CN114952595B - 平坦度控制方法、装置、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种平坦度控制方法、装置、设备及介质，所述方法包括：获取目标晶圆的当前厚度值集合，当前厚度值集合包括所述目标晶圆的多个不同研磨区的当前厚度值；根据当前厚度值集合计算所述目标晶圆的厚度变化振幅，若厚度变化振幅大于或等于预设厚度变化阈值，则根据目标晶圆的参考研磨区的当前厚度值、多个不同研磨区的目标厚度值计算不同研磨区的当前厚度偏差；根据目标晶圆相邻前一次被所述机台研磨的压力值、当前厚度偏差及重研磨去除厚度值计算研磨区的目标研磨压力值，并根据研磨压力值控制所述机台执行预设化学机械研磨工艺，提高化学机械研磨工艺后晶圆不同研磨区域的厚度均一性。

Description

平坦度控制方法、装置、设备及介质

技术领域

本公开涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种平坦度控制方法、装置、设备及介质。

背景技术

在集成电路制造中，化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing，CMP)工艺在执行过程中，一般通过一系列复杂的机械和化学作用去除晶圆表面的一层薄膜，从而达到晶圆平坦化的目的。通常地，研磨头在晶圆背面施加一定的压力使晶圆正面紧贴研磨垫，同时研磨头带动晶圆和研磨垫同方向旋转，使晶圆正面与研磨垫产生机械摩擦，以使晶圆表面达到更佳平坦化程度。

若在前一次研磨过程后，晶圆当前厚度值超过预设厚度变化阈值，需将晶圆进行重研磨操作，传统技术中直接使用前次制程中设置的研磨头的压力值进行重研磨，虽然能将晶圆部分研磨区的厚度研磨至目标值，但是会导致晶圆不同研磨区的厚度值差异性增大。

发明内容

本公开提供一种平坦度控制方法、装置、设备及介质，能够在CMP工艺中当晶圆厚度变化振幅大于或等于预设厚度变化阈值时，根据不同研磨区的当前厚度偏差计算不同研磨区的目标研磨压力值，并根据各目标研磨压力值控制机台执行预设化学机械研磨工艺，以提高化学机械研磨工艺后晶圆不同研磨区域的厚度均一性。

根据一些实施例，本公开的一方面提供一种平坦度控制方法，用于控制机台对目标晶圆执行预设化学机械研磨工艺，平坦度控制方法包括：获取目标晶圆的当前厚度值集合，当前厚度值集合包括目标晶圆的多个不同研磨区的当前厚度值；根据当前厚度值集合计算目标晶圆的厚度变化振幅，若厚度变化振幅大于或等于预设厚度变化阈值，则根据目标晶圆的参考研磨区的当前厚度值、多个不同研磨区的目标厚度值计算不同研磨区的当前厚度偏差；根据目标晶圆相邻前一次被机台研磨的压力值、当前厚度偏差及重研磨去除厚度值计算研磨区的目标研磨压力值，并根据研磨压力值控制机台执行预设化学机械研磨工艺。

在上述实施例中的平坦度控制方法中，根据目标晶圆的当前厚度值集合、目标晶圆的厚度变化振幅、不同研磨区的当前厚度偏差及目标晶圆相邻前一次被机台研磨的压力值，经由预设算法计算可得到不同研磨区的目标研磨压力值，在相邻前一次CMP工艺研磨完成后，若目标晶圆的厚度变化振幅大于或等于预设厚度变化阈值，目标研磨压力值可以根据晶圆在相邻前一次CMP工艺后不同研磨区的实际厚度值来调整晶圆不同研磨区的当前厚度，以改变目标晶圆中不同研磨区的厚度值，从而提高化学机械研磨工艺后晶圆不同研磨区域的厚度均一性，使目标晶圆的平坦化程度得到改善；并且提高了后续化学机械研磨过程中的研磨效果以及稳定程度，避免产生因目标晶圆厚度差异较大而导致后续研磨过程无法达到晶圆目标厚度的情况。

在一些实施例中，厚度变化振幅为当前厚度值中最大值与最小值的差值；或厚度变化振幅为不同研磨区的厚度变化振幅的最小值，研磨区的厚度变化振幅为研磨区的当前厚度值中最大值与最小值的差值。

在一些实施例中，参考研磨区为目标晶圆的多个不同研磨区中的一个，位于目标晶圆的中心研磨区与边缘研磨区之间。

在一些实施例中，研磨区包括沿靠近中心研磨区方向依次分布的第1研磨区、第i研磨区及第N研磨区，i∈(1，N]，N≥2，N为奇数；第1研磨区为边缘研磨区，第N研磨区为中心研磨区，参考研磨区为第N-2研磨区，第j研磨区为环形，j∈(1，N-1]，j为整数。

