一种铜研磨方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种研磨方法及系统，包括：提供一具有第一待研磨层的衬底；对第一待研磨层进行初始研磨，以去除部分第一待研磨层；量测经初始研磨后的第一待研磨层的初始厚度；根据初始厚度、所设定的第一待研磨层的目标厚度以及再研磨的研磨速率，计算出再研磨的研磨时间；对第一待研磨层进行第一次再研磨；当再研磨的研磨时间结束时，量测经第一次再研磨的第一待研磨层的第一完成厚度；判断所述第一完成厚度是否在目标厚度的允许范围内；若为否，以所述第一完成厚度的值作为初始厚度的新值，重复循环上述过程以进行多次再研磨过程，来实现对铜研磨厚度的精确控制。本发明专利技术可以实现对待研磨层的厚度的精确控制，提高了研磨效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体工艺
，具体涉及一种铜研磨方法及系统。
技术介绍
铜研磨工艺是半导体制造技术中的重要工艺之一。为了精确控制研磨的铜的厚度，铜研磨工艺被广泛研究。例如目前应用于铜研磨工艺的制程包括Fullverion、IAPC、APC等，然而，这些方案均不够成熟，不能完全解决铜研磨的厚度稳定性问题。Fullverion工艺通过控制模块可以实现对每片制品的实时控制，通过终点控制技术来控制研磨终点，但是其受前层结构影响较大，不能很好地实现终点控制；IAPC工艺虽然具有系统反馈控制的服务器和量测机台，但不能够对制品的研磨情况进行实时反馈，没有利用终点控制技术，在铜研磨制程中，不能识别铜薄膜的量测图案，不能进行厚度前值量测，不能反馈出前层的变化结果；APC工艺虽然具有系统反馈控制的服务器，但也不能对制品的研磨情况进行实时反馈，没有利用终点控制技术，其反馈明显滞后，控制精度较差。
技术实现思路
为了克服以上问题，本专利技术提供了一种铜研磨方法及系统，以提高铜研磨厚度的精确控制。为了达到上述目的，本专利技术研磨方法包括：步骤01：提供一具有第一待研磨层的衬底；步骤02：对第一待研磨层进行初始研磨，以去除部分第一待研磨层；步骤03：量测经初始研磨后的第一待研磨层的初始厚度；步骤04：根据初始厚度、所设定的第一待研磨层的目标厚度以及再研磨的研磨速率，计算出再研磨的研磨时间；步骤05：对第一待研磨层进行第一次再研磨；步骤06：当再研磨的研磨时间结束时，量测经第一次再研磨的第一待研磨层的第一完成厚度；步骤07：判断所述第一完成厚度是否在目标厚度的允许范围内；步骤08：若为否，以所述第一完成厚度的值作为初始厚度的新值，重复循
环步骤04-08以进行多次再研磨过程。优选地，所述第一待研磨层为金属层，所提供的衬底为具有至少一个沟槽的衬底，在所述沟槽顶部的衬底表面具有阻挡层，所述金属层形成沟槽中以及所述阻挡层表面。优选地，所述步骤02中，采用终点检测技术，研磨所述金属层直至暴露出所述阻挡层。优选地，所述步骤02具体包括：首先，在终点检测技术监测下，以第一速率研磨所述金属层，并停止于所述阻挡层上方；然后，在终点检测技术监测下，以第二速率研磨所述金属层，并停止于所述阻挡层表面；所述第二速率小于所述第一速率。优选地，所述步骤08之后，还包括：首先，根据步骤01-03对具有第二待研磨层的另一个衬底进行初始研磨；然后，根据所述第一待研磨层的所述第一完成厚度、所设定的第二待研磨层的目标厚度、所述第二待研磨层的初始厚度以及对所述第二待研磨层进行再研磨的研磨速率，来计算出第二待研磨层进行再研磨的研磨时间；接着，根据步骤05-08对第二待研磨层进行研磨。