專利名稱：一種控制研磨工藝的方法
一種控制研磨工藝的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種控制研磨工藝的方法及其裝置。背景技術(shù)：
化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)在半導(dǎo)體流程中是一道至關(guān)重要的工序。在實(shí)施完“主研磨” 步驟之后，通常再進(jìn)行一步“過(guò)研磨(over polish)”，以確保整個(gè)晶圓表面沒(méi)有任何殘留。 很多CMP的主刻蝕步驟中都是采用終點(diǎn)探測(cè)(catchendpoint)的方法來(lái)探測(cè)膜層材質(zhì)的變 化，并且為了避免CMP制程或機(jī)臺(tái)在研磨中發(fā)生異常，CMP通過(guò)設(shè)置一個(gè)“最大研磨時(shí)間”來(lái) 約束和控制研磨的最長(zhǎng)時(shí)間，保證不會(huì)無(wú)休止的磨下去。CMP的主要研磨步驟和過(guò)研磨步驟 是連續(xù)進(jìn)行的，因此目前的最大研磨時(shí)間是在上述時(shí)間的基礎(chǔ)上再設(shè)置一延時(shí)，因此所控 制的是這兩部分時(shí)間之和。現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)在于最大研磨時(shí)間控制的是總的時(shí)間，即主研磨的時(shí)間和過(guò)研磨 的時(shí)間之和。如果最大研磨時(shí)間設(shè)置的偏大，則在研磨工藝的終點(diǎn)探測(cè)失敗的情況下，就會(huì) 繼續(xù)磨完過(guò)研磨部分，再繼續(xù)研磨直至所設(shè)置的延時(shí)才停止，這時(shí)候晶圓很可能因?yàn)檠心?時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而導(dǎo)致報(bào)廢。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種控制研磨工藝的方法，在研磨工藝的終 點(diǎn)探測(cè)失敗的情況下，能夠盡快的停止研磨，不會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間的研磨而導(dǎo)致晶圓報(bào)廢。為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種控制研磨工藝的方法，所述研磨工藝包括 主研磨步驟與過(guò)研磨步驟，所述方法包括如下步驟根據(jù)待研磨層厚度計(jì)算主研磨步驟的 時(shí)間范圍；設(shè)置主研磨步驟的最大允許時(shí)間，所述最大允許時(shí)間的值大于主研磨時(shí)間范圍 的最大值；在實(shí)施主研磨工藝的過(guò)程中監(jiān)控研磨時(shí)間，當(dāng)主研磨步驟的實(shí)施時(shí)間達(dá)到最大 允許時(shí)間時(shí)，立即停止主研磨工藝。作為可選的技術(shù)方案，所述主研磨步驟的最大允許時(shí)間的值不大于主研磨時(shí)間范 圍的最大值與過(guò)研磨時(shí)間之和。作為可選的技術(shù)方案，所述最大允許時(shí)間的值與主研磨時(shí)間范圍的最大值的差大 于15秒。作為可選的技術(shù)方案，當(dāng)主研磨步驟的實(shí)施時(shí)間達(dá)到最大允許時(shí)間時(shí)，不再繼續(xù) 實(shí)施過(guò)研磨工藝。本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種控制研磨工藝的裝置，所述研磨工藝包括主研磨步驟與 過(guò)研磨步驟，所述裝置包括時(shí)間計(jì)算單元，用于根據(jù)待研磨層厚度計(jì)算主研磨步驟的時(shí)間 范圍；最大允許時(shí)間設(shè)置單元，用于設(shè)置主研磨步驟的最大允許時(shí)間，所述最大允許時(shí)間的 值大于主研磨時(shí)間范圍的最大值；研磨監(jiān)控單元，用于在實(shí)施主研磨工藝的過(guò)程中監(jiān)控研 磨時(shí)間，當(dāng)主研磨步驟的實(shí)施時(shí)間達(dá)到最大允許時(shí)間時(shí)，立即停止主研磨工藝。