化学机械研磨方法以及化学机械研磨设备转让专利

申请号 : CN202110457937.1

文献号 : CN113084692B

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 翁杰

申请人 : 上海芯物科技有限公司

摘要 :

本发明公开了一种化学机械研磨方法以及化学机械研磨设备。该化学机械研磨方法包括:将n个待研磨件的研磨表面划分为U个研磨区域,其中,研磨区域的数量和化学机械研磨设备中研磨头的数量相等,且一一对应设置,n的取值包括大于或等于1的整数,U的取值包括大于或等于1的整数;根据第m个待研磨件中每个研磨区域的实际研磨厚度,利用化学机械研磨设备对第m个待研磨件进行化学机械研磨,其中,m的取值大于或等于1,且小于或等于n。本发明实施例提供的技术方提高了至少一个待研磨件的化学机械研磨方法的精确度。

权利要求 :

1.一种化学机械研磨方法,其特征在于,包括:

将n个中的每一个待研磨件的研磨表面划分为U个研磨区域,其中,所述研磨区域的数量和化学机械研磨设备中研磨头的数量相等,且一一对应设置,所述n的取值包括大于或等于1的整数,所述U的取值包括大于或等于1的整数;

根据第m个所述待研磨件中每个所述研磨区域的实际研磨厚度,利用所述化学机械研磨设备对第m个所述待研磨件进行化学机械研磨,其中,所述m的取值大于或等于1,且小于或等于n;

根据第m个所述待研磨件中每个所述研磨区域的实际研磨厚度,利用所述化学机械研磨设备对第m个所述待研磨件进行化学机械研磨包括:确定第m个所述待研磨件的第i个所述研磨区域的实际研磨厚度,所述i的取值大于或等于1,且小于或等于U;

根据第m个所述待研磨件的第i个所述研磨区域的实际研磨厚度,确定第m个所述待研磨件中第i个所述研磨区域对应的研磨头的实际研磨压力;

根据第m个所述待研磨件中第i个所述研磨区域对应的研磨头的实际研磨压力,利用所述化学机械研磨设备对第m个所述待研磨件进行化学机械研磨;

根据第m个所述待研磨件的第i个所述研磨区域的实际研磨厚度,确定第m个所述待研磨件中第i个所述研磨区域对应的研磨头的实际研磨压力包括:第m个所述待研磨件中第i个所述研磨区域对应的研磨头的实际研磨压力P(m,i)满足如下关系:其中,P(set.i)为n个所述待研磨件的第i个所述研磨区域对应的研磨头的设定研磨压力,R(act.i)为第m个所述待研磨件的第i个所述研磨区域的实际研磨厚度,R(i)为n个所述待研磨件的第i个所述研磨区域的平均目标研磨厚度,k1为第一常数;

不同研磨头在第i个所述研磨区域无交叠,所述m的取值为1时,确定第m个所述待研磨件的第i个所述研磨区域的实际研磨厚度包括:获取第m个所述待研磨件研磨前第i个所述研磨区域的平均测量厚度;

获取n个所述待研磨件研磨前第i个所述研磨区域的平均目标厚度;

获取n个所述待研磨件研磨后第i个所述研磨区域的平均目标厚度;

根据n个所述待研磨件研磨前第i个所述研磨区域的平均目标厚度和n个所述待研磨件研磨后第i个所述研磨区域的平均目标厚度的差值,确定n个所述待研磨件第i个所述研磨区域的平均目标研磨厚度;

确定第m个所述待研磨件的第i个所述研磨区域的第一研磨厚度作为第m个所述待研磨件的第i个所述研磨区域的实际研磨厚度,其中,第m个所述待研磨件的第i个所述研磨区域的第一研磨厚度R(1,i)满足如下关系:R(1,i)=R(i)+(Pre.act.m.i‑Pre.tar.i)

其中,R(i)为n个所述待研磨件第i个所述研磨区域的平均目标研磨厚度,Pre.act.m.i为第m个所述待研磨件研磨前第i个所述研磨区域的平均测量厚度,Pre.tar.i为n个所述待研磨件研磨前第i个所述研磨区域的平均目标厚度;