为了达到上述目的，本专利技术还提供了一种研磨系统，用于对具有第一待研磨层的衬底进行研磨；其包括：第一研磨部件，用于对第一待研磨层进行初始研磨；量测模块，用于量测第一待研磨层的初始厚度、第一待研磨层经第一次再研磨后的第一完成厚度、以及每次再研磨后所对应的完成厚度；计算模块，用于根据初始厚度、所设定的待研磨层的目标厚度以及再研磨的研磨速率，计算出再研磨的研磨时间；第二研磨部件，用于对第一待研磨层进行再研磨；控制模块，用于控制所述第一研磨部件进行初始研磨，根据所述再研磨的研磨时间来控制所述第二研磨部件进行再研磨、以及根据判断模块的判断结果来结束再研磨过程；判断模块，用于判断经再研磨的第一待研磨层的第一完成厚度是否在目标厚度的允许范围内；若为否，以所述第一完成厚度的值作为初始厚度的新值并结合所设定的待研磨层的目标厚度以及再研磨的研磨速率，计算模块重新计算再研磨的研磨时间，使第二研磨部件对第一待研磨层进行重复循环地再研磨过程，直至第一待研磨层的厚度达到目标厚度。优选地，所述第一待研磨层为金属层，所提供的衬底为具有至少一个沟槽
的衬底，在所述沟槽顶部的衬底表面具有阻挡层，所述金属层形成沟槽中以及所述阻挡层表面。优选地，所述系统还包括终点检测模块，所述第一研磨部件研磨所述金属层直至终点检测模块检测到所述阻挡层暴露出来为止。优选地，控制模块还用于控制第一研磨部件的研磨速率；在第一研磨部件研磨所述金属层的过程中，首先，控制模块控制第一研磨部件以第一速率研磨所述金属层，至所述终点检测模块监测所述金属层的顶部被研磨至所述阻挡层上方为止；然后，控制模块控制第一研磨头以第二速率研磨所述金属层，至所述终点检测模块监测到所述阻挡层表面暴露出来为止；所述第二速率小于所述第一速率。优选地，还包括：所述控制模块控制第二研磨部件对具有第二待研磨层的另一个衬底进行初始研磨；计算模块根据第一待研磨层的第一完成厚度、所设定的第二待研磨层的目标厚度、所述第二待研磨层的初始厚度以及对所述第二待研磨层进行再研磨的研磨速率，来计算出第二待研磨层进行再研磨的研磨时间；控制模块根据再研磨的研磨时间控制第二研磨部件对第二待研磨层进行研磨。本专利技术的研磨方法及系统，首先，对待研磨层进行初始研磨，直至暴露出阻挡层表面；接着，以研磨后的待研磨层的厚度作为后续进一步精细研磨的初始厚度的新值，计算得到初始厚度的新值达到目标值的研磨时间，来实现对铜研磨厚度的精确控制。本专利技术可以实现对待研磨层的厚度的精确控制，提高了研磨效率。附图说明图1为本专利技术的一个较佳实施例的一个衬底的结构示意图图2为本专利技术的一个较佳实施例的研磨系统的方块图图3为本专利技术的一个较佳实施例的研磨设备的结构示意图图4为本专利技术的一个较佳实施例的研磨方法的流程示意图图5～7为本专利技术的一个较佳实施例的研磨方法的各制备步骤示意图具体实施方式为使本专利技术的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本专利技术的内容作进一步说明。当然本专利技术并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所
熟知的一般替换也涵盖在本专利技术的保护范围内。本实施例的研磨系统，对具有第一待研磨层的衬底进行研磨；包括第一研磨部件、量测模块、计算模块、第二研磨部件、判断模块和控制模块；其中，第一研磨头，用于对待研磨层进行初始研磨；量测模块，用于量测待研磨层的初始厚度、待研磨层经第一次再研磨后的第一完成厚度、以及每次再研磨后所对应的完成厚度；计算模块，用于根据初始厚度、所设定的待研磨层的目标厚度以及再研磨的研磨速率，计算出再研磨的研磨时间；第二研磨部件，用于对第一待研磨层进行再研磨；判断模块，用于判断经再研磨的待研磨层的第一完成厚度是否在目标厚度的允许范围内；若为否，以所述第一完成厚度的值作为初始厚度的新值并结合所设定的待研磨层的目标厚度以及再研磨的研磨速率，计算模块重新计算再研磨的研磨时间，使第二研磨部件对待研磨层进行重复循环地再研磨过程，直至待研磨层的厚度达到目标厚度；控制模块，用于控制第一研磨部件进行初始研磨，以及根据再研磨的研磨时间来控制第二研磨部件进行再研磨。