CN112454159A - 化学机械研磨工艺异常报警处理方法、程式及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及化学机械研磨工艺异常报警处理方法，包括S1：开始化学机械研磨工艺；S2：化学机械研磨装置发出故障警报；S3：化学机械研磨工艺进入抛光清洗工艺，以去除晶圆表面及研磨垫上的副产物；以及S4：在步骤S3之后进入晶圆被研磨头压在研磨垫上面或研磨头保持晶圆转45°到清洗装置以进行晶圆清洗工艺，以提高晶圆良率。

Description

化学机械研磨工艺异常报警处理方法、程式及装置
技术领域
本发明涉及化学机械研磨工艺，尤其涉及一种化学机械研磨工艺异常报警处理方法。
背景技术
化学机械研磨(chemical metal planarization，简称CMP)是半导体集成电路制造过程中的常用工艺。化学机械研磨法(CMP)是一个复杂的工艺过程，它是通过晶片和研磨垫之间的相对运动平坦化晶片表面的，其所用设备常称为研磨机或抛光机。研磨时，将要研磨的晶片的待研磨面向下附着在研磨垫上，晶片的待研磨面接触相对旋转的研磨垫，研磨头提供的下压力将晶片紧压到研磨垫上，当表面贴有研磨垫在电机的带动下旋转时，研磨头也进行相对转动。同时，研磨液通过研磨液供应管(tube)输送到研磨垫上，并通过离心力均匀地分布在研磨垫上，该研磨液中的化学成分与被研磨晶片发生化学反应，将不溶物质转化为易溶物质(化学反应过程)，然后通过机械摩擦将这些易溶物从被抛光片表面去掉，实现结合机械作用和化学反应将晶片的表面材料去除，达到全局平坦化效果。
发明内容
本发明在于提供一种化学机械研磨工艺异常报警处理方法，包括：S1：开始化学机械研磨工艺；S2：化学机械研磨装置发出故障警报；S3：化学机械研磨工艺进入抛光清洗工艺，以去除晶圆表面及研磨垫上的副产物；以及S4：在步骤S3之后进入晶圆被研磨头压在研磨垫上面或研磨头保持晶圆转45°到清洗装置以进行晶圆清洗工艺。
更进一步的，步骤S3中的抛光清洗工艺为水抛工艺。
更进一步的，在完成步骤S3之前不停机。
更进一步的，步骤S3中的抛光清洗工艺为正常CMP工艺程式的最终清洗步骤。
更进一步的，正常CMP工艺为在CMP工艺过程中无故障报警的CMP工艺。
本发明还提供一种化学机械研磨工艺程式，包括：当化学机械研磨装置发出故障警报时，化学机械研磨工艺进入抛光清洗工艺，以去除晶圆表面及研磨垫上的副产物；之后进入晶圆被研磨头压在研磨垫上面或研磨头保持晶圆转45°到清洗装置以进行晶圆清洗工艺。
本发明还提供一种化学机械研磨装置，包括：研磨垫，粘贴在研磨盘上；研磨头，保持将要研磨的晶片，并向将要研磨的晶片提供下压力将晶片的待研磨面向下附着在研磨垫上；清洗装置，位于研磨垫的45°侧，用于对晶圆进行清洗，其中，当化学机械研磨装置发出故障警报时，化学机械研磨工艺进入抛光清洗工艺，以去除晶圆表面及研磨垫上的副产物；之后晶圆被研磨头压在研磨垫上面或研磨头保持晶圆转45°到清洗装置以进行晶圆清洗工艺。
更进一步的，抛光清洗工艺为水抛工艺。
更进一步的，在完成抛光清洗工艺之前不停机。
更进一步的，抛光清洗工艺为正常CMP工艺程式的最终清洗步骤
附图说明
图1为本发明一实施例的化学机械研磨装置示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，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、连接或耦合到其它元件或层，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。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
