焊盘寿命对化学机械抛光影响的自适应端点方法技术

本发明专利技术提供了一种焊盘寿命对化学机械抛光影响的自适应端点方法。该方法包括：为化学机械抛光(CMP)系统中的抛光焊盘限定焊盘寿命的多个时间区域；根据焊盘寿命的多个时间区域将阶梯系数分配给抛光焊盘；根据焊盘寿命影响分别限定多个时间区域的多个端点窗口；将CMP工艺施加给位于抛光焊盘上的晶圆；基于阶梯系数确定晶圆的抛光信号的时间区域；根据时间区域使端点窗口之一与抛光信号相关联；以及在由端点窗口所确定的端点处结束CMP工艺。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体领域，具体地，本专利技术涉及。
技术介绍
在半导体制造中，化学机械抛光(CMP)是设计用于对基板进行抛光并且提供整体平坦化表面的工艺。可以在例如浅沟槽隔离(STI)工艺和双镶嵌工艺的多种集成电路(IC)制造阶段实施CMP工艺。应该在适当时间(称作端点)停止CMP工艺，从而使得不存在过抛光或抛光不足。在CMP工艺期间，使用了焊盘(pad)，而焊盘会逐渐耗尽。CMP运转情况连同焊盘状态(pad condition) 一起改变。现有CMP系统没有考虑焊盘状态并且不可能精确确定对焊盘状态起作用的端点。例如，不管焊盘状态怎样，通过施加的材料所开发的CMP系统Mirra使用固定算法来确定端点。因此，可能在CMP工艺期间发生过抛光、抛光不足、 或者不可接受的凹状扭曲研磨或者腐蚀，引起短路、开路、或者性能或可靠性问题。因此，为了解决以上问题，需要通过考虑焊盘状态来精确确定CMP端点的CMP系统和方法。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种半导体制造方法，包括为化学机械抛光CMP系统中的抛光焊盘限定焊盘寿命的多个时间区域；根据焊盘寿命的多个时间区域将阶梯系数分配给抛光焊盘；根据焊盘寿命影响来将多个端点窗口分别限定至多个时间区域；将CMP工艺施加给位于抛光焊盘上的晶圆；基于阶梯系数确定晶圆的抛光信号的时间区域；根据时间区域使端点窗口中的一个与抛光信号相关联；以及在由端点窗口所确定的端点处结束CMP工艺。该方法进一步包括在CMP工艺结束以前，通过使端点窗口适用于抛光信号的部分来确定端点。其中，抛光信号为来自晶圆的乘以时间区域内的阶梯系数的信号。其中，确定时间区域包括限定抛光信号相对于时间区域的上限和下限；以及如果抛光信号的平坦部位于上限和下限的范围内，则确定抛光信号与时间区域相关联。其中，限定多个端点窗口包括将多个窗口宽度分别限定至多个端点窗口。其中，分配阶梯系数包括限定具有分别与焊盘寿命的多个时间区域相对应的多个增益级别的阶梯系数。其中，限定多个时间区域包括限定初始焊盘寿命区域、中间焊盘寿命区域、以及结束焊盘寿命区域。该方法进一步包括收集CMP数据，并且提取抛光焊盘的抛光特征参数。其中，限定焊盘寿命的多个时间区域包括基于抛光特征参数为抛光焊盘限定焊盘寿命的多个时间区域。其中，抛光特征参数包括定义为在金属材料的抛光率和电介质材料的抛光率之间的比的抛光比。其中，将抛光比定义为在铝抛光率和氧化硅抛光率之间的比。此外，还提供了一种半导体制造方法，包括对位于化学机械抛光CMP系统中的抛光焊盘上的晶圆实施CMP工艺；以及在由抛光焊盘的寿命阶段所确定的端点处结束CMP工艺。其中，结束CMP工艺包括使用具有对于抛光焊盘的寿命阶段来说特有的窗口宽度的端点窗口来确定端点。该方法进一步包括为抛光焊盘·限定多个寿命阶段；以及根据焊盘寿命影响为分别与多个寿命阶段相关的多个端点窗口限定窗口宽度。该方法进一步包括接收CMP工艺的抛光信号；基于抛光信号的电平确定抛光焊盘的寿命阶段；根据抛光焊盘的寿命阶段使端点窗口中的一个与抛光信号相关联；以及通过将端点窗口中的一个施加给抛光信号来确定端点。其中，确定抛光焊盘的寿命阶段包括将阶梯系数分配给抛光焊盘；以及根据阶梯系数放大抛光信号。其中，结束CMP工艺进一步包括根据抛光焊盘的寿命阶段确定最大时限；以及确认抛光时间是否在最大时限内。此外，还提供了一种化学机械抛光CMP系统，包括焊盘，被设计用于晶圆抛光；电机驱动器，与焊盘连接并且被设计为在晶圆抛光期间驱动焊盘；控制器，与电机驱动器连接并且被设计为控制电机驱动器；以及原位速率监控器，被设计为从位于焊盘上的晶圆收集抛光数据，基于焊盘的寿命阶段来确定CMP端点，以及将CMP端点提供给控制器。其中，原位速率监控器包括信号模块，被设计为从晶圆提取抛光信号；用于根据焊盘的寿命阶段施加阶梯系数以放大抛光信号的机构；窗口模块，用于以相应的窗口宽度来限定和施加多个端点窗口 ；以及端点模块，用于根据焊盘的寿命阶段将多个端点窗口中的一个施加给抛光信号来确定CMP端点。