CN107900788B - 一种改善层间介质研磨工艺厚度稳定性的方法 - Google Patents

一种改善层间介质研磨工艺厚度稳定性的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107900788B
CN107900788B CN201711189813.XA CN201711189813A CN107900788B CN 107900788 B CN107900788 B CN 107900788B CN 201711189813 A CN201711189813 A CN 201711189813A CN 107900788 B CN107900788 B CN 107900788B
Authority
CN
China
Prior art keywords
grinding
time
polishing
thickness
actual
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201711189813.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN107900788A (zh
Inventor
杨松波
邓建宁
何亮亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Huali Microelectronics Corp
Original Assignee
Shanghai Huali Microelectronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Huali Microelectronics Corp filed Critical Shanghai Huali Microelectronics Corp
Priority to CN201711189813.XA priority Critical patent/CN107900788B/zh
Publication of CN107900788A publication Critical patent/CN107900788A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107900788B publication Critical patent/CN107900788B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B1/00—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

本发明提供了一种改善层间介质研磨工艺厚度稳定性的方法，应用于层间介质研磨系统，其特征在于，包括以下步骤：获取待研磨硅片的研磨前薄膜厚度及目标研磨厚度；依据所述研磨前薄膜厚度和所述目标研磨厚度获取理论研磨厚度；依据所述理论研磨厚度及一调整研磨差量确定研磨速率和研磨时间，所述调整研磨差量为之前硅片的研磨厚度与目标研磨厚度的差值，所述研磨时间为会随研磨垫的使用时间及修整盘的使用时间变化的量；依据所述层间介质研磨反馈系统给出的研磨硅片时间变化量及所述研磨时间调整后实际所需的研磨时间；依据所述实际所需的研磨时间执行层间介质研磨。有益效果：通过整合自动反馈系统和公式法，同时利用了两者的优点而摒弃了两者的缺点，大大提高层间介质薄膜厚度的稳定性，同时带来了各方面的收益。