不同研磨头在第i个所述研磨区域无交叠,所述m的取值大于或等于2时,确定第m个所述待研磨件的第i个所述研磨区域的实际研磨厚度包括:获取第m个所述待研磨件研磨前第i个所述研磨区域的平均测量厚度;

获取n个所述待研磨件研磨前第i个所述研磨区域的平均目标厚度;

获取n个所述待研磨件研磨后第i个所述研磨区域的平均目标厚度;

获取第1个至第m‑1个所述待研磨件研磨前第i个所述研磨区域的平均测量厚度的平均值;

根据n个所述待研磨件研磨前第i个所述研磨区域的平均目标厚度和n个所述待研磨件研磨后第i个所述研磨区域的平均目标厚度的差值,确定n个所述待研磨件第i个所述研磨区域的平均目标研磨厚度;

确定第m个所述待研磨件的第i个所述研磨区域的第一研磨厚度作为第m个所述待研磨件的第i个所述研磨区域的实际研磨厚度,其中,第m个所述待研磨件的第i个所述研磨区域的第一研磨厚度R(1,i)满足如下关系:R(1,i)=R(i)+(Pre.act.m.i‑Pre.tar.i)+(Pst.act.(m‑1).i‑Pst.tar.i)其中,R(i)为n个所述待研磨件第i个所述研磨区域的平均目标研磨厚度,Pre.act.m.i为第m个所述待研磨件研磨前第i个所述研磨区域的平均测量厚度,Pre.tar.i为n个所述待研磨件研磨前第i个所述研磨区域的平均目标厚度,Pst.act.(m‑1).i为第1个至第m‑1个所述待研磨件研磨后第i个所述研磨区域的平均测量厚度的平均值,Pst.tar.i为n个所述待研磨件研磨后第i个所述研磨区域的平均目标厚度;

第i个所述研磨区域和相邻所述研磨区域存在交叠时,确定第m个所述待研磨件的第i个所述研磨区域的实际研磨厚度包括:根据第m个所述待研磨件的第i个所述研磨区域的第一研磨厚度,确定第m个所述待研磨件的第i个所述研磨区域对应的研磨头的第一研磨压力;

确定作用在第i个所述研磨区域的至少一个所述研磨头的第一研磨压力权重比,其中,与第i个所述研磨区域存在交叠的所述研磨区域以及第i个所述研磨区域对应的研磨头的第一研磨压力作用在第i个所述研磨区域,且与第i个所述研磨区域存在交叠的所述研磨区域的数量为S,所述S的取值大于或等于1,且小于或等于U‑1;

确定第m个所述待研磨件的第i个所述研磨区域的第二研磨厚度作为第m个所述待研磨件的第i个所述研磨区域的实际研磨厚度,其中,第m个所述待研磨件的第i个所述研磨区域的第二研磨厚度R(2,i)满足如下关系:其中,R(i)为n个所述待研磨件的第i个所述研磨区域的平均目标研磨厚度,P(1.i)为第i个所述研磨区域对应的研磨头的第一研磨压力,P(set.i)为第i个所述研磨区域对应的研磨头的设定研磨压力,Qi为第i个所述研磨区域的对应的研磨头的第一研磨压力权重比,k1为第一常数,j的取值和i的取值不同,且第j个所述研磨区域是与第i个所述研磨区域存在交叠的所述研磨区域中的一个。

2.根据权利要求1所述的化学机械研磨方法,其特征在于,确定作用在第i个所述研磨区域的至少一个所述研磨头的第一研磨压力权重比包括:在相同的研磨压力下,将第i个所述研磨区域对应的所述研磨头的对第i个所述研磨区域的研磨速率与作用在第i个所述研磨区域的至少一个所述研磨头对第i个所述研磨区域的总的研磨速率的比值,确定为第i个所述研磨区域对应的所述研磨头的第一研磨压力权重比;

在相同的研磨压力下,将第j个所述研磨区域对应的所述研磨头的对第i个所述研磨区域的研磨速率与作用在第i个所述研磨区域的至少一个所述研磨头对第i个所述研磨区域的总的研磨速率的比值,确定为第j个所述研磨区域对应的所述研磨头的第一研磨压力权重比。

