在线改良晶圆表面平坦度的方法技术

本发明专利技术公开了一种在线改良晶圆表面平坦度的方法。其中方法应用于旋转型CMP设备上，CMP设备包括抛光头及其压力在线调节控制系统，抛光头包括多个压力分区，所述方法包括：确定晶圆表面材料层上的基准区；获取多个压力分区对应的晶圆表面分区的材料层厚度值；根据基准区的材料层厚度值与其余各分区的材料层厚度值，对各压力分区的压力值进行调整；根据各压力分区调整后的压力值，控制抛光头对晶圆表面进行材料去除。由此，通过改变抛光头各压力分区所施加的压力大小，可以实时调节晶圆表面相应分区的材料去除率，从而实现可控平坦化，进而实现在线改良晶圆表面平坦度的目的。

Online method for improving wafer surface flatness

The invention discloses an on-line method for improving the surface flatness of a wafer. The method is applied to the rotary CMP equipment, CMP equipment including polishing head and pressure on-line control system, polishing head includes a plurality of pressure zones, the method includes determining the reference area of wafer surface material layer; the thickness of material layer on wafer surface partition and obtaining a plurality of pressure zones corresponding to the value according to the thickness of materials; the reference value and the area layer material layer thickness of the rest of the value of each partition, partition pressure pressure value is adjusted according to the pressure; partition adjusted pressure value, control of polishing head on wafer surface material removal. Thus, by changing the pressure exerted by the head of the polishing pressure partition, can adjust the surface of the wafer material removal rate of the corresponding partition, so as to realize the controllable planarization, so as to realize the online improved flatness of the wafer surface to.

