專利名稱：用于化學(xué)機械研磨機臺的制造程序控制方法及其控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路制造領(lǐng)域，特別是涉及一種用于化學(xué)機械研磨機臺的制造程序控制方法及其控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體器件的尺寸日益減小，由于多層互連或填充深度比較大的沉積過程導(dǎo)致了晶片表面過大的起伏，引起光刻工藝聚焦的困難，使得對線寬的控制能力減弱，降低了整個晶片上線寬的一致性，因此，業(yè)界引入了化學(xué)機械研磨(Chemical Mechanical Polishing, CMP)來平坦化晶片表面。具體請參考圖1，其為現(xiàn)有的化學(xué)機械研磨機臺的示意圖，如圖1所示，化學(xué)機械研磨機臺包括研磨墊10、研磨平臺(platen) 20、晶片30以及研磨頭，所述研磨頭包括保持環(huán)(retaining ring) 41以及位于保持環(huán)41之間的膜層42，所述研磨墊10貼附于研磨平臺 20的表面，所述保持環(huán)41圍繞在晶片30周圍，以避免晶片30在研磨時滑出所述研磨頭而損壞，并可擴大晶片30的有效研磨區(qū)域，所述膜層40則用于吸附晶片30。在進行化學(xué)機械研磨工藝時，可將吸附著晶片30的研磨頭移動到研磨平臺20上方，同時將晶片30壓緊到研磨平臺20上，該晶片30的待研磨面向下并接觸相對旋轉(zhuǎn)的研磨墊10，當(dāng)研磨平臺20在馬達的帶動下旋轉(zhuǎn)時，所述研磨頭也進行相對運動，同時將研磨液50輸送到研磨墊10上，并通過離心力使所述研磨液50均勻地分布在研磨墊10上。所述化學(xué)機械研磨工藝所使用的研磨液50包含有化學(xué)腐蝕劑和研磨顆粒，通過化學(xué)腐蝕劑和所述待研磨表面的化學(xué)反應(yīng)生成較軟的容易被去除的材料，然后通過機械摩擦將這些較軟的物質(zhì)從被研磨晶片的表面去掉，從而達到全局平坦化的效果。然而，在實際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，在化學(xué)機械研磨過程中，晶片30邊緣位置的研磨速率會由于各種因素發(fā)生較大的波動，例如，由于保持環(huán)41在研磨過程中是與研磨墊10相接觸的，因此保持環(huán)41會影響晶片30的邊緣位置的研磨速率(也稱為邊緣研磨速率)。在保持環(huán)41使用初期，即所述保持環(huán)41磨損較小時，晶片30的邊緣研磨速率較低；而當(dāng)保持環(huán)41 使用較長時間后，由于保持環(huán)41被不斷磨損消耗而逐漸變薄時，相應(yīng)的對研磨墊10的壓力及造成的形變也會發(fā)生變化，則會導(dǎo)致晶片30的邊緣研磨速率明顯上升，但是，晶片30的中心位置的研磨速率(也稱為中心研磨速率)不會發(fā)生明顯變化。但是，在現(xiàn)有的化學(xué)機械研磨過程中，同一產(chǎn)品的同一膜層均使用固定的制造程序(recipe)，未考慮到保持環(huán)等耗材的影響，也就是說，無論邊緣研磨速率如何變化，均使用同一制造程序進行研磨，這就導(dǎo)致在邊緣研磨速率非常低時，晶片的邊緣位置出現(xiàn)殘留物(residue)，而在邊緣研磨速率非常高時，晶片的邊緣位置則出現(xiàn)過研磨(over polish) 現(xiàn)象，化學(xué)機械研磨工藝缺乏穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于化學(xué)機械研磨機臺的制造程序控制方法及其控制系統(tǒng)，其可以根據(jù)控片的邊緣研磨速率與中心研磨速率的差值選擇最佳制造程序，提高了工藝穩(wěn)定性。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于化學(xué)機械研磨機臺的制造程序控制方法，包括利用測量裝置獲取控片的邊緣研磨速率和中心研磨速率，并將所述控片的邊緣研磨速率和中心研磨速率傳輸至機臺自動化系統(tǒng)；所述機臺自動化系統(tǒng)計算所述控片的邊緣研磨速率與中心研磨速率的差值，并將所述差值傳輸至菜單查找系統(tǒng)，所述菜單查找系統(tǒng)內(nèi)存儲有多個制造程序；所述菜單查找系統(tǒng)根據(jù)所述差值查找出最佳制造程序，并將所述最佳制造程序傳輸至所述化學(xué)機械研磨機臺。進一步的，所述多個制造程序中的每個制造程序包括研磨頭轉(zhuǎn)速、研磨墊轉(zhuǎn)速以及操作壓力，所述多個制造程序的操作壓力各不相同。