3.根据权利要求1所述的化学机械研磨方法,其特征在于,根据第m个所述待研磨件中第i个所述研磨区域对应的研磨头的实际研磨压力,利用所述化学机械研磨设备对第m个所述待研磨件进行化学机械研磨包括:确定第m个所述待研磨件的实际研磨时间;

根据第m个所述待研磨件中第i个所述研磨区域对应的研磨头的实际研磨压力和第m个所述待研磨件的实际研磨时间,利用所述化学机械研磨设备对第m个所述待研磨件进行化学机械研磨。

4.根据权利要求3所述的化学机械研磨方法,其特征在于,确定第m个所述待研磨件的实际研磨时间包括:确定第m个所述待研磨件的整体实际研磨厚度;

根据第m个所述待研磨件的整体实际研磨厚度确定第m个所述待研磨件的实际研磨时间,其中,第m个所述待研磨件的实际研磨时间T(m)满足如下关系:其中,R(act.m)为第m个所述待研磨件的整体实际研磨厚度,R(v)为所述化学机械研磨设备的研磨速率,k2为第二常数。

5.根据权利要求4所述的化学机械研磨方法,其特征在于,所述m的取值为1时,确定第m个所述待研磨件的整体实际研磨厚度包括:获取第m个所述待研磨件研磨前整体的平均测量厚度;

获取n个所述待研磨件研磨前整体的平均目标厚度;

获取n个所述待研磨件研磨后整体的平均目标厚度;

根据n个所述待研磨件研磨前整体的平均目标厚度和n个所述待研磨件研磨后整体的平均目标厚度的差值,确定n个所述待研磨件整体的平均目标研磨厚度;

根据n个所述待研磨件整体的平均目标研磨厚度、第m个所述待研磨件研磨前整体的平均测量厚度和n个所述待研磨件研磨前整体的平均目标厚度确定第m个所述待研磨件的整体实际研磨厚度,其中,第m个所述待研磨件的整体实际研磨厚度R(act,m)满足如下关系:R(act,m)=R(m)+(Pre.act.m‑Pre.tar)

其中,R(m)为n个所述待研磨件整体的平均目标研磨厚度,Pre.act.m为第m个所述待研磨件研磨前整体的平均测量厚度,Pre.tar为n个所述待研磨件研磨前整体的平均目标厚度;

所述m的取值大于或等于2时,确定第m个所述待研磨件的整体实际研磨厚度包括:获取第m个所述待研磨件研磨前整体的平均测量厚度;

获取n个所述待研磨件研磨前整体的平均目标厚度;

获取n个所述待研磨件研磨后整体的平均目标厚度;

获取第1个至第m‑1个所述待研磨件研磨前整体的平均测量厚度的平均值;

根据n个所述待研磨件研磨前整体的平均目标厚度和n个所述待研磨件研磨后整体的平均目标厚度的差值,确定n个所述待研磨件整体的平均目标研磨厚度;

根据n个所述待研磨件整体的平均目标研磨厚度、第m个所述待研磨件研磨前整体的平均测量厚度、n个所述待研磨件研磨前整体的平均目标厚度以及第1个至第m‑1个所述待研磨件研磨前整体的平均测量厚度的平均值确定第m个所述待研磨件的整体实际研磨厚度,其中,第m个所述待研磨件的整体实际研磨厚度R(act,m)满足如下关系:R(act,m)=R(m)+(Pre.act.m‑Pre.tar)+(Pst.act.(m‑1)‑Pst.tar)其中,R(m)为n个所述待研磨件整体的平均目标研磨厚度,Pre.act.m为第m个所述待研磨件研磨前整体的平均测量厚度,Pre.tarn为n个所述待研磨件研磨前整体的平均目标厚度,Pst.act.(m‑1)为第1个至第m‑1个所述待研磨件研磨后整体的平均目标厚度的平均值,Pst.tar为n个所述待研磨件研磨后整体的平均目标厚度。

6.一种化学机械研磨设备,其特征在于,采用权利要求1‑5任一所述的化学机械研磨方法对n个待研磨件进行化学机械研磨,其中,所述n的取值包括大于或等于1的整数。

说明书 :