作為可選的技術(shù)方案，所述主研磨步驟的最大允許時(shí)間的值不大于主研磨時(shí)間范圍的最大值與過(guò)研磨時(shí)間之和。作為可選的技術(shù)方案，所述最大允許時(shí)間的值與主研磨時(shí)間范圍的最大值的差大 于15秒。作為可選的技術(shù)方案，進(jìn)一步包括過(guò)研磨程序控制單元，用于當(dāng)主研磨步驟的實(shí) 施時(shí)間達(dá)到最大允許時(shí)間時(shí)，不再繼續(xù)實(shí)施過(guò)研磨工藝本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，所監(jiān)控的研磨時(shí)間僅僅是主研磨時(shí)間，而并不涵蓋過(guò)研磨的 時(shí)間，由于在達(dá)到研磨終點(diǎn)之后實(shí)際上還需要實(shí)施一步過(guò)研磨工藝，因此即使主研磨工藝 中檢查研磨終點(diǎn)的程序失效而最終使研磨工藝停止于最大允許時(shí)間，即使檢查研磨終點(diǎn)的 程序失效的情況下也不會(huì)比實(shí)際需要的總的研磨時(shí)間長(zhǎng)出太多，甚至比實(shí)際需要的主研磨 與過(guò)研磨的總時(shí)間短，因此能夠盡力避免過(guò)研磨而導(dǎo)致晶圓報(bào)廢的情況發(fā)生。
附圖1所示是本發(fā)明所述控制研磨工藝的方法具體實(shí)施方式
的實(shí)施步驟示意圖；附圖2所示是本發(fā)明所述控制研磨工藝的裝置具體實(shí)施方式
的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的一種控制研磨工藝的方法及其裝置的具體實(shí)施方 式做詳細(xì)說(shuō)明。首先結(jié)合附圖給出本發(fā)明所述控制研磨工藝的方法的具體實(shí)施方式
。附圖1所示是本具體實(shí)施方式
的實(shí)施步驟示意圖，包括步驟S10，根據(jù)待研磨層 厚度計(jì)算主研磨步驟的時(shí)間范圍；步驟S11，設(shè)置主研磨步驟的最大允許時(shí)間，所述最大允 許時(shí)間的值大于主研磨時(shí)間范圍的最大值；步驟S12，在實(shí)施主研磨工藝的過(guò)程中監(jiān)控研 磨時(shí)間，當(dāng)主研磨步驟的實(shí)施時(shí)間達(dá)到最大允許時(shí)間時(shí)，立即停止主研磨工藝。所述研磨工藝包括主研磨步驟與過(guò)研磨步驟。所謂主研磨步驟是指研磨目標(biāo)層至 預(yù)計(jì)厚度的步驟，所謂過(guò)研磨步驟是指為了保證表面的平整度以及工藝穩(wěn)定性而在主研磨 步驟實(shí)施完畢后進(jìn)一步實(shí)施的補(bǔ)充研磨的步驟。參考步驟S10，根據(jù)待研磨層厚度計(jì)算主研磨步驟的時(shí)間范圍。對(duì)于研磨工藝而言，采用某一特定的工藝研磨某一確定的材料，其研磨速度通常 會(huì)穩(wěn)定在某一范圍之內(nèi)，不會(huì)有很大的偏差。因此在確定知道待研磨層材料的前提下，可以 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)計(jì)算出主研磨的時(shí)間范圍。參考步驟S11，設(shè)置主研磨步驟的最大允許時(shí)間，所述最大允許時(shí)間的值大于主研 磨時(shí)間范圍的最大值。主研磨時(shí)間的最大允許時(shí)間用于控制主研磨的步驟不要超過(guò)某一最大值，以免主 研磨的步驟在檢查研磨終點(diǎn)的程序失效的情況下無(wú)休止的研磨下去，造成無(wú)法挽回的損失。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述主研磨時(shí)間的最大允許時(shí)間的值應(yīng)當(dāng)不大于主研磨時(shí) 間范圍的最大值與過(guò)研磨時(shí)間之和，這樣可以確保在主研磨監(jiān)控程序失效的情況下，盡可 能的將累計(jì)的研磨時(shí)間控制在不會(huì)對(duì)晶圓造成過(guò)大損傷的范圍之內(nèi)。以上是對(duì)最大允許時(shí)間最大值的優(yōu)選范圍的描述。