一种控制研磨工艺的方法

摘要

一种控制研磨工艺的方法，所述研磨工艺包括主研磨步骤与过研磨步骤，所述方法包括如下步骤：根据待研磨层厚度计算主研磨步骤的时间范围；设置主研磨步骤的最大允许时间，所述最大允许时间的值大于主研磨时间范围的最大值；在实施主研磨工艺的过程中监控研磨时间，当主研磨步骤的实施时间达到最大允许时间时，立即停止主研磨工艺。本发明的优点在于，所监控的研磨时间仅仅是主研磨时间，而并不涵盖过研磨的时间，由于在达到研磨终点之后实际上还需要实施一步过研磨工艺，因此能够尽力避免过研磨而导致晶圆报废的情况发生。

权利要求

1.一种控制研磨工艺的方法，所述研磨工艺包括主研磨步骤与过研磨步骤，其特征在于，所述方法包括如下步骤：根据待研磨层厚度计算主研磨步骤的时间范围；

设置主研磨步骤的最大允许时间，所述最大允许时间的值大于主研磨时间范围的最大值；

在实施主研磨工艺的过程中监控研磨时间，当主研磨步骤的实施时间达到最大允许时间时，立即停止主研磨工艺。

2.根据权利要求1所述的控制研磨工艺的方法，其特征在于，所述主研磨步骤的最大允许时间的值不大于主研磨时间范围的最大值与过研磨时间之和。

3.根据权利要求1所述的控制研磨工艺的方法，其特征在于，所述最大允许时间的值与主研磨时间范围的最大值的差大于15秒。

4.根据权利要求1所述的控制研磨工艺的方法，其特征在于，当主研磨步骤的实施时间达到最大允许时间时，不再继续实施过研磨工艺。

5.一种控制研磨工艺的装置，所述研磨工艺包括主研磨步骤与过研磨步骤，其特征在于，所述装置包括：主研磨时间计算单元，用于根据待研磨层厚度计算主研磨步骤的时间范围；

最大允许时间设置单元，用于设置主研磨步骤的最大允许时间，所述最大允许时间的值大于主研磨时间范围的最大值；

研磨监控单元，用于在实施主研磨工艺的过程中监控研磨时间，当主研磨步骤的实施时间达到最大允许时间时，立即停止主研磨工艺。

6.根据权利要求5所述的控制研磨工艺的装置，其特征在于，所述主研磨步骤的最大允许时间的值不大于主研磨时间范围的最大值与过研磨时间之和。

7.根据权利要求5所述的控制研磨工艺的装置，其特征在于，所述最大允许时间的值与主研磨时间范围的最大值的差大于15秒。

8.根据权利要求5所述的控制研磨工艺的装置，其特征在于，进一步包括过研磨程序控制单元，用于当主研磨步骤的实施时间达到最大允许时间时，不再继续实施过研磨工艺。

说明书

一种控制研磨工艺的方法

【技术领域】

[0001] 本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种控制研磨工艺的方法及其装置。【背景技术】

[0002] 化学机械研磨(CMP)在半导体流程中是一道至关重要的工序。在实施完“主研磨”步骤之后，通常再进行一步“过研磨(over polish)”，以确保整个晶圆表面没有任何残留。很多CMP的主刻蚀步骤中都是采用终点探测(catchendpoint)的方法来探测膜层材质的变化，并且为了避免CMP制程或机台在研磨中发生异常，CMP通过设置一个“最大研磨时间”来约束和控制研磨的最长时间，保证不会无休止的磨下去。CMP的主要研磨步骤和过研磨步骤是连续进行的，因此目前的最大研磨时间是在上述时间的基础上再设置一延时，因此所控制的是这两部分时间之和。