化学机械研磨方法以及化学机械研磨设备

技术领域

[0001] 本发明实施例涉及半导体技术领域,尤其涉及一种化学机械研磨方法以及化学机械研磨设备。

背景技术

[0002] 在半导体集成电路制备过程中,通常需要化学机械研磨(CMP)设备对待研磨件进行研磨,使得待研磨件研磨后的厚度和表面平整度达到预设要求。其中,待研磨件为半导体集成电路中的一个膜层。
[0003] 由于待研磨件制备工艺过程中的差异,不同的待研磨件的同一区域的研磨厚度会随着待研磨件的厚度和表面平整度的变化而不同。同一待研磨件的不同区域的研磨厚度会随着待研磨件的厚度和表面平整度的变化而不同。目前化学机械研磨时,很难根据每一个待研磨件的每一个研磨区域的实际研磨厚度对待研磨件进行化学机械研磨,导致化学机械研磨方法的精度不高,进而导致待研磨件研磨后的厚度和表面平整度不能达到预设要求。

发明内容

[0004] 有鉴于此,本发明实施例提供了一种化学机械研磨方法以及化学机械研磨设备,以提高至少一个待研磨件的化学机械研磨方法的精确度。
[0005] 第一方面,本发明实施例提供了一种化学机械研磨方法,包括:
[0006] 将n个待研磨件的研磨表面划分为U个研磨区域,其中,所述研磨区域的数量和化学机械研磨设备中研磨头的数量相等,且一一对应设置,所述n的取值包括大于或等于1的整数,所述U的取值包括大于或等于1的整数;
[0007] 根据第m个所述待研磨件中每个所述研磨区域的实际研磨厚度,利用所述化学机械研磨设备对第m个所述待研磨件进行化学机械研磨,其中,所述m的取值大于或等于1,且小于或等于n。
[0008] 第二方面,本发明实施例提供了一种化学机械研磨设备,采用第一方面任意所述的化学机械研磨方法对n个待研磨件进行化学机械研磨,其中,所述n的取值包括大于或等于1的整数。
[0009] 本实施例提供的技术方案,根据第m个待研磨件中每个研磨区域的实际研磨厚度,利用化学机械研磨设备对第m个待研磨件进行化学机械研磨,可以实现针对n个待研磨件中的每一个待研磨件的每一个研磨区域的厚度和表面平整度来去除实际研磨厚度,最后实现同一个待研磨件不同研磨区域的厚度和表面平整度达到预设要求,同时实现不同待研磨件的同一研磨区域的厚度和表面平整度达到预设要求,进而提高了针对n个待研磨件的化学机械研磨方法的精确度。

附图说明

[0010] 图1为本发明实施例提供的一种化学机械研磨方法的流程示意图;
[0011] 图2为本发明实施例提供的一种待研磨件的剖面结构示意图;
[0012] 图3为本发明实施例提供的另一种化学机械研磨方法的结构示意图;
[0013] 图4为图3中步骤220包括的一种流程示意图;
[0014] 图5为图3中步骤220包括的另一种流程示意图;
[0015] 图6示出了第m个带研磨件的不同研磨区域对应的研磨头在不同研磨压力下对应的研磨量的曲线图;
[0016] 图7为图3中步骤220包括的又一种流程示意图;
[0017] 图8为图3中步骤240包括流程示意图;
[0018] 图9为图8中步骤2401包括的流程示意图;
[0019] 图10为图9中步骤24010包括的一种流程示意图;
[0020] 图11为图9中步骤24010包括的另一种流程示意图。

