07-26 株式会社荏原制作所 基片抛光设备和基片抛光方法
CN101417407A (zh) * 2007-10-25 2009-04-29 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 化学机械研磨方法
CN101579838A (zh) * 2008-05-13 2009-11-18 智胜科技股份有限公司 研磨方法、研磨垫及研磨系统
CN101930938A (zh) * 2009-06-25 2010-12-29 上海华虹Nec电子有限公司 监测膜厚均匀性的方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1340210A (zh) * 1999-10-13 2002-03-13 皇家菲利浦电子有限公司 半导体晶片磨光的方法和系统
CN1405850A (zh) * 2001-09-07 2003-03-26 联华电子股份有限公司 可即时补偿研磨曲面的控制系统
CN1809444A (zh) * 2003-06-18 2006-07-26 株式会社荏原制作所 基片抛光设备和基片抛光方法
US20050239222A1 (en) * 2004-04-23 2005-10-27 Hitachi Global Technologies Netherlands, B.V. Run-to-run control of backside pressure for CMP radial uniformity optimization based on center-to-edge model
CN101417407A (zh) * 2007-10-25 2009-04-29 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 化学机械研磨方法
CN101579838A (zh) * 2008-05-13 2009-11-18 智胜科技股份有限公司 研磨方法、研磨垫及研磨系统
CN101930938A (zh) * 2009-06-25 2010-12-29 上海华虹Nec电子有限公司 监测膜厚均匀性的方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105479325A (zh) * 2015-12-30 2016-04-13 天通吉成机器技术有限公司 一种适用于大型单面研磨抛光设备的分区加压装置及方法
CN105479325B (zh) * 2015-12-30 2018-04-17 天通吉成机器技术有限公司 一种适用于大型单面研磨抛光设备的分区加压装置及方法
CN107414664A (zh) * 2016-05-23 2017-12-01 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种化学机械研磨设备及化学机械研磨的方法
CN111421462A (zh) * 2019-01-08 2020-07-17 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 化学机械研磨方法
CN111421462B (zh) * 2019-01-08 2022-03-22 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 化学机械研磨方法
CN111975469A (zh) * 2020-08-28 2020-11-24 上海华力微电子有限公司 化学机械研磨的方法及研磨系统
CN112677031A (zh) * 2020-12-23 2021-04-20 华虹半导体(无锡)有限公司 对铜金属层进行cmp处理的方法
CN112677031B (zh) * 2020-12-23 2023-03-10 华虹半导体(无锡)有限公司 对铜金属层进行cmp处理的方法

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