CN117067095A - 研磨控制方法、装置、计算机设备、存储介质和产品 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种研磨控制方法、装置、计算机设备、存储介质和产品。方法包括：对半导体结构的待研磨层进行研磨，并获取研磨过程中的研磨数据；根据研磨数据获取待研磨层的研磨曲线；其中，研磨曲线包括摩擦力曲线和激光曲线；根据研磨曲线的变化趋势确定预测研磨终点；根据预测研磨终点和制程总研磨时间窗口范围确定继续研磨时长；根据预测研磨终点和继续研磨时长对待研磨层进行研磨。采用本方法能够保证晶圆在研磨过程中终点识别稳定，避免晶圆表明的氧化物残留和硅损伤，进而提高了工艺的稳定性。
Description
技术领域
本申请涉及化学机械研磨（Chemical Mechanical Polishing，CMP）技术领域，特别是涉及一种研磨控制方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。
背景技术
随着浅槽隔离工艺（Shallow Trench Isolation，STI）技术的发展，出现了二次线性氧化层（Double liner OX）工艺，其改善了STI圆角的微观形貌，防止尖端漏电。而STICMP的作用主要是将晶圆表面的氧化物磨平，最后停在氮化硅（SIN）层或氮氧化硅层(SION)上，因此研磨终点的检测至关重要。
传统技术中，通过激光信号检测或摩擦力信号检测的方式确定研磨终点。然而，与传统的一次形成线形氧化层工艺相比，加入Double liner OX工艺后，会显著改变STI CMP终点的界面的性质，从而导致传统的制程在研磨终点侦测和捕捉上非常困难，产生终点误侦测造成的研磨不足或过度研磨，造成产品超规格甚至报废，无法实现大规模量产。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种研磨控制方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。
第一方面，本申请提供了一种研磨控制方法，所述方法包括：
对半导体结构的待研磨层进行研磨，并获取所述研磨过程中的研磨数据；
根据所述研磨数据获取所述待研磨层的研磨曲线；其中，研磨曲线包括摩擦力曲线和激光曲线中的至少一种；
根据所述研磨曲线的变化趋势确定预测研磨终点；
根据所述预测研磨终点和制程总研磨时间窗口范围确定继续研磨时长；
根据所述预测研磨终点和继续研磨时长对所述待研磨层进行研磨。
在其中一个实施例中，所述根据所述研磨曲线的变化趋势确定预测研磨终点，包括：
根据所述研磨曲线的斜率变化确定多个连续设置的信号窗口；
根据所述研磨曲线与所述多个连续设置的信号窗口确定所述预测研磨终点。
在其中一个实施例中，根据所述研磨曲线与所述多个连续设置的信号窗口确定所述预测研磨终点，包括：
在所述研磨曲线依次连续从第一种信号窗口的侧边输入，从所述第一种信号窗口的底边输出，以及从第二种信号窗口的第一侧边输入，从所述第二种信号窗口的第二侧边输出的情况下，确定最后一个所述第二种信号窗口为目标信号窗口；其中，所述第一种信号窗口和所述第二种信号窗口分别为所述多个连续设置的信号窗口中的一个；
根据所述目标信号窗口确定所述预测研磨终点。
在其中一个实施例中，根据所述预测研磨终点和制程总研磨时间窗口范围确定继续研磨时长包括：
基于所述研磨曲线确定所述预测研磨终点对应的研磨时长为第一研磨时长；
根据所述制程总研磨时间窗口范围对应的第二研磨时长与所述第一研磨时长的差值确定所述继续研磨时长。
在其中一个实施例中，研磨控制方法还包括：
获取形成有浅沟槽隔离结构的半导体结构，所述浅沟槽隔离结构包括通过一次或两次双线性氧化层层工艺处理形成；其中，所述待研磨层包括所述浅沟槽隔离结构中的氧化层和氮化硅层。
第二方面，本申请还提供了一种研磨控制装置。所述装置包括：
数据获取模块，用于对半导体结构的待研磨层进行研磨，并获取所述研磨过程中的研磨数据；
曲线获取模块，用于根据所述研磨数据获取所述待研磨层的研磨曲线；其中，研磨曲线包括摩擦力曲线和激光曲线中的至少一种；
终点预测模块，用于根据所述研磨曲线的变化趋势确定预测研磨终点。
时长确定模块，用于根据所述预测研磨终点和制程总研磨时间窗口范围确定继续研磨时长；
研磨控制模块，用于根据所述预测研磨终点和所述继续研磨时长对所述待研磨层进行研磨。
第三方面，本申请还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
对半导体结构的待研磨层进行研磨，并获取所述研磨过程中的研磨数据；
