首页 > 金属材料 专利正文
一种晶圆研磨方法与流程

时间:2022-02-17 阅读: 作者:专利查询

一种晶圆研磨方法与流程

1.本发明涉及晶圆制造技术领域,具体涉及一种晶圆研磨方法。


背景技术:

2.随着半导体芯片制造技术的发展,晶圆的化学机械平坦化工艺(chemical mechanical planarization,cmp)在芯片生产中的作用和要求也就越来越高。芯片器件越来越小,线宽越来越窄和电性隔离的要求越来越高,这就要求cmp工艺中研磨研磨后的晶圆表面厚度的均匀度(均匀度指单个晶圆最大厚度处与最小厚度处的差值)越来越高。通常的研磨工艺,使用固定的研磨条件进行单个晶圆的研磨,根据单个晶圆研磨的情况调整后续晶圆的研磨条件,如此由于不同晶圆表面厚度分布情况不同,会发生研磨终点提前或者滞后得到现象,会造成晶圆的研磨量不足或者研磨过量现象。如图1所示,001为进行研磨工艺前的晶圆,002为研磨不足的晶圆,003为过研磨的晶圆。由于上述问题需要将不合格的晶圆重新反复加工或者造成晶圆的报废。因此需要一种方案解决现有的晶圆研磨工艺中容易发生研磨量不足或研磨过量的问题。


技术实现要素:

3.本发明提供一种晶圆研磨方法以解决晶圆研磨工艺中容易发生研磨量不足或研磨过量的问题。
4.本发明提供一种晶圆研磨方法,包括以下步骤:获取基准图,获取晶圆厚度-研磨终点检测激光反射光光强的关系图;选取检测点,在晶圆的表面上选取多个检测点,使用研磨终点检测激光分别照射检测点,并获取各检测点的反射激光光强;实时测定检测点厚度,根据晶圆厚度-研磨终点检测激光反射光光强的关系图确定各检测点的晶圆厚度;实时调整研磨条件,以多个检测点的其中任意一个点的厚度为基准点,计算其他各检测点的厚度与基准点的厚度的差值,根据差值调整检测点处对应区域处的研磨条件。
5.可选的,选取检测点的步骤中,各检测点距离晶圆的表面的中心的距离不同。
6.可选的,调整研磨条件的步骤中,差值大于第一设定值时,改变研磨条件,以增大对应检测点所在处最终研磨量;差值小于第二设定值时,改变研磨条件,以减小对应检测点所在处最终研磨量;差值位于第一设定值和第二设定值之间时,维持对应检测点所在处研磨条件。
7.可选的,研磨条件包括用于执行研磨工艺的研磨装置的研磨头压力;当差值大于第一设定值时,增加对应检测点所在处研磨头压力;当差值小于第二设定值时,减小对应检测点所在处研磨头压力。
8.可选的,第一设定值为25000埃~50000埃;第二设定值为10埃~25000埃。
9.可选的,测定检测点厚度的步骤,依据设定频率进行多次,每次进行测定检测点厚度的步骤后,均进行一次调整研磨条件的步骤。
10.可选的,设定频率为0.001ms~10000ms。
11.可选的,单次研磨头压力的调整幅度为0.001psi~5psi。
12.本发明技术方案,具有如下优点:
13.本发明提供的晶圆方法,利用研磨终点检测激光的反射光光强,实时测定晶圆上不同区域的厚度,对不同厚度采用不同的研磨条件并实时调整,以使得晶圆表面的均匀度符合预期。通过实时测定实时调整,使得研磨条件的改变更加及时,研磨后的晶元表面均匀度更高,可有效减少研磨量不足或过研磨的情况。此外仅通过多个检测点进行检测,相比于整面检测或半面检测,所需的检测量更少,条件更低,易于实行,且相对更加经济。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为晶圆研磨工艺中不同状态的晶元示意图;
16.图2为本发明提供的一种晶圆研磨方法的流程示意图。
具体实施方式
17.为解决前述晶圆研磨工艺中容易出现研磨量不足或过研磨的问题,本发明提供一种晶圆研磨方法,包括以下步骤:获取基准图,获取晶圆厚度-研磨终点检测激光反射光光强的关系图;选取检测点,在晶圆的表面上选取多个检测点,使用研磨终点检测激光分别照射检测点,并获取各检测点的反射激光光强;测定检测点厚度,根据晶圆厚度-研磨终点检测激光反射光光强的关系图确定各检测点的晶圆厚度;调整研磨条件,以多个检测点的其中任意一个点的厚度为基准点,计算其他各检测点的厚度与基准点的厚度的差值,根据差值调整检测点处对应区域处的研磨条件。
18.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
19.在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
20.在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
21.此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
22.实施例1
23.参考图2,本实施例提供一种晶圆研磨方法,包括以下步骤:
24.获取基准图;获取晶圆厚度-研磨终点检测激光反射光光强的关系图;
25.选取检测点;在晶圆的表面上选取多个检测点,使用研磨终点检测激光分别照射检测点,并获取各检测点的反射激光光强;
26.实时测定检测点厚度;根据晶圆厚度-研磨终点检测激光反射光光强的关系图确定各检测点的晶圆厚度;
27.实时调整研磨条件;以多个检测点的其中任意一个点的厚度为基准点,计算其他各检测点的厚度与基准点的厚度的差值,根据差值调整检测点处对应区域处的研磨条件。
28.本实施例提供的晶圆方法,利用研磨终点检测激光的反射光光强,实时测定晶圆上不同区域的厚度,对不同厚度采用不同的研磨条件并实时调整,以使得晶圆表面的均匀度符合预期。通过实时测定实时调整,使得研磨条件的改变更加及时,研磨后的晶元表面均匀度更高,可有效减少研磨量不足或过研磨的情况。此外仅通过多个检测点进行检测,相比于整面检测或半面检测,所需的检测量更少,条件更低,易于实行,且相对更加经济。
29.具体的,在本实施例中,选取检测点的步骤中,各检测点距离晶圆的表面的中心的距离不同。例如,自待研磨晶圆的中心向边缘人为划分出多个环形区域,以及中心的圆形区域,每个环形区域及中心的圆形区域中选取一个点作为检测点。由于研磨过程中晶圆保持水平旋转,因此可以以该检测点的厚度代表所在区域内的厚度
30.在本实施例中,调整研磨条件的步骤中,差值大于第一设定值时,改变研磨条件,以增大对应检测点所在处最终研磨量;差值小于第二设定值时,改变研磨条件,以减小对应检测点所在处最终研磨量;差值位于第一设定值和第二设定值之间时,维持对应检测点所在处研磨条件。
31.例如,共选取4个环形区域和中心的1个圆形区域,每个区域各选取一个检测点,可分别代表5个区域的厚度。实时测得厚度后,共得到5个厚度数据,选取其中任意一个点作为基准点,分别计算其他每一个检测点与该基准点的厚度的差值,共得到4个差值。将4个差值分别与第一设定值和第二设定值比较,实时根据大小关系调整该4个区域内的研磨条件。
32.具体的,研磨条件包括用于执行研磨工艺的研磨装置的研磨头压力;当差值大于第一设定值时,增加对应检测点所在处研磨头压力;当差值小于第二设定值时,减小对应检测点所在处研磨头压力。其中,第一设定值为25000埃~50000埃,例如可以为25000埃、30000埃、35000埃、40000埃、45000埃、50000埃;第二设定值为10埃~25000埃,例如可以为10埃、100埃、1000埃、10000埃、20000埃、25000埃。
33.在本实施例中,实时测定检测点厚度的步骤,依据设定频率进行多次,每次进行测定检测点厚度的步骤后,均进行一次调整研磨条件的步骤。可选的,设定频率为0.001ms~10000ms。同时,单次研磨头压力的调整幅度为0.001psi~5psi。实时检测的频率越高,实施调整的频率也就越高,最终得到的研磨精度也越高,越容易使最终的研磨量满足预期量,从而越能减少研磨量不足或过研磨的情况。
34.此外,获取基准图的步骤中,包括以下步骤:使用固定波长的研磨终点检测激光测定不同材质不同厚度的晶圆的反射光的光强,获得不同材质的晶圆的厚度-研磨终点检测激光反射光的光强的关系图,作为初始图;各关系图中反射光的光强随晶圆厚度周期性变
化;根据晶圆的材质确定选取初始图中的周期倍数,作为基准图。例如当晶圆材质为二氧化硅时,一个周期可代表2300埃的厚度变化。通常,晶圆的厚度-研磨终点检测激光反射光的光强的关系图为一正弦波图,可以根据实际需求选取不同周期倍数的正弦波作为基准图。例如可以为0.1倍~2倍。
35.在本实施例中,晶圆研磨方法还包括以下步骤:
36.提供晶圆研磨装置,晶圆研磨装置包括承载台、研磨头、激光发射装置、激光接收装置即控制计算单元。
37.将晶圆置于承载台上,先进行初始厚度的激光检测,选取检测点,由激光发射装置向检测点发射检测激光,激光接收装置接收检测激光的反射光,并将反射光的数据传输至控制计算单元。在一些实施例中,检测激光的入射方向可以和研磨头研磨的方向位于晶圆的相对表面。这样可以在研磨的同时实时检测,不必停下研磨进行检测。
38.由控制计算单元根据反射光反馈数据计算出晶圆各处的厚度,并提供初始的研磨条件。
39.将研磨头抵近至晶圆表面,依据初始的研磨条件进行研磨。
40.根据设定的频率进行晶圆厚度的实时检测和研磨条件的实时调整。
41.本发明已通过实施例说明如上,相信本领域技术人员已可通过上述实施例了解本发明。显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。