一种实时监测研磨速率的方法技术

本发明专利技术提供一种实时监测研磨速率的方法，涉及半导体制造技术及相关研磨领域，具体包括：针对研磨工艺制程中每片晶圆预先准备一标准研磨件，标准研磨件与晶圆同时进行研磨，根据标准研磨件研磨前后的厚度的变化量计算当前晶圆的研磨速率并保存，并对至少一个历史研磨速率进行处理得到下一片晶圆的研磨速率；还包括将研磨速率实时反馈至预先设置有研磨速率正常波动范围的控制单元，若研磨速率超出正常波动范围，则发出报警并停止研磨。本发明专利技术实时监测研磨速率的变化，使研磨过程的管控更加精准，同时可以减少线下监控的数量以提高产能。

A Real-time Monitoring Method for Grinding Rate

The invention provides a method for real-time monitoring of grinding rate, which relates to semiconductor manufacturing technology and related grinding fields. Specifically, a standard grinding piece is prepared in advance for each wafer in the grinding process. The standard grinding piece and the wafer are grinded simultaneously, and the current grinding rate of the wafer is calculated and saved according to the variation of the thickness of the standard grinding piece before and after grinding. The lapping rate of the next wafer can be obtained by processing the lapping rate with one less historical lapping rate. It also includes feeding the lapping rate back to the control unit with a pre-set normal fluctuation range of the lapping rate. If the lapping rate exceeds the normal fluctuation range, an alarm will be issued and the lapping will stop. The invention can monitor the change of grinding speed in real time, make the control of grinding process more precise, and reduce the number of off-line monitoring to improve productivity.