具体实施方式

[0021] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
[0022] 正如上述背景技术中所述,目前化学机械研磨时,很难根据每一个待研磨件的每一个研磨区域的实际研磨厚度对待研磨件进行化学机械研磨,导致化学机械研磨方法的精度不高,进而导致待研磨件研磨后的厚度和表面平整度不能达到预设要求。
[0023] 针对上述技术问题,本发明实施例提供了如下技术方案:
[0024] 图1为本发明实施例提供的一种化学机械研磨方法的流程示意图。参见图1,该化学机械研磨方法包括如下步骤:
[0025] 步骤110、将n个待研磨件的研磨表面划分为U个研磨区域,其中,研磨区域的数量和化学机械研磨设备中研磨头的数量相等,且一一对应设置,n的取值包括大于或等于1的整数,U的取值包括大于或等于1的整数。
[0026] 图2为本发明实施例提供的一种待研磨件的剖面结构示意图。图2示出的待研磨件10包括平坦层11和研磨层12,研磨层12是需要被化学机械研磨设备去除掉的。示例性的,待研磨件10的研磨表面划分为7个圆形的研磨区域,从待研磨件10的中心到边缘依次是第七研磨区域Z7、第六研磨区域Z6、第五研磨区域Z5、第四研磨区域Z4、第三研磨区域Z3、第二研磨区域Z2以及第一研磨区域Z1。相应的,化学机械研磨设备包括7个研磨头,研磨头设置在研磨件10背离研磨表面一侧,待研磨件10的研磨表面和研磨机台表面接触,转动的研磨机台表面设置有研磨液。化学机械研磨设备对待研磨件的研磨过程包括化学过程和物理过程。其中,化学过程包括:研磨液中的化学物质和待研磨件10的研磨层12发生化学反应,生成比较容易去除的物质。物理过程包括:研磨机台转动过程中,研磨液中的磨粒和待研磨件
10的研磨层12发生机械物理摩擦,去除化学反应生成的物质。化学过程和物理过程反复交替进行,可以将所需的研磨层12去除掉。其中,研磨头的研磨压力越大,研磨液中的磨粒和待研磨件10的研磨层12发生机械物理摩擦,去除化学反应生成的物质的速率越快。
[0027] 需要说明的是,待研磨件10为半导体集成电路中的一个膜层,示例性的,该膜层可以是氧化物层、氮化物层、有机层或者晶圆中的任意一种。
[0028] 步骤120、根据第m个待研磨件中每个研磨区域的实际研磨厚度,利用化学机械研磨设备对第m个待研磨件进行化学机械研磨,其中,m的取值大于或等于1,且小于或等于n。
[0029] 具体的,m的取值大于或等于1,且小于或等于n,根据第m个待研磨件中每个研磨区域的实际研磨厚度,利用化学机械研磨设备对第m个待研磨件进行化学机械研磨,当m的取值遍历从1到n的整数后,便可以完成对n个待研磨件的化学机械研磨过程。
[0030] 由于不同的待研磨件的同一区域的研磨厚度会随着待研磨件的厚度和表面平整度的变化而不同。同一待研磨件的不同区域的研磨厚度会随着待研磨件的厚度和表面平整度的变化而不同,本实施例提供的技术方案,根据第m个待研磨件中每个研磨区域的实际研磨厚度,利用化学机械研磨设备对第m个待研磨件进行化学机械研磨,可以实现针对n个待研磨件中的每一个待研磨件的每一个研磨区域的厚度和表面平整度来去除实际研磨厚度,最后实现同一个待研磨件不同研磨区域的厚度和表面平整度达到预设要求,同时实现不同待研磨件的同一研磨区域的厚度和表面平整度达到预设要求,进而提高了针对n个待研磨件的化学机械研磨方法的精确度。
[0031] 在上述技术方案的基础上行,下面对步骤120的具体过程进行细化。图3为本发明实施例提供的另一种化学机械研磨方法的结构示意图。可选的,参见图3,该化学机械研磨方法包括如下步骤:
[0032] 步骤210、将n个待研磨件的研磨表面划分为U个研磨区域,其中,研磨区域的数量和化学机械研磨设备中研磨头的数量相等,且一一对应设置,n的取值包括大于或等于1的整数,U的取值包括大于或等于1的整数。