根据所述研磨数据获取所述待研磨层的研磨曲线；其中，研磨曲线包括摩擦力曲线和激光曲线中的至少一种；
根据所述研磨曲线的变化趋势确定预测研磨终点；
根据所述预测研磨终点和制程总研磨时间窗口范围确定继续研磨时长；
根据所述预测研磨终点和所述继续研磨时长对所述待研磨层进行研磨。
第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质。所述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以下步骤：
对半导体结构的待研磨层进行研磨，并获取所述研磨过程中的研磨数据；
根据所述研磨数据获取所述待研磨层的研磨曲线；其中，研磨曲线包括摩擦力曲线和激光曲线中的至少一种；
根据所述研磨曲线的变化趋势确定预测研磨终点；
根据所述预测研磨终点和制程总研磨时间窗口范围确定继续研磨时长；
根据所述预测研磨终点和所述继续研磨时长对所述待研磨层进行研磨。
第五方面，本申请还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
对半导体结构的待研磨层进行研磨，并获取所述研磨过程中的研磨数据；
根据所述研磨数据获取所述待研磨层的研磨曲线；其中，研磨曲线包括摩擦力曲线和激光曲线中的至少一种；
根据所述研磨曲线的变化趋势确定预测研磨终点；
根据所述预测研磨终点和制程总研磨时间窗口范围确定继续研磨时长；
根据所述预测研磨终点和所述继续研磨时长对所述待研磨层进行研磨。
上述研磨控制方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品，通过获取研磨过程中的研磨数据，可以对应获取研磨曲线。进一步的，可以根据研磨曲线的变化趋势确定预测研磨终点，并根据预测研磨终点和制程总研磨时间窗口范围确定继续研磨时长，最后，根据继续研磨时长对待研磨层进行研磨。通过上述研磨方法，可以先确定预测研磨终点，然后基于预测研磨终点和制程总研磨时间窗口范围确定继续研磨时长，进而确定实际研磨终点，这样可以保证晶圆在研磨过程中对研磨终点的精准稳定识别，避免晶圆表明的氧化物残留和硅损伤，进而提高了工艺的稳定性。
附图说明
图1a为Double liner OX工艺的Hump测试性能结果图；
图1b为传统liner OX工艺Hump测试性能结果图；
图2a-2c为同产品同批次Double liner OX工艺晶圆激光和摩擦力曲线比较图；
图3为同平台产品摩擦力曲线叠图；
图4为一个实施例中不同算法下摩擦力信号曲线对比图；
图5为一个实施例中研磨控制方法的流程示意图；
图6为一个实施例中步骤S530的流程示意图；
图7为一个实施例中步骤S620的流程示意图；
图8为一个实施例中步骤S540的流程示意图；
图9a为一个实施例中同产品基于传统算法获取的摩擦力信号曲线叠图；
图9b为一个实施例中同产品基于本申请实施例获取的摩擦力信号曲线叠图；
图10为一个实施例中新旧算法产品厚度对比图；
图11为一个实施例中研磨控制装置的结构框图；
图12为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
浅槽隔离工艺（Shallow Trench Isolation，STI）中STI槽圆角的微观结构是决定芯片电压电流曲线（Hump）测试性能结果的关键，Hump测试曲线中出现多余的平台常与STI槽圆角尖端漏电导致，图1a为Double liner OX工艺，与传统一次生长liner OX工艺（图1b）Hump测试性能结果对比。与图1a相比，图1b中的Hump曲线出现了漏电平台（表现为曲线多平台），因此不符合器件的电性要求。目前，主流的解决方式是通过二次线性氧化层（Doubleliner OX）的工艺改善STI圆角的微观形貌，防止其尖端漏电导致Hump测试失败。与传统一次性生长STI liner OX不同，二次线性氧化层（Double liner OX）工艺首先使用干法在高温和氧气条件下消耗硅生长二氧化硅，然后通过湿洗（WET）工艺中的氢氟酸（HF）将生长好的二氧化硅清洗干净，再通过高温和氧气条件，消耗硅并生长二氧化硅。Double liner OX工艺常与氮化硅回推（SIN pullback）工艺同时使用，使得包覆STI槽圆角的liner OX厚度变厚，防止栅极（Poly）与硅尖角之间由于硼（B）析出产生的漏电。Double liner OX工艺的优势在于可以修复STI刻蚀工艺中对STI槽圆角的损伤，通过热氧和清洗过程修整STI槽圆角的微观表面，使其更加光滑防止漏电击穿。
