一种化学机械研磨装置及化学机械研磨制程的终点判断方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种化学机械研磨装置及化学机械研磨制程的终点判断方法，所述化学机械研磨装置包括研磨台和检测设备，研磨台用于放置样品；检测设备用于对在研磨过程中研磨所形成的研磨产物持续进行特征光谱分析，以获取所述研磨产物中的组分变化与时间之间的对应关系。利用所述化学机械研磨装置获取所述研磨产物中的组分变化与时间之间的对应关系，判断当前化学机械研磨制程是否到达终点，有助于提高判断研磨终点的准确性；检测设备直接对研磨产物进行特征光谱分析，无需使用精密度高且价格昂贵的传感器，降低成本；检测设备对于研磨产物检测的位置具有灵活性，因此无需对化学机械研磨装置的形状构造进行特殊设计，检测过程简单方便。方便。方便。

【技术实现步骤摘要】
一种化学机械研磨装置及化学机械研磨制程的终点判断方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造
，特别涉及一种化学机械研磨装置及化学机械研磨制程的终点判断方法。

技术介绍

[0002]随着半导体器件的尺寸日渐减小，由于多层互连或填充深度较大的沉积过程导致了晶片表面有过大的起伏，引起光刻工艺聚焦的困难，使得对线宽的控制能力减弱，降低了整个晶片上线宽的一致性，因此，业界引入了化学机械研磨(ChemicalMechanicalPolishing，CMP)技术，即同时利用一抛光装置与一抛光剂来去除半导体晶片上的不平坦处。具体由抛光装置相对半导体晶片进行机械运动，再加上抛光剂与半导体晶片之间所产生的化学反应而形成一有效的抛光力，使该半导体晶片暴露出的表面可加以有效的平坦化。
[0003]在此过程中，终点检测是至关重要的，无论是终点检测过早或过晚，都会对产品有不好的影响。尤其是过晚，会导致过度蚀刻，出现产品报废；过早的话，可以通过再蚀刻来挽救，但这样也增加了产品的风险及降低了生产效率。
[0004]如图1所示，其中显示的是一个现有的用来进行化学机械研磨工艺的设备的示意图，此设备通常包括一个用来进行芯片研磨的研磨台1
’
(PolishingPlaten)，以及一个用来抓持需研磨芯片的握柄2
’
(Holder)。在研磨时，握柄抓持芯片3
’
的背面，并使芯片3
’
的需研磨表面压抵于研磨台1
’
上所铺设的一研磨垫(PolishingPad)上，研磨台1
’
和握柄2
’
各自顺着一定的方向旋转而产生相对运动，同时抛光剂5
’
(Slurry)供应至芯片3
’
与研磨垫4
’
之间。通过抛光剂5
’
所提供的化学反应及芯片3
’
在研磨台1
’
上所承受的机械研磨，便可将芯片3
’
表面的高低不平部分平坦化。一透明的窗口嵌置于研磨垫4
’
顶层中以作为检测窗口。一终点检测系统6
’
设置于研磨台下方的一适当位置处，用于检测芯片的研磨状态。
[0005]典型地，现有的利用光学法对终点进行判断的终点检测系统6
’
由光源、接收器及处理器组成。当研磨台1
’
转动至适当位置时，由光源发射的一光束通过研磨台1
’
的孔洞与研磨垫4
’
中的窗口而投射至芯片3
’
上，自芯片3
’
反射回来的光束由接收器所接收，接着利用处理器分析反射光强度对时间的变化，便可监控芯片3
’
的研磨状态及决定研磨终点。此方法要求研磨垫4
’
可透反射光以及研磨台1
’
具有孔洞，增加成本。
[0006]此外，其他的终点检测方法还包括电流法以及扭矩法，通过传感器感知电流的变化以判断研磨程度，不仅要求传感器的精度高，而且只考虑如何通过使用传感器的排布设计等物理手段对芯片进行终点检测，不可避免将出现误抓和漏抓的可能性，误抓即上述终点检测过早，漏抓即上述终点检测过晚，这对产品良率以及产品生产效率都会产生负面影响。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种化学机械研磨装置及化学机械研磨制程的终点判断
方法，以解决提高化学机械研磨制程终点判断准确性的问题。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种化学机械研磨装置及化学机械研磨制程的终点判断方法，其中，所述化学机械研磨装置包括研磨台，用于放置样品；以及，检测设备，用于对在研磨过程中研磨所形成的研磨产物持续进行特征光谱分析，以获取所述研磨产物中的组分变化与时间之间的对应关系。
