一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的方法及装置，该方法包括获取第一预设数量个型号相同的晶圆分别对应的理想研磨时间；对理想研磨时间进行拟合，得到拟合函数；根据理想研磨时间对应的理想研磨时间区域，将拟合函数加上第一阈值作为研磨时间上限，将拟合函数减去第二阈值作为研磨时间下限，以使理想研磨时间区域的预设比例分布在研磨时间上限和研磨时间下限之间。将研磨时间上限和研磨时间下限均设置成动态的值而非固定值，相比于现有技术本方案可以使待生产的晶圆的实际研磨时间更大概率的分布在所述研磨时间上限和所述研磨时间下限之间，并且研磨时间上限和研磨时间下限之间的差值较小，从而提高了研磨工艺的稳定性。

A method and device for setting the upper limit and lower limit of grinding time

【技术实现步骤摘要】
一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的方法及装置
本专利技术涉及集成电路制造领域，特别涉及一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的方法及装置。
技术介绍
化学机械研磨(ChemicalMechanicalPolish，CMP)于上世纪八十年代逐步应用于集成电路制造工艺中，随着制程的深入细化，其应用也更加广泛。晶圆研磨后的厚度是化学机械研磨的最关键参数，同时也是集成电路设计的重要参数，工艺厚度和设计厚度需要高度匹配，两者失配可能会造成良率或性能上的损失，因此晶圆研磨后的厚度稳定性是CMP工艺追求的最重要的目标之一。用于改善晶圆研磨后的厚度稳定性的措施有很多，目前主要包括终点侦测(Endpointdetection)系统、厚度反馈APC(AdvancedProcessControl，先进过程控制)系统和其它以这两类系统为基础做出的一些改进的系统。由于晶圆表面的膜质及其结构或系统本身原因，部分工艺无法使用终点侦测系统，而只能使用APC系统。在理想情况下，APC系统的工作原理参考图1所示，APC系统首先对晶圆进行前值测量以获取晶圆的初始厚度，然后APC系统根据晶圆的初始厚度、目标厚度和当前研磨速率计算研磨时间，更新研磨时间并反馈给研磨设备，研磨设备根据该研磨时间对晶圆进行研磨，研磨后APC系统对晶圆的厚度进行后值测量以获取研磨后的厚度，并获取研磨后的厚度与目标厚度的差异，并除以研磨速率获得补偿研磨时间，反馈给后续的晶圆；如此循环，保证后续晶圆的厚度在规定的范围内。如图2(a)所示，图中阴影区域表示理想研磨时间区域，理想研磨时间区域基本上分布在研磨时间上限和研磨时间下限之间。理想研磨时间是指晶圆经过实际研磨时间的研磨后所得厚度与目标厚度的差异，该差异除以研磨速率换算成研磨时间差异，研磨时间差异加在实际研磨时间上，就得到了理想研磨时间。晶圆经过理想研磨时间的研磨后所得厚度与目标厚度一致。实际研磨时间一般也称为研磨时间，即APC反馈或人为给出的研磨时间，晶圆经过实际研磨时间的研磨后所得厚度，往往与目标厚度有差异。现有的研磨时间上限和研磨时间下限是根据经验数据设置的固定值，研磨时间上限和研磨时间下限基本覆盖理想研磨时间区域即可，例如，将理想研磨时间区域的值从大到小排列，研磨时间上限通常取排在90％左右的数值，研磨时间下限通常取排在10％左右的数值；如果存在产品安全窗口较小的情况，还需要收紧研磨时间上限与研磨时间下限。当瞬时研磨速率有较大变化时，APC系统反馈的研磨时间可能偏大或偏小，这样可能造成研磨后的晶圆偏薄或偏厚。如图3(a)和图4(a)所示，在APC反馈的研磨时间超出此范围时，执行此范围的研磨时间上限或研磨时间下限，此方法可以最大程度地减少报废。但是，如图3(a)所示，在APC系统的耗材使用寿命处于前期时，研磨时间上限与APC反馈的研磨时间相差较多，即使有研磨时间下限保护，仍然有可能出现晶圆研磨后偏薄报废的可能；如图4(a)所示，在APC系统的耗材使用寿命处于后期时，研磨时间下限与APC反馈的研磨时间相差较多，即使有研磨时间上限保护，仍然有可能出现晶圆研磨后偏厚返工的可能；如图5(a)所示，为了大幅降低报废几率，研磨时间上限往往会被人为下调，在实际研磨速率偏低的情况下，就大大增加了晶圆研磨后偏厚返工的几率。而晶圆研磨后的厚度偏移会影响良率和性能等。
