CN108908063A - 根据耗材生命周期调整抛光压力的控制方法和控制系统 - Google Patents

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吴云龙
王同庆
赵德文
路新春
姚宇
董兵超
崔凯
尹士龙
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    • B24B1/00—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes

Abstract

本发明公开了一种根据耗材生命周期调整抛光压力的控制方法和控制系统，该控制方法包括：根据抛光垫的使用寿命设定多个抛光次数区间，并设定根据所述多个抛光次数区间和所述抛光头的压力分区确定压力调整系数的压力调整系数明细表；在使用所述抛光头进行抛光时，根据所述抛光垫的当前抛光次数所属的抛光次数区间和使用所述抛光头的压力分区对所述压力调节表进行查表得到当前抛光的压力调整系数；根据所述当前抛光的压力调整系数、所述抛光垫的当前抛光次数和使用所述抛光头的压力分区调整所述抛光头的压力。本发明具有如下优点：对抛光头的压力控制稳定性高，可以降低抛光垫的磨损影响。

Description

根据耗材生命周期调整抛光压力的控制方法和控制系统
技术领域
本发明涉及化学机械抛光技术领域，具体涉及一种根据耗材生命周期调整抛光压力的控制方法和控制系统。
背景技术
在半导体化学机械抛光工艺中，随着抛光垫的使用寿命变化，晶圆表面的介质厚度会变得越差，进而影响晶圆的品质。
相关技术中，在抛光垫到达使用寿命时更换新的抛光垫，以此达到作用面的物理一致性。另外，还可以在不同的寿命阶段设定不同的区域压力，进而设定不同的主抛光过程时间，即以压力调整降低抛光垫的磨损影响。
频繁更换抛光垫会降低工作效率，增加生产成本。由于不同系列产品之间的差异性，就需要分别建立多套压力控制配方，而且抛光垫的寿命阶段难以预估，该控制体系稳定性不高，难以适应更高制程的抛光工艺。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种根据耗材生命周期调整抛光压力的控制方法，对抛光头的压力控制稳定性高，可以降低抛光垫的磨损影响。
为了实现上述目的，本发明的实施例公开了一种根据耗材生命周期调整抛光压力的控制方法，包括以下步骤：根据抛光垫的使用寿命设定多个抛光次数区间，并设定根据所述多个抛光次数区间和所述抛光头的压力分区确定压力调整系数的压力调整系数明细表；在使用所述抛光头进行抛光时，根据所述抛光垫的当前抛光次数所属的抛光次数区间和使用所述抛光头的压力分区对所述压力调节表进行查表得到当前抛光的压力调整系数；根据所述当前抛光的压力调整系数、所述抛光垫的当前抛光次数和使用所述抛光头的压力分区调整所述抛光头的压力。
根据本发明实施例的根据耗材生命周期调整抛光压力的控制方法，通过将抛光垫的生命周期细分，以此来表征抛光垫的磨损程度，再通过动态调节压力来平衡抛光垫的磨损状况。应用本发明中的控制方法，可延长抛光垫的使用周期，降低了企业的生产成本，同时，还能提高产品之间的一致性，提升了产品良率。
另外，根据本发明上述实施例的根据耗材生命周期调整抛光压力的控制方法还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，根据所述当前抛光的压力调整系数、所述抛光垫的当前抛光次数和使用所述抛光头的压力分区依照以下公式调整所述抛光头的压力：
其中，Pi表示第i个分区的初始压力，Pi'表示第i个分区调整后的压力，RRi&表示通过对所述压力调整系数明细表进行查表后得到的压力调整系数，Tn和Tn+1分别表示所述抛光垫的当前抛光次数所属的抛光次数区间的上限值和下限值，N表示当前抛光次数。
进一步地，在根据所述当前抛光的压力调整系数、所述抛光垫的当前抛光次数和使用所述抛光头的压力分区调整所述抛光头的压力的步骤之后，还包括：如果调整后所述抛光头的压力大于预设高压阈值，则控制压力调整前所述抛光头的初始压力作为所述抛光头的工作压力。
本发明的第二个目的在于提出一种根据耗材生命周期调整抛光压力的控制系统，对抛光头的压力控制稳定性高，可以降低抛光垫的磨损影响。
为了实现上述目的，本发明的实施例公开了一种根据耗材生命周期调整抛光压力的控制系统，包括：压力调整系数明细表设定模块，用于根据抛光垫的使用寿命设定多个抛光次数区间，并设定根据所述多个抛光次数区间和所述抛光头的压力分区确定压力调整系数的压力调整系数明细表；压力调整系数确定模块，用于在使用所述抛光头进行抛光时，根据所述抛光垫的当前抛光次数所属的抛光次数区间和使用所述抛光头的压力分区对所述压力调节表进行查表得到当前抛光的压力调整系数；压力调节模块，用于根据所述当前抛光的压力调整系数、所述抛光垫的当前抛光次数和使用所述抛光头的压力分区调整所述抛光头的压力。
根据本发明实施例的根据耗材生命周期调整抛光压力的控制系统，通过将抛光垫的生命周期细分，以此来表征抛光垫的磨损程度，再通过动态调节压力来平衡抛光垫的磨损状况。应用本发明中的控制方法，可延长抛光垫的使用周期，降低了企业的生产成本，同时，还能提高产品之间的一致性，提升了产品良率。
另外，根据本发明上述实施例的根据耗材生命周期调整抛光压力的控制系统还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，所述压力调节模块根据所述当前抛光的压力调整系数、所述抛光垫的当前抛光次数和使用所述抛光头的压力分区依照以下公式调整所述抛光头的压力：
其中，Pi表示第i个分区的初始压力，Pi'表示第i个分区调整后的压力，RRi&表示通过对所述压力调整系数明细表进行查表后得到的压力调整系数，Tn和Tn+1分别表示所述抛光垫的当前抛光次数所属的抛光次数区间的上限值和下限值，N表示当前抛光次数。