但是，Double liner OX工艺流程中的两次高温和氧处理会导致氮氧化硅（SION）中氧含量提升且更加致密，同时WET工艺会洗掉一定厚度的SION，而剩余SION表面在酸蚀后会更加粗糙，与后续的氧化物（Oxide，OX）材料结合也更加紧密。因此，在取得良好的Hump测试结果的同时，Double liner OX工艺也会导致STI CMP工艺研磨终点检测困难，无法大规模生产。
通过大量的激光信号数据收集发现，由于SION的厚度本来就很薄（30-40A），再通过Hf的减薄，晶圆内不同区域的SION残留量并不相同，厚度分布的均一性很差，这就导致同平台产品或同一产品不同批次晶圆的激光信号中的出现多个波峰和平台，非常容易提前和滞后指认终点，相较于摩擦力，激光信号的稳定性在使用Double liner OX工艺的产品中表现非常不稳定，如图2a-2c所示，图2a-2c纵轴表示为摩擦力和激光相对强度，横轴表示为研磨时长，曲线210、220、230表示同工艺条件下不同晶圆产品的激光信号曲线，曲线240、250、260表示同工艺条件下不同晶圆产品的摩擦力信号检测的摩擦力曲线，可以看出，目标窗口212、窗口222、窗口232的位置前后不一，终点指认不准确。同时，也可以看出在40s后激光信号目标窗口212、窗口222、窗口232相较于摩擦力信号曲线240、250、260终点波动性更大，从而会产生过度研磨和研磨不干净的现象。因此，无法通过激光信号的算法优化准确的进行终点判断。
通过大量的摩擦力数据收集发现，Double liner OX工艺处理的温度越高，氧气处理时间越久，在STI CMP研磨时终点检测到的摩擦力曲线相对强度就越低。而在本发明所使用机台设定中，摩擦力曲线信号相对强度越低，则代表此时研磨时的摩擦力越大。如图3所示，收集大量的同平台产品的摩擦力曲线进行叠图，发现线性大致可以分为V型和L型曲线，其主要区别在于曲线在40s附近的波谷位置以后趋势向上或是走平。其中V型曲线表示为未加入Double liner OX工艺的曲线，L型曲线表示为加入Double liner OX工艺的曲线。原本算法使用的摩擦力信号算法是抓向下的window out（曲线从长方形框左边进入，从长方形框上线边出去），然后向上的window out（曲线从长方形框左边进入，从长方形框下线边出去），最后一步window in（曲线从长方形框左边进入，从长方形框右边边出去）的平线作为终点。在图3中可以看出，使用原本V型曲线的算法抓L型曲线，终点窗口处于70s处以及90s处，而此位置作为研磨终点会造成硅损伤，反映出终点是错误且不稳定的。
在图4中，我们对加入Double liner OX工艺晶圆通过激光和摩擦力两种信号对STI CMP的研磨过程进行了解析。并通过量测和切片（SEM分析）对应确认研磨接触的界面分为OX/SION+OX/SION三个阶段。目前原本未加入Double liner OX工艺使用的激光信号算法是捕捉平线window in，然后向上斜线window out，然后平线window in作为终点。但如图2a-2c所示Double liner OX工艺会导致原算法激光信号出现强度和平台数量和位置的变化，导致终点误抓，因此是无法量产使用的。Double liner OX工艺条件也有很多，不同产品，产品之间的研磨速率的变化，以及前层刻蚀制程残留SION厚度和均一性的变化，这些因素均导致该算法不稳定。如果提前指认了错误的终点会产生研磨不干净的问题，使不可逆的SIN残留，导致有源区（Active Area，AA）失效。如果错误的延后指认终点会导致研磨过度，STI的高度差（step high）无法维持稳定，影响后续的器件形成。
在图4中，原本未加入Double liner OX工艺使用的摩擦力信号算法是抓向下的window out，然后向上的window out，最后一步window in的平线作为终点。对于V型曲线，虽然不同产品或批次之间波谷的强度不同，但是第二步的向上的window out可以捕捉到，最终的window in曲线走平也可以捕捉到，能保证稳定的指认准确的终点。但当产品的研磨速率发生较大的变化，以及Double liner OX工艺的加入，摩擦力信号会呈现出L型。此时原本的算法就会在第二步出现问题，曲线并无强烈的向上斜率会导致第二步条件一直无法满足，终点指认失败，这种情况会导致机台报警至晶圆过度研磨甚至报废。
事实上，业界关于激光和摩擦力都不稳定的平台和产品会使用单纯时间控制研磨的方法，即每一片晶圆使用相同的研磨时间。但时间控制的弊端在于，如果前层的厚度，STICMP机台研磨速率发生变化，可能导致大量的晶圆研磨不足或过度研磨。