技术实现思路
本专利技术提供了一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的方法及装置，以解决现有技术中固定的研磨时间上限和研磨时间下限导致晶圆研磨后偏厚或偏薄的技术问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的方法，所述设置方法包括以下步骤：S1：获取第一预设数量个型号相同的晶圆分别对应的理想研磨时间；S2：对所述理想研磨时间进行拟合，得到拟合函数；S3：根据所述理想研磨时间对应的理想研磨时间区域，将所述拟合函数加上第一阈值作为所述研磨时间上限，将所述拟合函数减去第二阈值作为所述研磨时间下限，以使所述理想研磨时间区域的预设比例分布在所述研磨时间上限和所述研磨时间下限之间。可选的，所述S2中，对所述理想研磨时间进行拟合的步骤具体包括：将所述理想研磨时间作为纵坐标，各理想研磨时间对应的研磨垫的使用时间和修整盘的使用时间作为横坐标，拟合得到所述拟合函数的表达式为T＝T(0)+T(P)+T(D)，其中，T表示晶圆的理想研磨时间，T(0)表示所述研磨垫的使用时间和所述修整盘的使用时间均为0时、且研磨率处于预设范围时晶圆的第一研磨时间，所述T(P)表示随所述研磨垫的使用时间而变化的晶圆的第二研磨时间，所述T(D)表示随所述修整盘的使用时间而变化的晶圆的第三研磨时间。可选的，所述S2中，对所述理想研磨时间进行拟合的步骤具体包括：利用二元二次回归的拟合算法对所述理想研磨时间进行拟合，得到所述拟合函数的表达式为T＝T(0)+a*P^2+b*P+c*D^2+d*D+e*P*D+f，其中，所述P为所述研磨垫的使用时间，所述D为所述修整盘的使用时间，所述a、b、c、d、e、f分别为所述拟合函数的系数。可选的，所述S2中，对所述理想研磨时间进行拟合的步骤具体包括：利用二元指数回归的拟合算法对所述理想研磨时间进行拟合，得到所述拟合函数的表达式为T＝T(0)+exp(xP+yD+z)，其中，exp为自然常数e，P为所述研磨垫的使用时间，D为所述修整盘的使用时间，x、y、z为二元指数函数的系数。本专利技术还提供了一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的方法，所述设置方法包括以下步骤：S101：获取第一预设数量个型号相同的晶圆分别对应的理想研磨时间；S102：对所述理想研磨时间进行拟合，得到拟合函数；S103：根据第二预设数量个晶圆研磨后的实际厚度与目标厚度的差值的平均值，计算待补偿研磨量；S104：将所述待补偿研磨量除以当前的研磨速率，得到待补偿的研磨时间；S105：判断所述当前的研磨速率是否小于预设的速率，如果所述当前的研磨速率小于预设的速率，且所述待补偿的研磨时间为正值，则将所述待补偿的研磨时间乘以第一安全系数，得到补偿时间；如果所述当前的研磨速率小于预设的速率，且所述待补偿的研磨时间为负值，则将所述待补偿的研磨时间乘以第二安全系数，得到补偿时间；如果所述当前的研磨速率大于预设的速率，且所述待补偿的研磨时间为负值，则将所述待补偿的研磨时间乘以第三安全系数，得到补偿时间；如果所述当前的研磨速率大于预设的速率，且所述待补偿的研磨时间为正值，则将所述待补偿的研磨时间乘以第四安全系数，得到补偿时间；S106：根据所述理想研磨时间对应的理想研磨时间区域，将所述拟合函数加上第一阈值和所述补偿时间作为所述研磨时间上限；将所述拟合函数减去第二阈值，再加上所述补偿时间作为所述研磨时间下限，以使所述理想研磨时间区域的预设比例分布在所述研磨时间上限和所述研磨时间下限之间。可选的，所述第二数量个晶圆包括n天生产的晶圆，所述n≥3，所述补偿研磨时间的函数表达式为T(F)＝0.382*i+0.23本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的方法，其特征在于，所述设置方法包括以下步骤：/nS1：获取第一预设数量个型号相同的晶圆分别对应的理想研磨时间；/nS2：对所述理想研磨时间进行拟合，得到拟合函数；/nS3：根据所述理想研磨时间对应的理想研磨时间区域，将所述拟合函数加上第一阈值作为所述研磨时间上限，将所述拟合函数减去第二阈值作为所述研磨时间下限，以使所述理想研磨时间区域的预设比例分布在所述研磨时间上限和所述研磨时间下限之间。/n