该系统进一步包括另一焊盘，用于晶圆抛光并且与原位速率监控器连接。附图说明当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本专利技术。应该强调的是，根据工业中的标准实践，各种部件没有被按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增加或减少。此外，为了简单，没有在所有附图中示出所有部件。图I为根据本专利技术的多个方面所构成的化学机械抛光(CMP)系统的一个实施例的示意图。图2为在图I的CMP系统中所处理的半导体晶圆的截面图。图3为在根据本专利技术的一个实施例的多个方面所构成的图I的CMP系统中所实施的CMP工艺的流程图。图4为在抛光时间的过程中CMP抛光信号的图表。图5为根据本专利技术的多个方面建立的多种时间区域处的抛光信号的图表。图6为根据本专利技术的多个方面所构成的阶梯系数的图表。图7和图8为用于根据本专利技术的多个方面确定所建立的CMP端点的多个时间区域处的抛光信号的图表。图9为根据一个实施例集成图I的CMP系统的集成电路制造系统的示意图。具体实施例方式本专利技术大体上涉及化学机械抛光(CMP)系统和利用这种系统的方法。然而，应理解，为了实施本专利技术的不同部件，以下公开提供了许多不同的实施例或实例。以下描述元件和布置的特定实例以简化本公开。当然这些仅仅是实例并不旨在进行限定。此外，本公开可在各个实例中重复参照数字和/或字母。该重复是为了简明和清楚，而且其本身没有规定所述各种实施例和/或结构之间的关系。参照图I，不出了化学机械抛光(CMP)系统100的一个实施例的不意图。CMP系统100包括一个或者多个抛光焊盘(polishing pad) 104，被配置在CMP系统中，用于对晶圆102进行抛光。为了简单，在图I中仅示出了一个抛光焊盘。CMP系统100包括电机驱动器106，与抛光焊盘104连接并且被设计为在CMP工艺 (或者抛光工艺)期间驱动抛光焊盘104。CMP系统100还包括控制器108，与电机驱动器106连接并且被设计为在CMP工艺期间控制电机驱动器106。CMP系统100进一步包括原位(in-situ)速率监控器(ISRM) 110，被设计为在CMP工艺期间原位监控来自CMP工艺(诸如来自抛光焊盘104或者来自位于抛光焊盘104上的晶圆)的抛光速率。将ISRM 110被设计为，在CMP工艺期间从抛光焊盘104或者从位于该抛光焊盘104上的晶圆收集CMP数据，该CMP数据包括抛光速率。在一个实施例中，ISRM110可以进一步包括信号模块，被设计为从晶圆提取抛光信号(或者端点信号)；用于根据抛光焊盘104的寿命阶段(stage)施加阶梯系数以放大抛光信号的机构；窗口模块，用于通过相应窗口宽度限定和施加多个端点窗口 ；以及端点模块，用于通过根据抛光焊盘的寿命阶段将多个端点窗口中的一个施加给抛光信号来确定CMP端点。还将抛光焊盘的寿命阶段称作抛光焊盘的寿命时间的时间区域并且以下将对其进行进一步描述。CMP系统100可以进一步包括其他元件，诸如抛光头、提供抛光液而供水的机构、晶圆加载机构、以及其他必要元件。在一实例中，可以通过与CMP系统100结合或者与该系统集成的CMP数据模块111来实施CMP本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.03.10 US 13/045,2891.一种半导体制造方法，包括 为化学机械抛光CMP系统中的抛光焊盘限定焊盘寿命的多个时间区域； 根据焊盘寿命的所述多个时间区域将阶梯系数分配给所述抛光焊盘； 根据焊盘寿命影响来将所述多个端点窗口分别限定至所述多个时间区域； 将CMP工艺施加给位于所述抛光焊盘上的晶圆； 基于所述阶梯系数确定所述晶圆的抛光信号的时间区域； 根据所述时间区域使所述端点窗口中的一个与所述抛光信号相关联；以及 在由所述端点窗口所确定的端点处结束所述CMP工艺。2.根据权利要求I所述的半导体制造方法，进一步包括在所述CMP工艺结束以前，通过使所述端点窗口适用于所述抛光信号的部分来确定所述端点。3.根据权利要求I所述的半导体制造方法，其中，所述抛光信号为来自所述晶圆的乘以所述时间区域内的所述阶梯系数的信号。4.根据权利要求I所述的半导体制造方法，其中，确定所述时间区域包括 限定所述抛光信号相对于所述时间区域的上限和下限；以及 如果所述抛光信号的平坦部位于所述上限和所述下限的范围内，则确定所述抛光信号与所述时间区...

【专利技术属性】
技术研发人员：李储安，黄惠琪，张简鹏崇，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：