化学机械抛光方法以及化学抛光系统技术方案

本发明专利技术提供一种化学机械抛光方法及化学机械抛光装置，充分考虑了化学机械抛光装置上的晶片载体随着长时间使用而导致的厚度变化对半导体晶片的抛光效果的影响，在设定用于半导体晶片抛光的工艺参数之前，先测量晶片载体的厚度，并计算出测得的晶片载体的厚度与待抛光的半导体晶片在完成抛光后的目标厚度之间的差值(即晶片载体相对抛光后的半导体晶片的突出量或者抛光后的半导体晶片相对晶片载体的突出量)，然后根据该差值设定用于半导体晶片抛光的工艺参数，当采用这组与该差值相关的半导体晶片抛光的工艺参数对该半导体晶片进行抛光后，该半导体晶片最终抛光后的抛光面的平整度会增加，因而提高了抛光效果。

Chemical Mechanical Polishing Method and Chemical Polishing System

【技术实现步骤摘要】
化学机械抛光方法以及化学抛光系统
本专利技术涉及半导体器件制造
，尤其涉及一种化学机械抛光方法及化学机械抛光系统。
技术介绍
在半导体工艺流程中，化学机械抛光(ChemicalMechanicalPolishing，CMP)是非常重要的一道工序，有时也称之为化学机械平坦化(ChemicalMechanicalPlanarization，CMP)。所谓化学机械抛光，通常是将半导体晶片安装到晶片载体上，并与抛光垫的抛光层接触，抛光垫高速旋转，抛光介质(例如浆液)被分配到抛光垫上且吸入半导体晶片与抛光层之间的间隙中，半导体晶片在压力装置的压力作用与抛光垫相互摩擦，被研磨去除多余材料，并最终使半导体晶片的研磨面被抛光并获得平坦表面。随着近来半导体器件的更高效能与更高集成(integration)化密度和需求的增加，在半导体晶片的CMP中增进生产力与表面品质已越来越被需要，其中如何增加半导体晶片最终抛光后的抛光面的平整度(塌边roll-off、SFQR、ESFQR)已成为目前化学机械抛光工艺重点改善的目标之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种化学机械抛光方法及化学机械抛光系统，能够增加半导体晶片最终抛光后的抛光面的平整度，提高抛光效果。为了实现上述目的，本专利技术提供一种化学机械抛光方法，包括：提供一个化学机械抛光装置，该化学机械抛光装置具有抛光垫以及晶片载体，所述晶片载体具有用于承载半导体晶片的开口；将一半导体晶片置于所述晶片载体的开口内，并使得所述半导体晶片需要被抛光的表面面对所述抛光垫；测量所述晶片载体的厚度，并获得所述半导体晶片被抛光后的目标厚度；根据所述晶片载体的厚度和所述半导体晶片被抛光后的目标厚度之差，设定所述半导体晶片的抛光工艺参数；所述化学机械抛光装置根据所述抛光工艺参数对所述半导体晶片进行抛光。可选地，所述抛光工艺参数包括抛光时间、向所述半导体晶片施加的压力、所述抛光垫和所述半导体晶片的转速、抛光浆料温度、抛光浆料的流速以及在抛光完成时所述半导体晶片的当前厚度和所述晶片载体的厚度之差中的多种。可选地，所述化学机械抛光装置根据所述抛光工艺参数对所述半导体晶片抛光完成之后，还包括：测量所述晶片载体的厚度以及所述半导体晶片被抛光后的当前厚度；根据所述晶片载体的厚度和所述半导体晶片被抛光后的当前厚度之差以及所述半导体晶片的目标厚度，判定是否需要对所述半导体晶片进行二次抛光；若否，则在所述化学机械抛光装置上对所述半导体晶片进行去离子水冲洗，并在冲洗完成后，将所述半导体晶片从所述化学机械抛光装置上取走；若是，则根据所述晶片载体的厚度和所述半导体晶片被抛光后的当前厚度之差以及所述半导体晶片的目标厚度，设定所述半导体晶片的二次抛光工艺参数，所述化学机械抛光装置根据所述抛光工艺参数对所述半导体晶片进行二次抛光；重复上述步骤，直至所述半导体晶片的当前厚度以及平整度达到要求。