化学机械研磨方法及研磨装置制造方法及图纸

一种化学机械研磨方法，包括：获得基底上膜层的分区分布及对应每一分区的膜层厚度，每一分区与相邻的其他分区间具有开放式边界；根据所述膜层厚度与驱动值间的函数关系，获得驱动值；以所述驱动值研磨各分区。本发明专利技术还提供了一种化学机械研磨装置，应用其执行化学机械研磨操作时，可增强膜层内不同区域间的研磨均匀性及施加相同驱动值的同一区域内的研磨均匀性。

Chemical mechanical polishing method and grinding device

Including a chemical mechanical polishing method: substrate partition distribution and corresponding film thickness of each sub layer, with open boundary partition and partition each other between adjacent; according to the thickness of the film and the relationship between the driving function value, driving value; the driving value of grinding each partition. The invention also provides a chemical mechanical polishing device, its application to perform chemical mechanical polishing operation, can enhance the coating grinding between different areas and the uniformity of grinding the same applied value in driving uniformity.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，特别涉及一种化学机械研磨方法 及研磨装置。
技术介绍
化学机械研磨(Chemical Mechanical Planarization, CMP)是一 种全局表面平坦化技术，在半导体制造过程中用以减小位于晶片上膜层 的厚度变化和表面形貌的影响。由于CMP可精确并均匀地把位于晶片上的 膜层研磨为需要的厚度和平坦度，已经成为半导体制造过程中应用最广 泛的 一种表面平坦化技术。实践中，经常将此技术应用于无研磨终止层的研磨过程。作为示例， 如图l所示，在研磨位于半导体基底IO (包含栅极结构20)上的金属前介 质30 (PMD)层表面时，通常，通过将研磨操作持续目标时间以获得平坦 且具有目标厚度的金属前介质层，即，在确定需被研磨掉的PMD层的厚度 之后，根据选定的研磨速率确定研磨操作持续时间，再使所述研磨操作 持续所述时间后，判定所述PMD层已研磨至所需厚度；图中标示的虚线代 表未经历研磨操作的PMD层表面；图中标示PMD层表面的实线代表经历研 磨操作后的PMD层表面。实际生产中，需要对大量位于晶片上的膜层执行同一操作，如，将位 于一批或几批(25片/批)晶片上的膜层研磨至同一厚度。如何增强不同 晶片间无研磨终止层的研磨操作的稳定性已引起本领域技术人员的重视 且已提出了一些解决方法，如2007年10月10日7>告的乂>告号为 CN100342499C的中国专利中提供了一种化学机械研磨制程控制方法。但是，应用上述方法仅用以增强不同晶片间的研磨均匀性，在增强不 同晶片间的研磨均匀性的前提下，如何增强晶片内的研磨均匀性成为本 领域技术人员亟待解决的主要问题。实践中，化学机械研磨装置包括研磨头、转盘和附着在所述转盘上的研磨垫；所述CMP操作通过将形成有膜层的基底附着在研磨头上，并使所 述膜层面向研磨垫，继而，在所述膜层和研磨垫之间设置研磨液，并经 由所述研磨头控制所述基底，在所述转盘旋转时，使所述膜层与研磨垫 之间进行相对运动，以实现所述膜层的平坦化。当前，为增强所述膜层 内的研磨均匀性，通常，如图2所示，将所述膜层分为一个中心圓区40和 至少一个与所述中心圆区4O具有封闭式边界45的环区50，相邻的各所述 环区间均具有封闭式边界45;对应地，所述研磨头包含至少两个用以提 供驱动值的驱动单元，每一驱动单元作用于所述中心圆区40或与其具有 封闭式边界45的环区50,每一驱动单元相互独立、可分别控制，以使施 加于所述膜层的不同区域间的作用力不同；在独立控制的中心圓区4 0或 各环区50内，研磨操作被认为是稳定的，经历研磨操作后获得的膜层厚 度被认为是均匀的。但是，实际生产发现，施加相同驱动值的同一区域内经历研磨操作后 获得的膜层厚度仍然存在差异。如图3所示，区域1和区域2对应膜层内同 一环区，研磨前，位于区域1和区域2内的膜层厚度差异仅约为 8290-7758=532埃；经历研磨操作后获得的膜层厚度看似应该是均匀的或 者与532埃相当，但是，经历研磨操作后获得的膜层厚度的实际差异却约 为4454-3732=722埃。如何增强膜层内不同区域间的研磨均匀性及施加相 同作用力的同 一区域内的研磨均匀性成为本领域技术人员亟待解决的主 要问题。
技术实现思路
