一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的方法及装置

摘要

本发明提供了一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的方法及装置，该方法包括获取第一预设数量个型号相同的晶圆分别对应的理想研磨时间；对理想研磨时间进行拟合，得到拟合函数；根据理想研磨时间对应的理想研磨时间区域，将拟合函数加上第一阈值作为研磨时间上限，将拟合函数减去第二阈值作为研磨时间下限，以使理想研磨时间区域的预设比例分布在研磨时间上限和研磨时间下限之间。将研磨时间上限和研磨时间下限均设置成动态的值而非固定值，相比于现有技术本方案可以使待生产的晶圆的实际研磨时间更大概率的分布在所述研磨时间上限和所述研磨时间下限之间，并且研磨时间上限和研磨时间下限之间的差值较小，从而提高了研磨工艺的稳定性。

权利要求

1.一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S101：获取第一预设数量个型号相同的晶圆分别对应的理想研磨时间；

S102：对所述理想研磨时间进行拟合，得到拟合函数；

S103：根据第二预设数量个晶圆研磨后的实际厚度与目标厚度的差值的平均值，计算待补偿研磨量；

S104：将所述待补偿研磨量除以当前的研磨速率，得到待补偿的研磨时间；

S105：判断所述当前的研磨速率是否小于预设的速率，如果所述当前的研磨速率小于预设的速率，且所述待补偿的研磨时间为正值，则将所述待补偿的研磨时间乘以第一安全系数，得到补偿时间；如果所述当前的研磨速率小于预设的速率，且所述待补偿的研磨时间为负值，则将所述待补偿的研磨时间乘以第二安全系数，得到补偿时间；如果所述当前的研磨速率大于预设的速率，且所述待补偿的研磨时间为负值，则将所述待补偿的研磨时间乘以第三安全系数，得到补偿时间；如果所述当前的研磨速率大于预设的速率，且所述待补偿的研磨时间为正值，则将所述待补偿的研磨时间乘以第四安全系数，得到补偿时间；

S106：根据所述理想研磨时间对应的理想研磨时间区域，将所述拟合函数加上第一阈值和所述补偿时间作为所述研磨时间上限；将所述拟合函数减去第二阈值，再加上所述补偿时间作为所述研磨时间下限，以使所述理想研磨时间区域的预设比例分布在所述研磨时间上限和所述研磨时间下限之间。

2.根据权利要求1所述的一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的方法，其特征在于，所述第二预设数量个晶圆包括n天生产的晶圆，所述n≥3，所述待补偿的研磨时间的函数表达式为T(F)＝0.382*i+0.236*j+0.382*k，其中，i为昨天的晶圆对应的待补偿的研磨时间，j为前天的晶圆对应的待补偿的研磨时间，k为前天之前的晶圆对应的待补偿的研磨时间。

3.一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的装置，其特征在于，所述装置包括以下模块：

获取模块，用于获取第一预设数量个型号相同的晶圆分别对应的理想研磨时间；

拟合模块，用于对所述理想研磨时间进行拟合，得到拟合函数；

第一计算模块，用于根据第二预设数量个晶圆研磨后的实际厚度与目标厚度的差值的平均值，计算待补偿研磨量；

第二计算模块，用于将所述待补偿研磨量除以当前的研磨速率，得到待补偿的研磨时间；

判断模块，用于判断所述当前的研磨速率是否小于预设的速率，如果所述当前的研磨速率小于预设的速率，且所述待补偿的研磨时间为正值，则将所述待补偿的研磨时间乘以第一安全系数，得到补偿时间；如果所述当前的研磨速率小于预设的速率，且所述待补偿的研磨时间为负值，则将所述待补偿的研磨时间乘以第二安全系数，得到补偿时间；如果所述当前的研磨速率大于预设的速率，且所述待补偿的研磨时间为负值，则将所述待补偿的研磨时间乘以第三安全系数，得到补偿时间；如果所述当前的研磨速率大于预设的速率，且所述待补偿的研磨时间为正值，则将所述待补偿的研磨时间乘以第四安全系数，得到补偿时间；