[0009]优选的，在所述化学机械研磨装置中，所述检测设备包括发射器、接收器以及分析仪；所述发射器用于向所述研磨产物发射检测光线；所述接收器用于接收所述检测光线与所述研磨产物相互作用而产生的特征光谱；所述分析仪用于通过分析所述特征光谱以获取所述研磨产物中的组分和时间之间的所述对应关系。
[0010]优选的，在所述化学机械研磨装置中，所述化学机械研磨装置还包括抛光剂供应设备，用于提供抛光剂，使得所述样品在研磨过程中与所述抛光剂发生化学反应。
[0011]优选的，在所述化学机械研磨装置中，所述抛光剂具有特定离子，所述特定离子与所述研磨产物产生化学反应生成特定化合物，所述特定化合物在与所述检测光线相互作用后产生强特征光谱。
[0012]本专利技术还提供一种化学机械研磨制程的终点判断方法，包括：提供一样品；对所述样品进行研磨；在研磨过程中，对研磨形成的研磨产物持续进行特征光谱分析以获取所述研磨产物的组分变化与时间之间的对应关系；以及，根据所述对应关系，判断当前化学机械研磨制程是否达到终点。
[0013]优选的，在所述化学机械研磨制程的终点判断方法中，所述对研磨形成的所述研磨产物持续进行特征光谱分析的方法包括：向所述研磨产物发射检测光线；所述检测光线与所述研磨产物相互作用而产生特征光谱；对所述特征光谱持续进行分析。
[0014]优选的，在所述化学机械研磨制程的终点判断方法中，所述样品包括自上而下依次堆叠的待研磨层和停止层，所述根据所述对应关系，判断当前化学机械研磨制程是否达到终点的方法包括：将所述待研磨层的组成物所消失的时间判定为研磨终点时间。
[0015]优选的，在所述化学机械研磨制程的终点判断方法中，所述根据所述对应关系，判断当前化学机械研磨制程是否达到终点的方法包括：将所述停止层的组成物出现所对应的时间判定为研磨终点时间。
[0016]优选的，在所述化学机械研磨制程的终点判断方法中，在对所述样品进行研磨之前，增加抛光剂，使得所述抛光剂与所述样品发生化学反应。
[0017]优选的，在所述化学机械研磨制程的终点判断方法中，所述抛光剂具有特定离子，所述特定离子与所述研磨产物产生化学反应生成特定化合物，所述特定化合物在与所述检测光线相互作用后产生强特征光谱。
[0018]综上所述，本专利技术提供一种化学机械研磨装置及化学机械研磨制程的终点判断方法，所述化学机械研磨装置包括研磨台，用于放置样品；以及，检测设备，用于对在研磨过程中研磨所形成的研磨产物持续进行特征光谱分析，以获取所述研磨产物中的组分变化与时间之间的对应关系。利用所述化学机械研磨装置获取所述研磨产物中的组分变化与时间之间的对应关系，进而判断当前化学机械研磨制程是否到达终点。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：
[0020]1、根据获取到的所述研磨产物中的组分变化与时间之间的对应关系，判断化学机
械研磨制程是否到达终点，有助于提高判断研磨终点的准确性，进而提高所述样品的研磨质量。
[0021]2、所述检测设备直接对所述研磨产物进行特征光谱分析，无需使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种化学机械研磨装置，其特征在于，包括：研磨台，用于放置样品；以及，检测设备，用于对在研磨过程中研磨所形成的研磨产物持续进行特征光谱分析，以获取所述研磨产物中的组分变化与时间之间的对应关系。2.如权利要求1所述的化学机械研磨装置，其特征在于，所述检测设备包括发射器、接收器以及分析仪；所述发射器用于向所述研磨产物发射检测光线；所述接收器用于接收所述检测光线与所述研磨产物相互作用而产生的特征光谱；所述分析仪用于分析所述特征光谱并获取所述研磨产物中的组分和时间之间的所述对应关系。3.如权利要求1所述的化学机械研磨装置，其特征在于，所述化学机械研磨装置还包括抛光剂供应设备，用于提供抛光剂，使得所述样品在研磨过程中与所述抛光剂发生化学反应。4.如权利要求3所述的化学机械研磨装置，其特征在于，所述抛光剂具有特定离子，所述特定离子与所述研磨产物产生化学反应生成特定化合物，所述特定化合物在与所述检测光线相互作用后产生强特征光谱。5.一种化学机械研磨制程的终点判断方法，其特征在于，包括：提供一样品，所述样品包括自上而下依次堆叠的待研磨层和停止层，；对所述样品进行研磨；在研磨过程中，对研磨形成的研磨产物持续进行特征光谱分析以获取所述研磨产物的组分变化与时间之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙博，张磊，刘浩，
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：