Description

一种改善层间介质研磨工艺厚度稳定性的方法
技术领域
本发明涉及集成电路芯片制造领域，尤其涉及一种改善层间介质研磨工艺厚度稳定性的方法。
背景技术
用来作为器件和金属层绝缘体的层间介质通常由具有高填充比性能的化学气相沉积膜及等离子增强化学气相沉积膜复合而成。用于此层间介质的研磨工艺(见图1)由于没有明确有效的终点指示，具有一定的盲目性。通常通过前层收到的膜厚数据以及最终的指标根据研磨速率判断所需的研磨时间，这种方法通常会导致研磨后值与指标的偏差。当研磨不够时，工艺上会进行返腔二次研磨；当研磨过多使得剩余层间介质1偏薄时则会采取二次沉积的方法进行差量补偿，在表面形成一补偿薄膜2(见图2)，但高能离子对下层的高填充比薄膜造成的电性损伤通常会导致器件性能的漂移，尤以P型器件为甚(见图3)。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种改善层间介质研磨工艺厚度稳定性的方法，应用于层间介质研磨系统，其中，包括以下步骤：
步骤S1，获取待研磨硅片的研磨前薄膜厚度及目标研磨厚度；
步骤S2，依据所述研磨前薄膜厚度和所述目标研磨厚度获取理论研磨厚度；
步骤S3，依据所述理论研磨厚度及一调整研磨差量确定研磨速率和研磨时间，所述调整研磨差量为之前硅片的研磨厚度与目标研磨厚度的差值，所述研磨时间为会随研磨垫的使用时间及修整盘的使用时间变化的量；
步骤S4，依据所述层间介质研磨反馈系统给出的研磨硅片时间变化量及所述研磨时间调整后实际所需的研磨时间；
步骤S5，依据所述实际所需的研磨时间执行层间介质研磨。
其中，所述步骤2中所述理论研磨厚度等于所述研磨前薄膜厚度减去所述目标研磨厚度。
其中，所述步骤S3中所述研磨时间包括第一研磨时间、第二研磨时间和第三研磨时间的和，
其中，所述第一研磨时间与所述研磨垫的使用时间相关，满足以下公式：
T1＝a*P*P+b*P，
式中，T1为第一研磨时间，a为第一研磨时间的二次项系数，b为第一研磨时间的一次项系数，P为研磨垫的使用时间。
其中，所述第二研磨时间与所述修整盘的使用时间相关，满足以下公式：
T2＝c*D*D+d*D，
式中，T2为第二研磨时间，c为第二研磨时间的二次项系数，d为第二研磨时间的一次项系数，D为修整盘的使用时间。
其中，所述第三研磨时间为所述研磨垫的使用时间和所述修整盘的使用时间均为0时的研磨时间。
其中，所述实际所需的研磨量与所述实际所需的研磨时间具有以下关系：
Figure BDA0001480796350000021
其中，RAactual为实际所需的研磨量，RAideal为理论计算得出的研磨量，△RA为系统反馈时作为调整的研磨差量，T1为第一研磨时间，T2为第二研磨时间，T0为第三研磨时间。
其中，当所述第一研磨时间与所述第二研磨时间的和趋近于0时，所述实际所需的研磨量与所述实际所需的研磨时间具有以下关系：
RAactual＝RAideal+△RA，
式中，RAactual为实际所需的研磨量，RAideal为理论计算得出的研磨量，△RA为系统反馈时作为调整的研磨差量。
其中，当所述系统反馈时作为调整的研磨差量趋近于0时，所述实际所需的研磨量与所述实际所需的研磨时间具有以下关系：
Figure BDA0001480796350000031
式中，RAactual为实际所需的研磨量，RAideal为理论计算得出的研磨量，T1为第一研磨时间，T2为第二研磨时间，T0为第三研磨时间。
有益效果：本发明针对层间介质的研磨，整合了自动反馈系统和公式法，同时利用了两者的优点而摒弃了两者的缺点，大大提高的层间介质薄膜厚度的稳定性，同时带来了各方面的收益。改善效果见图5所示。
附图说明
图1现有技术中层间介质研磨后形貌；
图2现有技术中层间介质研磨后偏薄需要再次沉积薄膜补偿；
图3现有技术中等离子增强膜多次沉积导致的器件性能漂移；
图4现有技术中研磨时间随耗材的使用时间变化示意图；
图5系统整合前后层间介质厚度波动示意图；
图6本发明流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
在一个较佳的实施例中，提出了一种改善层间介质研磨工艺厚度稳定性的方法，应用于层间介质研磨系统，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，获取待研磨硅片的研磨前薄膜厚度及目标研磨厚度；
步骤S2，依据所述研磨前薄膜厚度和所述目标研磨厚度获取理论研磨厚度；
步骤S3，依据所述理论研磨厚度及一调整研磨差量确定研磨速率和研磨时间，所述调整研磨差量为之前硅片的研磨厚度与目标研磨厚度的差值，所述研磨时间为随研磨垫的使用时间及修整盘的使用时间变化的量；
步骤S4，依据所述层间介质研磨反馈系统给出的研磨硅片时间变化量及所述研磨时间调整实后际所需的研磨时间；
步骤S5，依据所述实际所需的研磨时间执行层间介质研磨。
上述技术方案中，通过改变研磨时间增量，并与自动反馈系统进行整合，做到灵活且精准的补偿，大幅缩减薄膜厚度的波动性，以避免返工等对下层的高填充比薄膜造成的电性损伤而引起的器件性能漂移，及对机时和人力的消耗。
本方法对层间介质厚度波动的影响示意图如图5所示，其中虚线的左边与右边分别为采用自动反馈系统与采用新方法得到的层间介质厚度波动曲线。对于研磨垫与修整盘使用时间间隔过长这种情况(不稳定期)的改善是很大的，不仅在不稳定期的波动性有很明显地收敛，而且可以快速进入稳定期。
对于更先进的40nm制程，28nm Poly SiON制程，因为工艺窗口的缩小，这种优化几乎是不可缺少的。具体改善方面如下：提高层间介质薄膜厚度的稳定性；避免自动反馈系统因后值偏移超出给定值时而不记录跑货信息；减少薄膜厚度偏厚导致的返工；避免薄膜厚度偏薄导致的返工；避免薄膜厚度偏薄导致的返工导致的P型器件性能漂移；减少因为薄膜厚度超出规格导致的扣留批；节省跑货次数及返工导致机台时间及物料损失；节省因为薄膜厚度偏移导致的各种人力应对方面的损失。
在一个较佳的实施例中，我们先让机台对待研磨的硅片进行测量，得到待研磨硅片研磨前的薄膜厚度Pre THK；随后，结合我们希望得到的薄膜厚度，即目标研磨厚度Posttarget，获得理论上需要被磨去的厚度，即理论研磨厚度RAideal，