STI CMP通过激光和摩擦力两种方式检测研磨终点，上述变化显著改变了STI CMP终点的界面性质使其研磨终点难以侦测和捕捉，产生OX残留和Si损伤两种缺陷产生，无法规模化量产。因此，急需开发一种高效的终点检测方法，解决现有技术存在的问题。
在一个实施例中，如图5所示，提供了一种研磨控制方法，包括以下步骤：
步骤S510，对半导体结构的待研磨层进行研磨，并获取研磨过程中的研磨数据。
其中，研磨过程会经历三个阶段即研磨氧化物（Oxied，OX）、氮氧化硅和氧化物（SION+OX）、氮氧化物（SION）三个阶段（如图4所示）。研磨数据可以理解为研磨过程中摩擦力强度、研磨时长等数据信息。
可选地，在研磨设备对半导体结构的待研磨层进行研磨时，可以获取研磨过程中的研磨数据，其中，研磨数据的摩擦力强度可以是一个电信号，电信号可以转化为摩擦力强度，可以理解的是，电信号可以是研磨设备的驱动装置输出相同转速下的输入电流或电压强度。
步骤S520，根据研磨数据获取待研磨层的研磨曲线；其中，研磨曲线包括摩擦力曲线和激光曲线中的至少一种。
其中，激光曲线用于表征研磨时长与激光相对强度的对应关系，摩擦力曲线用于表征研磨时长与摩擦力强度的对应关系。以摩擦力曲线为例进行说明，研磨数据中的研磨时长为横轴，研磨数据中的摩擦力强度为纵轴，根据研磨过程中获取的研磨数据信息的变化，进一步的，获取摩擦力曲线。
步骤S530，根据研磨曲线的变化趋势确定预测研磨终点。
其中，以摩擦力曲线为例，摩擦力曲线的变化趋势可以理解为摩擦力曲线斜率的变化，预测研磨终点可以理解为在终点层SION到达之前的预设终点，可以理解的是，在预设终点到达后，还需要继续研磨一段时间。需要说明的是，预测研磨终点可以设置于SION+OX层面。
示例性的，当摩擦力曲线出现一定的特征时，可以认为研磨层位于SION+OX层面，因此，需要在此时确定预测研磨终点。
步骤S540，根据预测研磨终点和制程总研磨时间窗口范围确定继续研磨时长。
其中，制程总研磨时间窗口范围可以理解为待研磨层的总研磨时长范围，继续研磨时长可以理解为在识别预测研磨终点的基础上所加的时长。示例性的，继续研磨时长可以为过抛（overpolish）时长。示例性的，根据研磨至研磨曲线中不同时间晶圆膜层厚度的量测和切片数据验证研磨终点和继续研磨时间的合理性，得到制程总研磨时间的窗口范围。
步骤S550，根据预测研磨终点和继续研磨时长对待研磨层进行研磨。
其中，研磨设备可以在确认预测研磨终点后继续对待研磨层过抛一段时间，过抛的这一段时间即可以理解为继续研磨时长。
上述研磨控制方法中，通过对半导体结构的待研磨层进行研磨，同时，获取研磨过程中的研磨数据，根据研磨数据获取待研磨层的研磨曲线。在获取研磨曲线后，可以根据研磨曲线的变化趋势确定预测研磨终点，根据预测研磨终点和制程总研磨时间窗口范围确定继续研磨时长，根据继续研磨时长对待研磨层进行研磨。通过上述研磨方法，可以先确定预测研磨终点，然后基于预测研磨终点和制程总研磨时间窗口范围确定继续研磨时长，进而确定实际研磨制程，这样可以保证晶圆在研磨过程中对研磨终点的精准稳定定识别，进一步的，实现了不同晶圆和Double liner OX工艺产品条件的研发和量产。
在一个实施例中，如图6所示，根据研磨曲线的变化趋势确定预测研磨终点还包括：
步骤S610，根据研磨曲线的斜率变化确定多个连续设置的信号窗口。
其中，以摩擦力曲线420为例，摩擦力曲线的横轴对应研磨时长，纵轴对应摩擦力信号，可以理解的是，摩擦力曲线的斜率对应的为摩擦力强度与研磨时长的比值，即，摩擦力信号在一定时间内的变化程度。当摩擦力曲线的斜率满足要求时，将满足要求的位置用长方形框标注，这个长方形框就可以理解为信号窗口。其中，信号窗口的侧边对应的为摩擦力强度，信号窗口的底边对应的为研磨时长，可以理解的是，信号窗口的侧边与底边的比值为摩擦力强度与研磨时长的比值。需要说明的是，附图中所标注的信号窗口是具有代表性的窗口，具体实际情况要跟研磨条件、研磨产品相对应。
步骤S620，根据研磨曲线与多个连续设置的信号窗口确定预测研磨终点。
其中，预测研磨终点可以为信号窗口对应的研磨时间，示例性的，以摩擦力曲线为例，如图4所示，窗口414可以理解为信号窗口，则40s的时刻可以理解为摩擦力曲线410的预测研磨终点。