在一些实施例中，根据目标晶圆的参考研磨区的当前厚度值、多个不同研磨区的目标厚度值计算不同研磨区的当前厚度偏差，包括：

根据如下公式计算第i研磨区的当前厚度偏差Zi_offset：

Zi_Offset＝ZiRem_offset+(ZcPreThK-target)；

ZiRem_offset＝(ZiPstThK-ZcPosThK)-(ZiPreThK-ZcPreThK)；

上式中，ZiRem_offset为第i研磨区执行预设化学机械研磨工艺实际去除厚度值的偏差，ZcPreThK为参考研磨区的当前厚度值，target为目标晶圆执行预设化学机械研磨工艺后的目标厚度值，ZiPstThK为第i研磨区执行预设化学机械研磨工艺后的目标厚度值，ZcPosThK为参考研磨区执行预设化学机械研磨工艺后的目标厚度值，ZiPreThK为第i研磨区的当前厚度值。

在一些实施例中，根据目标晶圆相邻前一次被机台研磨的压力值、当前厚度偏差及重研磨去除厚度值计算研磨区的目标研磨压力值，包括：

根据如下公式计算第i研磨区的目标研磨压力值Zi′_Press：

Zi′_Press＝Zi_Press*(1-Ki*Zi_Offset/Amt_Rem)；

上式中，Zi_Press为第i研磨区相邻前一次被机台研磨的压力值，Ki为第i研磨区的比重系数，Ki∈(0，1)，Amt_Rem为重研磨去除厚度值。

在一些实施例中，参考研磨区的当前厚度值为参考研磨区内多个不同采样点处厚度值的平均值。

在一些实施例中，N＝7。

在一些实施例中，平坦度控制方法还包括：若厚度变化振幅小于预设厚度变化阈值，则控制机台对目标晶圆重研磨。

在一些实施例中，控制机台对目标晶圆重研磨包括：获取目标晶圆的重研磨后厚度值、目标晶圆相邻前一次被机台研磨的速率值；根据重研磨后厚度值、目标晶圆的当前厚度值集合及速率值计算重研磨时间；根据重研磨时间控制机台对目标晶圆重复执行相邻前一次化学机械研磨工艺。

本公开实施例的另一方面提供一种化学机械抛光装置，包括抛光模块、测量模块及控制模块；抛光模块用于对目标晶圆执行化学机械研磨工艺；测量模块用于测量目标晶圆的多个不同研磨区的当前厚度值；控制模块与抛光模块、测量模块均电连接。控制模块被配置为：获取目标晶圆的当前厚度值集合，当前厚度值集合包括目标晶圆的多个不同研磨区的当前厚度值；根据当前厚度值集合计算目标晶圆的厚度变化振幅，若厚度变化振幅大于或等于预设厚度变化阈值，则根据目标晶圆的参考研磨区的当前厚度值、多个不同研磨区的目标厚度值计算不同研磨区的当前厚度偏差；根据目标晶圆相邻前一次被机台研磨的压力值、当前厚度偏差及重研磨去除厚度值计算研磨区的目标研磨压力值，并根据研磨压力值控制抛光模块执行预设化学机械研磨工艺。

在上述实施例中的化学机械抛光装置中，抛光模块、测量模块及控制模块互相配合，在测量模块测量目标晶圆的多个不同研磨区的当前厚度值后，控制模块获取测量模块测量的数值并计算不同研磨区的目标研磨压力值，控制模块会根据不同研磨区的目标研磨压力值控制抛光模块执行预设化学机械研磨工艺，从而提高化学机械研磨工艺后晶圆不同研磨区域的厚度均一性。

在一些实施例中，研磨区包括沿靠近中心研磨区方向依次分布的第1研磨区、第i研磨区及第N研磨区，i∈(1，N]，N≥2，N为奇数；第1研磨区为边缘研磨区，第N研磨区为中心研磨区，参考研磨区为第N-2研磨区，第j研磨区为环形，j∈(1，N-1]，j为整数。