而對(duì)于最大允許時(shí)間的最小值而言，其進(jìn)一步的優(yōu)選范圍應(yīng)當(dāng)是控制最大允許時(shí)間的值與主研磨時(shí)間范圍的最大值的差 大于15秒。因?yàn)橹餮心r(shí)間范圍是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值估算出來(lái)的，不免會(huì)有些偏差，控制最大允 許時(shí)間的值與主研磨時(shí)間范圍的最大值的差大于15秒，其目的在于避免由于經(jīng)驗(yàn)計(jì)算的 偏差導(dǎo)致主研磨工藝在實(shí)際并未完成的情況下意外地被監(jiān)控最大研磨時(shí)間的程序終止。參考步驟S12，在實(shí)施主研磨工藝的過(guò)程中監(jiān)控研磨時(shí)間，當(dāng)主研磨步驟的實(shí)施時(shí) 間達(dá)到最大允許時(shí)間時(shí)，立即停止主研磨工藝。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本具體實(shí)施方式
所監(jiān)控的研磨時(shí)間僅僅是主研磨時(shí)間，而并不 涵蓋過(guò)研磨的時(shí)間，由于在達(dá)到研磨終點(diǎn)之后實(shí)際上還需要實(shí)施一步過(guò)研磨工藝，因此即 使主研磨工藝中檢查研磨終點(diǎn)的程序失效而最終使研磨工藝停止于最大允許時(shí)間，即使檢 查研磨終點(diǎn)的程序失效的情況下也不會(huì)比實(shí)際需要的總的研磨時(shí)間長(zhǎng)出太多，甚至比實(shí)際 需要的主研磨與過(guò)研磨的總時(shí)間短，因此能夠盡力避免過(guò)研磨而導(dǎo)致晶圓報(bào)廢的情況發(fā) 生。并且，為了進(jìn)一步保證該方法的可靠性，可以進(jìn)一步設(shè)置當(dāng)主研磨時(shí)間達(dá)到最大允許時(shí) 間時(shí)，停止實(shí)施過(guò)研磨工藝，可以進(jìn)一步避免過(guò)研磨而導(dǎo)致晶圓報(bào)廢。接下來(lái)結(jié)合附圖給出本發(fā)明所述控制研磨工藝裝置的具體實(shí)施方式
。附圖2所示是本具體實(shí)施方式
所述裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，包括主研磨時(shí)間計(jì)算單 元210，用于根據(jù)待研磨層厚度計(jì)算主研磨步驟的時(shí)間范圍；最大允許時(shí)間設(shè)置單元220， 用于設(shè)置主研磨步驟的最大允許時(shí)間，所述最大允許時(shí)間的值大于主研磨時(shí)間范圍的最大 值；研磨監(jiān)控單元230，用于在實(shí)施主研磨工藝的過(guò)程中監(jiān)控研磨時(shí)間，當(dāng)主研磨步驟的實(shí) 施時(shí)間達(dá)到最大允許時(shí)間時(shí)，立即停止主研磨工藝；過(guò)研磨程序控制單元對(duì)0，用于當(dāng)主研 磨工藝的實(shí)施時(shí)間達(dá)到最大允許時(shí)間時(shí)，停止實(shí)施過(guò)研磨工藝。所述最大允許時(shí)間設(shè)置單元220從主研磨時(shí)間計(jì)算單元210獲得主研磨時(shí)間的范 圍的數(shù)值，以作為設(shè)置主研磨程序的最大允許時(shí)間的依據(jù)，并將該最大允許時(shí)間輸入至研 磨監(jiān)控單元230，以實(shí)現(xiàn)對(duì)主研磨程序的監(jiān)控。所述過(guò)研磨程序控制單元240為一可選單 元，用于接收研磨監(jiān)控單元230給出的命令，停止實(shí)施過(guò)研磨程序。關(guān)于以上裝置的解釋，請(qǐng)進(jìn)一步參考前一個(gè)具體實(shí)施方式