本实施例中，通过对半导体结构的待研磨层进行研磨，并根据研磨数据获取待研磨层的研磨曲线，研磨曲线的斜率变化确定多个连续设置的信号窗口，从而确定预测研磨终点的方法，能够保证在研磨曲线到达波谷前就识别到预测研磨终点，保证了对研磨终点的稳定识别，进一步的，针对使用Double liner OX工艺的晶圆，均可以使用该方法识别终点，从而保证了STI结构Hump测试性能良好的同时，还避免了STI CMP工艺研磨终点检测困难的缺陷，实现了同平台不同产品的大规模晶圆生产。
在一个实施例中，如图7所示，根据研磨曲线与多个连续设置的信号窗口确定预测研磨终点包括：
步骤S710，在研磨曲线依次连续从多个第一种信号窗口的侧边输入，从第一种信号窗口的底边输出，以及从第二种信号窗口的第一侧边输入，从第二种信号窗口的第二侧边输出的情况下，确定最后一个第二种信号窗口为目标信号窗口；其中，第一种信号窗口和第二种信号窗口分别为多个连续设置的信号窗口中的一个。
其中，研磨曲线可以依次连续从多个第一长方形信号窗口的左侧边输入，从第一种信号窗口的上下底边或右侧边输出，以及从第二种信号窗口的第一侧边输入，从第二种信号窗口的上下底边或右侧边输出的情况下，确定第二种信号窗口为目标信号窗口；其中，第一种信号窗口和第二种信号窗口分别为多个连续设置的信号窗口中的一个。以摩擦力曲线为例进行说明，若摩擦力曲线依次连续从多个第一种信号窗口的侧边输入，从第一种信号窗口的底边输出，则可以理解为第一种信号窗口所标注的摩擦力曲线的斜率为负。摩擦力曲线第二种信号窗口从第二种信号窗口的侧边输入，从第二种信号窗口的侧边输出，则可以理解为第二种信号窗口所标注的摩擦力曲线的斜率趋向于0，可以理解的是，第二种信号窗口紧跟于最后一个第一种信号窗口，即，第二种信号窗口的斜率依旧为负，且第二种信号窗口的斜率大于第一种信号窗口的斜率。其中，第二种信号窗口可以为目标信号窗口。示例性的，如图4所示，窗口412可以为第一种信号窗口，窗口414可以为第二种信号窗口。
步骤S720，根据目标信号窗口确定预测研磨终点。
其中，在目标信号窗口确认后，目标信号窗口所对应的研磨时长即位预测研磨终点。示例性的，如图4所示，窗口414对应的第二种信号窗口可以为目标信号窗口，其对应的时间为40s，即摩擦力曲线410对应的预测研磨终点为40s。
本实施例中，根据研磨曲线确定多个连续设置信号窗口，进一步的，根据研磨曲线从多个信号窗口输入输出方向，可以确定第一种信号窗口和第二种信号窗口，进一步的，确定第二种信号窗口为目标信号窗口，再根据目标信号窗口确认研磨曲线的预测研磨终点。通过本实施例的方法，研磨曲线的斜率可以通过窗口标注的方法展现出来，使得研磨曲线的斜率表示得更为直观。此外，通过本实施例的方法，不用具体到某一个特定的斜率值来确定终点，面对不同的工艺以及不同的产品，研磨终点的确认方式更加灵活，增强了研磨工艺的适应性。
在一个实施例中，如图8所示，根据预测研磨终点和制程总研磨时间窗口范围确定继续研磨时长包括：
步骤S810，基于研磨曲线确定预测研磨终点对应的研磨时长为第一研磨时长。
其中，第一研磨时长可以理解为晶圆样品从开始研磨到预测研磨终点的研磨时长。以摩擦力曲线为例，如图4所示，摩擦力曲线410的预测研磨终点对应的研磨时长为40s，即摩擦力曲线510对应的晶圆样品的第一研磨时长为40s。
步骤S820，根据制程总研磨时间窗口范围对应的第二研磨时长与第一研磨时长的差值确定继续研磨时长。
其中，第二研磨时长即为制程总研磨时间窗口范围，制程总研磨时间窗口范围可以为待研磨层的总研磨时长。示例性的，本申请中的制程总研磨时间窗口范围可以为80s至90s。通过计算第二研磨时长与第一研磨时长的差值，可以得出继续研磨时长，继续研磨时长，可以理解为过抛时间。示例性的，将第二研磨时长定为90s附近，若第一研磨时长为40s，则可以将过抛时间设置为50s，即，在确定预测研磨终点后，再继续研磨50s即可。需要说明的是，在确定预测研磨终点后，可以设置一个相对平均的过抛时间，保证晶圆表面没有氧化物残留即可。
本实施例中，研磨设备对半导体结构的待研磨层进行研磨，通过获取研磨过程中的研磨数据，并根据研磨数据获取待研磨层的研磨曲线，进一步的，根据研磨曲线的变化趋势确定预测研磨终点，并根据预测研磨终点（对应第一研磨时长）和制程总研磨时间窗口范围（对应第二研磨时长）确定继续研磨时长（过抛时间）。通过确定继续研磨时长，不会使晶圆研磨不充分导致氧化物残留损伤，同时，通过确认预测研磨终点，也不会研磨过度造成硅损伤。通过本实施例的方法，可以避开这两种缺陷，从而实现规模化量产。
在一个实施例中，在前述步骤S540之前，研磨控制方法还包括：
对同批次的多个半导体结构的待研磨层进行研磨，以获取待研磨层的制程总研磨时间窗口范围。其中，制程总研磨时间窗口范围为待研磨层的总研磨时长。需要说明的是，制程总研磨时间窗口范围是根据大批量晶圆测试以及传统技术手段获取的平均研磨时长。
