本發(fā)明涉及化學(xué)機(jī)械平坦化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及化學(xué)機(jī)械平坦化工藝中晶圓邊緣區(qū)域平整度優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
化學(xué)機(jī)械平坦化技術(shù)（chemicalmechanicalplanarization，簡(jiǎn)稱cmp）是目前集成電路制造中最有效的晶圓全局平坦化方法，它利用化學(xué)與機(jī)械的協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)晶圓表面的超精密拋光?；瘜W(xué)機(jī)械平坦化后的晶圓表面平整度和均勻性是化學(xué)機(jī)械平坦化的關(guān)鍵評(píng)價(jià)指標(biāo)。
化學(xué)機(jī)械平坦化過(guò)程參數(shù)及影響因素眾多（包括拋光時(shí)間、拋光頭壓力、拋光頭及拋光盤轉(zhuǎn)速、拋光液組分流量及落點(diǎn)等），相互作用機(jī)理復(fù)雜，因此，改善晶圓表面平整度和均勻性是一項(xiàng)系統(tǒng)優(yōu)化工程。
現(xiàn)有技術(shù)中多從單一硬件、耗材及工藝參數(shù)入手，針對(duì)單一特定因素改善拋光工藝，例如從硬件角度入手，對(duì)拋光頭進(jìn)行分區(qū)域壓力控制，將titanhead升級(jí)為profilerhead和contourhead；或?qū)Ρ３汁h(huán)（retainerring）進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，改善拋光過(guò)程中晶圓邊緣區(qū)域的應(yīng)力突變；或在拋光液中加入添加劑（additive），配合落點(diǎn)位置，改善邊緣形貌。
以上從硬件、耗材及單一因素角度優(yōu)化的技術(shù)方案，各具特點(diǎn)，但都在cmp工藝系統(tǒng)中引入了新條件和因素，具有實(shí)施成本高、驗(yàn)證周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，提供了化學(xué)機(jī)械平坦化工藝中晶圓邊緣區(qū)域平整度優(yōu)化方法，其步驟合理，有效改善晶圓邊緣區(qū)域的平整度和片內(nèi)表面均勻性，提高晶圓表面可利用面積，有助于改善產(chǎn)品良率。
本發(fā)明的技術(shù)方案
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的化學(xué)機(jī)械平坦化工藝中晶圓邊緣區(qū)域平整度優(yōu)化方法，具體包括以下步驟：
s1，使用膜厚測(cè)量?jī)x測(cè)量晶圓的表面形貌，計(jì)算并對(duì)比邊緣區(qū)域及中心區(qū)域的膜厚均值；
s2，在1#拋光盤上采用調(diào)整保持環(huán)的壓力及改變拋光盤與拋光頭之間的轉(zhuǎn)速差相結(jié)合的分步平坦化方式進(jìn)行全局粗拋；
s3，在2#拋光盤上采用調(diào)整保持環(huán)的壓力及改變拋光盤與拋光頭之間的轉(zhuǎn)速差相結(jié)合的分步平坦化方式進(jìn)行邊緣區(qū)域平整度改善精拋；
s4，在3#拋光盤上使用低壓等離子水沖洗晶圓表面。
進(jìn)一步地，根據(jù)s1量測(cè)對(duì)比結(jié)果，所述晶圓邊緣區(qū)域的膜厚值高于中心區(qū)域膜厚值時(shí)，在步驟s2粗拋及步驟s3精拋過(guò)程中，降低保持環(huán)的壓力并增大拋光盤與拋光頭之間的轉(zhuǎn)速差。
進(jìn)一步地，根據(jù)s1量測(cè)對(duì)比結(jié)果，所述晶圓邊緣區(qū)域的膜厚值低于中心區(qū)域膜厚值時(shí)，在步驟s2粗拋及步驟s3精拋過(guò)程中，提高保持環(huán)的壓力并縮小拋光盤與拋光頭之間的轉(zhuǎn)速差。
進(jìn)一步地，步驟s3中，晶圓邊緣區(qū)域平整度改善的方法還包括單獨(dú)調(diào)整保持環(huán)的壓力，單獨(dú)改變拋光盤與拋光頭之間的轉(zhuǎn)速差。
進(jìn)一步地，保持環(huán)的壓力調(diào)整范圍為0.5～1.5psi。
進(jìn)一步地，拋光盤與拋光頭之間的轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍為1～5rpm，在化學(xué)機(jī)械拋光過(guò)程中，采用拋光盤的轉(zhuǎn)速不變，改變拋光頭的轉(zhuǎn)速的方法，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速差的調(diào)整。
本發(fā)明有益效果：