[0003] 现有技术的缺点在于最大研磨时间控制的是总的时间，即主研磨的时间和过研磨的时间之和。如果最大研磨时间设置的偏大，则在研磨工艺的终点探测失败的情况下，就会继续磨完过研磨部分，再继续研磨直至所设置的延时才停止，这时候晶圆很可能因为研磨时间过长而导致报废。【发明内容】

[0004] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种控制研磨工艺的方法，在研磨工艺的终点探测失败的情况下，能够尽快的停止研磨，不会因为长时间的研磨而导致晶圆报废。

[0005] 为了解决上述问题，本发明提供了一种控制研磨工艺的方法，所述研磨工艺包括主研磨步骤与过研磨步骤，所述方法包括如下步骤：根据待研磨层厚度计算主研磨步骤的时间范围；设置主研磨步骤的最大允许时间，所述最大允许时间的值大于主研磨时间范围的最大值；在实施主研磨工艺的过程中监控研磨时间，当主研磨步骤的实施时间达到最大允许时间时，立即停止主研磨工艺。

[0006] 作为可选的技术方案，所述主研磨步骤的最大允许时间的值不大于主研磨时间范围的最大值与过研磨时间之和。

[0007] 作为可选的技术方案，所述最大允许时间的值与主研磨时间范围的最大值的差大于15秒。

[0008] 作为可选的技术方案，当主研磨步骤的实施时间达到最大允许时间时，不再继续实施过研磨工艺。

[0009] 本发明进一步提供了一种控制研磨工艺的装置，所述研磨工艺包括主研磨步骤与过研磨步骤，所述装置包括：时间计算单元，用于根据待研磨层厚度计算主研磨步骤的时间范围；最大允许时间设置单元，用于设置主研磨步骤的最大允许时间，所述最大允许时间的值大于主研磨时间范围的最大值；研磨监控单元，用于在实施主研磨工艺的过程中监控研磨时间，当主研磨步骤的实施时间达到最大允许时间时，立即停止主研磨工艺。

[0010] 作为可选的技术方案，所述主研磨步骤的最大允许时间的值不大于主研磨时间范围的最大值与过研磨时间之和。

[0011] 作为可选的技术方案，所述最大允许时间的值与主研磨时间范围的最大值的差大于15秒。

[0012] 作为可选的技术方案，进一步包括过研磨程序控制单元，用于当主研磨步骤的实施时间达到最大允许时间时，不再继续实施过研磨工艺

[0013] 本发明的优点在于，所监控的研磨时间仅仅是主研磨时间，而并不涵盖过研磨的时间，由于在达到研磨终点之后实际上还需要实施一步过研磨工艺，因此即使主研磨工艺中检查研磨终点的程序失效而最终使研磨工艺停止于最大允许时间，即使检查研磨终点的程序失效的情况下也不会比实际需要的总的研磨时间长出太多，甚至比实际需要的主研磨与过研磨的总时间短，因此能够尽力避免过研磨而导致晶圆报废的情况发生。【附图说明】

[0014] 附图1所示是本发明所述控制研磨工艺的方法具体实施方式的实施步骤示意图；

[0015] 附图2所示是本发明所述控制研磨工艺的装置具体实施方式的装置结构示意图。【具体实施方式】

[0016] 下面结合附图对本发明提供的一种控制研磨工艺的方法及其装置的具体实施方式做详细说明。

[0017] 首先结合附图给出本发明所述控制研磨工艺的方法的具体实施方式。

[0018] 附图1所示是本具体实施方式的实施步骤示意图，包括：步骤S10，根据待研磨层厚度计算主研磨步骤的时间范围；步骤S11，设置主研磨步骤的最大允许时间，所述最大允许时间的值大于主研磨时间范围的最大值；步骤S12，在实施主研磨工艺的过程中监控研磨时间，当主研磨步骤的实施时间达到最大允许时间时，立即停止主研磨工艺。