设置模块，用于根据所述理想研磨时间对应的理想研磨时间区域，将所述拟合函数加上第一阈值和所述补偿时间作为所述研磨时间上限；将所述拟合函数减去第二阈值，再加上所述补偿时间作为所述研磨时间下限。

说明书

一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及集成电路制造领域，特别涉及一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的方法及装置。

背景技术

[0002] 化学机械研磨(Chemical Mechanical Polish，CMP)于上世纪八十年代逐步应用于集成电路制造工艺中，随着制程的深入细化，其应用也更加广泛。晶圆研磨后的厚度是化
学机械研磨的最关键参数，同时也是集成电路设计的重要参数，工艺厚度和设计厚度需要
高度匹配，两者失配可能会造成良率或性能上的损失，因此晶圆研磨后的厚度稳定性是CMP
工艺追求的最重要的目标之一。用于改善晶圆研磨后的厚度稳定性的措施有很多，目前主
要包括终点侦测(End point detection)系统、厚度反馈APC(Advanced Process Control，
先进过程控制)系统和其它以这两类系统为基础做出的一些改进的系统。由于晶圆表面的
膜质及其结构或系统本身原因，部分工艺无法使用终点侦测系统，而只能使用APC系统。

[0003] 在理想情况下，APC系统的工作原理参考图1所示，APC系统首先对晶圆进行前值测量以获取晶圆的初始厚度，然后APC系统根据晶圆的初始厚度、目标厚度和当前研磨速率计
算研磨时间，更新研磨时间并反馈给研磨设备，研磨设备根据该研磨时间对晶圆进行研磨，
研磨后APC系统对晶圆的厚度进行后值测量以获取研磨后的厚度，并获取研磨后的厚度与
目标厚度的差异，并除以研磨速率获得补偿研磨时间，反馈给后续的晶圆；如此循环，保证
后续晶圆的厚度在规定的范围内。如图2(a)所示，图中阴影区域表示理想研磨时间区域，理
想研磨时间区域基本上分布在研磨时间上限和研磨时间下限之间。理想研磨时间是指晶圆
经过实际研磨时间的研磨后所得厚度与目标厚度的差异，该差异除以研磨速率换算成研磨
时间差异，研磨时间差异加在实际研磨时间上，就得到了理想研磨时间。晶圆经过理想研磨
时间的研磨后所得厚度与目标厚度一致。实际研磨时间一般也称为研磨时间，即APC反馈或
人为给出的研磨时间，晶圆经过实际研磨时间的研磨后所得厚度，往往与目标厚度有差异。
现有的研磨时间上限和研磨时间下限是根据经验数据设置的固定值，研磨时间上限和研磨
时间下限基本覆盖理想研磨时间区域即可，例如，将理想研磨时间区域的值从大到小排列，
研磨时间上限通常取排在90％左右的数值，研磨时间下限通常取排在10％左右的数值；如
果存在产品安全窗口较小的情况，还需要收紧研磨时间上限与研磨时间下限。

[0004] 当瞬时研磨速率有较大变化时，APC系统反馈的研磨时间可能偏大或偏小，这样可能造成研磨后的晶圆偏薄或偏厚。如图3(a)和图4(a)所示，在APC反馈的研磨时间超出此范
围时，执行此范围的研磨时间上限或研磨时间下限，此方法可以最大程度地减少报废。但
是，如图3(a)所示，在APC系统的耗材使用寿命处于前期时，研磨时间上限与APC反馈的研磨
时间相差较多，即使有研磨时间下限保护，仍然有可能出现晶圆研磨后偏薄报废的可能；如
图4(a)所示，在APC系统的耗材使用寿命处于后期时，研磨时间下限与APC反馈的研磨时间
相差较多，即使有研磨时间上限保护，仍然有可能出现晶圆研磨后偏厚返工的可能；如图5
(a)所示，为了大幅降低报废几率，研磨时间上限往往会被人为下调，在实际研磨速率偏低
的情况下，就大大增加了晶圆研磨后偏厚返工的几率。而晶圆研磨后的厚度偏移会影响良
率和性能等。

发明内容

[0005] 本发明提供了一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的方法及装置，以解决现有技术中固定的研磨时间上限和研磨时间下限导致晶圆研磨后偏厚或偏薄的技术问题。