在一些实施例中，控制模块还被配置为根据如下公式计算第i研磨区的当前厚度偏差Zi_offset：

Zi_Offset＝ZiRem_offset+(ZcPreThK-target)；

ZiRem_offset＝(ZiPstThK-ZcPosThK)-(ZiPreThK-ZcPreThK)；

上式中，ZiRem_offset为第i研磨区执行预设化学机械研磨工艺实际去除厚度值的偏差，ZcPreThK为参考研磨区的当前厚度值，target为目标晶圆执行预设化学机械研磨工艺后的目标厚度值，ZiPstThK为第i研磨区执行预设化学机械研磨工艺后的目标厚度值，ZcPosThK为参考研磨区执行预设化学机械研磨工艺后的目标厚度值，ZiPreThK为第i研磨区的当前厚度值。

在一些实施例中，控制模块还被配置为根据如下公式计算第i研磨区的目标研磨压力值Zi′_Press：

Zi′_Press＝Zi_Press*(1-Ki*Zi_Offset/Amt_Rem)；

上式中，Zi_Press为第i研磨区相邻前一次被机台研磨的压力值，Ki为第i研磨区的比重系数，Ki∈(0，1)，Amt_Rem为重研磨去除厚度值。

本公开实施例的又一方面提供一种平坦度控制设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现本公开中任一个实施例中所述的方法的步骤。

本公开实施例的再一方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现本公开中任一个实施例中所述的方法的步骤。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取其他实施例的附图。

图1为本公开一实施例中提供的一种平坦度控制方法流程示意图；

图2为本公开一实施例中提供的传统化学机械研磨工艺中晶圆厚度值与半径的坐标对比示意图；

图3为本公开一实施例中提供的实施一种平坦度控制方法前后的压力值表格示意图；

图4为本公开一实施例中提供的实施一种平坦度控制方法前后的晶圆厚度值与半径的坐标示意图。

具体实施方式

为了便于理解本公开，下面将参照相关附图对本公开进行更全面的描述。附图中给出了本公开的较佳的实施例。但是，本公开可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本公开的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本公开的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本公开的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本公开。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在使用本文中描述的“包括”、“具有”、和“包含”的情况下，除非使用了明确的限定用语，例如“仅”、“由……组成”等，否则还可以添加另一部件。除非相反地提及，否则单数形式的术语可以包括复数形式，并不能理解为其数量为一个。

在传统的化学机械研磨工艺中，为了使目标晶圆的厚度达到目标厚度值，在对目标晶圆完成一次研磨工艺后，会测量目标晶圆中参考研磨区的当前厚度值，若参考研磨区的当前厚度值大于目标厚度值，化学机械研磨设备会重新对目标晶圆进行研磨，即重研磨，直到目标晶圆的厚度小于或等于目标厚度值。但由于晶圆在化学机械研磨前的薄膜生长制程受限于其淀积生长方式，其薄膜厚度在晶圆表面内的分布是不对称的，一般化学气相淀积的薄膜在晶圆的某一区域厚度值会比其他区域厚度值大，当用传统的研磨头以及相同的压力值对不同研磨区进行研磨时，由于对于整个晶圆的研磨速率是相近的，那么研磨量也基本上是相近的，这样晶圆内不同研磨区的厚度差异性很难消除，甚至会出现差异程度增大的情况。另外，在化学机械研磨过程中研磨头施加一定的压力在晶圆背面使晶圆正面紧贴研磨垫，同时研磨头带动晶圆和研磨垫同方向旋转，使晶圆正面与研磨垫产生机械摩擦，机械摩擦在磨料的作用下去除晶圆表面的一层薄膜，从而达到所述晶圆平坦化的目的；当参考研磨区的当前厚度值大于目标厚度值时，由于抛光装置以及研磨头自身的构造设置，即使当研磨头设置相同的压力值对晶圆内不同研磨区再次进行研磨时，研磨头对于晶圆靠近圆心的区域施加的实际压力会比远离该圆心的边缘区域施加的实际压力更大，这会使原本厚度不均匀的晶圆的厚度均一性及稳定性更差。

请参考图1，在一些实施例中提供了一种平坦度控制方法，用于控制机台对目标晶圆执行预设化学机械研磨工艺，平坦度控制方法包括：

步骤S10：获取目标晶圆的当前厚度值集合，当前厚度值集合包括目标晶圆的多个不同研磨区的当前厚度值；

步骤S20：根据当前厚度值集合计算目标晶圆的厚度变化振幅，若厚度变化振幅大于或等于预设厚度变化阈值，则根据目标晶圆的参考研磨区的当前厚度值、多个不同研磨区的目标厚度值计算不同研磨区的当前厚度偏差；

步骤S30：根据目标晶圆相邻前一次被机台研磨的压力值、当前厚度偏差及重研磨去除厚度值计算研磨区的目标研磨压力值，并根据研磨压力值控制机台执行预设化学机械研磨工艺。