中的內(nèi)容，此處不再贅 述。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為 本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種控制研磨工藝的方法，所述研磨工藝包括主研磨步驟與過(guò)研磨步驟，其特征在 于，所述方法包括如下步驟根據(jù)待研磨層厚度計(jì)算主研磨步驟的時(shí)間范圍；設(shè)置主研磨步驟的最大允許時(shí)間，所述最大允許時(shí)間的值大于主研磨時(shí)間范圍的最大值；在實(shí)施主研磨工藝的過(guò)程中監(jiān)控研磨時(shí)間，當(dāng)主研磨步驟的實(shí)施時(shí)間達(dá)到最大允許時(shí) 間時(shí)，立即停止主研磨工藝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制研磨工藝的方法，其特征在于，所述主研磨步驟的最大 允許時(shí)間的值不大于主研磨時(shí)間范圍的最大值與過(guò)研磨時(shí)間之和。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制研磨工藝的方法，其特征在于，所述最大允許時(shí)間的值 與主研磨時(shí)間范圍的最大值的差大于15秒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制研磨工藝的方法，其特征在于，當(dāng)主研磨步驟的實(shí)施時(shí) 間達(dá)到最大允許時(shí)間時(shí)，不再繼續(xù)實(shí)施過(guò)研磨工藝。
5.一種控制研磨工藝的裝置，所述研磨工藝包括主研磨步驟與過(guò)研磨步驟，其特征在 于，所述裝置包括主研磨時(shí)間計(jì)算單元，用于根據(jù)待研磨層厚度計(jì)算主研磨步驟的時(shí)間范圍； 最大允許時(shí)間設(shè)置單元，用于設(shè)置主研磨步驟的最大允許時(shí)間，所述最大允許時(shí)間的 值大于主研磨時(shí)間范圍的最大值；研磨監(jiān)控單元，用于在實(shí)施主研磨工藝的過(guò)程中監(jiān)控研磨時(shí)間，當(dāng)主研磨步驟的實(shí)施 時(shí)間達(dá)到最大允許時(shí)間時(shí)，立即停止主研磨工藝。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制研磨工藝的裝置，其特征在于，所述主研磨步驟的最大 允許時(shí)間的值不大于主研磨時(shí)間范圍的最大值與過(guò)研磨時(shí)間之和。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制研磨工藝的裝置，其特征在于，所述最大允許時(shí)間的值 與主研磨時(shí)間范圍的最大值的差大于15秒。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制研磨工藝的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括過(guò)研磨程序 控制單元，用于當(dāng)主研磨步驟的實(shí)施時(shí)間達(dá)到最大允許時(shí)間時(shí)，不再繼續(xù)實(shí)施過(guò)研磨工藝。
全文摘要
一種控制研磨工藝的方法，所述研磨工藝包括主研磨步驟與過(guò)研磨步驟，所述方法包括如下步驟根據(jù)待研磨層厚度計(jì)算主研磨步驟的時(shí)間范圍；設(shè)置主研磨步驟的最大允許時(shí)間，所述最大允許時(shí)間的值大于主研磨時(shí)間范圍的最大值；在實(shí)施主研磨工藝的過(guò)程中監(jiān)控研磨時(shí)間，當(dāng)主研磨步驟的實(shí)施時(shí)間達(dá)到最大允許時(shí)間時(shí)，立即停止主研磨工藝。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，所監(jiān)控的研磨時(shí)間僅僅是主研磨時(shí)間，而并不涵蓋過(guò)研磨的時(shí)間，由于在達(dá)到研磨終點(diǎn)之后實(shí)際上還需要實(shí)施一步過(guò)研磨工藝，因此能夠盡力避免過(guò)研磨而導(dǎo)致晶圓報(bào)廢的情況發(fā)生。
文檔編號(hào)H01L21/304GK102039558SQ200910197629
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者李健, 李勇 申請(qǐng)人:無(wú)錫華潤(rùn)上華半導(dǎo)體有限公司, 無(wú)錫華潤(rùn)上華科技有限公司