[0033] 步骤220、确定第m个待研磨件的第i个研磨区域的实际研磨厚度,i的取值大于或等于1,且小于或等于U。
[0034] 由于不同的待研磨件的同一区域的研磨厚度会随着待研磨件的厚度和表面平整度的变化而不同。同一待研磨件的不同区域的研磨厚度会随着待研磨件的厚度和表面平整度的变化而不同,因此需要在研磨之前确定每一个待研磨件的不同研磨区域的实际研磨厚度。具体的,在对第m个待研磨件进行研磨之前需要确定第i个研磨区域的实际研磨厚度,当i的取值从1遍历到U的过程中,便可以完成第m个待研磨件的每一个研磨区域的实际研磨厚度的确定过程。示例性的,可以通过测试设备对第m个待研磨件的第i个研磨区域的研磨厚度进行测试,并通过服务器来计算出实际研磨厚度。需要说明的是,测试设备和服务器可以集成在化学研磨设备中,也可以设置独立的测试设备和服务器。
[0035] 步骤230、根据第m个待研磨件的第i个研磨区域的实际研磨厚度,确定第m个待研磨件中第i个研磨区域对应的研磨头的实际研磨压力。
[0036] 以图2示出的待研磨件10为例进行说明,在待研磨10、研磨液以及研磨机台转动速率等因素选定之后,每个研磨区域的研磨头的研磨压力越大,研磨液中的磨粒和待研磨件10的研磨层12发生机械物理摩擦,去除化学反应生成的物质的速率越快。因此,在相同的研磨时间内,将待研磨件10不同研磨区域的研磨层12全部去除,待研磨件10不同研磨区域的研磨层12的厚度是不一定相同的,因此需要根据第m个待研磨件的第i个研磨区域的实际研磨厚度,确定第m个待研磨件中第i个研磨区域对应的研磨头的实际研磨压力。
[0037] 步骤240、根据第m个待研磨件中第i个研磨区域对应的研磨头的实际研磨压力,利用化学机械研磨设备对第m个待研磨件进行化学机械研磨。
[0038] 本实施例提供的技术方案,根据第m个待研磨件中第i个研磨区域对应的研磨头的实际研磨压力,利用化学机械研磨设备对第m个待研磨件进行化学机械研磨,可以实现针对n个待研磨件中的每一个待研磨件的每一个研磨区域的厚度和表面平整度来去除实际研磨厚度,最后实现同一个待研磨件不同研磨区域的厚度和表面平整度达到预设要求,同时实现不同待研磨件的同一研磨区域的厚度和表面平整度达到预设要求,进而提高了针对n个待研磨件的化学机械研磨方法的精确度。
[0039] 下面具体介绍第m个待研磨件中第i个研磨区域对应的研磨头的实际研磨压力的确定过程。
[0040] 可选的,在上述技术方案的基础上,步骤230、根据第m个待研磨件的第i个研磨区域的实际研磨厚度,确定第m个待研磨件中第i个研磨区域对应的研磨头的实际研磨压力包括:
[0041] 第m个待研磨件中第i个研磨区域对应的研磨头的实际研磨压力P(m,i)满足如下关系:
[0042]
[0043] 其中,P(set.i)为n个待研磨件的第i个研磨区域对应的研磨头的设定研磨压力,R(act.i)为第m个待研磨件的第i个研磨区域的实际研磨厚度,R(i)为n个待研磨件的第i个研磨区域的平均目标研磨厚度,k1为第一常数。
[0044] 需要说明的是,不同待研磨件的第i个研磨区域对应的研磨头的设定研磨压力P(set.i)是相同的。不同待研磨件的第i个研磨区域的平均目标研磨厚度R(i)是相同。第一常数k1是与待研磨件材料、设备和工艺有关的参数,具体包括待研磨件材料的硬度、研磨液、研磨机台表面粗糙度和弹性等参数。
[0045] 具体的,将变量第m个待研磨件的第i个研磨区域的实际研磨厚度R(act.i)代入计算公式(1),便可以精确得到第m个待研磨件中第i个研磨区域对应的研磨头的实际研磨压力,当i的取值遍历1到U的数值,便可以精确得到第m个待研磨件中每一个研磨区域对应的研磨头的实际研磨压力。当m的取值遍历1到n的数值,便可以精确得到n个待研磨件中每一个研磨区域对应的研磨头的实际研磨压力,以实现不同待研磨件的每一个研磨区域的厚度和表面平整度达到预设要求,进而可以提高n个待研磨件的化学机械研磨方法的精确度。
[0046] 下面具体介绍第m个待研磨件的第i个研磨区域的实际研磨厚度的确定过程。
[0047] 图4为图3中步骤220包括的一种流程示意图。可选的,在上述技术方案的基础上,参见图4,不同研磨头在第i个研磨区域无交叠,m的取值为1时,步骤220确定第m个待研磨件的第i个研磨区域的实际研磨厚度包括:
[0048] 步骤2201a、获取第m个待研磨件研磨前第i个研磨区域的平均测量厚度。
[0049] 具体的,可以通过测试设备来测量第m个待研磨件研磨前第i个研磨区域的平均测量厚度。
[0050] 步骤2201b、获取n个待研磨件研磨前第i个研磨区域的平均目标厚度。
[0051] 具体的,n个待研磨件研磨前第i个研磨区域的平均目标厚度和待研磨件的制备工艺和材料属性有关,且n个待研磨件研磨前第i个研磨区域的平均目标厚度是相同的。
[0052] 步骤2201c、获取n个待研磨件研磨后第i个研磨区域的平均目标厚度。
[0053] 具体的,n个待研磨件研磨后第i个研磨区域的平均目标厚度和集成电路的尺寸有关,且n个待研磨件研磨后第i个研磨区域的平均目标厚度是相同的。
[0054] 步骤2201d、根据n个待研磨件研磨前第i个研磨区域的平均目标厚度和n个待研磨件研磨后第i个研磨区域的平均目标厚度的差值,确定n个待研磨件第i个研磨区域的平均目标研磨厚度。
[0055] 步骤2201e、确定第m个待研磨件的第i个研磨区域的第一研磨厚度作为第m个待研磨件的第i个研磨区域的实际研磨厚度,其中,第m个待研磨件的第i个研磨区域的第一研磨厚度R(1,i)满足如下关系:
[0056] R(1,i)=R(i)+(Pre.act.m.i‑Pre.tar.i)              (2)
[0057] 其中,R(i)为n个待研磨件第i个研磨区域的平均目标研磨厚度,Pre.act.m.i为第m个待研磨件研磨前第i个研磨区域的平均测量厚度,Pre.tar.i为n个待研磨件研磨前第i个研磨区域的平均目标厚度。
[0058] 具体的,第1个待研磨件的第i个研磨区域的第一研磨厚度R(1,i)是在n个待研磨件第i个研磨区域的平均目标研磨厚度的基础上,考虑到第m个待研磨件研磨前第1个待研磨件研磨前第i个研磨区域的平均测量厚度和第i个研磨区域的平均目标厚度之间误差得到的。在没有研磨区域与第i个研磨区域交叠的情况下,本实施例提供的技术方案将第1个待研磨件的第i个研磨区域的第一研磨厚度R(1,i)作为第1个带研磨件的第i个研磨区域的实际研磨厚度,提高了第1个带研磨件的第i个研磨区域的实际研磨厚度的准确度,以实现第1个待研磨件的每一个研磨区域的厚度和表面平整度达到预设要求,进而提高了针对1个待研磨件的化学机械研磨方法的精确度。
[0059] 图5为图3中步骤220包括的另一种流程示意图。可选的,在上述技术方案的基础上,参见图5,不同研磨头在第i个研磨区域无交叠,m的取值大于或等于2时,步骤220确定第m个待研磨件的第i个研磨区域的实际研磨厚度包括:
[0060] 步骤2202a、获取第m个待研磨件研磨前第i个研磨区域的平均测量厚度。
[0061] 具体的,可以通过测试设备来测量第m个待研磨件研磨前第i个研磨区域的平均测量厚度。
[0062] 步骤2202b、获取n个待研磨件研磨前第i个研磨区域的平均目标厚度。
[0063] 具体的,n个待研磨件研磨前第i个研磨区域的平均目标厚度和待研磨件的制备工艺和材料属性有关,且n个待研磨件研磨前第i个研磨区域的平均目标厚度是相同的。
[0064] 步骤2202c、获取n个待研磨件研磨后第i个研磨区域的平均目标厚度。