[0006] 为实现上述目的，本发明提供了一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的方法，所述设置方法包括以下步骤：

[0007] S1：获取第一预设数量个型号相同的晶圆分别对应的理想研磨时间；

[0008] S2：对所述理想研磨时间进行拟合，得到拟合函数；

[0009] S3：根据所述理想研磨时间对应的理想研磨时间区域，将所述拟合函数加上第一阈值作为所述研磨时间上限，将所述拟合函数减去第二阈值作为所述研磨时间下限，以使
所述理想研磨时间区域的预设比例分布在所述研磨时间上限和所述研磨时间下限之间。

[0010] 可选的，所述S2中，对所述理想研磨时间进行拟合的步骤具体包括：

[0011] 将所述理想研磨时间作为纵坐标，各理想研磨时间对应的研磨垫的使用时间和修整盘的使用时间作为横坐标，拟合得到所述拟合函数的表达式为T＝T(0)+T(P)+T(D)，其
中，T表示晶圆的理想研磨时间，T(0)表示所述研磨垫的使用时间和所述修整盘的使用时间
均为0时、且研磨率处于预设范围时晶圆的第一研磨时间，所述T(P)表示随所述研磨垫的使
用时间而变化的晶圆的第二研磨时间，所述T(D)表示随所述修整盘的使用时间而变化的晶
圆的第三研磨时间。

[0012] 可选的，所述S2中，对所述理想研磨时间进行拟合的步骤具体包括：

[0013] 利用二元二次回归的拟合算法对所述理想研磨时间进行拟合，得到所述拟合函数的表达式为T＝T(0)+a*P^2+b*P+c*D^2+d*D+e*P*D+f，其中，所述P为所述研磨垫的使用时
间，所述D为所述修整盘的使用时间，所述a、b、c、d、e、f分别为所述拟合函数的系数。

[0014] 可选的，所述S2中，对所述理想研磨时间进行拟合的步骤具体包括：

[0015] 利用二元指数回归的拟合算法对所述理想研磨时间进行拟合，得到所述拟合函数的表达式为T＝T(0)+exp(xP+yD+z)，其中，exp为自然常数e，P为所述研磨垫的使用时间，D
为所述修整盘的使用时间，x、y、z为二元指数函数的系数。

[0016] 本发明还提供了一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的方法，所述设置方法包括以下步骤：

[0017] S101：获取第一预设数量个型号相同的晶圆分别对应的理想研磨时间；

[0018] S102：对所述理想研磨时间进行拟合，得到拟合函数；

[0019] S103：根据第二预设数量个晶圆研磨后的实际厚度与目标厚度的差值的平均值，计算待补偿研磨量；

[0020] S104：将所述待补偿研磨量除以当前的研磨速率，得到待补偿的研磨时间；

[0021] S105：判断所述当前的研磨速率是否小于预设的速率，如果所述当前的研磨速率小于预设的速率，且所述待补偿的研磨时间为正值，则将所述待补偿的研磨时间乘以第一
安全系数，得到补偿时间；如果所述当前的研磨速率小于预设的速率，且所述待补偿的研磨
时间为负值，则将所述待补偿的研磨时间乘以第二安全系数，得到补偿时间；如果所述当前
的研磨速率大于预设的速率，且所述待补偿的研磨时间为负值，则将所述待补偿的研磨时
间乘以第三安全系数，得到补偿时间；如果所述当前的研磨速率大于预设的速率，且所述待
补偿的研磨时间为正值，则将所述待补偿的研磨时间乘以第四安全系数，得到补偿时间；

[0022] S106：根据所述理想研磨时间对应的理想研磨时间区域，将所述拟合函数加上第一阈值和所述补偿时间作为所述研磨时间上限；将所述拟合函数减去第二阈值，再加上所
述补偿时间作为所述研磨时间下限，以使所述理想研磨时间区域的预设比例分布在所述研
磨时间上限和所述研磨时间下限之间。

[0023] 可选的，所述第二数量个晶圆包括n天生产的晶圆，所述n≥3，所述补偿研磨时间的函数表达式为T(F)＝0.382*i+0.236*j+0.382*k，其中，i为昨天的晶圆对应的待补偿的
研磨时间，j为前天的晶圆对应的待补偿的研磨时间，k为前天之前的晶圆对应的待补偿的
研磨时间。