[0019] 所述研磨工艺包括主研磨步骤与过研磨步骤。所谓主研磨步骤是指研磨目标层至预计厚度的步骤，所谓过研磨步骤是指为了保证表面的平整度以及工艺稳定性而在主研磨步骤实施完毕后进一步实施的补充研磨的步骤。

[0020] 参考步骤S10，根据待研磨层厚度计算主研磨步骤的时间范围。

[0021] 对于研磨工艺而言，采用某一特定的工艺研磨某一确定的材料，其研磨速度通常会稳定在某一范围之内，不会有很大的偏差。因此在确定知道待研磨层材料的前提下，可以根据经验计算出主研磨的时间范围。

[0022] 参考步骤S11，设置主研磨步骤的最大允许时间，所述最大允许时间的值大于主研磨时间范围的最大值。

[0023] 主研磨时间的最大允许时间用于控制主研磨的步骤不要超过某一最大值，以免主研磨的步骤在检查研磨终点的程序失效的情况下无休止的研磨下去，造成无法挽回的损失。

[0024] 作为优选的技术方案，所述主研磨时间的最大允许时间的值应当不大于主研磨时间范围的最大值与过研磨时间之和，这样可以确保在主研磨监控程序失效的情况下，尽可能的将累计的研磨时间控制在不会对晶圆造成过大损伤的范围之内。

[0025] 以上是对最大允许时间最大值的优选范围的描述。而对于最大允许时间的最小值而言，其进一步的优选范围应当是控制最大允许时间的值与主研磨时间范围的最大值的差大于15秒。因为主研磨时间范围是根据经验值估算出来的，不免会有些偏差，控制最大允许时间的值与主研磨时间范围的最大值的差大于15秒，其目的在于避免由于经验计算的偏差导致主研磨工艺在实际并未完成的情况下意外地被监控最大研磨时间的程序终止。

[0026] 参考步骤S12，在实施主研磨工艺的过程中监控研磨时间，当主研磨步骤的实施时间达到最大允许时间时，立即停止主研磨工艺。

[0027] 与现有技术相比，本具体实施方式所监控的研磨时间仅仅是主研磨时间，而并不涵盖过研磨的时间，由于在达到研磨终点之后实际上还需要实施一步过研磨工艺，因此即使主研磨工艺中检查研磨终点的程序失效而最终使研磨工艺停止于最大允许时间，即使检查研磨终点的程序失效的情况下也不会比实际需要的总的研磨时间长出太多，甚至比实际需要的主研磨与过研磨的总时间短，因此能够尽力避免过研磨而导致晶圆报废的情况发生。并且，为了进一步保证该方法的可靠性，可以进一步设置当主研磨时间达到最大允许时间时，停止实施过研磨工艺，可以进一步避免过研磨而导致晶圆报废。

[0028] 接下来结合附图给出本发明所述控制研磨工艺装置的具体实施方式。

[0029] 附图2所示是本具体实施方式所述装置的结构示意图，包括：主研磨时间计算单元210，用于根据待研磨层厚度计算主研磨步骤的时间范围；最大允许时间设置单元220，用于设置主研磨步骤的最大允许时间，所述最大允许时间的值大于主研磨时间范围的最大值；研磨监控单元230，用于在实施主研磨工艺的过程中监控研磨时间，当主研磨步骤的实施时间达到最大允许时间时，立即停止主研磨工艺；过研磨程序控制单元240，用于当主研磨工艺的实施时间达到最大允许时间时，停止实施过研磨工艺。

[0030] 所述最大允许时间设置单元220从主研磨时间计算单元210获得主研磨时间的范围的数值，以作为设置主研磨程序的最大允许时间的依据，并将该最大允许时间输入至研磨监控单元230，以实现对主研磨程序的监控。所述过研磨程序控制单元240为一可选单元，用于接收研磨监控单元230给出的命令，停止实施过研磨程序。

[0031] 关于以上装置的解释，请进一步参考前一个具体实施方式中的内容，此处不再赘述。

[0032] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。