本發(fā)明提供的化學(xué)機(jī)械平坦化工藝中晶圓邊緣區(qū)域平整度優(yōu)化方法，其步驟合理，有效改善了邊緣區(qū)域的平整度和片內(nèi)表面均勻性，其具體效果如下：
（1）采用調(diào)整保持環(huán)的壓力及改變拋光盤與拋光頭之間的轉(zhuǎn)速差相結(jié)合的方式，有效改善了晶圓邊緣區(qū)域的平整度；
（2）采用晶圓邊緣區(qū)域平整度優(yōu)化方法，有效提高了晶圓表面可利用面積，改善了產(chǎn)品良率。
附圖說(shuō)明
通過(guò)結(jié)合以下附圖所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述優(yōu)點(diǎn)將變得更清楚和更容易理解，這些附圖只是示意性的，并不限制本發(fā)明，其中：
圖1是本發(fā)明所述化學(xué)機(jī)械平坦化的流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明化學(xué)機(jī)械平坦化工藝中晶圓邊緣區(qū)域平整度優(yōu)化方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
在此記載的實(shí)施例為本發(fā)明特定的具體實(shí)施方式，用于說(shuō)明本發(fā)明的構(gòu)思，均是解釋性和示例性的，不應(yīng)解釋為對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式及本發(fā)明范圍的限制。除在此記載的實(shí)施例外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還能夠基于本申請(qǐng)權(quán)利要求書和說(shuō)明書所公開(kāi)的內(nèi)容采用顯而易見(jiàn)的其它技術(shù)方案，這些技術(shù)方案包括采用對(duì)在此記載的實(shí)施例的做出任何顯而易見(jiàn)的替換和修改的技術(shù)方案。
本發(fā)明提供的化學(xué)機(jī)械平坦化工藝中晶圓邊緣區(qū)域平整度優(yōu)化方法，其流程圖，如圖1所示。其具體包括以下步驟，
s1，使用膜厚測(cè)量?jī)x測(cè)量晶圓的表面形貌，計(jì)算并對(duì)比邊緣區(qū)域及中心區(qū)域的膜厚均值；
具體地，使用標(biāo)準(zhǔn)離線或在線膜厚儀，在扣除去邊值的情況下，采用linear或polar測(cè)量方法，對(duì)晶圓表面形貌進(jìn)行預(yù)判，分別計(jì)算并對(duì)比邊緣區(qū)域和中心區(qū)域膜厚平均值。
s2，在1#拋光盤上采用調(diào)整保持環(huán)的壓力及改變拋光盤與拋光頭之間的轉(zhuǎn)速差相結(jié)合的分步平坦化方式進(jìn)行全局粗拋；
s3，在2#拋光盤上采用調(diào)整保持環(huán)的壓力及改變拋光盤與拋光頭之間的轉(zhuǎn)速差相結(jié)合的分步平坦化方式進(jìn)行邊緣區(qū)域平整度改善精拋；
在該步驟中，晶圓邊緣區(qū)域平整度改善的方法還包括單獨(dú)調(diào)整保持環(huán)的壓力，單獨(dú)改變拋光盤與拋光頭之間的轉(zhuǎn)速差。
s4，在3#拋光盤上使用低壓等離子水沖洗晶圓表面。
在本申請(qǐng)中，根據(jù)s1量測(cè)對(duì)比結(jié)果，所述晶圓邊緣區(qū)域的膜厚值高于中心區(qū)域膜厚值時(shí)，在步驟s2粗拋及步驟s3精拋過(guò)程中，降低保持環(huán)的壓力并增大拋光盤與拋光頭之間的轉(zhuǎn)速差；所述晶圓邊緣區(qū)域的膜厚值低于中心區(qū)域膜厚值時(shí)，在步驟s2粗拋及步驟s3精拋過(guò)程中，提高保持環(huán)的壓力并縮小拋光盤與拋光頭之間的轉(zhuǎn)速差。
在本申請(qǐng)中，保持環(huán)的壓力調(diào)整范圍為0.5～1.5psi。如保持環(huán)的壓力可以由6psi，降低至5psi或增加至6.5psi。
進(jìn)一步地，拋光盤與拋光頭之間的轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍為1～5rpm，在化學(xué)機(jī)械拋光過(guò)程中，采用拋光盤的轉(zhuǎn)速不變，改變拋光頭的轉(zhuǎn)速的方法，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速差的調(diào)整。
根據(jù)本發(fā)明所述的優(yōu)化方法，當(dāng)晶圓邊緣區(qū)域的膜厚值高于中心區(qū)域膜厚值時(shí)，具體的平坦化工藝方法為：
第一步：在拋光盤1上進(jìn)行粗拋，其關(guān)鍵工藝參數(shù)如下：
（1）全局粗拋