[0024] 本发明还提供了一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的装置，所述设置装置包括以下模块：

[0025] 获取模块，用于获取第一预设数量个型号相同的晶圆分别对应的理想研磨时间；

[0026] 拟合模块，用于对所述理想研磨时间进行拟合，得到拟合函数；

[0027] 设置模块，用于根据所述理想研磨时间对应的理想研磨时间区域，将所述拟合函数加上第一阈值作为所述研磨时间上限，将所述拟合函数减去第二阈值作为所述研磨时间
下限，以使所述理想研磨时间区域的预设比例分布在所述研磨时间上限和所述研磨时间下
限之间。

[0028] 可选的，所述拟合模块具体用于：

[0029] 将所述理想研磨时间作为纵坐标，各理想研磨时间对应的研磨垫的使用时间和修整盘的使用时间作为横坐标，拟合得到所述拟合函数的表达式为T＝T(0)+T(P)+T(D)，其
中，T表示晶圆的理想研磨时间，T(0)表示所述研磨垫的使用时间和所述修整盘的使用时间
均为0时、且研磨率处于预设范围时晶圆的第一研磨时间，所述T(P)表示随所述研磨垫的使
用时间而变化的晶圆的第二研磨时间，所述T(D)表示随所述修整盘的使用时间而变化的晶
圆的第三研磨时间。

[0030] 可选的，所述拟合模块具体用于：

[0031] 利用二元二次回归的拟合算法对所述理想研磨时间进行拟合，得到所述拟合函数的表达式为T＝T(0)+a*P^2+b*P+c*D^2+d*D+e*P*D+f，其中，所述P为所述研磨垫的使用时
间，所述D为所述修整盘的使用时间，所述a、b、c、d、e、f分别为所述拟合函数的系数。

[0032] 本发明还提供了一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的装置，所述设置装置包括以下模块：

[0033] 获取模块，用于获取第一预设数量个型号相同的晶圆分别对应的理想研磨时间；

[0034] 拟合模块，用于对所述理想研磨时间进行拟合，得到拟合函数；

[0035] 第一计算模块，用于根据第二预设数量个晶圆研磨后的实际厚度与目标厚度的差值的平均值，计算待补偿研磨量；

[0036] 第二计算模块，用于将所述待补偿研磨量除以当前的研磨速率，得到待补偿的研磨时间；

[0037] 判断模块，用于判断所述当前的研磨速率是否小于预设的速率，如果所述当前的研磨速率小于预设的速率，且所述待补偿的研磨时间为正值，则将所述待补偿的研磨时间
乘以第一安全系数，得到补偿时间；如果所述当前的研磨速率小于预设的速率，且所述待补
偿的研磨时间为负值，则将所述待补偿的研磨时间乘以第二安全系数，得到补偿时间；如果
所述当前的研磨速率大于预设的速率，且所述待补偿的研磨时间为负值，则将所述待补偿
的研磨时间乘以第三安全系数，得到补偿时间；如果所述当前的研磨速率大于预设的速率，
且所述待补偿的研磨时间为正值，则将所述待补偿的研磨时间乘以第四安全系数，得到补
偿时间；

[0038] 设置模块，用于根据所述理想研磨时间对应的理想研磨时间区域，将所述拟合函数加上第一阈值和所述补偿时间作为所述研磨时间上限；将所述拟合函数减去第二阈值，
再加上所述补偿时间作为所述研磨时间下限。

[0039] 本发明提供的一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的方法及装置，通过分析已经生产的晶圆的理想研磨时间，将所述研磨时间上限和所述研磨时间下限均设置成动态的
值而非固定值，相比于现有技术中的固定的研磨时间上下限，本方案可以使待生产的晶圆
的实际研磨时间更大概率的分布在所述研磨时间上限和所述研磨时间下限之间，并且所述
研磨时间上限和所述研磨时间下限之间的差值较小，从而提高了研磨工艺的稳定性。本发
明提供的技术方案，不仅可以应用于APC系统，而且可以应用于终点侦测系统和人为给出研
磨时间的生产方式。