本专利技术中，具有第一待研磨层的衬底可以为具有至少一个沟槽的衬底，在沟槽顶部的衬底表面具有阻挡层，金属层形成沟槽中以及阻挡层表面；这里的金属层就是待研磨层。沟槽可以为通孔、接触孔等任意形状的开口。金属层的材料可以为铜、铝等。第一研磨部件和第二研磨部件可以为一个研磨盘、一个研磨块等用于研磨的部件，第一研磨部件也可以为多个，例如多个研磨盘或研磨头，第二研磨部件也可以为多个，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种研磨方法，其特征在于，包括：步骤01：提供一具有第一待研磨层的衬底；步骤02：对第一待研磨层进行初始研磨，以去除部分第一待研磨层；步骤03：量测经初始研磨后的第一待研磨层的初始厚度；步骤04：根据初始厚度、所设定的第一待研磨层的目标厚度以及再研磨的研磨速率，计算出再研磨的研磨时间；步骤05：对第一待研磨层进行第一次再研磨；步骤06：当再研磨的研磨时间结束时，量测经第一次再研磨的第一待研磨层的第一完成厚度；步骤07：判断所述第一完成厚度是否在目标厚度的允许范围内；步骤08：若为否，以所述第一完成厚度的值作为初始厚度的新值，重复循环步骤04‑08以进行多次再研磨过程。

【技术特征摘要】
1.一种研磨方法，其特征在于，包括：步骤01：提供一具有第一待研磨层的衬底；步骤02：对第一待研磨层进行初始研磨，以去除部分第一待研磨层；步骤03：量测经初始研磨后的第一待研磨层的初始厚度；步骤04：根据初始厚度、所设定的第一待研磨层的目标厚度以及再研磨的研磨速率，计算出再研磨的研磨时间；步骤05：对第一待研磨层进行第一次再研磨；步骤06：当再研磨的研磨时间结束时，量测经第一次再研磨的第一待研磨层的第一完成厚度；步骤07：判断所述第一完成厚度是否在目标厚度的允许范围内；步骤08：若为否，以所述第一完成厚度的值作为初始厚度的新值，重复循环步骤04-08以进行多次再研磨过程。2.根据权利要求1所述的研磨方法，其特征在于，所述第一待研磨层为金属层，所提供的衬底为具有至少一个沟槽的衬底，在所述沟槽顶部的衬底表面具有阻挡层，所述金属层形成沟槽中以及所述阻挡层表面。3.根据权利要求2所述的研磨方法，其特征在于，所述步骤02中，采用终点检测技术，研磨所述金属层直至暴露出所述阻挡层。4.根据权利要求3所述的研磨方法，其特征在于，所述步骤02具体包括：首先，在终点检测技术监测下，以第一速率研磨所述金属层，并停止于所述阻挡层上方；然后，在终点检测技术监测下，以第二速率研磨所述金属层，并停止于所述阻挡层表面；所述第二速率小于所述第一速率。5.根据权利要求1所述的研磨方法，其特征在于，所述步骤08之后，还包括：首先，根据步骤01-03对具有第二待研磨层的另一个衬底进行初始研磨；然后，根据所述第一待研磨层的所述第一完成厚度、所设定的第二待研磨层的目标厚度、所述第二待研磨层的初始厚度以及对所述第二待研磨层进行再研磨的研磨速率，来计算出第二待研磨层进行再研磨的研磨时间；接着，根据步骤05-08对第二待研磨层进行研磨。6.一种研磨系统，用于对具有第一待研磨层的衬底进行研磨；其特征在于，包括：第一研磨部件，用于对第一待研磨层进行初始研磨；量测模块，用于量测第一待研磨层的初始厚度、第一待研磨层经第一次再研磨后的第一完成厚度、以及每次...

【专利技术属性】
技术研发人员：同小刚，李雪亮，左威，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31