在步骤S10中，作为示例，目标晶圆的当前厚度值集合包括参考研磨区的当前厚度值以及多个不同研磨区的当前厚度值，其中，当前厚度值的数据测量可以精确到纳米级。可采用光学干涉法及分光椭圆偏振法测量目标晶圆当前厚度值，其中，光学干涉是利用光在介质上下表面反射的路程差形成干涉，测量干涉后的光强即可计算出目标晶圆当前厚度值，而椭圆偏振法的测量精度比干涉法高一至两个数量级，可测量0.1nm的厚度变化。

在步骤S20中，作为示例，在厚度变化振幅大于或等于预设厚度变化阈值时，目标晶圆不直接进行重研磨操作，CMP机台通过根据目标晶圆的参考研磨区的当前厚度值以及多个不同研磨区的目标厚度值对不同研磨区的当前厚度偏差进行计算，以确定目标晶圆不同研磨区的当前厚度偏差。

在步骤S30中，作为示例，在计算出不同研磨区的目标研磨压力值后，CMP机台对于不同研磨区施加不同的压力值以执行预设化学机械研磨工艺，从而使目标晶圆不同区域的厚度值差异性减小，以改善目标晶圆的厚度均一性及稳定性。

在上述实施例中的平坦度控制方法中，根据目标晶圆的当前厚度值集合、目标晶圆的厚度变化振幅、不同研磨区的当前厚度偏差及目标晶圆相邻前一次被CMP机台研磨的压力值，经由预设算法计算可得到不同研磨区的目标研磨压力值，在相邻前一次CMP工艺研磨完成后，若目标晶圆的厚度变化振幅大于或等于预设厚度变化阈值，目标研磨压力值可以根据晶圆在相邻前一次CMP工艺后不同研磨区的实际厚度值来调整晶圆不同研磨区的当前厚度，以改变目标晶圆中不同研磨区的厚度值，从而提高化学机械研磨工艺后晶圆不同研磨区域的厚度均一性，使目标晶圆的平坦化程度得到改善；并且提高了后续化学机械研磨过程中的研磨效果以及稳定程度，避免产生因目标晶圆厚度差异较大而导致后续研磨过程无法达到晶圆目标厚度的情况。

作为示例，厚度变化振幅为当前厚度值中最大值与最小值的差值；或厚度变化振幅为不同研磨区的厚度变化振幅的最小值，研磨区的厚度变化振幅为研磨区的当前厚度值中最大值与最小值的差值。当厚度变化振幅大于或等于预设厚度变化阈值时，机台对目标晶圆不直接进行重研磨操作，而是对不同研磨区的当前厚度偏差进行计算，以及计算不同研磨区的目标研磨压力值以执行预设化学机械研磨工艺，避免因目标晶圆不同研磨区的厚度差异性较大而导致后续研磨工艺不能实现较好地平坦化程度。

作为示例，参考研磨区为目标晶圆的多个不同研磨区中的一个，位于目标晶圆的中心研磨区与边缘研磨区之间，其中，中心研磨区为晶圆圆心所在的研磨区。

作为示例，研磨区包括沿靠近中心研磨区方向依次分布的第1研磨区、第i研磨区及第N研磨区，i∈(1，N]，N≥2，N为奇数；第1研磨区为所边缘研磨区，第N研磨区为中心研磨区，参考研磨区为第N-2研磨区，第j研磨区为环形，j∈(1，N-1]，j为整数。示例地，第N研磨区为包括晶圆圆心的圆形区域，其余研磨区为以晶圆圆心为中心的同心圆环区域，且N＝7。

请参考图2，传统工艺中，在对目标晶圆进行化学机械研磨工艺之前，目标晶圆不同研磨区的厚度不同，当参考研磨区的当前厚度值大于目标厚度值时，机台会进行再次研磨，直到目标晶圆的厚度小于等于目标厚度值，其中，参考研磨区的当前厚度值为参考研磨区内多个采样点当前厚度值的平均值。在图2中，当参考研磨区的当前厚度值达到或接近目标厚度值时，靠近晶圆圆心的研磨区例如第七研磨区的厚度变薄，当前厚度值小于目标厚度值，而靠近晶圆边缘的研磨区例如第一研磨区及第二研磨区的当前厚度值大于目标厚度值，此时靠近晶圆圆心与靠近晶圆边缘的研磨区不仅厚度值与目标厚度值差距过大，且这些区域厚度值的差异也相对研磨之前增大，从而不能保证目标晶圆厚度均一性与稳定性，以致不能改善目标晶圆的平坦化程度。本公开实施例提供的平坦度控制方法，能够在化学机械研磨工艺中当晶圆厚度变化振幅大于或等于预设厚度变化阈值时，根据不同研磨区的当前厚度偏差来计算不同研磨区的目标研磨压力值，并根据各目标研磨压力值控制机台执行预设化学机械研磨工艺，提高了化学机械研磨工艺后晶圆不同研磨区域的厚度均一性。