附图说明

[0040] 图1是现有技术中APC系统的工作原理示意图；

[0041] 图2(a)是现有技术中研磨速率正常时理想研磨时间区域及研磨时间上下限的分布示意图；

[0042] 图2(b)是本发明提供的研磨速率正常时理想研磨时间区域及研磨时间上下限的分布示意图；

[0043] 图3(a)是现有技术中研磨速率偏快时理想研磨时间区域及研磨时间上下限的分布示意图；

[0044] 图3(b)是本发明提供的研磨速率偏快时理想研磨时间区域及研磨时间上下限的分布示意图；

[0045] 图4(a)是现有技术中研磨速率偏慢时理想研磨时间区域及研磨时间上下限的分布示意图；

[0046] 图4(b)是本发明提供的研磨速率偏慢时理想研磨时间区域及研磨时间上下限的分布示意图；

[0047] 图5(a)是现有技术中研磨速率偏慢且人为变动研磨时间上下限时理想研磨时间区域及研磨时间上下限的分布示意图；

[0048] 图5(b)是本发明提供的研磨速率偏慢且人为变动研磨时间上下限时理想研磨时间区域及研磨时间上下限的分布示意图；

[0049] 图6是本发明提供的一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的方法的流程图；

[0050] 图7是本发明提供的一种T(P)+T(D)随研磨垫的使用时间和修整盘的使用时间的变化趋势图。

具体实施方式

[0051] 为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图对本发明提出的一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的方法及装置作进一步详细说明。需说明的是，附图均采
用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的
目的。

[0052] 如图6所示，本发明提供了一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的方法，所述设置方法包括以下步骤：

[0053] S1：获取第一预设数量个型号相同的晶圆分别对应的理想研磨时间；其中，第一预设数量可以是连续多天生产的晶圆的数量，理想研磨时间是指晶圆经过实际研磨时间的研
磨后所得厚度与目标厚度的差异，该差异除以研磨速率换算成研磨时间差异，研磨时间差
异加在实际研磨时间上，就得到了理想研磨时间；晶圆经过理想研磨时间的研磨后所得厚
度与目标厚度一致；实际研磨时间一般也称为研磨时间，即APC反馈或人为给出的研磨时
间，晶圆经过实际研磨时间的研磨后所得厚度，往往与目标厚度有差异。

[0054] S2：对所述理想研磨时间进行拟合，得到拟合函数；在拟合时，可以使用拟合软件或人工计算的方式进行拟合。

[0055] S3：根据所述理想研磨时间对应的理想研磨时间区域，将所述拟合函数加上第一阈值作为所述研磨时间上限，将所述拟合函数减去第二阈值作为所述研磨时间下限，以使
所述理想研磨时间区域的预设比例分布在所述研磨时间上限和所述研磨时间下限之间；其
中，第一阈值和第二阈值可以根据经验设定，或者通过对以往生产数据进行统计得到，设置
第一阈值和第二阈值的目的是为了研磨时间上限和研磨时间下限尽量覆盖理想研磨时间
区域；第一阈值和第二阈值可以相等或不相等；所述预设比例可以根据实际需求调整，本实
施例提供的所述预设比例可以等于100％或接近100％。

[0056] 本发明提供的一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的方法，通过分析已经生产的晶圆的理想研磨时间，将所述研磨时间上限和所述研磨时间下限均设置成动态的值而非
固定值，相比于现有技术中的固定的研磨时间上下限，本方案可以使待生产的晶圆的实际
研磨时间更大概率的分布在所述研磨时间上限和所述研磨时间下限之间，并且所述研磨时
间上限和所述研磨时间下限之间的差值较小，从而提高了研磨工艺的稳定性。本发明提供
的方法，不仅可以应用于APC系统，而且可以应用于终点侦测系统和人为给出研磨时间的生
产方式。