在一个较佳的实施例中，理论研磨厚度RAideal的计算方法为，理论研磨厚度RAideal等于研磨前的薄膜厚度Pre THK减去目标研磨厚度Post target。
接下来，层间介质研磨反馈系统算出之前硅片的研磨厚度与目标研磨厚度的差值；将该值作为调整研磨差量△RA。
在一个较佳的实施例中，将第一研磨时间T1和第二研磨时间T2近似看成两个与研磨垫使用时间和修整盘使用时间成二次相关关系的函数，
T1＝a*P*P+b*P，
式中，T1为第一研磨时间，a为第一研磨时间的二次项系数，b为第一研磨时间的一次项系数，P为研磨垫的使用时间。
T2＝c*D*D+d*D，
式中，T2为第二研磨时间，c为第二研磨时间的二次项系数，d为第二研磨时间的一次项系数，D为修整盘的使用时间；与理论研磨厚度和调整研磨差量相结合，得到如下公式：
Figure BDA0001480796350000051
式中，RAactual为实际所需的研磨量，RAideal为理论计算得出的研磨量，△RA为系统反馈时作为调整的研磨差量，T1为第一研磨时间，T2为第二研磨时间，T0为第三研磨时间，即研磨垫的使用时间和修整盘的使用时间均为0时的研磨时间。
当研磨硅片时间变化量较大时，比如经过了设备的保养或者待磨硅片与之前同一产品平台的硅片相隔了几百片其它产品平台硅片，此时调整研磨差量△RA对研磨时间的影响相比研磨垫(Pad)和修整盘(Disk)的磨损对研磨时间的影响几乎可以忽略不计。此时实际所需研磨量和实际所需研磨时间近似具有如下关系：
Figure BDA0001480796350000052
当研磨硅片时间变化量很小时，比如在同一台机器连续跑货的情况下，研磨垫和修整盘的磨损相较调整研磨差量对研磨时间的影响几乎可以忽略不计。此时的实际所需研磨量和实际所需研磨时间近似具有如下关系：
RAactual＝RAideal+△RA，
式中，RAactual为实际所需的研磨量，RAideal为理论计算得出的研磨量，△RA为系统反馈时作为调整的研磨差量。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种改善层间介质研磨工艺厚度稳定性的方法，应用于层间介质研磨系统，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，获取待研磨硅片的研磨前薄膜厚度及目标研磨厚度；
步骤S2，依据所述研磨前薄膜厚度和所述目标研磨厚度获取理论研磨厚度；
步骤S3，依据所述理论研磨厚度及一调整研磨差量确定研磨速率和研磨时间，所述调整研磨差量为之前硅片的研磨厚度与目标研磨厚度的差值，所述研磨时间为会随研磨垫的使用时间及修整盘的使用时间变化的量；
步骤S4，依据所述层间介质研磨反馈系统给出的研磨硅片时间变化量及所述研磨时间调整实际所需的研磨时间；
步骤S5，依据所述实际所需的研磨时间执行层间介质研磨；
所述步骤S3中所述研磨时间包括第一研磨时间，所述第一研磨时间与所述研磨垫的使用时间相关，满足以下公式：
T1＝a*P*P+b*P，
式中，T1为第一研磨时间，a为第一研磨时间的二次项系数，b为第一研磨时间的一次项系数，P为研磨垫的使用时间；和
所述研磨时间还包括第二研磨时间，所述第二研磨时间与所述修整盘的使用时间相关，满足以下公式：
T2＝c*D*D+d*D，
式中，T2为第二研磨时间，c为第二研磨时间的二次项系数，d为第二研磨时间的一次项系数，D为修整盘的使用时间。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中所述理论研磨厚度等于所述研磨前薄膜厚度减去所述目标研磨厚度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述研磨时间还包括第三研磨时间，所述第三研磨时间为所述研磨垫的使用时间和所述修整盘的使用时间均为0时的研磨时间。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，实际所需的研磨量与所述实际所需的研磨时间具有以下关系：
Figure FDA0002275807140000021
其中，RAactual为实际所需的研磨量，RAideal为理论计算得出的研磨量，△RA为系统反馈时作为调整的研磨差量，T1为第一研磨时间，T2为第二研磨时间，T0为第三研磨时间。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当所述第一研磨时间与所述第二研磨时间的和趋近于0时，所述实际所需的研磨量与所述实际所需的研磨时间具有以下关系：
RAactual＝RAideal+△RA，
式中，RAactual为实际所需的研磨量，RAideal为理论计算得出的研磨量，△RA为系统反馈时作为调整的研磨差量。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当所述系统反馈时作为调整的研磨差量趋近于0时，所述实际所需的研磨量与所述实际所需的研磨时间具有以下关系：
Figure FDA0002275807140000022
式中，RAactual为实际所需的研磨量，RAideal为理论计算得出的研磨量，T为实际所需的研磨时间，T1为第一研磨时间，T2为第二研磨时间，T0为第三研磨时间。
CN201711189813.XA 2017-11-24 2017-11-24 一种改善层间介质研磨工艺厚度稳定性的方法 Active CN107900788B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711189813.XA CN107900788B (zh) 2017-11-24 2017-11-24 一种改善层间介质研磨工艺厚度稳定性的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711189813.XA CN107900788B (zh) 2017-11-24 2017-11-24 一种改善层间介质研磨工艺厚度稳定性的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107900788A CN107900788A (zh) 2018-04-13
CN107900788B true CN107900788B (zh) 2020-04-24