本实施例中，通过对同批次的多个半导体结构的待研磨层进行研磨，从而获取待研磨层的制程总研磨时间窗口范围，可以保证对继续研磨时长的把控，提供了一个相对稳定的过抛时间，进一步的，保证了研磨终点的稳定性。
在一个实施例中，研磨控制方法还包括：
获取形成有浅沟槽隔离结构的半导体结构，浅沟槽隔离结构可通过一次或两次双线性氧化（Double liner OX）处理形成。其中，待研磨层包括浅沟槽隔离结构中的氧化层和氮化硅层。可选地，待研磨层包括浅沟槽隔离结构中的氧化层、氮氧化硅层和氮化硅层。
其中，Double liner OX工艺先使用干法在高温和氧气条件下消耗硅生长二氧化硅，然后通过湿洗工艺中的氢氟酸将生长好的二氧化硅清洗干净，再通过高温和氧气条件下消耗硅生长二氧化硅。Double liner OX 两次高温和氧处理或会导致氮氧化硅中氧含量提升且更加致密，同时湿洗工艺会洗掉一定厚度的氮氧化硅，而剩余氮氧化硅表面在酸蚀后会更加粗糙与后续的氧化物材料结合更加紧密。
通过本实施例中的Double liner OX工艺，可以修复STI刻蚀工艺中对STI槽圆角的损伤，通过热氧和清洗过程修整STI槽圆角的微观表面，使其更加光滑防止漏电击穿。同时，通过上述实施例中的研磨控制方法，可以解决Double liner OX工艺加入后终点难以识别的问题。
需要说明的是，本申请的研磨控制方法不仅仅针对于加入Double liner OX工艺的特定情况，其适用于不同工艺处理下的STI CMP终点检测。
进一步的，如图9a-b所示，将本申请的研磨控制方法对应的摩擦力曲线叠图（图9b）与传统算法的识别终点方式（图9a）作对比，可以看出，传统算法中的研磨终点落于制程920与制程940中，而本申请的研磨控制方法对应的摩擦力曲线的研磨终点落于制程960中，因此，可以理解的是，本申请的研磨控制方法在识别研磨终点时更加稳定。
进一步的，如图10所示，将本申请的研磨控制方法对应的晶圆与传统算法研磨控制的晶圆做进一步的厚度测试，纵轴对应为厚度信息，直线1010对应为规格线，直线1020对应的范围为控制范围，虚线1040对应为晶圆的目标厚度，虚线1030对应为传统研磨控制方法和本申请研磨控制方法的分界线，点1050对应为晶圆测试样品，反映为图10上的厚度信息。将各个晶圆样品连接成折线，可以看出，虚线1030左侧的波动程度大于虚线1030右侧的波动程度，由此见得，本申请的研磨控制方法识别的研磨终点更为稳定，适合晶圆产品的规模化量产。
应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及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顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些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，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的研磨控制方法的研磨控制装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个研磨控制装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于研磨控制方法的限定，在此不再赘述。
在一个实施例中，如图11所示，提供了一种研磨控制装置，包括：数据获取模块1102、曲线获取模块1104、终点预测模块1106、时长确定模块1108和研磨控制模块1110，其中：
数据获取模块1102，用于对半导体结构的待研磨层进行研磨，并获取研磨过程中的研磨数据；
曲线获取模块1104，用于根据研磨数据获取待研磨层的研磨曲线；其中，所述研磨曲线包括摩擦力曲线和激光曲线中的至少一种；
终点预测模块1106，用于根据摩擦力曲线的变化趋势确定预测研磨终点；
时长确定模块1108，用于根据预测研磨终点和制程总研磨时间窗口范围确定继续研磨时长；
研磨控制模块1110，用于根据预测研磨终点和继续研磨时长对待研磨层进行研磨。
本实施例中，通过数据获取模块获取研磨过程中的研磨数据，曲线获取模块根据研磨数据获取待研磨层的研磨曲线，终点预测模块根据研磨曲线的变化趋势确定预测研磨终点，时长确定模块用于根据预测研磨终点和制程总研磨时间窗口范围确定继续研磨时长，最后通过研磨控制模块根据继续研磨时长对待研磨层进行研磨。经过上述研磨控制装置中各模块的配合，可以保证晶圆在研磨过程中终点识别稳定，避免晶圆表明的氧化物残留和硅损伤，进而提高了工艺的稳定性。