作为示例，步骤S20中根据目标晶圆的参考研磨区的当前厚度值、多个不同研磨区的目标厚度值计算不同研磨区的当前厚度偏差包括根据如下公式计算第i研磨区的当前厚度偏差Zi_offset：

步骤S21：ZiRem_offset＝(ZiPstThK-ZcPosThK)-(ZiPreThK-ZcPreThK)；

上式中，ZiRem_offset为第i研磨区执行预设化学机械研磨工艺实际去除厚度值的偏差，ZiPstThK为第i研磨区执行预设化学机械研磨工艺后的目标厚度值，ZcPosThK为参考研磨区执行预设化学机械研磨工艺后的目标厚度值，ZiPreThK为第i研磨区的当前厚度值，ZcPreThK为参考研磨区的当前厚度值。

步骤S22：Zi_Offset＝ZiRem_offset+(ZcPreThK-target)；

上式中，target为目标晶圆执行预设化学机械研磨工艺后的目标厚度值。

在上述实施例中，具体地，当厚度变化振幅大于或等于预设厚度变化阈值时，计算第i研磨区执行预设化学机械研磨工艺实际去除厚度值的偏差ZiRem_offset，然后计算第i研磨区的当前厚度偏差Zi_offset。

作为示例，请参考图3，步骤S30中根据目标晶圆相邻前一次被机台研磨的压力值、当前厚度偏差及重研磨去除厚度值计算研磨区的目标研磨压力值包括：

步骤S31：根据如下公式计算第i研磨区的目标研磨压力值Zi′_Press：

Zi′_Press＝Zi_Press*(1-Ki*Zi_Offset/Amt_Rem)；

上式中，Zi_Press为第i研磨区相邻前一次被机台研磨的压力值，Ki为第i研磨区的比重系数，Ki∈(0，1)，Amt_Rem为重研磨去除厚度值。

在上述实施例中，不同研磨区的目标研磨压力值可以相同或不同。

作为示例，参考研磨区的当前厚度值为参考研磨区内多个不同采样点处厚度值的平均值。

作为示例，平坦度控制方法还包括：若厚度变化振幅小于预设厚度变化阈值，则控制机台对目标晶圆重研磨。具体地，当参考研磨区的厚度大于等于晶圆的目标厚度值且厚度变化振幅小于预设厚度变化阈值时，机台会对目标晶圆进行重研磨操作以改善目标晶圆的平坦化程度。

作为示例，控制机台对目标晶圆重研磨包括：获取目标晶圆的重研磨后厚度值、目标晶圆相邻前一次被机台研磨的速率值；根据重研磨后厚度值、目标晶圆的当前厚度值集合及速率值计算重研磨时间；根据重研磨时间控制机台对目标晶圆重复执行相邻前一次化学机械研磨工艺。在重研磨操作中，机台对目标晶圆执行化学研磨工艺以使目标晶圆的厚度与目标厚度值相近，以实现目标晶圆的全局平坦化。

虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的依次限制，这些步骤可以以其它的依次执行。而且，虽然图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行依次也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本公开所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。

在本公开的一个实施例中，提供了一种化学机械抛光装置，化学机械抛光装置包括抛光模块、测量模块及控制模块；抛光模块用于对目标晶圆执行预设化学机械研磨工艺；测量模块用于测量目标晶圆的多个不同研磨区的当前厚度值；控制模块，与抛光模块、测量模块均电连接。控制模块被配置为：获取目标晶圆的当前厚度值集合，当前厚度值集合包括目标晶圆的多个不同研磨区的当前厚度值；根据当前厚度值集合计算目标晶圆的厚度变化振幅，若厚度变化振幅大于或等于预设厚度变化阈值，则根据目标晶圆的参考研磨区的当前厚度值、多个不同研磨区的目标厚度值计算不同研磨区的当前厚度偏差；根据目标晶圆相邻前一次被机台研磨的压力值、当前厚度偏差及重研磨去除厚度值计算研磨区的目标研磨压力值，并根据研磨压力值控制抛光模块执行预设化学机械研磨工艺。