可选地，所述半导体晶片被抛光后的目标厚度和当前厚度均为所述半导体晶片中心的厚度。可选地，所述化学机械抛光装置的抛光垫包括面对所述半导体晶片上表面的上抛光垫和面对所述半导体晶片下表面的下抛光垫，所述化学机械抛光装置根据所述抛光工艺参数对所述半导体晶片的下表面和/或上表面进行抛光。基于同一专利技术构思，本专利技术提供一种能够实现本专利技术的化学机械抛光方法的一种化学抛光系统，包括：化学机械抛光装置，该化学机械抛光装置具有抛光垫以及晶片载体，所述晶片载体具有用于承载半导体晶片的开口，所述晶片载体将所述半导体晶片的相应表面面对所述抛光垫设置；载体厚度测量装置，用于测量所述晶片载体的厚度；晶片厚度设定与测量装置，用于设定所述半导体晶片被抛光后的目标厚度，或者，设定所述半导体晶片被抛光后的目标厚度以及测量所述半导体晶片被抛光后的当前厚度；以及，控制器，分别电连接所述化学机械抛光装置、所述载体厚度测量装置和所述晶片厚度设定与测量装置，所述控制器用于计算所述晶片载体的厚度和所述半导体晶片被抛光后的目标厚度之差，根据计算结果设定所述半导体晶片的抛光工艺参数，并控制所述化学机械抛光装置根据所述抛光工艺参数对所述半导体晶片进行抛光。可选地，所述化学机械抛光装置的抛光垫包括面对所述半导体晶片下表面的下抛光垫；所述化学机械抛光装置还包括加压头、加压机构以及旋转机构，所述加压机构提供所述加压头压在所述半导体晶片的上表面上的压力，所述加压头将所述半导体晶片压在所述抛光垫上；所述旋转机构用于带动所述下抛光垫旋转；所述加压机构和所述旋转机构均电连接所述控制器并受控于所述控制器而工作。可选地，所述化学机械抛光装置的抛光垫还包括设置在所述加压头上且面对所述半导体晶片上表面的上抛光垫，所述加压机构能带动所述加压头和所述上抛光垫旋转。可选地，所述抛光工艺参数包括抛光时间、向所述半导体晶片施加的压力、所述抛光垫和所述半导体晶片的转速、抛光浆料温度、抛光浆料的流速以及在抛光完成时所述半导体晶片的当前厚度和所述晶片载体的厚度之差中的多种。可选地，所述控制器还用于在化学机械抛光装置根据前一次的抛光工艺参数对所述半导体晶片抛光完成之后，控制所述载体厚度测量装置测量所述晶片载体的厚度以及控制所述晶片厚度设定与测量装置测量所述半导体晶片被抛光后的当前厚度；并根据所述晶片载体的厚度和所述半导体晶片被抛光后的当前厚度之差以及所述半导体晶片的目标厚度，判定是否需要对所述半导体晶片进行二次抛光；若否，则控制所述化学机械抛光装置对所述半导体晶片进行去离子水冲洗；若是，则根据所述晶片载体的厚度和所述半导体晶片被抛光后的当前厚度之差以及所述半导体晶片的目标厚度，设定所述半导体晶片的二次抛光工艺参数，以控制所述化学机械抛光装置根据所述二次抛光工艺参数对所述半导体晶片进行二次抛光。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下有益效果：本专利技术的方案，充分考虑了化学机械抛光装置上的晶片载体随着长时间使用而导致的厚度变化对半导体晶片的抛光效果的影响，在设定用于半导体晶片抛光的工艺参数之前，先测量晶片载体的厚度，并计算出测得的晶片载体的厚度与待抛光的半导体晶片在完成抛光后的目标厚度之间的差值(即晶片载体相对抛光后的半导体晶片的突出量或者抛光后的半导体晶片相对晶片载体的突出量)，然后根据该差值设定用于半导体晶片抛光的工艺参数，当采用这组与该差值相关的半导体晶片抛光的工艺参数对该半导体晶片进行抛光后，该半导体晶片最终抛光后的抛光面的平整度会增加，因而提高了抛光效果。附图说明图1是本专利技术具体实施例的化学机械抛光装置的结构示意图；图2是本专利技术具体实施例的化学机械抛光系统的框图；图3是本专利技术具体实施例的化学机械抛光装置位于半导体晶片下方的结构示意图；图4是本专利技术具体实施例的晶片载体和半导体晶片的厚度采集示意图；其中，附图标记如下：1-化学机械抛光装置；2-控制器；3-载体厚度测量装置；4-晶片厚度设定与测量装置；10-下抛光垫；11-晶片载体；12-嵌体；13-半导体晶片；14-机台；15-旋转机构；16-浆料输送机构；17-上抛光垫；18-加压头；19-加压机构；T-半导体晶片的厚度；t-晶片载体的厚度。