在一个实施例中，终点预测模块1106还用于：
根据研磨曲线的斜率变化确定研磨曲线的预测研磨终点。
在一个实施例中，终点预测模块1106还用于：
根据研磨曲线确定多个连续设置信号窗口；其中，信号窗口的侧边与底边的比值与研磨曲线相关；
在所述研磨曲线依次连续从第一种信号窗口的侧边输入，从所述第一种信号窗口的底边输出，以及从第二种信号窗口的第一侧边输入，从所述第二种信号窗口的第二侧边输出的情况下，确定最后一个所述第二种信号窗口为目标信号窗口；其中，第一种信号窗口和第二种信号窗口分别为多个连续设置的信号窗口中的一个；
根据目标信号窗口确定研磨曲线的预测研磨终点。
在一个实施例中，时长确定模块1108还用于：
预测研磨终点对应的研磨时长为第一研磨时长；
根据制程总研磨时间窗口范围对应的第二研磨时长与第一研磨时长的差值确定继续研磨时长。
在一个实施例中，时长确定模块1108还用于：对同批次的多个半导体结构的待研磨层进行研磨，以获取待研磨层的制程总研磨时间窗口范围；其中，制程总研磨时间窗口范围为所述待研磨层的总研磨时长。
在一个实施例中，研磨控制装置还用于获取形成有浅沟槽隔离结构的半导体结构，浅沟槽隔离结构是通过一次或两次双线性氧化处理形成的；其中，待研磨层包括浅沟槽隔离结构中的氧化层和氮化硅层。
上述研磨控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图12所示。该计算机设备包括处理器、存储器、输入/输出接口(Input/Output，简称I/O）和通信接口。其中，处理器、存储器和输入/输出接口通过系统总线连接，通信接口通过输入/输出接口连接到系统总线。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储研磨过程中的研磨数据。该计算机设备的输入/输出接口用于处理器与外部设备之间交换信息。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种研磨控制方法。
本领域技术人员可以理解，图12中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
对半导体结构的待研磨层进行研磨，并获取所述研磨过程中的研磨数据；
根据所述研磨数据获取所述待研磨层的研磨曲线；研磨曲线包括摩擦力曲线和激光曲线中的至少一种；
根据所述研磨曲线的变化趋势确定预测研磨终点；
根据所述预测研磨终点和制程总研磨时间窗口范围确定继续研磨时长；
根据所述预测研磨终点和所述继续研磨时长对所述待研磨层进行研磨。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
对半导体结构的待研磨层进行研磨，并获取所述研磨过程中的研磨数据；研磨曲线包括摩擦力曲线和激光曲线中的至少一种；
根据所述研磨数据获取所述待研磨层的研磨曲线；
根据所述研磨曲线的变化趋势确定预测研磨终点；
根据所述预测研磨终点和制程总研磨时间窗口范围确定继续研磨时长；
根据所述预测研磨终点和所述继续研磨时长对所述待研磨层进行研磨。
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
对半导体结构的待研磨层进行研磨，并获取所述研磨过程中的研磨数据；
根据所述研磨数据获取所述待研磨层的研磨曲线；研磨曲线包括摩擦力曲线和激光曲线中的至少一种；
根据所述研磨曲线的变化趋势确定预测研磨终点；
根据所述预测研磨终点和制程总研磨时间窗口范围确定继续研磨时长；
根据所述预测研磨终点和所述继续研磨时长对所述待研磨层进行研磨。
需要说明的是，本申请所涉及的用户信息（包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等）和数据（包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等），均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据，且相关数据的收集、使用和处理需要遵守相关国家和地区的相关法律法规和标准。