[0057] 可选的，所述S2中，对所述理想研磨时间进行拟合的步骤具体包括：将所述理想研磨时间作为纵坐标，各理想研磨时间对应的研磨垫的使用时间和修整盘的使用时间作为横
坐标，拟合得到所述拟合函数的表达式为T＝T(0)+T(P)+T(D)，其中，T表示晶圆的理想研磨
时间，T(0)表示所述研磨垫的使用时间和所述修整盘的使用时间均为0时、且研磨率处于预
设范围时晶圆的第一研磨时间，所述T(P)表示随所述研磨垫的使用时间而变化的晶圆的第
二研磨时间，所述T(D)表示随所述修整盘的使用时间而变化的晶圆的第三研磨时间。研磨
率处于预设范围是指研磨速率处于正常范围时的速率。

[0058] 可选的，所述S2中，对所述理想研磨时间进行拟合的步骤具体包括：利用二元二次回归的拟合算法对所述理想研磨时间进行拟合，得到所述拟合函数的表达式为T＝T(0)+a*
P^2+b*P+c*D^2+d*D+e*P*D+f，其中，所述P为所述研磨垫的使用时间，所述D为所述修整盘
的使用时间，所述a、b、c、d、e、f分别为所述拟合函数的系数。其中使用时间也可以称为使用
寿命。如图7所示，为本实施例提供的T(P)+T(D)随研磨垫的使用时间和修整盘的使用时间
的变化产生的理想研磨时间的趋势图，当更换或维护一次研磨垫后，T(P)+T(D)的值下降至
最小，然后逐渐增大；当更换或维护两次研磨垫时，需要对修整盘进行更换或维护，T(P)+T
(D)的值再次下降至最小，然后逐渐增大；研磨垫的使用时间和修整盘的使用时间以此为周
期影响实际研磨时间。

[0059] 本实施例提供的方案中，考虑研磨垫的使用时间和修整盘的使用时间对理想研磨时间、研磨时间上限和研磨时间下限的影响，从而使设置的研磨时间上限和研磨时间下限
更加准确。

[0060] 可选的，利用二元指数回归的拟合算法对所述理想研磨时间进行拟合，得到所述拟合函数的表达式为T＝T(0)+exp(xP+yD+z)，其中，exp为自然常数e，P为所述研磨垫的使
用时间，D为所述修整盘的使用时间，x、y、z为二元指数函数的系数。在实际使用时，可以根
据拟合精度的要求选择具体的拟合算法，本实施例中采用二元二次回归拟合的精度比二元
指数回归拟合的精度高。

[0061] 如图2(b)所示，在研磨速率正常时，通过本方法设置的研磨时间上限和研磨时间下限可以完全覆盖理想研磨时间区域，拟合的研磨时间拟合线实际上是所述二元二次曲
线、所述二元指数曲线或相近似的曲线，图示的直线只是为了画图方便。

[0062] 考虑到研磨速率有时会发生异常，或者其它原因导致研磨时间异常，本发明还提供了一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的方法，所述设置方法包括以下步骤：

[0063] S101：获取第一预设数量个型号相同的晶圆分别对应的理想研磨时间；

[0064] S102：对所述理想研磨时间进行拟合，得到拟合函数；

[0065] S103：根据第二预设数量个晶圆研磨后的实际厚度与目标厚度的差值的平均值，计算待补偿研磨量；

[0066] S104：将所述待补偿研磨量除以当前的研磨速率，得到待补偿的研磨时间；

[0067] S105：判断所述当前的研磨速率是否小于预设的速率，如果所述当前的研磨速率小于预设的速率，且所述待补偿的研磨时间为正值，则将所述待补偿的研磨时间乘以第一
安全系数，得到补偿时间；如果所述当前的研磨速率小于预设的速率，且所述待补偿的研磨
时间为负值，则将所述待补偿的研磨时间乘以第二安全系数，得到补偿时间；如果所述当前
的研磨速率大于预设的速率，且所述待补偿的研磨时间为负值，则将所述待补偿的研磨时
间乘以第三安全系数，得到补偿时间；如果所述当前的研磨速率大于预设的速率，且所述待
补偿的研磨时间为正值，则将所述待补偿的研磨时间乘以第四安全系数，得到补偿时间；其
中，第一安全系数、第二安全系数、第三安全系数和第四安全系数可以相同也可以不同，优
选的，这四个安全系数的取值范围均为小于或等于1的正数，并且第一安全系数小于第二安
全系数，第三安全系数小于第四安全系数，这样在增加产品良率性能窗口的同时，最大限度
减少报废率；