進一步的，所述化學(xué)機械研磨機臺包括保持環(huán)，所述保持環(huán)的使用時間越長，所述控片的邊緣研磨速率越高。相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種化學(xué)機械研磨機臺制造程序控制系統(tǒng)，包括化學(xué)機械研磨機臺；測量裝置，其用于獲取控片的邊緣研磨速率和中心研磨速率；機臺自動化系統(tǒng)， 其用于計算所述控片的邊緣研磨速率與中心研磨速率的差值；菜單查找系統(tǒng)，其存儲有多個制造程序，其根據(jù)所述差值查找出最佳制造程序，并將所述最佳制造程序傳輸至所述化學(xué)機械研磨機臺。進一步的，所述多個制造程序中的每個制造程序包括研磨頭轉(zhuǎn)速、研磨墊轉(zhuǎn)速以及操作壓力，所述多個制造程序的操作壓力各不相同。進一步的，所述化學(xué)機械研磨機臺包括保持環(huán)，所述保持環(huán)的使用時間越長，所述控片的邊緣研磨速率越高。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在進行產(chǎn)品片的化學(xué)機械研磨工藝前，先獲取控片的邊緣研磨速率與中心研磨速率的差值，并根據(jù)所述差值查找出最佳制造程序，并將所述最佳制造程序傳輸至所述化學(xué)機械研磨機臺，所述化學(xué)機械研磨機臺根據(jù)所述最佳制造程序進行產(chǎn)品片的化學(xué)機械研磨工藝，減小了產(chǎn)品片研磨過程中邊緣研磨速率的波動，提高了工藝穩(wěn)定性。


圖1為現(xiàn)有的化學(xué)機械研磨機臺的示意圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的用于化學(xué)機械研磨機臺的制造程序控制方法的流程圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的化學(xué)機械研磨機臺制造程序控制系統(tǒng)的示意圖。
具體實施例方式下面將對本發(fā)明進行更詳細的描述，其中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而仍然實現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列描述應(yīng)當(dāng)被理解為對于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道，而并不作為對本發(fā)明的限制。為了清楚，不描述實際實施例的全部特征。在下列描述中，不詳細描述公知的功能和結(jié)構(gòu)，因為它們會使本發(fā)明由于不必要的細節(jié)而混亂。應(yīng)當(dāng)認為在任何實際實施例的開發(fā)中，必須做出大量實施細節(jié)以實現(xiàn)開發(fā)者的特定目標(biāo)，例如按照有關(guān)系統(tǒng)或有關(guān)商業(yè)的限制，由一個實施例改變?yōu)榱硪粋€實施例。另外，應(yīng)當(dāng)認為這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗費時間的，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說僅僅是常規(guī)工作。在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。本發(fā)明的核心思想在于，提供一種用于化學(xué)機械研磨機臺的制造程序控制方法及其控制系統(tǒng)，本發(fā)明在進行產(chǎn)品片的化學(xué)機械研磨工藝前，先獲取控片的邊緣研磨速率與中心研磨速率的差值，并根據(jù)所述差值查找出最佳制造程序，并將所述最佳制造程序傳輸至所述化學(xué)機械研磨機臺，所述化學(xué)機械研磨機臺根據(jù)所述最佳制造程序進行產(chǎn)品片的化學(xué)機械研磨工藝，減小了產(chǎn)品片研磨過程中邊緣研磨速率的波動，提高了工藝穩(wěn)定性。請參考圖2，其為本發(fā)明實施例提供的用于化學(xué)機械研磨機臺的制造程序控制方法的流程圖，結(jié)合該圖，該方法包括以下步驟步驟S210，利用測量裝置獲取控片的邊緣研磨速率和中心研磨速率，并將所述控片的邊緣研磨速率和中心研磨速率傳輸至機臺自動化系統(tǒng)；步驟S220，所述機臺自動化系統(tǒng)計算所述控片的邊緣研磨速率與中心研磨速率的差值，并將所述差值傳輸至菜單查找系統(tǒng)，所述菜單查找系統(tǒng)內(nèi)存儲有多個制造程序；步驟S230，所述菜單查找系統(tǒng)根據(jù)所述差值查找出最佳制造程序，并將所述最佳制造程序傳輸至所述化學(xué)機械研磨機臺。