作为示例，抛光模块包括研磨头、研磨垫、转盘、施力装置、磨料及磨料喷头；研磨头用来将晶圆待抛光面压抵在粗糙的研磨垫上，其受机台控制模块控制，向研磨头施加设定的压力以将目标晶圆进行抛光，并借助磨料腐蚀、微粒摩擦、研磨垫摩擦等耦合实现晶圆的全局平坦化；研磨垫所使用的材料包括聚亚胺脂(Polyurethane)材料，其具有类似海绵的机械特性和多孔特性，表面有特殊沟槽，可提高抛光的均匀性，研磨垫可包括可视窗以便于线上检测；转盘带动研磨垫旋转，通过终点检测系统对不同材质和厚度的晶圆实现实时厚度测量以防止过抛；施力装置作用在研磨头上，并分别控制目标晶圆的不同研磨的压力值；磨料为研磨材料和化学添加剂的混合物，其采用材料包括石英、二氧化铝及氧化铈，所用化学添加剂与目标晶圆中需除去的部分进行反应，弱化其与硅分子联结以方便机械抛光，其中，磨料所采用的材料包括氧化物、金属钨及金属铜。在执行预设化学机械研磨工艺时，将目标晶圆固定在研磨头的最下面，将研磨垫放置在转盘上，进行研磨时旋转的研磨头以一定的压力压在旋转的研磨垫上，由亚微米或纳米研磨材料与化学添加剂组成的磨料在目标晶圆表面和研磨垫之间流动，磨料在研磨垫的传输和离心力的作用下，均匀分布在研磨垫上，在目标晶圆与研磨垫之间形成一层磨料液体薄膜，磨料中的化学成添加剂与目标晶圆表的面材料产生化学反应，通过研磨材料的微机械摩擦作用将化学反应物从目标晶圆表面去除，从而实现目标晶圆平坦化。

作为示例，具体地，目标晶圆的当前厚度值集合包括参考研磨区的当前厚度值以及多个不同研磨区的当前厚度值，其中，当前厚度值的数据测量至少精确到纳米级。在厚度变化振幅大于或等于预设厚度变化阈值时，目标晶圆不直接进行重研磨操作，控制模块根据目标晶圆的参考研磨区的当前厚度值以及多个不同研磨区的目标厚度值对不同研磨区的当前厚度偏差进行计算，以确定目标晶圆不同研磨区的当前厚度偏差。在计算出不同研磨区的目标研磨压力值后，机台对于不同研磨区施加不同的压力值进行控制以执行预设化学机械研磨工艺，从而使目标晶圆不同区域的厚度值差异性减小，以改善目标晶圆的厚度均一性及稳定性。

在上述实施例中所述的化学机械抛光装置中，抛光模块、测量模块及控制模块互相配合，通过测量模块测量目标晶圆的多个不同研磨区的当前厚度值后，控制模块获取测量模块测量的数值从而进行对不同研磨区的目标研磨压力值的计算，在计算出不同研磨区的目标研磨压力值后，控制模块会控制抛光模块执行化学机械研磨工艺，从而使目标晶圆不同研磨区的厚度差异性得到改善，以获得目标晶圆厚度的均一性与稳定性，且可以避免因目标晶圆厚度差异较大而导致后续研磨过程中目标晶圆部分研磨区无法达到晶圆目标厚度的情况。

作为示例，研磨区包括沿靠近中心研磨区方向依次分布的第1研磨区、第i研磨区及第N研磨区，i∈(1，N]，N≥2，N为奇数；第1研磨区为边缘研磨区，第N研磨区为中心研磨区，参考研磨区为第N-2研磨区，第j研磨区为环形，j∈(1，N-1]，j为整数。示例地，第N研磨区为包括晶圆圆心的圆形区域，其余研磨区为以晶圆圆心为中心的同心圆环区域，且N＝7。

作为示例，控制模块还被配置为根据如下公式计算第i研磨区的当前厚度偏差Zi_offset：

Zi_Offset＝ZiRem_offset+(ZcPreThK-target)；

ZiRem_offset＝(ZiPstThK-ZcPosThK)-(ZiPreThK-ZcPreThK)；

上式中，ZiRem_offset为第i研磨区执行预设化学机械研磨工艺实际去除厚度值的偏差，ZcPreThK为参考研磨区的当前厚度值，target为目标晶圆执行预设化学机械研磨工艺后的目标厚度值，ZiPstThK为第i研磨区执行预设化学机械研磨工艺后的目标厚度值，ZcPosThK为参考研磨区执行预设化学机械研磨工艺后的目标厚度值，ZiPreThK为第i研磨区的当前厚度值。