【技术实现步骤摘要】
在线改良晶圆表面平坦度的方法
本专利技术涉及机械平坦化
，尤其涉及一种在线改良晶圆表面平坦度的方法。
技术介绍
化学机械平坦化技术(ChemicalMechanicalPlanarization，英文简称CMP)是目前半导体制造工艺中晶圆全局平坦化最有效的方法。它利用化学与机械的协同作用，实现晶圆表面的超精密抛光，并被广泛应用于集成电路制造业中。随着半导体技术的飞速发展，晶圆尺寸也再不断增大，例如，下一步将向直径450mm方向发展。所以，晶圆表面材料层(如铜层)沿径向方向的材料去除率将受晶圆变形、抛光液分布不均匀以及抛光垫损耗变化等因素产生更大差异，进而严重影响抛光质量。因此，为了解决大尺寸晶圆的抛光不均匀问题，如何在线改善晶圆表面铜层平坦度已成为CMP工艺控制的重要问题。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种在线改良晶圆表面平坦度的方法。该方法可以实时调节晶圆表面相应分区的材料去除率，从而实现可控平坦化，进而实现在线改良晶圆表面平坦度的目的。为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出的在线改良晶圆表面平坦度的方法，所述方法应用于旋转型CMP设备上，所述CMP设备包括抛光头及其压力在线调节控制系统，所述抛光头包括多个压力分区，所述方法包括：确定晶圆表面材料层上的基准区；获取所述多个压力分区对应的晶圆表面分区的材料层厚度值；根据所述基准区的材料层厚度值与其余各分区的材料层厚度值，对各压力分区的压力值进行调整；根据所述各压力分区调整后的压力值，控制所述抛光头对所述晶圆表面进行材料去除。根据本专利技术实施例的在线改良晶圆表面平坦度的方法，可先确定晶圆表面材料层上的基准区，并获取多个压力分区对应的晶圆表面分区的材料层厚度值，之后，可根据基准区的材料层厚度值与其余各分区的材料层厚度值，对各压力分区的压力值进行调整，最后，根据各压力分区调整后的压力值，控制抛光头对晶圆表面进行材料去除。即通过改变抛光头各压力分区所施加的压力大小，可以实时调节晶圆表面相应分区的材料去除率，从而实现可控平坦化，进而实现在线改良晶圆表面平坦度的目的。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术一个实施例的在线改良晶圆表面平坦度的方法的流程图；图2根据本专利技术一个实施例的晶圆铜层厚度在抛光前后的径向测量结果示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。下面参考附图描述本专利技术实施例的在线改良晶圆表面平坦度的方法。图1是根据本专利技术一个实施例的在线改良晶圆表面平坦度的方法的流程图。需要说明的是，本专利技术实施例的在线改良晶圆表面平坦度的方法可以应用于旋转型CMP设备上。其中，该CMP设备可包括抛光头及其压力在线调节控制系统、抛光盘、修整器、抛光液输送模块等，其中，该抛光头及其压力在线调节控制系统是最为关键的部件之一，是CMP技术实现纳米级平坦化的基础和核心。在本专利技术的实施例中，该抛光头可包括多个压力分区。如图1所示，该在线改良晶圆表面平坦度的方法可以包括：S110，确定晶圆表面材料层上的基准区。可以理解，由于本专利技术实施例中的CMP抛光头采用的是气压方式加载，具有多个抛光压力分区，所以，该多个压力分区对应的会将晶圆表面材料层分成多个分区。为此，在对晶圆表面进行材料去除之前，可先确定该晶圆表面材料层上的基准区。也就是说，可先从晶圆表面材料层的多个分区中确定出一个分区作为基准区(或称为参考区)。在本实施例中，基准区的确定方式有很多种：例如，可预先设定晶圆表面材料层上的某个分区为基准区，比如，假设CMP抛光头共有5个压力分区，这样会对应的将晶圆表面材料层分为5个分区，假设预先以晶圆表面材料层的某一分区(一般可以1区为主)作为基准区；又如，可以晶圆表面的材料去除量的大小来确定该基准区，比如，晶圆表面的材料去除的比较多，则可以晶圆表面上材料层厚度稍薄的分区作为基准区，而当晶圆表面的材料去除的比较少时，可以晶圆表面上材料层厚度稍厚的分区作为基准区，具体情况可根据实际应用来确定，对此不作具体限定。S120，获取多个压力分区对应的晶圆表面分区的材料层厚度值。作为一种示例，可通过材料厚度检测装置来检测多个压力分区对应的晶圆表面分区的材料层厚度值。举例而言，在本示例中，该多个压力分区可为5个，每个压力分区的形状可为环状。其中，各压力分区的径向宽度划分可为1区为0～35mm，2区为35～95mm，3区为95～135mm，4区为135～145mm，5区为145～150mm，这样的抛光头可用于300mm晶圆的CMP工艺，此外，该抛光头会将晶圆表面的材料层对应的分为5个分区。在对晶圆表面进行材料去除时，可通过材料厚度检测装置在线获取这5个压力分区对应的晶圆表面分区的材料层厚度值。S130，根据基准区的材料层厚度值与其余各分区的材料层厚度值，对各压力分区的压力值进行调整。具体而言，在本专利技术的一个实施例中，可将基准区的材料层厚度值分别与其余各分区的材料层厚度值相差，得到基准区与其余各分区之间的厚度偏差，之后，根据各压力分区的预设压力调节系数和基准区与其余各分区之间的厚度偏差，计算各压力分区的压力调节量，最后，根据各压力分区的压力调节量，对相应分区的压力值进行调整。其中，在本实施例中，可通过以下基本公式计算各压力分区的压力调节量：ΔPi＝kiΔti(1)其中，ΔPi为第i压力分区的压力调节量，ki为第i压力分区的压力调节系数，ti为第i压力分区对应的晶圆表面分区的材料层厚度值与基准区的材料层厚度值之间的差值。可以理解，在本示例中，基准区与基准区的厚度偏差为0，则通过上述式(1)可知，该基准区所对应的压力分区的压力调节量可为0，即该基准区所对应的压力分区的压力值不做调整。需要说明的是，在实际工艺中，首先，可根据工艺要求，确定基准区及其他分区的基本压力值，然后在确定本步骤中所需要的预设压力调节系数大小。在本专利技术的实施例中，各压力分区的预设压力调节系数的大小由各压力分区与晶圆表面对应分区去除率之间的关系及工艺需求所确定，需要多次实验与检验，不断修正而得到的。S140，根据各压力分区调整后的压力值，控制抛光头对晶圆表面进行材料去除。具体地，在对各压力分区的压力值进行调整之后，可根据各压力分区调整后的压力值控制抛光头对晶圆表面进行材料去除，以改善对应分区的材料去除率，从而实现可控平坦化。需要说明的是，分区压力控制是衡量CMP设备技术水平高低的重要因素，其控制思想来自Preston模型，基于该Preston模型，材料去除率可表示为：R＝Kpv(2)其中，R为材料去除率，K为Preston系数，p和v分别为晶圆表面的抛光压力和晶圆与抛光盘的相对速度。对于分区压力抛光头而言，晶圆表面各分区的材料去除率通过如下公式表示：Ri＝∑jKi,jpjv(3)其中，Ri为晶圆表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在线改良晶圆表面平坦度的方法，所述方法应用于旋转型CMP设备上，其特征在于，所述CMP设备包括抛光头及其压力在线调节控制系统，所述抛光头包括多个压力分区，所述方法包括：确定晶圆表面材料层上的基准区；获取所述多个压力分区对应的晶圆表面分区的材料层厚度值；根据所述基准区的材料层厚度值与其余各分区的材料层厚度值，对各压力分区的压力值进行调整；根据所述各压力分区调整后的压力值，控制所述抛光头对所述晶圆表面进行材料去除。

【技术特征摘要】
1.一种在线改良晶圆表面平坦度的方法，所述方法应用于旋转型CMP设备上，其特征在于，所述CMP设备包括抛光头及其压力在线调节控制系统，所述抛光头包括多个压力分区，所述方法包括：确定晶圆表面材料层上的基准区；获取所述多个压力分区对应的晶圆表面分区的材料层厚度值；根据所述基准区的材料层厚度值与其余各分区的材料层厚度值，对各压力分区的压力值进行调整；根据所述各压力分区调整后的压力值，控制所述抛光头对所述晶圆表面进行材料去除。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述基准区的材料层厚度值与其余各分区的材料层厚度值，对各压力分区的压力值进行调整，包括：将所述基准区的材料层厚度值分别与所述其余各分区的材料层厚度值相差，得到所述基准区与所述其余各分区之间的厚度偏差；根据各压力分区的预设压力调节系数和所述基准区与所述其余各分区之间的厚度偏差，计算所述各压力分区的压力调节量；根据所述各压力分区的压力调节量，对相应分区的压力值进行调整。3.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：李弘恺，王佩佩，金军，路新春，沈攀，
申请(专利权)人：清华大学，天津华海清科机电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11