空间关系术语例如“在…下”、“在…下面”、“下面的”、“在…之下”、“在…之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在…下面”和“在…下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
当研磨过程发生异常时，化学机械化学机械研磨装置会发出警报。警报后，一般晶圆都会完成当前的步骤(main step)然后停下来，但对于机台发生重大故障报警(highrisk的alarm),机台设定的响应(reaction)都是急停，即立马停止当前的步骤,此时正在作业的晶圆会被研磨头压在研磨垫上面或者转45°到清洗装置(inter-platen clean)进行清洗。也即对于故障报警，目前机台一般设定两个响应，其一为晶圆被研磨头压在研磨垫上面，另一为研磨头保持晶圆转45°到清洗装置进行晶圆清洗去除杂质。
请参阅图1所示的化学机械研磨装置示意图，如图1所示，化学机械研磨装置包括：研磨垫11，粘贴在研磨盘10上；研磨头20，保持将要研磨的晶片30，并向将要研磨的晶片30提供下压力将晶片30的待研磨面向下附着在研磨垫11上；清洗装置40，位于研磨垫11的45°侧，用于对晶圆进行清洗。经过发明人长期的研究发现，当研磨过程发生异常，化学机械化学机械研磨装置发出警报，若其响应为晶圆被研磨头压在研磨垫上面，以金属如W或者Cu等金属化学机械研磨工艺为例，机台警报急停导致晶圆压在研磨垫上，在警报处理的过程中，研磨液会与金属发生反应，造成W plug missing或者Cu damage(电化学反应),从而导致wafer final WAT shift,金属间互联出现问题。而W missing和Cu damage都属于致命故障。当研磨过程发生异常，化学机械化学机械研磨装置发出警报，若其响应为研磨头保持晶圆转45°到清洗装置进行晶圆清洗去除杂质，以对STI/ILD/IMD等氧化物化学机械研磨为例，机台虽然急停后转45°到清洗装置进行清洗，但仍然存在研磨液会干燥粘附在晶圆表面(从高转速到立马停止需要缓冲时间)，单纯清洗无法去除，且一次rework去除率不高，需要多次rework,从而有较高的risk,且有时晶圆厚度也不允许多次rework。因此，目前的对于研磨过程异常警报的响应的两种处理方式均会导致晶圆故障，甚至报废。
针对此，本发明一实施例中，提出一种化学机械研磨工艺异常报警处理方法，包括：S1：开始化学机械研磨工艺；S2：化学机械研磨装置发出故障警报；S3：化学机械研磨工艺进入抛光清洗工艺，以去除晶圆表面及研磨垫上的副产物；以及S4：在步骤S3之后进入晶圆被研磨头压在研磨垫上面或研磨头保持晶圆转45°到清洗装置以进行晶圆清洗工艺。
如此，在进入故障响应步骤之前，先通过添加的步骤S3的抛光清洗工艺，去除晶圆表面及研磨垫上的副产物，之后进入故障响应的晶圆被研磨头压在研磨垫上面或研磨头保持晶圆转45°到清洗装置以进行晶圆清洗工艺，由于步骤S3中已去除晶圆表面及研磨垫上的副产物而可避免现有技术中研磨液与金属发生反应，造成W plug missing或者Cudamage的故障或研磨液干燥粘附在晶圆表面而无法去除的问题，而提高晶圆的良率。
在一实施例中，步骤S3中的抛光清洗工艺为水抛工艺。在一实施例中，在完成步骤S3之前不停机，也即在收到故障报警之后直接进入步骤S3以去除晶圆表面及研磨垫上的副产物。
在一实施例中，步骤S3中的抛光清洗工艺为正常CMP工艺程式的最终清洗步骤，上述的正常CMP工艺为在CMP工艺过程中无故障报警的CMP工艺。