进一步地，所述压力调节模块还用于在调整后所述抛光头的压力大于预设高压阈值时，则控制压力调整前的初始压力为所述抛光头的工作压力。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明一个实施例的根据耗材生命周期调整抛光压力的控制方法的流程图；
图2是本发明一个实施例中抛光头的气压分区图；
图3是本发明一个实施例的根据耗材生命周期调整抛光压力的控制系统的结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“内”和“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
以下结合附图描述本发明。
图1是本发明一个实施例的根据耗材生命周期调整抛光压力的控制方法的流程图。如图1所示，本发明实施例的根据耗材生命周期调整抛光压力的控制方法，包括以下步骤：
S1：根据抛光垫的使用寿命设定多个抛光次数区间，并设定根据多个抛光次数区间和抛光头的压力分区确定压力调整系数的压力调整系数明细表。
图2是本发明一个实施例中抛光头的气压分区图。如图2所示，抛光头的压力分区包括保持环(Zone0)、第一分区(Zone1)、第二分区(Zone2)、第三分区(Zone3)、第四分区(Zone4)和第五分区(Zone5)。
在本发明的一个示例中，抛光垫的使用寿命通常为1200片，基于此设定了多个抛光次数区间，进而设定了对应压力调整系数，如表1所示。
表1压力调整系数明细表
需要说明的是，表1是以抛光头内部分区为5个进行说明的，对于具有3个区或其他多区模式的抛光头，同样适用于上面的压力调整方法。
S2：在使用抛光头进行抛光时，根据抛光垫的当前抛光次数所属的抛光次数区间和使用抛光头的压力分区对压力调整系数明细表进行查表得到当前抛光的压力调整系数。
下面以抛光头第二个分区为例，简要说明抛光头压力调整的过程。当抛光次数为150次时，对应抛光次数区间为(100,200)，查询压力调整系数明细表，可以得到当前抛光的压力调整系数RRi，即RRi为0.006。
S3：根据当前抛光的压力调整系数、抛光垫的当前抛光次数和使用抛光头的压力分区调整抛光头的压力。
在本发明的一个实施例中，根据以下公式调整抛光头的压力：
其中，Pi表示第i个分区的初始压力，Pi'表示第i个分区调整后的压力，RRi&表示通过对所述压力调整系数明细表进行查表后得到的压力调整系数，Tn和Tn+1分别表示所述抛光垫的当前抛光次数所属的抛光次数区间的上限值和下限值，N表示当前抛光次数。
在本发明的一个示例中，当选择第二压力分区进行抛光，且抛光次数为150的时候，步骤S2确定了当前抛光的压力调整系数RRi为0.006。第二压力分区的上限值Tn为200、下限值Tn+1为100。如果第2个分区的初始压力P2为10PSI(磅/平方英寸)，则第2个分区调整后的压力P′2为10psi*[1+0.006/(200-100)*(150-100)]＝10.03psi。
在本发明的一个实施例中，在步骤S3之后，还包括：如果调整后抛光头的压力大于预设高压阈值，则控制压力调整前抛光头的初始压力作为抛光头的工作压力，即保证调整后的压力不能过高。
根据本发明实施例的根据耗材生命周期调整抛光压力的控制方法，通过将抛光垫的生命周期细分，以此来表征抛光垫的磨损程度，再通过动态调节压力来平衡抛光垫的磨损状况。应用本发明中的控制方法，可延长抛光垫的使用周期，降低了企业的生产成本，同时，还能提高产品之间的一致性，提升了产品良率。
图3是本发明一个实施例的根据耗材生命周期调整抛光压力的控制系统的结构框图。如图3所示，本发明实施例的根据耗材生命周期调整抛光压力的控制系统，包括压力调整系数明细表设定模块100、压力调整系数确定模块200和压力调节模块300。
其中，压力调整系数明细表设定模块100用于根据抛光垫的使用寿命设定多个抛光次数区间，并设定根据多个抛光次数区间和抛光头的压力分区确定压力调整系数的压力调整系数明细表。压力调整系数确定模块200用于在使用抛光头进行抛光时，根据抛光垫的当前抛光次数所属的抛光次数区间和使用抛光头的压力分区对压力调节表进行查表得到当前抛光的压力调整系数。压力调节模块300用于根据当前抛光的压力调整系数、抛光垫的当前抛光次数和使用抛光头的压力分区调整抛光头的压力。
根据本发明实施例的根据耗材生命周期调整抛光压力的控制系统，通过将抛光垫的生命周期细分，以此来表征抛光垫的磨损程度，再通过动态调节压力来平衡抛光垫的磨损状况。应用本发明中的控制方法，可延长抛光垫的使用周期，降低了企业的生产成本，同时，还能提高产品之间的一致性，提升了产品良率。
在本发明的一个实施例中，压力调节模块300根据当前抛光的压力调整系数、抛光垫的当前抛光次数和使用抛光头的压力分区依照以下公式调整抛光头的压力：
其中，Pi表示第i个分区的初始压力，Pi'表示第i个分区调整后的压力，RRi&表示通过对压力调整系数明细表进行查表后得到的压力调整系数，Tn和Tn+1分别表示抛光垫的当前抛光次数所属的抛光次数区间的上限值和下限值，N表示当前抛光次数。
在本发明的一个实施例中，压力调节模块300还用于在调整后抛光头的压力大于预设高压阈值时，则控制压力调整前的初始压力为抛光头的工作压力。
需要说明的是，本发明实施例的根据耗材生命周期调整抛光压力的控制系统的具体实施方式与本发明实施例的根据耗材生命周期调整抛光压力的控制方法的具体实施方式类似，具体参见根据耗材生命周期调整抛光压力的控制方法部分的描述，为了减少冗余，不做赘述。
另外，本发明实施例的根据耗材生命周期调整抛光压力的控制系统的其它构成以及作用对于本领域的技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，不做赘述。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。