【技术实现步骤摘要】
一种实时监测研磨速率的方法
本专利技术涉及半导体制造技术及相关研磨领域，尤其涉及一种实时监测研磨速率的方法。
技术介绍
在化学机械抛光(CMP，ChemicalMechanicalPolishing)技术中，在抛光垫的寿命周期中，控制抛光垫的性质以保证重复的抛光速率是一项最大的挑战。研磨垫在整个研磨寿命周期中，随着研磨时间的增加，研磨垫表面的沟道会越来越浅，同时也因为研磨垫及研磨垫整理器批次间性能差异，研磨速率的波动较大，容易造成研磨硅片的报废。目前采用线下监控的方式进行研磨速率的管控，但是如果监控的频率较低则无法很好的监控研磨速率的变化，如果监控的频率较高就会牺牲掉很多的产能。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种实时监测研磨速率的方法，其中，针对研磨工艺制程中每片晶圆预先准备一标准研磨件，还包括：步骤S1，在对所述晶圆进行研磨的同时，将所述标准研磨件的当前厚度记为初始厚度，并通过一机械手臂将所述标准研磨件按压在研磨垫上；步骤S2，按照所述晶圆的研磨工艺制程对所述标准研磨件进行研磨；步骤S3，将所述标准研磨件研磨完毕后，将所述标准研磨件的当前厚度记为残余厚度；步骤S4，根据所述初始厚度和所述残余厚度处理得到本次研磨的研磨速率并保存；在对下一片所述晶圆进行研磨控制时，根据所述步骤S4中保存的至少一个历史的所述研磨速率，处理得到下一片所述晶圆进行研磨时的研磨速率。优选的，所述步骤S1中，针对不同类型的研磨工艺制程，选用不用类型的所述标准研磨件；并且所述步骤S3中，针对不同类型的所述标准研磨件，采用不同类型的检测方式检测得到所述标准研磨件的当前厚度。优选的，所述步骤S1中，针对氧化物的研磨工艺制程，选用氧化硅研磨件作为所述标准研磨件；所述步骤S3中，在对所述标准研磨件研磨完毕后，采用光学检测的方式检测所述标准研磨件的当前厚度。优选的，所述步骤S1中，针对金属铜的研磨工艺制程，选用金属铜作为标准研磨件；所述步骤S3中，在对所述标准研磨件研磨完毕后，采用电磁感应或者接触电阻检测的方式检测所述标准研磨件的当前厚度。优选的，所述步骤S1中，针对金属铝/金属钨的研磨工艺制程，选用金属铝/金属钨作为所述标准研磨件；所述步骤S3中，在对所述标准研磨件研磨完毕后，采用电磁感应或者接触电阻检测的方式检测所述标准研磨件的当前厚度。优选的，所述标准研磨件上设置有至少一个研磨图案。优选的，所述步骤S4中，根据所述初始厚度和所述残余厚度处理得到本次研磨所磨去的厚度，再根据本次研磨的研磨时间处理得到本次研磨的研磨速率。优选的，在对下一片所述晶圆进行研磨控制时，根据所述步骤S4中输出的前一个研磨速率作为下一片所述晶圆的研磨速率。优选的，在对下一片所述晶圆进行研磨控制时，根据所述步骤S4中输出的前五个研磨速率进行处理得到下一片所述晶圆的研磨速率。优选的，根据所述步骤S4中输出的前五个研磨速率，依据下述公式处理得到下一片所述晶圆的研磨速率：RRi＝(50％*RRi-1+20％*RRi-2+15％*RRi-3+10％*RRi-4+5％*RRi-5)/5其中，RRi表示下一片所述晶圆的研磨速率；RRi-1～RRi-5表示所述步骤S4中输出的前五个研磨速率。本专利技术的有益效果是：实时监测研磨速率的变化，使研磨过程的管控更加精准，同时可以减少线下监控的数量以提高产能。附图说明图1是本专利技术的具体实施例中，一种实时监测研磨速率的方法的流程示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本专利技术并不限定于该实施方式，只要符合本专利技术的主旨，则其他实施方式也可以属于本专利技术的范畴。本专利技术的较佳实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种实时监测研磨速率的方法，其中，针对研磨工艺制程中每片晶圆预先准备一标准研磨件，如图1所示，还包括：步骤S1，在对晶圆进行研磨的同时，将标准研磨件的当前厚度记为初始厚度，并通过一机械手臂将标准研磨件按压在研磨垫上；步骤S2，按照晶圆的研磨工艺制程对标准研磨件进行研磨；步骤S3，将标准研磨件研磨完毕后，将标准研磨件的当前厚度记为残余厚度；步骤S4，根据初始厚度和残余厚度处理得到本次研磨的研磨速率并保存；在对下一片晶圆进行研磨控制时，根据步骤S4中保存的至少一个历史的研磨速率，处理得到下一片晶圆进行研磨时的研磨速率。具体的，本实施例中，监测研磨速率时，标准研磨件和晶圆同时参与研磨过程，因此需要具有相当的厚度来实现多次研磨过程。本专利技术的较佳实施例中，步骤S1中，针对不同类型的研磨工艺制程，选用不用类型的标准研磨件；并且步骤S3中，针对不同类型的标准研磨件，采用不同类型的检测方式检测得到标准研磨件的当前厚度。本专利技术的较佳实施例中，步骤S1中，针对氧化物的研磨工艺制程，选用氧化硅研磨件作为标准研磨件；步骤S3中，在对标准研磨件研磨完毕后，采用光学检测的方式检测标准研磨件的当前厚度。本专利技术的较佳实施例中，步骤S1中，针对金属铜的研磨工艺制程，选用金属铜作为标准研磨件；步骤S3中，在对标准研磨件研磨完毕后，采用电磁感应或者接触电阻检测的方式检测标准研磨件的当前厚度。本专利技术的较佳实施例中，步骤S1中，针对金属铝/金属钨的研磨工艺制程，选用金属铝/金属钨作为标准研磨件；步骤S3中，在对标准研磨件研磨完毕后，采用电磁感应或者接触电阻检测的方式检测标准研磨件的当前厚度。本专利技术的其他实施例中，除了上文中所述的针对氧化物、金属铜、铝和钨分别设置不同材质的标准研磨件及其对应的残余厚度探测方式之外，还可以根据其他不同类型的晶圆设置与该晶圆具有相同材质的标准研磨件，或者设置不同材质的标准研磨件。若标准研磨件与对应的晶圆的材质不同，则其必须与该晶圆的材质具有相应的系数关系，且该晶圆的研磨速率与检测的标准研磨件的研磨速率也具有相同的系数关系。本专利技术的较佳实施例中，标准研磨件上设置有至少一个研磨图案。具体地，本实施例中，待研磨晶圆一般具有一定形状，为了检测的研磨速率与晶圆的研磨速率更加一致，标准研磨件上也要设置至少一个研磨图案。本专利技术的较佳实施例中，步骤S4中，根据初始厚度和残余厚度处理得到本次研磨所磨去的厚度，再根据本次研磨的研磨时间处理得到本次研磨的研磨速率。具体地，本实施例中，研磨速率的计算公式如下：本次研磨的研磨速率＝(初始厚度-残余厚度)/研磨时间。本专利技术的较佳实施例中，在对下一片晶圆进行研磨控制时，根据步骤S4中输出的前一个研磨速率作为下一片晶圆的研磨速率。具体地，本实施例中，前一个研磨速率并不一定是上一片晶圆的研磨速率，而是上一次采样得到的研磨速率。本专利技术的较佳实施例中，在对下一片晶圆进行研磨控制时，根据步骤S4中输出的前五个研磨速率进行处理得到下一片晶圆的研磨速率。具体地，本实施例中，前五个研磨速率并不一定是前面连续5片晶圆的研磨速率，而是前5次采样得到的研磨速率。其中，对于需要精确控制研磨时间的晶圆来说，可以采用对每一片晶圆均进行采样的方式来进行研磨时间的控制；对于不需要精确控制研磨时间的晶圆来说，可以采用连续研磨数片晶圆后再进行一次采样的采样方式进行研磨时间的控制。本专利技术的较佳实施例中，根据步骤S4中输出的前五个研磨速率，依据下述公式处理得到下一片晶圆的研磨速率：RRi＝(50％*RRi-1+20％*R本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实时监测研磨速率的方法，其特征在于，针对研磨工艺制程中每片晶圆预先准备一标准研磨件，还包括：步骤S1，在对所述晶圆进行研磨的同时，将所述标准研磨件的当前厚度记为初始厚度，并通过一机械手臂将所述标准研磨件按压在研磨垫上；步骤S2，按照所述晶圆的研磨工艺制程对所述标准研磨件进行研磨；步骤S3，将所述标准研磨件研磨完毕后，将所述标准研磨件的当前厚度记为残余厚度；步骤S4，根据所述初始厚度和所述残余厚度处理得到本次研磨的研磨速率并保存；在对下一片所述晶圆进行研磨控制时，根据所述步骤S4中保存的至少一个历史的所述研磨速率，处理得到下一片所述晶圆进行研磨时的研磨速率。