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，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器（Read-OnlyMemory，ROM）、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器（ReRAM）、磁变存储器（Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM）、铁电存储器（Ferroelectric RandomAccess Memory，FRAM）、相变存储器（Phase Change Memory，PCM）、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器（Static Random Access Memory，SRAM）或动态随机存取存储器（Dynamic RandomAccessMemory，DRAM）等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
以上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申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种研磨控制方法，其特征在于，所述方法包括：
对半导体结构的待研磨层进行研磨，并获取研磨过程中的研磨数据；
根据所述研磨数据获取所述待研磨层的研磨曲线；其中，所述研磨曲线包括摩擦力曲线和激光曲线中的至少一种；
根据所述研磨曲线的变化趋势确定预测研磨终点；
根据所述研磨终点和制程总研磨时间窗口范围确定继续研磨时长；
根据所述预测研磨终点和继续研磨时长对所述待研磨层进行研磨。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述研磨曲线的变化趋势确定预测研磨终点，包括：
根据所述研磨曲线的斜率变化确定多个连续设置的信号窗口；
根据所述研磨曲线与所述多个连续设置的信号窗口确定所述预测研磨终点。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述研磨曲线与所述多个连续设置的信号窗口确定所述预测研磨终点，包括：
在所述研磨曲线依次连续从第一种信号窗口的侧边输入，从所述第一种信号窗口的底边输出，以及从第二种信号窗口的第一侧边输入，从所述第二种信号窗口的第二侧边输出的情况下，确定最后一个所述第二种信号窗口为目标信号窗口；其中，所述第一种信号窗口和所述第二种信号窗口分别为所述多个连续设置的信号窗口中的一个；
根据所述目标信号窗口确定所述预测研磨终点。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述预测研磨终点和制程总研磨时间窗口范围确定继续研磨时长包括：
基于所述研磨曲线确定所述预测研磨终点对应的研磨时长为第一研磨时长；
根据所述制程总研磨时间窗口范围对应的第二研磨时长与所述第一研磨时长的差值确定所述继续研磨时长。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对同批次的多个半导体结构的待研磨层进行研磨，以获取所述待研磨层的制程总研磨时间窗口范围；其中，所述制程总研磨时间窗口范围为所述待研磨层的总研磨时长。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取形成有浅沟槽隔离结构的半导体结构，所述浅沟槽隔离结构是通过一次或两次线性氧化层工艺处理形成的；其中，所述待研磨层包括所述浅沟槽隔离结构中的氧化层和氮化硅层。
7.一种研磨控制装置，其特征在于，所述装置包括：
数据获取模块，用于对半导体结构的待研磨层进行研磨，并获取研磨过程中的研磨数据；
曲线获取模块，用于根据所述研磨数据获取所述待研磨层的研磨曲线；其中，研磨曲线包括摩擦力曲线和激光曲线中的至少一种；
终点预测模块，用于根据所述研磨曲线的变化趋势确定预测研磨终点；
时长确定模块，用于根据所述预测研磨终点和制程总研磨时间窗口范围确定继续研磨时长；
研磨控制模块，用于根据所述预测研磨终点和所述继续研磨时长对所述待研磨层进行研磨。
8.一种计算机设备，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6中任一项所述的方法的步骤。
9.一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6中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
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