Claims (6)

1.一种根据耗材生命周期调整抛光压力的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据抛光垫的使用寿命设定多个抛光次数区间，并设定根据所述多个抛光次数区间和所述抛光头的压力分区确定压力调整系数的压力调整系数明细表；
在使用所述抛光头进行抛光时，根据所述抛光垫的当前抛光次数所属的抛光次数区间和使用所述抛光头的压力分区对所述压力调节表进行查表得到当前抛光的压力调整系数；
根据所述当前抛光的压力调整系数、所述抛光垫的当前抛光次数和使用所述抛光头的压力分区调整所述抛光头的压力。
2.根据权利要求1所述的根据耗材生命周期调整抛光压力的控制方法，其特征在于，根据所述当前抛光的压力调整系数、所述抛光垫的当前抛光次数和使用所述抛光头的压力分区依照以下公式调整所述抛光头的压力：
其中，Pi表示第i个分区的初始压力，Pi'表示第i个分区调整后的压力，RRi&表示通过对所述压力调整系数明细表进行查表后得到的压力调整系数，Tn和Tn+1分别表示所述抛光垫的当前抛光次数所属的抛光次数区间的上限值和下限值，N表示当前抛光次数。
3.根据权利要求1所述的根据耗材生命周期调整抛光压力的控制方法，其特征在于，在根据所述当前抛光的压力调整系数、所述抛光垫的当前抛光次数和使用所述抛光头的压力分区调整所述抛光头的压力的步骤之后，还包括：
如果调整后所述抛光头的压力大于预设高压阈值，则控制压力调整前所述抛光头的初始压力作为所述抛光头的工作压力。
4.一种根据耗材生命周期调整抛光压力的控制系统，其特征在于，包括：
压力调整系数明细表设定模块，用于根据抛光垫的使用寿命设定多个抛光次数区间，并设定根据所述多个抛光次数区间和所述抛光头的压力分区确定压力调整系数的压力调整系数明细表；
压力调整系数确定模块，用于在使用所述抛光头进行抛光时，根据所述抛光垫的当前抛光次数所属的抛光次数区间和使用所述抛光头的压力分区对所述压力调节表进行查表得到当前抛光的压力调整系数；
压力调节模块，用于根据所述当前抛光的压力调整系数、所述抛光垫的当前抛光次数和使用所述抛光头的压力分区调整所述抛光头的压力。
5.根据权利要求4所述的根据耗材生命周期调整抛光压力的控制系统，其特征在于，所述压力调节模块根据所述当前抛光的压力调整系数、所述抛光垫的当前抛光次数和使用所述抛光头的压力分区依照以下公式调整所述抛光头的压力：
其中，Pi表示第i个分区的初始压力，Pi'表示第i个分区调整后的压力，RRi&表示通过对所述压力调整系数明细表进行查表后得到的压力调整系数，Tn和Tn+1分别表示所述抛光垫的当前抛光次数所属的抛光次数区间的上限值和下限值，N表示当前抛光次数。
6.根据权利要求5所述的根据耗材生命周期调整抛光压力的控制系统，其特征在于，所述压力调节模块还用于在调整后所述抛光头的压力大于预设高压阈值时，则控制压力调整前的初始压力为所述抛光头的工作压力。
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