【技术特征摘要】
1.一种实时监测研磨速率的方法，其特征在于，针对研磨工艺制程中每片晶圆预先准备一标准研磨件，还包括：步骤S1，在对所述晶圆进行研磨的同时，将所述标准研磨件的当前厚度记为初始厚度，并通过一机械手臂将所述标准研磨件按压在研磨垫上；步骤S2，按照所述晶圆的研磨工艺制程对所述标准研磨件进行研磨；步骤S3，将所述标准研磨件研磨完毕后，将所述标准研磨件的当前厚度记为残余厚度；步骤S4，根据所述初始厚度和所述残余厚度处理得到本次研磨的研磨速率并保存；在对下一片所述晶圆进行研磨控制时，根据所述步骤S4中保存的至少一个历史的所述研磨速率，处理得到下一片所述晶圆进行研磨时的研磨速率。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，针对不同类型的研磨工艺制程，选用不用类型的所述标准研磨件；并且所述步骤S3中，针对不同类型的所述标准研磨件，采用不同类型的检测方式检测得到所述标准研磨件的当前厚度。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，针对氧化物的研磨工艺制程，选用氧化硅研磨件作为所述标准研磨件；所述步骤S3中，在对所述标准研磨件研磨完毕后，采用光学检测的方式检测所述标准研磨件的当前厚度。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，针对金属铜的研磨工艺制程，选用金属铜作为标准研磨件；所述步骤S3中，在对所述标准研磨件研磨完毕后，采用电磁感应或者接...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗方，
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