作为示例，控制模块还被配置为根据如下公式计算第i研磨区的目标研磨压力值Zi′_Press：

Zi′_Press＝Zi_Press*(1-Ki*Zi_Offset/Amt_Rem)；

上式中，Zi_Press为第i研磨区相邻前一次被机台研磨的压力值，Ki为第i研磨区的比重系数，Ki∈(0，1)，Amt_Rem为重研磨去除厚度值。

作为示例，请参考图3及图4，在使用一般传统的化学机械研磨设备对目标晶圆进行平坦化时，不同研磨区在不同制程中的研磨压力值是固定不变的，这时设定压力值对目标晶圆进行化学机械研磨工艺，目标晶圆参考研磨区的厚度会接近目标厚度值，但部分研磨区的厚度值会比研磨前的厚度值距离目标厚度值更远，例如，第七研磨区在进行化学机械研磨工艺之前的厚度值已经比目标厚度值小，在进行研磨后与目标厚度值的差距比研磨前更大，且第一研磨区与第七研磨区在研磨之后的差异比研磨前更大，这导致了目标晶圆厚度的均一性和稳定性无法保证，从而无法保证目标晶圆的全局平坦化。

作为示例，请继续参考图3及图4，在使用本公开中提供的平坦化控制方法对目标晶圆进行预设化学机械研磨工艺时，不同研磨区在不同制程中的研磨压力值根据目标晶圆的当前厚度值集合、目标晶圆的厚度变化振幅、不同研磨区的当前厚度偏差及目标晶圆相邻前一次被机台研磨的压力值而进行重新设定，将重新设定数值的压力施加在研磨头上，对目标晶圆不同研磨区执行预设化学机械研磨工艺，从而使执行预设工艺后不同研磨区的厚度值比当前厚度值更接近于目标厚度值，且不同研磨区的厚度值差异性减小，从而提高目标晶圆厚度的均一性及稳定性，以改善目标晶圆的平坦化程度。

在本公开的一个实施例中，提供了一种平坦度控制设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现本公开中任一个实施例中所述的方法的步骤。

在本公开的一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本公开中任一个实施例中所述的方法的步骤。

请注意，上述实施例仅出于说明性目的而不意味对本公开的限制。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本公开的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对公开专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本公开的保护范围。因此，本公开专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (16)

1.一种平坦度控制方法，其特征在于，用于控制机台对目标晶圆执行预设化学机械研磨工艺，所述方法包括：

获取所述目标晶圆的当前厚度值集合，所述当前厚度值集合包括所述目标晶圆的多个不同研磨区的当前厚度值；

根据所述当前厚度值集合计算所述目标晶圆的厚度变化振幅，若所述厚度变化振幅大于或等于预设厚度变化阈值，则根据如下公式计算第i研磨区的当前厚度偏差Zi_offset：

Zi_Offset=ZiRem_offset+(ZcPreThK-target)；

ZiRem_offset=(ZiPstThK-ZcPosThK)-(ZiPreThK-ZcPreThK)；

根据所述目标晶圆相邻前一次被所述机台研磨的压力值、所述当前厚度偏差及重研磨去除厚度值计算研磨区的目标研磨压力值，并根据所述研磨压力值控制所述机台执行所述预设化学机械研磨工艺；

其中，ZiRem_offset为所述第i研磨区执行所述预设化学机械研磨工艺实际去除厚度值的偏差，ZcPreThK为参考研磨区的当前厚度值，所述参考研磨区为所述目标晶圆的多个不同研磨区中的一个，位于所述目标晶圆的中心研磨区与边缘研磨区之间，target为所述目标晶圆执行所述预设化学机械研磨工艺后的目标厚度值，所述ZiPstThK为所述第i研磨区执行所述预设化学机械研磨工艺后的目标厚度值，ZcPosThK为所述参考研磨区执行所述预设化学机械研磨工艺后的目标厚度值，ZiPreThK为所述第i研磨区的当前厚度值；

所述厚度变化振幅为所述当前厚度值中最大值与最小值的差值，或不同研磨区的厚度变化振幅的最小值，所述研磨区的厚度变化振幅为所述研磨区的当前厚度值中最大值与最小值的差值；所述研磨区包括沿靠近所述中心研磨区方向依次分布的第1研磨区、第i研磨区及第N研磨区，i∈（1，N]，N≥2，N为奇数；所述第1研磨区为所述边缘研磨区，所述第N研磨区为所述中心研磨区。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考研磨区为第N-2研磨区，第j研磨区为环形，j∈（1，N-1]，j为整数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第N研磨区为包括所述目标晶圆的圆心的圆形区域。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，不同所述研磨区的所述目标研磨压力值相同或不同。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述目标晶圆相邻前一次被所述机台研磨的压力值、所述当前厚度偏差及重研磨去除厚度值计算研磨区的目标研磨压力值，包括：