[0068] S106：根据所述理想研磨时间对应的理想研磨时间区域，将所述拟合函数加上第一阈值和所述补偿时间作为所述研磨时间上限；将所述拟合函数减去第二阈值，再加上所
述补偿时间作为所述研磨时间下限，以使所述理想研磨时间区域的预设比例分布在所述研
磨时间上限和所述研磨时间下限之间。

[0069] 图3(a)、图4(a)和图5(a)中的各直线和阴影代表的含义均与2(a)中标注的含义相同，图3(b)、图4(b)和图5(b)中的各直线和阴影代表的含义均与2(b)中标注的含义相同。由
图3(a)至图5(b)可知，本发明将研磨时间上限和研磨时间下限均设置成随研磨垫的使用时
间和修整盘的使用时间变化而变化的数值，并且考虑了所述补偿研磨时间，这样在研磨速
率偏快、偏慢或人为调整研磨时间上限和研磨时间下限时，均可以使理想研磨时间尽可能
的分布在所述研磨时间上限和所述研磨时间下限之间，并且所述拟合函数距离所述研磨时
间上限或所述研磨时间下限比较近，这样可以提高研磨后晶圆厚度的稳定性。为了简化附
图的绘制，图2(b)、图3(b)、图4(b)、图5(b)中的研磨时间上限、研磨时间下限和研磨时间拟
合线画的是直线，实际上是曲线。

[0070] 可选的，所述第二数量个晶圆包括n天生产的晶圆，所述n≥3，所述补偿研磨时间的函数表达式为T(F)＝0.382*i+0.236*j+0.382*k，其中，i为昨天的晶圆对应的待补偿的
研磨时间，j为前天的晶圆对应的待补偿的研磨时间，k为前天之前的晶圆对应的待补偿的
研磨时间。

[0071] 本实施例中，赋予过去两天的权重之和为0.618，两天之前的权重打包为0.382。过去n天的权重如表1所示，其中，前天之前可以指距今前10天至距今前3天。根据实际试验结
果证明按照黄金分割比例设置权重，可以提高研磨后晶圆厚度的稳定性。

[0072] 表1.权重设置

[0073] 分类 昨天 前天 前天之前权重 0.382 0.236 0.382

[0074] 在实际生产中，可能存在某些天数值缺失的情况，此时可以参考表2对i、j、k的权重进行赋值：

[0075] 表2.权重设置

[0076] 情况1 昨天 前天 前天之前权重 0.382 数据缺失 0.618
情况2 昨天 前天 前天之前
权重 0.618 0.382 数据缺失
情况3 昨天 前天 前天之前
权重 数据缺失 0.382 0.618
情况4 昨天 前天 前天之前
权重 1 数据缺失 数据缺失
情况5 昨天 前天 前天之前
权重 数据缺失 1 数据缺失
情况6 昨天 前天 前天之前
权重 数据缺失 数据缺失 1

[0077] 为了产品安全，仍可以做保守处理：当研磨速率偏慢且T(F)会使研磨时间范围上移时，T(F)需要再乘以一个安全系数g(比如0.5)，当研磨速率偏慢且T(F)会使研磨时间范
围下移时，T(F)就不需要乘以一个安全系数g，让研磨时间范围快速回归正常；当研磨速率
偏快且T(F)会使研磨时间范围下移时，T(F)需要再乘以一个安全系数g(比如0.5)，当研磨
速率偏快且T(F)会使研磨时间范围上移时，T(F)就不需要乘以一个安全系数g，让研磨时间
范围快速回归正常。

[0078] 基于与上述一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的方法相同的技术构思，本发明还提供了一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的装置，所述设置装置包括以下模块：

[0079] 获取模块，用于获取第一预设数量个型号相同的晶圆分别对应的理想研磨时间；

[0080] 拟合模块，用于对所述理想研磨时间进行拟合，得到拟合函数；

[0081] 设置模块，用于根据所述理想研磨时间对应的理想研磨时间区域，将所述拟合函数加上第一阈值作为所述研磨时间上限，将所述拟合函数减去第二阈值作为所述研磨时间
下限，以使所述理想研磨时间区域的预设比例分布在所述研磨时间上限和所述研磨时间下
限之间。