在一实施例中，还提供一种化学机械研磨工艺程式，包括：当化学机械研磨装置发出故障警报时，化学机械研磨工艺进入抛光清洗工艺，以去除晶圆表面及研磨垫上的副产物；之后进入晶圆被研磨头压在研磨垫上面或研磨头保持晶圆转45°到清洗装置以进行晶圆清洗工艺。
在一实施例中，抛光清洗工艺为水抛工艺。
在一实施例中，抛光清洗工艺为正常CMP工艺程式的最终清洗步骤，上述的正常CMP工艺为在CMP工艺过程中无故障报警的CMP工艺。
在一实施例中，还提供一种化学机械研磨装置，包括：研磨垫11，粘贴在研磨盘10上；研磨头20，保持将要研磨的晶片30，并向将要研磨的晶片30提供下压力将晶片30的待研磨面向下附着在研磨垫11上；清洗装置40，位于研磨垫11的45°侧，用于对晶圆进行清洗，其中，当化学机械研磨装置发出故障警报时，化学机械研磨工艺进入抛光清洗工艺，以去除晶圆表面及研磨垫11上的副产物；之后晶圆被研磨头20压在研磨垫11上面或研磨头20保持晶圆转45°到清洗装置40以进行晶圆清洗工艺。
在一实施例中，抛光清洗工艺为水抛工艺。在一实施例中，在完成抛光清洗工艺之前不停机，也即在收到故障报警之后直接进入抛光清洗工艺以去除晶圆表面及研磨垫上的副产物。
在一实施例中，抛光清洗工艺为正常CMP工艺程式的最终清洗步骤，上述的正常CMP工艺为在CMP工艺过程中无故障报警的CMP工艺。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种化学机械研磨工艺异常报警处理方法，其特征在于，包括：
S1：开始化学机械研磨工艺；
S2：化学机械研磨装置发出故障警报；
S3：化学机械研磨工艺进入抛光清洗工艺，以去除晶圆表面及研磨垫上的副产物；以及
S4：在步骤S3之后进入晶圆被研磨头压在研磨垫上面或研磨头保持晶圆转45°到清洗装置以进行晶圆清洗工艺。
2.根据权利要求1所述的化学机械研磨工艺异常报警处理方法，其特征在于，步骤S3中的抛光清洗工艺为水抛工艺。
3.根据权利要求1所述的化学机械研磨工艺异常报警处理方法，其特征在于，在完成步骤S3之前不停机。
4.根据权利要求1所述的化学机械研磨工艺异常报警处理方法，其特征在于，步骤S3中的抛光清洗工艺为正常CMP工艺程式的最终清洗步骤。
5.根据权利要求4所述的化学机械研磨工艺异常报警处理方法，其特征在于，正常CMP工艺为在CMP工艺过程中无故障报警的CMP工艺。
6.一种化学机械研磨工艺程式，其特征在于，包括：当化学机械研磨装置发出故障警报时，化学机械研磨工艺进入抛光清洗工艺，以去除晶圆表面及研磨垫上的副产物；之后进入晶圆被研磨头压在研磨垫上面或研磨头保持晶圆转45°到清洗装置以进行晶圆清洗工艺。
7.一种化学机械研磨装置，其特征在于，包括：研磨垫，粘贴在研磨盘上；研磨头，保持将要研磨的晶片，并向将要研磨的晶片提供下压力将晶片的待研磨面向下附着在研磨垫上；清洗装置，位于研磨垫的45°侧，用于对晶圆进行清洗，其中，当化学机械研磨装置发出故障警报时，化学机械研磨工艺进入抛光清洗工艺，以去除晶圆表面及研磨垫上的副产物；之后晶圆被研磨头压在研磨垫上面或研磨头保持晶圆转45°到清洗装置以进行晶圆清洗工艺。
8.根据权利要求7所述的化学机械研磨装置，其特征在于，抛光清洗工艺为水抛工艺。
9.根据权利要求7所述的化学机械研磨装置，其特征在于，在完成抛光清洗工艺之前不停机。
10.根据权利要求7所述的化学机械研磨装置，其特征在于，抛光清洗工艺为正常CMP工艺程式的最终清洗步骤。
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