根据如下公式计算第i研磨区的目标研磨压力值Zi´_Press：

Zi´_Press=Zi_Press*(1-Ki*Zi_Offset/Amt_Rem)；

上式中，Zi_Press为所述第i研磨区相邻前一次被所述机台研磨的压力值，Ki为所述第i研磨区的比重系数，Ki∈（0，1），Amt_Rem为重研磨去除厚度值。

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述参考研磨区的当前厚度值为所述参考研磨区内多个不同采样点处厚度值的平均值。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，N=7。

8.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

若所述厚度变化振幅小于预设厚度变化阈值，则控制所述机台对所述目标晶圆重研磨。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，控制所述机台对所述目标晶圆重研磨，包括：

获取所述目标晶圆的重研磨后厚度值、所述目标晶圆相邻前一次被所述机台研磨的速率值；

根据所述重研磨后厚度值、所述目标晶圆的当前厚度值集合及所述速率值计算重研磨时间；

根据所述重研磨时间控制所述机台对目标晶圆重复执行相邻前一次化学机械研磨工艺。

10.一种化学机械抛光装置，其特征在于，包括：

抛光模块，用于对目标晶圆执行化学机械研磨工艺；

测量模块，用于测量所述目标晶圆的多个不同研磨区的当前厚度值；

控制模块，与所述抛光模块、所述测量模块均电连接，被配置为：

获取所述目标晶圆的当前厚度值集合，所述当前厚度值集合包括所述目标晶圆的多个不同研磨区的当前厚度值；

根据所述当前厚度值集合计算所述目标晶圆的厚度变化振幅，若所述厚度变化振幅大于或等于预设厚度变化阈值，则根据如下公式计算第i研磨区的当前厚度偏差Zi_offset：

Zi_Offset=ZiRem_offset+(ZcPreThK-target)；

ZiRem_offset=(ZiPstThK-ZcPosThK)-(ZiPreThK-ZcPreThK)；

根据所述目标晶圆相邻前一次被所述抛光模块研磨的压力值、所述当前厚度偏差及重研磨去除厚度值计算研磨区的目标研磨压力值，并根据所述研磨压力值控制所述抛光模块执行预设化学机械研磨工艺；

其中，ZiRem_offset为所述第i研磨区执行所述预设化学机械研磨工艺实际去除厚度值的偏差，ZcPreThK为参考研磨区的当前厚度值，所述参考研磨区为所述目标晶圆的多个不同研磨区中的一个，位于所述目标晶圆的中心研磨区与边缘研磨区之间，target为所述目标晶圆执行所述预设化学机械研磨工艺后的目标厚度值，所述ZiPstThK为所述第i研磨区执行所述预设化学机械研磨工艺后的目标厚度值，ZcPosThK为所述参考研磨区执行所述预设化学机械研磨工艺后的目标厚度值，ZiPreThK为所述第i研磨区的当前厚度值；

所述厚度变化振幅为所述当前厚度值中最大值与最小值的差值，或不同研磨区的厚度变化振幅的最小值，所述研磨区的厚度变化振幅为所述研磨区的当前厚度值中最大值与最小值的差值；所述研磨区包括沿靠近所述中心研磨区方向依次分布的第1研磨区、第i研磨区及第N研磨区，i∈（1，N]，N≥2，N为奇数；所述第1研磨区为所述边缘研磨区，所述第N研磨区为所述中心研磨区。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述参考研磨区为第N-2研磨区，第j研磨区为环形，j∈（1，N-1]，j为整数。

12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，不同所述研磨区的所述目标研磨压力值相同或不同。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述控制模块还被配置为：

根据如下公式计算第i研磨区的目标研磨压力值Zi´_Press：

Zi´_Press=Zi_Press*(1-Ki*Zi_Offset/Amt_Rem)；

上式中，Zi_Press为所述第i研磨区相邻前一次被所述抛光模块研磨的压力值，Ki为所述第i研磨区的比重系数，Ki∈（0，1），Amt_Rem为重研磨去除厚度值。

14.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述抛光模块包括研磨头、研磨垫、转盘、施力装置、磨料及磨料喷头。

15.一种平坦度控制设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至9任一项所述的方法的步骤。

16.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至9任一项所述的方法的步骤。