具体实施方式为使本专利技术的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的说明，其中，为了避免与本专利技术发生混淆，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化学机械抛光方法，其特征在于，包括：提供一化学机械抛光装置，该化学机械抛光装置具有抛光垫以及晶片载体，所述晶片载体具有用于承载半导体晶片的开口；将一半导体晶片置于所述晶片载体的开口内，并使得所述半导体晶片需要被抛光的表面面对所述抛光垫；测量所述晶片载体的厚度，并获得所述半导体晶片被抛光后的目标厚度；根据所述晶片载体的厚度和所述半导体晶片被抛光后的目标厚度之差，设定所述半导体晶片的抛光工艺参数；所述化学机械抛光装置根据所述抛光工艺参数对所述半导体晶片进行抛光。

【技术特征摘要】
1.一种化学机械抛光方法，其特征在于，包括：提供一化学机械抛光装置，该化学机械抛光装置具有抛光垫以及晶片载体，所述晶片载体具有用于承载半导体晶片的开口；将一半导体晶片置于所述晶片载体的开口内，并使得所述半导体晶片需要被抛光的表面面对所述抛光垫；测量所述晶片载体的厚度，并获得所述半导体晶片被抛光后的目标厚度；根据所述晶片载体的厚度和所述半导体晶片被抛光后的目标厚度之差，设定所述半导体晶片的抛光工艺参数；所述化学机械抛光装置根据所述抛光工艺参数对所述半导体晶片进行抛光。2.如权利要求1所述的化学机械抛光方法，其特征在于，所述抛光工艺参数包括抛光时间、向所述半导体晶片施加的压力、所述抛光垫和所述半导体晶片的转速、抛光浆料温度、抛光浆料的流速以及在抛光完成时所述半导体晶片的当前厚度和所述晶片载体的厚度之差中的多种。3.如权利要求1所述的化学机械抛光方法，其特征在于，所述化学机械抛光装置根据所述抛光工艺参数对所述半导体晶片抛光完成之后，还包括：测量所述晶片载体的厚度以及所述半导体晶片被抛光后的当前厚度；根据所述晶片载体的厚度和所述半导体晶片被抛光后的当前厚度之差以及所述半导体晶片的目标厚度，判定是否需要对所述半导体晶片进行二次抛光；若否，则在所述化学机械抛光装置上对所述半导体晶片进行去离子水冲洗，并在冲洗完成后，将所述半导体晶片从所述化学机械抛光装置上取走；若是，则根据所述晶片载体的厚度和所述半导体晶片被抛光后的当前厚度之差以及所述半导体晶片的目标厚度，设定所述半导体晶片的二次抛光工艺参数，所述化学机械抛光装置根据所述抛光工艺参数对所述半导体晶片进行二次抛光。4.如权利要求3所述的化学机械抛光方法，其特征在于，所述半导体晶片被抛光后的目标厚度和当前厚度均为所述半导体晶片中心的厚度。5.如权利要求1至4中任一项所述的化学机械抛光方法，其特征在于，所述化学机械抛光装置的抛光垫包括面对所述半导体晶片上表面的上抛光垫和面对所述半导体晶片下表面的下抛光垫，所述化学机械抛光装置根据所述抛光工艺参数对所述半导体晶片的下表面和/或上表面进行抛光。6.一种化学抛光系统，其特征在于，包括：化学机械抛光装置，该化学机械抛光装置具有抛光垫以及晶片载体，所述晶片载体具有用于承载半导体晶片的开口，所述晶片载体将所述半导体晶片的相应表面面对所述抛光垫设置；载体厚度测量装置，用于测...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴恬辛，
申请(专利权)人：上海新昇半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31