本专利技术提供了 一种化学机械研磨方法，可增强膜层内不同区域间的 研磨均匀性及施加相同驱动值的同 一区域内的研磨均匀性；本专利技术提供 了一种化学机械研磨装置，应用其执行化学机械研磨操作时，可增强膜 层内不同区域间的研磨均匀性及施加相同驱动值的同 一 区域内的研磨 均匀性。本专利技术提供的一种化学机械研磨方法，包括获得基底上膜层的分区分布及对应每一分区的膜层厚度，每一分区 与相邻的其他分区间具有开放式边界；根据所述膜层厚度与驱动值间的函数关系，获得驱动值；以所述驱动值研磨各分区。可选地，获得所述膜层的分区分布及对应每一分区的膜层厚度的步 骤包括将所述膜层分区；测量获得的每一分区的膜层厚度。可选地，将所述膜层分区的步骤包括将所述膜层分为一个中心圓 区和至少一个与所述中心圓区具有封闭式边界的环区，相邻的各所述环 区间均具有封闭式边界，所述中心圆区和各所述环区均包含至少两个分 区；可选地，所述分区的数目为4，且各所述分区均匀分布。可选地，获得所述膜层的分区分布及对应每一分区的膜层厚度的步 骤包括采用多点测试法测量所述膜层的膜层厚度；将所述膜层分区，获得的每一分区包含至少一个测试点。本专利技术提供的一种化学机械研磨装置，包括研磨头、转盘和附着在 所述转盘上的研磨垫；所述研磨头包含至少两个用以提供驱动值的驱动 单元；工作时，在所述研磨头上附着形成有膜层的基底，且所述膜层面膜层分区，所述驱动单元提供的驱动值与其作用的分区的膜层厚度间具 有函数关系。可选地，承受驱动单元作用的各膜层分区接合后在所述膜层上形成 一个中心圆区和至少一个与所述中心圆区具有封闭式边界的环区，相邻 的各所述环区间均具有封闭式边界，所述中心圆区和各所述环区均包含至少两个膜层分区。可选地，承受驱动单元作用的各基底分区接合后在所述膜层上形成一个中心圓区和4个与所述中心圆区具有封闭式边界的环区，相邻的各所述 环区间均具有封闭式边界，所述中心圆区和各所述环区均包含至少两个 膜层分区。与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点上述技术方案提供的化学机械研磨方法，通过获得所述膜层的分区分 布及对应每一分区的膜层厚度，且使每一分区与相邻的其他分区间具有 开放式边界，以利用所述膜层厚度与驱动值间的函数关系，可在研磨时， 对各分区采用与其膜层厚度对应的驱动值，即，可经由所述研磨头向各 所述分区施加不同的驱动值，以通过减小所述分区的边界包围的面积， 减小所述分区内不同区域间的膜层厚度差，增强膜层内不同区域间的研 磨均匀性及施加相同驱动值的同 一区域内的研磨均匀性；上述技术方案提供的化学机械研磨装置，通过使所述研磨头包含至少 两个用以提供驱动值的驱动单元，每一驱动单元作用于与相邻的其他分 区间具有开放式边界的膜层分区；可在研磨时，对各分区采用与其所述 膜层厚度对应的驱动值，即，可经由所述研磨头向各所述分区施加不同 的驱动值，通过减小所述分区的边界包围的面积，减少所述驱动值控制 区域内的膜层厚度差，增强膜层内不同区域间的研磨均勻性及施加相同 驱动值的同 一区域内的研磨均匀性。附图说明图1为说明现有技术中对无研磨终止层的膜层执行研磨操作前后的 结构示意图2为说明现有技术中膜层分区的结构示意图3为说明现有技术中研磨均匀性检测结构示意图4为说明本专利技术实施例的执行化学机械研磨的流程示意图；图5为说明本专利技术第一实施例的膜层分区的结构示意图； 图6为说明本专利技术第二实施例的膜层分区的结构示意图； 图7为说明本专利技术第三实施例的膜层分区的结构示意图。 具体实施例方式尽管下面将参照附图对本专利技术进行更详细的描述，其中表示了本发 明的优选实施例，应当理解本领域技术人员可以修改在此描述的本专利技术 而仍然实现本专利技术的有利效果。因此，下列的描述应当被理解为对于本 领域技术人员的广泛教导，而并不作为对本专利技术的限制。为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细 描述公知的功能和结构，因为它们会使本专利技术由于不必要的细节而混 乱。应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学机械研磨方法，其特征在于，包括：　获得基底上膜层的分区分布及对应每一分区的膜层厚度，每一分区与相邻的其他分区间具有开放式边界；　根据所述膜层厚度与驱动值间的函数关系，获得驱动值；　以所述驱动值研磨各分区。

【技术特征摘要】
1.一种化学机械研磨方法，其特征在于，包括获得基底上膜层的分区分布及对应每一分区的膜层厚度，每一分区与相邻的其他分区间具有开放式边界；根据所述膜层厚度与驱动值间的函数关系，获得驱动值；以所述驱动值研磨各分区。2. 根据权利要求1所述的化学机械研磨方法，其特征在于，获得 所述膜层的分区分布及对应每一分区的膜层厚度的步骤包括将所述膜层分区；测量获得的每一分区的膜层厚度。3. 根据权利要求2所述的化学机械研磨方法，其特征在于，将所 述膜层分区的步骤包括将所述膜层分为一个中心圆区和至少一个与所 述中心圆区具有封闭式边界的环区，相邻的各所述环区间均具有封闭式 边界，所述中心圆区和各所述环区均包含至少两个分区。4. 根据权利要求3所述的化学机械研磨方法，其特征在于所述 分区的数目为4，且各所述分区均匀分布。5. 根据权利要求1所述的化学机械研磨方法，其特征在于，获得 所述膜层的分区分布及对应每一分区的膜层厚度的步骤包括采用多点测试法测量所述膜层的膜层厚度；将所述膜层分区，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李健，刘俊良，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]