Family

ID=61847655

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711189813.XA Active CN107900788B (zh) 2017-11-24 2017-11-24 一种改善层间介质研磨工艺厚度稳定性的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107900788B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110211876B (zh) * 2019-04-28 2021-01-01 中国电子产品可靠性与环境试验研究所（（工业和信息化部电子第五研究所）（中国赛宝实验室）） 一种芯片的加工方法
CN111266990B (zh) * 2020-03-16 2022-01-28 上海华力微电子有限公司 一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的方法及装置
CN111599665A (zh) * 2020-04-28 2020-08-28 杭州中欣晶圆半导体股份有限公司 调整化学机械抛光工艺中硅片研磨时间的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5216839B2 (zh) * 1972-04-14 1977-05-11
EP0415239B1 (en) * 1989-08-30 1994-12-14 Seiko Seiki Kabushiki Kaisha A numerical control device for a grinding machine
US6113462A (en) * 1997-12-18 2000-09-05 Advanced Micro Devices, Inc. Feedback loop for selective conditioning of chemical mechanical polishing pad

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6910947B2 (en) * 2001-06-19 2005-06-28 Applied Materials, Inc. Control of chemical mechanical polishing pad conditioner directional velocity to improve pad life
CN1182572C (zh) * 2002-04-03 2004-12-29 华邦电子股份有限公司 使用动态反馈计算工艺参数的研磨方法
US7004814B2 (en) * 2004-03-19 2006-02-28 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. CMP process control method
KR101593927B1 (ko) * 2005-08-22 2016-02-15 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 화학적 기계적 폴리싱의 스펙트럼 기반 모니터링을 위한 장치 및 방법
CN102380815A (zh) * 2010-09-01 2012-03-21 无锡华润上华半导体有限公司 化学机械研磨方法和系统
CN105397613B (zh) * 2015-10-26 2017-11-03 上海华力微电子有限公司 一种保持研磨机台研磨率平衡的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5216839B2 (zh) * 1972-04-14 1977-05-11
EP0415239B1 (en) * 1989-08-30 1994-12-14 Seiko Seiki Kabushiki Kaisha A numerical control device for a grinding machine
US6113462A (en) * 1997-12-18 2000-09-05 Advanced Micro Devices, Inc. Feedback loop for selective conditioning of chemical mechanical polishing pad

Also Published As

Publication number Publication date
CN107900788A (zh) 2018-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107900788B (zh) 一种改善层间介质研磨工艺厚度稳定性的方法
US6623333B1 (en) System and method for controlling a wafer polishing process
EP1090335B1 (en) System and method for controlling the manufacture of discrete parts in semiconductor fabrication using model predictive control
US7722436B2 (en) Run-to-run control of backside pressure for CMP radial uniformity optimization based on center-to-edge model
US6113462A (en) Feedback loop for selective conditioning of chemical mechanical polishing pad
CN100591482C (zh) 一种化学机械抛光工艺中确定研磨时间的方法
US9368387B2 (en) Method of forming shallow trench isolation structure
CN110071041B (zh) 浅沟槽隔离结构的制备方法、化学机械研磨方法及系统
US8049345B2 (en) Overlay mark
CN101121246A (zh) 化学机械研磨终点的控制方法
US20130331004A1 (en) Semiconductor device manufacturing method and chemical mechanical polishing method
CN101577245B (zh) 层间介质层化学机械研磨方法
US10500693B2 (en) Run-to-run control for chemical mechanical planarization
JP5473818B2 (ja) 研磨装置及び研磨方法
CN100479106C (zh) 多晶硅介质平坦化的方法
KR20070113634A (ko) 화학적 기계적 연마 장치의 연마 방법
US5352625A (en) Method of manufacturing semiconductor substrate
US6514861B1 (en) Manufacturing a semiconductor wafer according to the process time by process tool
US20020090745A1 (en) Rule to determine CMP polish time
CN103972048A (zh) 改善层间介质层研磨返工工艺的方法
CN100426500C (zh) 半导体元件的多层内介电层及其制造方法
CN114746577A (zh) 压强批量补偿以稳定修整和沉积工艺的cd变化
US20210327718A1 (en) Method of helical chamfer machining silicon wafer
CN101104250A (zh) 一种有效控制cmp研磨残膜厚的方法
US8406911B2 (en) Implementing sequential segmented interleaving algorithm for enhanced process control

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant