CN110828294A - 化学机械研磨设备的研磨性能检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种化学机械研磨设备的研磨性能检测方法。包括：利用化学机械研磨设备研磨衬底，并形成一反射层在研磨之后的衬底上，从而可以对反射层进行光学检测，在光学检测过程中反射层能够将检测光束反射至一检测感应器上，检测感应器获取针对于衬底表面的检测信号，进而可以检测出衬底表面是否存在研磨缺陷，由此判断化学机械研磨设备的研磨性能。本发明中的化学机械研磨设备的研磨性能检测方法，能够有效提高化学机械研磨设备研磨性能的检测结果的准确性，并且还有利于缩短检测化学机械研磨设备的研磨性能所需的时间，提高了化学机械研磨设备的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体集成电路领域，特别涉及一种化学机械研磨设备的研磨性能检测方法。
背景技术
在半导体器件的制备中，一般会涉及化学机械研磨工艺(Chemical MechanicalPolishing，CMP)，以实现膜层的平坦化过程，因此所采用的化学机械研磨设备的研磨性能将会直接影响到被研磨层的品质。基于此，通常需要对化学机械研磨设备的研磨性能进行检测，以确保研磨设备能够正常的运用于膜层的研磨过程中。
目前，在对研磨设备的研磨性能进行检测时，通常是利用研磨设备对一衬底进行研磨，并在研磨之后对所述衬底的表面进行检测，以根据所述衬底表面是否存在缺陷，进而判断所述研磨设备的研磨性能。
然而，基于现有的检测方式，无法对衬底表面的缺陷进行精确检测，进而导致研磨设备的研磨性能的检测结果的精确性不高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种化学机械研磨设备的研磨性能检测方法，以解决现有的化学机械研磨设备的研磨性能的检测结果精确性不高的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种化学机械研磨设备的研磨性能检测方法，所述方法包括：
提供一化学机械研磨设备，并利用所述化学机械研磨设备研磨一衬底；
形成一反射层在所述衬底上，所述反射层沿着所述衬底的表面保形地形成在所述衬底上；以及，
对所述衬底的所述反射层执行光学检测，包括向所述反射层发射检测光束，所述反射层将所述检测光束反射至一检测感应器上，所述检测感应器获取针对于所述衬底表面的检测信号，并基于所述检测信号，检测所述衬底表面是否存在研磨缺陷，进而判断所述化学机械研磨设备的研磨性能。
可选的，所述衬底包括一研磨层，所述研磨层为利用所述化学机械研磨设备研磨之后的膜层，所述反射层沿着所述研磨层的表面保形地形成在所述研磨层上。
可选的，所述发射层对光线的反射率大于所述研磨层对光线的反射率。
可选的，所述研磨层的材质包括氧化硅。
可选的，基于所述检测信号，检测所述衬底表面是否存在研磨缺陷的方法，包括：
当所述衬底表面存在研磨缺陷时，所述反射层对应所述研磨缺陷的位置上相应的形成膜层缺陷；
其中，在对所述反射层执行光学检测时，所述检测光束照射到所述反射层的非缺陷区域并形成非缺陷反射光束，以及所述检测光束照射到所述反射层的膜层缺陷并形成缺陷反射光束，所述缺陷反射光束偏离所述非缺陷反射光束的光线方向；以及，所述检测感应器获取所述缺陷反射光束，并确定所述衬底表面存在研磨缺陷。
可选的，在执行光学检测之后，还包括：去除所述衬底的所述反射层。
可选的，所述反射层材质包括氮化硅或钛。
可选的，通过湿法刻蚀工艺去除所述反射层。
可选的，所述反射层材质包括锗硅或者活性炭。
可选的，通过氧离子电浆工艺去除所述反射层。
可选的，当经过研磨的所述衬底表面上形成有研磨缺陷时，所述研磨缺陷包括刮伤缺陷、微观缺陷和残留缺陷中的至少一种。
综上所述，本发明提供的化学机械研磨设备的研磨性能检测方法，在利用化学机械研磨设备研磨完衬底后，会在该衬底上保形地形成一反射层，之后，通过对该反射层执行光学检测，来判断化学机械研磨设备的研磨性能。由于本发明中于研磨之后的衬底上形成有反射层，该反射层对光线的反射率较高，因此对该反射层执行的光学检测的检测结果较为精确，进而保证了化学机械研磨设备研磨性能的检测结果的精确性。并且，基于本发明提供的检测方法，能够在利用化学机械研磨设备研磨完衬底后，直接对化学机械研磨设备的研磨性能进行检测的，大大缩短了检测化学机械研磨设备的研磨性能所需的时间，提高了化学机械研磨设备的利用率。
附图说明
图1是本发明一实施例的化学机械研磨设备的研磨性能检测方法的流程示意图；
图2-4是本发明一实施例的化学机械研磨设备的研磨性能检测方法在其检测过程中的结构示意图。
具体实施方式
如背景技术所述，目前通常会利用研磨设备对一衬底进行研磨，并通过对研磨之后的衬底的表面进行检测，来判断所述研磨设备的研磨性能。
例如，现有技术中，通常会在衬底上形成有一氧化硅层，并利用研磨设备对衬底上的氧化硅层进行研磨，之后，再对研磨后的氧化硅层进行光学检测，以此来检测该氧化硅层表面是否存在缺陷，从而判断所述研磨设备的研磨性能。
但是，氧化硅层具备较大的透光性能且对光线的反射率较低，从而导致光学检测时，不易捕捉到从氧化硅层表面反射回的光线，进而使得氧化硅层表面缺陷不易被检测出。即，由于缺陷检出率较低，从而导致无法及时的对研磨设备的研磨性能进行监控。
因此，在半导体器件的制备过程中，用于形成半导体器件的衬底在利用研磨设备进行研磨之后，通常是对研磨完的衬底直接执行后续的其他制程(例如对该衬底的长宽高进行测量，以及在该衬底上执行光刻工艺等)，直至在该衬底的表面上形成对光线具备较强反射率的膜层(例如，氮化钛)，此时，即可通过对该氮化钛的表面进行检测，以此来推断出研磨之后的衬底表面是否存在缺陷，进而判断该研磨设备的研磨性能。
可见，基于如上所述的研磨性能的检测方法，在检测所述研磨设备的研磨性能之前需要执行的步骤较多，从而使得检测所述研磨设备的研磨性能所需的时间较长，降低了研磨设备的利用率。
为此，本发明提供了一种化学机械研磨设备的研磨性能检测方法，所述方法包括：
提供一化学机械研磨设备，并利用所述化学机械研磨设备研磨一衬底；
形成一反射层在所述衬底上，所述反射层沿着所述衬底的表面保形地形成在所述衬底上；以及，
对所述衬底的所述反射层执行光学检测，包括向所述反射层发射检测光束，所述反射层将所述检测光束反射至一检测感应器上，所述检测感应器获取针对于所述衬底表面的检测信号，并基于所述检测信号，检测所述衬底表面是否存在研磨缺陷，进而判断所述化学机械研磨设备的研磨性能。
即，本发明提供的化学机械研磨设备的研磨性能检测方法，先利用化学机械研磨设备研磨衬底，之后，在该衬底上直接形成一反射层，基于该反射层实现对化学机械研磨设备的研磨性能的判断。此时，并不需要在研磨完衬底后还要再执行多步其他步骤，仍能够精确的检测出化学机械研磨设备的研磨性能。从而大大缩短了检测化学机械研磨设备的研磨性能所需的时间，提高了化学机械研磨设备的利用率。
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的化学机械研磨设备的研磨性能检测方法作进一步详细说明。根据下面说明书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
图1是本发明一实施例的化学机械研磨设备的研磨性能检测方法的流程示意图。
首先，执行步骤100，具体参考图2，提供一化学机械研磨设备，并利用所述化学机械研磨设备研磨一衬底01。
在本实施例中，在所述衬底01上形成有一待研磨层02，并利用所述化学机械研磨设备对所述衬底01的所述待研磨层02进行研磨，以形成一研磨层02，其中所述研磨层02背离所述衬底的表面即为研磨面。所述研磨层02包括氧化硅层。
需要说明的是，在本实施例中，当所述化学机械研磨设备的研磨性能较差时，即会导致研磨之后的研磨层02其研磨表面产生研磨缺陷A。其中，所述研磨缺陷A可以包括刮伤缺陷、微观缺陷或者残留缺陷中的至少一种。
接着，执行步骤200，参考图3，形成一反射层03在所述衬底01上，所述反射层03沿着所述衬底01的表面保形地形成在所述衬底上。
本实施例中，所述反射层03形成在所述研磨层02上，并保形的覆盖所述研磨层02的研磨面，由于所述反射层03保形的覆盖所述研磨层02的研磨面，因此当所述衬底01表面存在研磨缺陷A(也即是研磨层02存在研磨缺陷A)时，在所述衬底01的表面保形地形成反射层03后，所述反射层03对应所述研磨缺陷A的位置也会相应形成膜层缺陷B(参考图2 和图3)，即研磨层02上的研磨缺陷A能够相应的体现在所述反射层03 上。
其中，所述反射层03的材质不透明。例如，所述反射层03的材质可以包括氮化硅(SiN)、钛(Ti)、锗硅(GeSi)或者活性炭(C)。
在本实施例中，可以通过执行薄膜沉积工艺，在所述衬底01上沿着所述研磨层02的研磨表面保形地形成所述反射层03。
进一步地，执行步骤300，对所述衬底01的所述反射层03执行光学检测。
在本实施例中，可以通过对所述反射层03执行光学检测，来判断化学机械研磨设备的研磨性能。具体的，先向所述反射层03发射检测光束C，所述反射层03会将所述检测光束C反射至一检测感应器上，进而所述检测感应器会获取到针对于所述衬底01表面的检测信号，并会基于所述检测信号，检测所述衬底01表面是否存在研磨缺陷A，进而判断所述化学机械研磨设备的研磨性能。
需要说明的是，在本实施例中，是基于所述反射层03所反射的检测光束，来判断所述化学机械研磨设备的研磨性能的，由于所述反射层03对光线的反射率应较高(大于所述研磨层02对光线的反射率)，从而使所述反射层03可以反射更多的检测光束C，进而使得所述检测感应器可以获取到更多的检测信号，如此即能够确保化学机械研磨设备的研磨性能判断结果的精确性。
具体的，参考图3和图4，当所述检测光束C照射到所述反射层03的非缺陷区域(也即是检测光线C没有照射到所述膜层缺陷B上)时，会形成非缺陷反射光束a，当所述检测光束C照射所述反射层03的膜层缺陷B 时，会形成缺陷反射光束b，从图4可以看出，所述缺陷反射光束b偏离所述非缺陷反射光束a的光线方向。因此，当所述检测感应器接收到检测信号中包括所述缺陷反射光束b时，可以确定反射层03上表面存在膜层缺陷B，进一步地，可以确定出所述研磨层02上表面存在研磨缺陷A，从而可以判断出化学机械研磨设备的研磨性能。
当判断出所述化学机械研磨设备的研磨性能较差时，可以调整所述化学机械研磨设备的工作参数，之后，再执行上述步骤100至步骤300，直至检测出反射层03表面不存在膜层缺陷B(也即所述化学机械研磨设备的研磨性能较好)为止。
最后，执行步骤400，去除所述衬底01的所述反射层03。
其中，当所述反射层03包括的材质不同时，去除所述反射层03的方式也不相同。具体的，当所述反射层03的材质包括氮化硅或钛时，可以通过湿法刻蚀工艺去除所述反射层03。当所述反射层的材质包括锗硅或者活性炭时，可以通过氧离子电浆工艺去除所述反射层。
需要说明的是，在本实施例中，在去除掉所述衬底的所述反射层后，可以对该衬底01继续进行其他制程(例如对该衬底01的长宽高进行测量，以及在该衬底01上执行光刻工艺)，之后，可以通过检测所述衬底01上是否存在CMP缺陷，来确定所述衬底01是否合格。
综上所述，本发明所提供的化学机械研磨设备的研磨性能检测方法，是通过在利用化学机械研磨设备研磨完的衬底表面形成一反射层，并通过对该反射层执行光学检测，来确定出该化学机械研磨设备的研磨性能，由于该反射层对光线的反射率较高，从而保证了对反射层光学检测的检测结果的准确性，进而使得所述化学机械研磨设备的研磨性能的检测结果更加精确。
同时，相较于在利用化学机械研磨设备研磨完衬底后，要先对衬底执行其他制程，之后方可检测化学机械研磨设备的研磨性能。本发明中，是在利用化学机械研磨设备研磨完的衬底后，直接对化学机械研磨设备的研磨性能进行检测的，而不需要执行太多步骤，从而大大缩短了检测所述化学机械研磨设备研磨性能所需的时间，提高了化学机械研磨设备的利用率。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (11)
1.一种化学机械研磨设备的研磨性能检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：
提供一化学机械研磨设备，并利用所述化学机械研磨设备研磨一衬底；
形成一反射层在所述衬底上，所述反射层沿着所述衬底的表面保形地形成在所述衬底上；以及，
对所述衬底的所述反射层执行光学检测，包括向所述反射层发射检测光束，所述反射层将所述检测光束反射至一检测感应器上，所述检测感应器获取针对于所述衬底表面的检测信号，并基于所述检测信号，检测所述衬底表面是否存在研磨缺陷，进而判断所述化学机械研磨设备的研磨性能。
2.如权利要求1所述的化学机械研磨设备的研磨性能检测方法，其特征在于，所述衬底包括一研磨层，所述研磨层为利用所述化学机械研磨设备研磨之后的膜层，所述反射层沿着所述研磨层的表面保形地形成在所述研磨层上。
3.如权利要求2所述的化学机械研磨设备的研磨性能检测方法，其特征在于，所述发射层对光线的反射率大于所述研磨层对光线的反射率。
4.如权利要求2所述的化学机械研磨设备的研磨性能检测方法，其特征在于，所述研磨层的材质包括氧化硅。
5.如权利要求1所述的化学机械研磨设备的研磨性能检测方法，其特征在于，基于所述检测信号，检测所述衬底表面是否存在研磨缺陷的方法包括：
当所述衬底表面存在研磨缺陷时，所述反射层对应所述研磨缺陷的位置上相应的形成膜层缺陷；
其中，在对所述反射层执行光学检测时，所述检测光束照射到所述反射层的非缺陷区域并形成非缺陷反射光束，以及所述检测光束照射到所述反射层的膜层缺陷并形成缺陷反射光束，所述缺陷反射光束偏离所述非缺陷反射光束的光线方向；以及，所述检测感应器获取所述缺陷反射光束，并确定所述衬底表面存在研磨缺陷。
6.如权利要求1所述的化学机械研磨设备的研磨性能检测方法，其特征在于，在执行光学检测之后，还包括：去除所述衬底的所述反射层。
7.如权利要求6所述的化学机械研磨设备的研磨性能检测方法，其特征在于，所述反射层材质包括氮化硅或钛。
8.如权利要求7所述的化学机械研磨设备的研磨性能检测方法，其特征在于，通过湿法刻蚀工艺去除所述反射层。
9.如权利要求6所述的化学机械研磨设备的研磨性能检测方法，其特征在于，所述反射层材质包括锗硅或者活性炭。
10.如权利要求9所述的化学机械研磨设备的研磨性能检测方法，其特征在于，通过氧离子电浆工艺去除所述反射层。
11.如权利要求1～10任一项所述的化学机械研磨设备的研磨性能检测方法，其特征在于，当经过研磨的衬底表面上形成有研磨缺陷时，所述研磨缺陷包括刮伤缺陷、微观缺陷和残留缺陷中的至少一种。
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|---|---|---|---|---|
| CN111426495A (zh) * | 2020-04-01 | 2020-07-17 | 长江存储科技有限责任公司 | 验证化学机械研磨装置性能的方法 |
| CN111426495B (zh) * | 2020-04-01 | 2022-06-10 | 长江存储科技有限责任公司 | 验证化学机械研磨装置性能的方法 |
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