請繼續(xù)參考圖3，其為本發(fā)明實施例提供的化學(xué)機械研磨機臺制造程序控制系統(tǒng)的示意圖，所述化學(xué)機械研磨機臺制造程序控制系統(tǒng)300包括化學(xué)機械研磨機臺310、測量裝置320、機臺自動化系統(tǒng)330以及菜單查找系統(tǒng)340，其中，測量裝置320用于獲取控片的邊緣研磨速率和中心研磨速率，機臺自動化系統(tǒng)330用于接收所述控片的邊緣研磨速率和中心研磨速率，并計算所述控片的邊緣研磨速率與中心研磨速率的差值，菜單查找系統(tǒng) 340存儲有多個制造程序，所述菜單查找系統(tǒng)340根據(jù)所述差值查找出最佳制造程序，并將所述最佳制造程序傳輸至化學(xué)機械研磨機臺310。具體的說，在步驟S210中，化學(xué)機械研磨機臺310根據(jù)固定的制造程序，對所述控片執(zhí)行化學(xué)機械研磨工藝，并利用測量裝置320測量研磨后的控片的不同位置的膜厚，根據(jù)所述研磨后的控片的不同位置的膜厚和研磨時間，即可獲取所述控片的邊緣研磨速率和中心研磨速率，之后，所述測量裝置320可將所述控片的邊緣研磨速率和中心研磨速率傳輸至機臺自動化系統(tǒng)330。其中，所述控片(control wafer)是專用于化學(xué)機械研磨制程，所述測量裝置 320是利用超聲波原理測量薄膜厚度的膜厚測量儀器，例如，美國Rudolph公司生產(chǎn)的 metapulse 機臺。在步驟 S220 中，機臺自動化系統(tǒng)(Equipment Automation Program，ΕΑΡ) 330 接收所述控片的邊緣研磨速率和中心研磨速率后，可根據(jù)特定的計算公式，計算出所述控片的邊緣研磨速率與中心研磨速率的差值，并將所述差值傳輸至菜單查找系統(tǒng)340。其中，所述化學(xué)機械研磨機臺包括保持環(huán)，經(jīng)多次實驗發(fā)現(xiàn)，在所述保持環(huán)使用初期，即所述保持環(huán)磨損較小厚度較厚時，控片的邊緣研磨速率較低，而當(dāng)所述保持環(huán)使用較長時間而逐漸變薄時，所述控片的邊緣研磨速率明顯上升，而所述控片的中心位置的研磨速率(也稱為中心研磨速率)不會發(fā)生明顯變化，也就是說，該保持環(huán)的使用時間越長，所述控片的邊緣研磨速率與中心研磨速率的差值越大。例如，當(dāng)所述保持環(huán)使用了較短時間，控片的邊緣研磨速率約為3500A,控片的中心研磨速率約為6000A，所述控片的邊緣研磨速率比中心研磨速率低2500 A,即所述控片的邊緣研磨速率與中心研磨速率的差值為-2500人；而當(dāng)所述保持環(huán)使用了較長時間時， 控片的邊緣研磨速率約為7500A,控片的中心研磨速率則仍為6000A左右，則所述邊緣研磨速率比中心研磨速率高1500 A，即所述控片的邊緣研磨速率與中心研磨速率的差值為 1500A。其中，菜單查找系統(tǒng)340內(nèi)存儲有多個制造程序，所述多個制造程序中的每個制造程序包括研磨頭轉(zhuǎn)速、研磨墊轉(zhuǎn)速以及操作壓力等參數(shù)，詳細的，所述操作壓力是指施加給所述保持環(huán)的壓力。在所述多個制造程序中，研磨頭轉(zhuǎn)速以及研磨墊轉(zhuǎn)速等參數(shù)是相同的，但是，每個制造程序的操作壓力不相同。在本發(fā)明的一個具體實施例中，所述菜單查找系統(tǒng)340內(nèi)共存儲了九個制造程序，分別為第一制造程序、第二制造程序、第三制造程序、第四制造程序、第五制造程序、第六制造程序、第七制造程序、第八制造程序、第九制造程序。其中每個制造程序的操作壓力是不同的，所述第一制造程序的操作壓力最大，所述第九制造程序的壓力值最小。在步驟S230中，所述菜單查找系統(tǒng)340接收所述控片的邊緣研磨速率與中心研磨速率的差值后，會根據(jù)所述差值查找出最佳制造程序，并將所述最佳制造程序傳輸至化學(xué)機械研磨機臺310，所述最佳制造程序可有效的補償邊緣研磨速率變化對產(chǎn)品片研磨的影響，使得每一次產(chǎn)品片研磨所使用的均是最佳的工藝條件，減小產(chǎn)品片的邊緣研磨速率的波動。