保持環(huán)/內(nèi)腔/背膜的壓力：6/4/4psi（主壓力：3~4.5psi）；
拋光盤/拋光頭的轉(zhuǎn)速：93/87rpm（50~120rpm）；
拋光液的流量：120ml/min（80~180ml/min）；
修整器的下壓力：5lbf（5~10lbf），修整時(shí)間（30~90s）。
（2）優(yōu)化邊緣粗拋
保持環(huán)/內(nèi)腔/背膜的壓力：5/4/4psi（主壓力：3~4.5psi）；
拋光盤/拋光頭的轉(zhuǎn)速：93/83rpm（50~120rpm）；
拋光液的流量：120ml/min（80~180ml/min）；
修整器的下壓力：5lbf（5~10lbf），修整時(shí)間（30~90s）。
第二步：在拋光盤2上對(duì)邊緣區(qū)平整度優(yōu)化精拋
（1）全局精拋
保持環(huán)/內(nèi)腔/背膜的壓力：6/4/4psi（主壓力：3~4.5psi）；
拋光盤/拋光頭的轉(zhuǎn)速：63/57rpm（50~120rpm）；
拋光液的流量：120ml/min（80~180ml/min）；
修整器的下壓力：5lbf（5~10lbf），修整時(shí)間（30~90s）。
（2）優(yōu)化邊緣精拋
保持環(huán)/內(nèi)腔/背膜的壓力：5/4/4psi（主壓力：3~4.5psi）；
拋光盤/拋光頭的轉(zhuǎn)速：63/53rpm（50~120rpm）；
拋光液的流量：120ml/min（80~180ml/min）；
修整器的下壓力：5lbf（5~10lbf），修整時(shí)間（30~90s）。
第三步：在3#拋光盤上使用低壓等離子水沖洗晶圓表面
保持環(huán)/內(nèi)腔/背膜的壓力：2/1.5/1.51psi（主壓力：1~2psi）；
拋光盤/拋光頭的轉(zhuǎn)速：63/57rpm（50~120rpm）；
低壓等離子水；
修整器的下壓力：3lbf（2~5lbf），修整時(shí)間（30~90s）。
當(dāng)晶圓邊緣區(qū)域的膜厚值低于中心區(qū)域膜厚值時(shí)，具體的平坦化工藝方法為：
第一步：在拋光盤1上進(jìn)行粗拋，其關(guān)鍵工藝參數(shù)如下：
（1）全局粗拋
保持環(huán)/內(nèi)腔/背膜的壓力：6/4/4psi（主壓力：3~4.5psi）；
拋光盤/拋光頭的轉(zhuǎn)速：93/87rpm（50~120rpm）；
拋光液的流量：120ml/min（80~180ml/min）；
修整器的下壓力：5lbf（5~10lbf），修整時(shí)間（30~90s）。
（2）優(yōu)化邊緣粗拋
保持環(huán)/內(nèi)腔/背膜的壓力：6.5/4/4psi（主壓力：3~4.5psi）；
拋光盤/拋光頭的轉(zhuǎn)速：93/90rpm（50~120rpm）；
拋光液的流量：120ml/min（80~180ml/min）；
修整器的下壓力：5lbf（5~10lbf），修整時(shí)間（30~90s）。
第二步：在拋光盤2上對(duì)邊緣區(qū)優(yōu)化精拋
（1）全局精拋
保持環(huán)/內(nèi)腔/背膜的壓力：6/4/4psi（主壓力：3~4.5psi）；
拋光盤/拋光頭的轉(zhuǎn)速：63/57rpm（50~120rpm）；
拋光液的流量：120ml/min（80~180ml/min）；
修整器的下壓力：5lbf（5~10lbf），修整時(shí)間（30~90s）。
（2）優(yōu)化邊緣精拋
保持環(huán)/內(nèi)腔/背膜的壓力：6.5/4/4psi（主壓力：3~4.5psi）；
拋光盤/拋光頭的轉(zhuǎn)速：63/60rpm（50~120rpm）；
拋光液的流量：120ml/min（80~180ml/min）；
修整器的下壓力：5lbf（5~10lbf），修整時(shí)間（30~90s）。
第三步：在3#拋光盤上使用低壓等離子水沖洗晶圓表面
保持環(huán)/內(nèi)腔/背膜的壓力：2/1.5/1.51psi（主壓力：1~2psi）；
拋光盤/拋光頭的轉(zhuǎn)速：63/57rpm（50~120rpm）；
低壓等離子水；
修整器的下壓力：3lbf（2~5lbf），修整時(shí)間（30~90s）。
本申請(qǐng)?zhí)峁┑幕瘜W(xué)機(jī)械平坦化工藝中晶圓邊緣區(qū)域平整度優(yōu)化方法，其步驟合理，有效改善晶圓邊緣區(qū)域的平整度，可將片內(nèi)表面不均勻度降至2%以內(nèi)，提高了晶圓表面可利用面積，有助于改善產(chǎn)品良率。
本發(fā)明不局限于上述實(shí)施方式，任何人在本發(fā)明的啟示下都可得出其他各種形式的產(chǎn)品，但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是具有與本申請(qǐng)相同或相近似的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。