[0082] 可选的，所述拟合模块具体用于：

[0083] 将所述理想研磨时间作为纵坐标，各理想研磨时间对应的研磨垫的使用时间和修整盘的使用时间作为横坐标，拟合得到所述拟合函数的表达式为T＝T(0)+T(P)+T(D)，其
中，T表示晶圆的理想研磨时间，T(0)表示所述研磨垫的使用时间和所述修整盘的使用时间
均为0时、且研磨率处于预设范围时晶圆的第一研磨时间，所述T(P)表示随所述研磨垫的使
用时间而变化的晶圆的第二研磨时间，所述T(D)表示随所述修整盘的使用时间而变化的晶
圆的第三研磨时间。

[0084] 可选的，所述拟合模块具体用于：

[0085] 利用二元二次回归的拟合算法对所述理想研磨时间进行拟合，得到所述拟合函数的表达式为T＝T(0)+a*P^2+b*P+c*D^2+d*D+e*P*D+f，其中，所述P为所述研磨垫的使用时
间，所述D为所述修整盘的使用时间，所述a、b、c、d、e、f分别为所述拟合函数的系数。

[0086] 本发明还提供了一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的装置，所述设置装置包括以下模块：

[0087] 获取模块，用于获取第一预设数量个型号相同的晶圆分别对应的理想研磨时间；

[0088] 拟合模块，用于对所述理想研磨时间进行拟合，得到拟合函数；

[0089] 第一计算模块，用于根据第二预设数量个晶圆研磨后的实际厚度与目标厚度的差值的平均值，计算待补偿研磨量；

[0090] 第二计算模块，用于将所述待补偿研磨量除以当前的研磨速率，得到待补偿的研磨时间；

[0091] 判断模块，用于判断所述当前的研磨速率是否小于预设的速率，如果所述当前的研磨速率小于预设的速率，且所述待补偿的研磨时间为正值，则将所述待补偿的研磨时间
乘以第一安全系数，得到补偿时间；如果所述当前的研磨速率小于预设的速率，且所述待补
偿的研磨时间为负值，则将所述待补偿的研磨时间乘以第二安全系数，得到补偿时间；如果
所述当前的研磨速率大于预设的速率，且所述待补偿的研磨时间为负值，则将所述待补偿
的研磨时间乘以第三安全系数，得到补偿时间；如果所述当前的研磨速率大于预设的速率，
且所述待补偿的研磨时间为正值，则将所述待补偿的研磨时间乘以第四安全系数，得到补
偿时间；

[0092] 设置模块，用于根据所述理想研磨时间对应的理想研磨时间区域，将所述拟合函数加上第一阈值和所述补偿时间作为所述研磨时间上限，将所述拟合函数与第一阈值之和
减去所述第一阈值作为所述研磨时间下限，将所述拟合函数减去第二阈值，再加上所述补
偿时间作为所述研磨时间下限。

[0093] 综上所述，本发明提供的一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的方法及装置，通过分析已经生产的晶圆的理想研磨时间，将所述研磨时间上限和所述研磨时间下限均设
置成动态的值而非固定值，相比于现有技术中的固定的研磨时间上下限，本方案可以使待
生产的晶圆的实际研磨时间更大概率的分布在所述研磨时间上限和所述研磨时间下限之
间，并且所述研磨时间上限和所述研磨时间下限之间的差值较小，从而提高了研磨工艺的
稳定性。并且，本发明还提高了化学机械研磨厚度的稳定性；减弱研磨厚度长期偏移带来的
良率及性能方面的损失；避免试产失败；减少薄膜厚度偏厚导致的返工；避免薄膜厚度偏薄
导致的报废；减少因为薄膜厚度超出规格导致的扣留；节省试产次数及返工导致机台时间
及物料损失；节省因为薄膜厚度偏移导致的各种人力应对方面的损失。本发明提供的技术
方案，不仅可以应用于APC系统，而且可以应用于终点侦测系统和人为给出研磨时间的生产
方式。

[0094] 上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于本发明的权利要求书的
保护范围。