在本發(fā)明的一個具體實施例中，當(dāng)所述邊緣研磨速率較低時，例如當(dāng)邊緣研磨速率與中心研磨速率的差值為-2500A時，則最佳制造程序為第一制造程序，所述第一制造程序的操作壓力較大，可加快產(chǎn)品片的邊緣研磨速率，起到了補償效果；而當(dāng)所述邊緣研磨速率較高時，例如所述邊緣研磨速率與中心研磨速率的差值為1500人時，則最佳制造程序為第九制造程序，所述第九制造程序的操作壓力較小，可相應(yīng)的減小產(chǎn)品片的邊緣研磨速率。綜上所述，本發(fā)明在進行產(chǎn)品片的化學(xué)機械研磨工藝前，先獲取控片的邊緣研磨速率與中心研磨速率的差值，并根據(jù)所述差值查找出最佳制造程序，并將所述最佳制造程序傳輸至所述化學(xué)機械研磨機臺，所述化學(xué)機械研磨機臺根據(jù)所述最佳制造程序進行產(chǎn)品片的化學(xué)機械研磨工藝，可減小產(chǎn)品片的邊緣研磨速率的波動，提高了工藝穩(wěn)定性。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于化學(xué)機械研磨機臺的制造程序控制方法，包括利用測量裝置獲取控片的邊緣研磨速率和中心研磨速率，并將所述控片的邊緣研磨速率和中心研磨速率傳輸至機臺自動化系統(tǒng)；所述機臺自動化系統(tǒng)計算所述控片的邊緣研磨速率與中心研磨速率的差值，并將差值傳輸至菜單查找系統(tǒng)，所述菜單查找系統(tǒng)內(nèi)存儲有多個制造程序；所述菜單查找系統(tǒng)根據(jù)所述差值查找出最佳制造程序，并將所述最佳制造程序傳輸至所述化學(xué)機械研磨機臺。
2.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機械研磨機臺的制造程序控制方法，其特征在于，所述多個制造程序中的每個制造程序包括研磨頭轉(zhuǎn)速、研磨墊轉(zhuǎn)速以及操作壓力。
3.如權(quán)利要求2所述的化學(xué)機械研磨機臺的制造程序控制方法，其特征在于，所述多個制造程序的操作壓力各不相同。
4.如權(quán)利要求1或3所述的化學(xué)機械研磨機臺的制造程序控制方法，其特征在于，所述化學(xué)機械研磨機臺包括保持環(huán)，所述保持環(huán)的使用時間越長，所述控片的邊緣研磨速率越尚ο
5.一種化學(xué)機械研磨機臺制造程序控制系統(tǒng)，包括化學(xué)機械研磨機臺；測量裝置，其用于獲取控片的邊緣研磨速率和中心研磨速率；機臺自動化系統(tǒng)，其用于計算控片的邊緣研磨速率與中心研磨速率的差值；菜單查找系統(tǒng)，其存儲有多個制造程序，其根據(jù)所述差值查找出最佳制造程序，并將所述最佳制造程序傳輸至所述化學(xué)機械研磨機臺。
6.如權(quán)利要求5所述的化學(xué)機械研磨機臺制造程序控制系統(tǒng)，其特征在于，所述多個制造程序中每個制造程序包括研磨頭轉(zhuǎn)速、研磨墊轉(zhuǎn)速以及操作壓力。
7.如權(quán)利要求6所述的化學(xué)機械研磨機臺制造程序控制系統(tǒng)，其特征在于，所述多個制造程序的操作壓力各不相同。
8.如權(quán)利要求5或7所述的化學(xué)機械研磨機臺制造程序控制系統(tǒng)，其特征在于，所述化學(xué)機械研磨機臺包括保持環(huán)，所述保持環(huán)的使用時間越長，所述控片的邊緣研磨速率越高。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于化學(xué)機械研磨機臺的制造程序控制方法及其控制系統(tǒng)，該方法包括利用測量裝置獲取控片的邊緣研磨速率和中心研磨速率，并將所述控片的邊緣研磨速率和中心研磨速率傳輸至機臺自動化系統(tǒng)；機臺自動化系統(tǒng)計算所述控片的邊緣研磨速率與中心研磨速率的差值，并將所述差值傳輸至菜單查找系統(tǒng)；菜單查找系統(tǒng)根據(jù)差值查找出最佳制造程序，并將最佳制造程序傳輸至化學(xué)機械研磨機臺。本發(fā)明根據(jù)控片的邊緣研磨速率與中心研磨速率的差值選擇出最佳制造程序，化學(xué)機械研磨機臺可根據(jù)最佳制造程序進行產(chǎn)品片的化學(xué)機械研磨工藝，提高了工藝穩(wěn)定性。
文檔編號B24B49/16GK102152237SQ20101011019
公開日2011年8月17日 申請日期2010年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月11日
發(fā)明者江志琴 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司