【技术特征摘要】
1.一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的方法，其特征在于，所述设置方法包括以下步骤：
S1：获取第一预设数量个型号相同的晶圆分别对应的理想研磨时间；
S2：对所述理想研磨时间进行拟合，得到拟合函数；
S3：根据所述理想研磨时间对应的理想研磨时间区域，将所述拟合函数加上第一阈值作为所述研磨时间上限，将所述拟合函数减去第二阈值作为所述研磨时间下限，以使所述理想研磨时间区域的预设比例分布在所述研磨时间上限和所述研磨时间下限之间。


2.根据权利要求1所述的一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的方法，其特征在于，所述S2中，对所述理想研磨时间进行拟合的步骤具体包括：
将所述理想研磨时间作为纵坐标，各理想研磨时间对应的研磨垫的使用时间和修整盘的使用时间作为横坐标，拟合得到所述拟合函数的表达式为T＝T(0)+T(P)+T(D)，其中，T表示晶圆的理想研磨时间，T(0)表示所述研磨垫的使用时间和所述修整盘的使用时间均为0时、且研磨率处于预设范围时晶圆的第一研磨时间，所述T(P)表示随所述研磨垫的使用时间而变化的晶圆的第二研磨时间，所述T(D)表示随所述修整盘的使用时间而变化的晶圆的第三研磨时间。


3.根据权利要求2所述的一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的方法，其特征在于，所述S2中，对所述理想研磨时间进行拟合的步骤具体包括：
利用二元二次回归的拟合算法对所述理想研磨时间进行拟合，得到所述拟合函数的表达式为T＝T(0)+a*P^2+b*P+c*D^2+d*D+e*P*D+f，其中，所述P为所述研磨垫的使用时间，所述D为所述修整盘的使用时间，所述a、b、c、d、e、f分别为所述拟合函数的系数。


4.根据权利要求2所述的一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的方法，其特征在于，所述S2中，对所述理想研磨时间进行拟合的步骤具体包括：
利用二元指数回归的拟合算法对所述理想研磨时间进行拟合，得到所述拟合函数的表达式为T＝T(0)+exp(xP+yD+z)，其中，exp为自然常数e，P为所述研磨垫的使用时间，D为所述修整盘的使用时间，x、y、z为二元指数函数的系数。


5.一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的方法，其特征在于，所述设置方法包括以下步骤：
S101：获取第一预设数量个型号相同的晶圆分别对应的理想研磨时间；
S102：对所述理想研磨时间进行拟合，得到拟合函数；
S103：根据第二预设数量个晶圆研磨后的实际厚度与目标厚度的差值的平均值，计算待补偿研磨量；
S104：将所述待补偿研磨量除以当前的研磨速率，得到待补偿的研磨时间；
S105：判断所述当前的研磨速率是否小于预设的速率，如果所述当前的研磨速率小于预设的速率，且所述待补偿的研磨时间为正值，则将所述待补偿的研磨时间乘以第一安全系数，得到补偿时间；如果所述当前的研磨速率小于预设的速率，且所述待补偿的研磨时间为负值，则将所述待补偿的研磨时间乘以第二安全系数，得到补偿时间；如果所述当前的研磨速率大于预设的速率，且所述待补偿的研磨时间为负值，则将所述待补偿的研磨时间乘以第三安全系数，得到补偿时间；如果所述当前的研磨速率大于预设的速率，且所述待补偿的研磨时间为正值，则将所述待补偿的研磨时间乘以第四安全系数，得到补偿时间；
S106：根据所述理想研磨时间对应的理想研磨时间区域，将所述拟合函数加上第一阈值和所述补偿时间作为所述研磨时间上限；将所述拟合函数减去第二阈值，再加上所述补偿时间作为所述研磨时间下限，以使所述理想研磨时间区域的预设比例...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨松波，邓建宁，何亮亮，
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