[0065] 具体的,n个待研磨件研磨后第i个研磨区域的平均目标厚度和集成电路的尺寸有关,且n个待研磨件研磨后第i个研磨区域的平均目标厚度是相同的。
[0066] 步骤2202d、获取第1个至第m‑1个待研磨件研磨前第i个研磨区域的平均测量厚度的平均值。
[0067] 具体的,第1个至第m‑1个待研磨件研磨前第i个研磨区域的平均测量厚度可以通过测试设备测量得到。示例性的,当m的取值为4时,第1个待研磨件研磨前第i个研磨区域的平均测量厚度的20%,第2个待研磨件研磨前第i个研磨区域的平均测量厚度的30%,以及第3个待研磨件研磨前第i个研磨区域的平均测量厚度的50%之和为第1个至第3个待研磨件研磨前第i个研磨区域的平均测量厚度。综上,第1个至第m‑1个待研磨件研磨前第i个研磨区域的平均测量厚度的平均值等于第1个至第m‑1个待研磨件研磨前第i个研磨区域的平均测量厚度与对应的权重比的乘积之和。其中,第1个至第m‑1个待研磨件中,标号越靠近m的待研磨件对应的权重比越大。具体的,第1个至第m‑1个待研磨件中,标号越靠近m的待研磨件与第m个待研磨件的化学机械研磨过程匹配度越高。
[0068] 步骤2202e、根据n个待研磨件研磨前第i个研磨区域的平均目标厚度和n个待研磨件研磨后第i个研磨区域的平均目标厚度的差值,确定n个待研磨件第i个研磨区域的平均目标研磨厚度。
[0069] 步骤2202f、确定第m个待研磨件的第i个研磨区域的第一研磨厚度作为第m个待研磨件的第i个研磨区域的实际研磨厚度,其中,第m个待研磨件的第i个研磨区域的第一研磨厚度R(1,i)满足如下关系:
[0070] R(1,i)=R(i)+(Pre.act.m.i‑Pre.tar.i)+(Pst.act.(m‑1).i‑Pst.tar.i)    (3)[0071] 其中,R(i)为n个待研磨件第i个研磨区域的平均目标研磨厚度,Pre.act.m.i为第m个待研磨件研磨前第i个研磨区域的平均测量厚度,Pre.tar.i为n个待研磨件研磨前第i个研磨区域的平均目标厚度,Pst.act.(m‑1).i为第1个至第m‑1个待研磨件研磨后第i个研磨区域的平均测量厚度的平均值,Pst.tar.i为n个待研磨件研磨后第i个研磨区域的平均目标厚度。
[0072] 具体的,m的取值大于或等于2时,第m个待研磨件的第i个研磨区域的第一研磨厚度R(1,i)是在n个待研磨件第i个研磨区域的平均目标研磨厚度的基础上,考虑到第m个待研磨件研磨前第1个待研磨件研磨前第i个研磨区域的平均测量厚度和第i个研磨区域的平均目标厚度之间的误差,以及第1个至第m‑1个待研磨件研磨后第i个研磨区域的平均测量厚度的平均值和第i个研磨区域的平均目标厚度之间的误差得到的。在没有研磨区域与第i个研磨区域交叠的情况下,本实施例提供的技术方案将第m个待研磨件的第i个研磨区域的第一研磨厚度R(1,i)作为第m个带研磨件的第i个研磨区域的实际研磨厚度,提高了第m个带研磨件的第i个研磨区域的实际研磨厚度的准确度,以实现第m个待研磨件的每一个研磨区域的厚度和表面平整度达到预设要求,进而提高了针对第m个待研磨件的化学机械研磨方法的精确度。
[0073] 图6示出了第m个带研磨件的不同研磨区域对应的研磨头在不同研磨压力下对应的研磨量的曲线图。示例性的,图6中示出了7个不同研磨区域,横坐标为待研磨件的半径,纵坐标为不同研磨区域对应的研磨头在不同研磨压力下对应的研磨量的曲线图。其中,对于每一个研磨区域,研磨量为 时对应的研磨压力相同为F0。对于每一个研磨区域,研磨量大于 对应的研磨压力为F1,其中F1是F0的1.2倍。对于每一个研磨区域,研磨量小于 对应的研磨压力为F2,其中F2是F0的0.8倍。参见图6,待研磨件的边缘存在第一研磨区域Z1和第二研磨区域Z2的大部分交叠,第二研磨区域Z2和第三研磨区域Z3的大部分交叠的情况。对于存在交叠区域的研磨区域的实际研磨量,是至少一个研磨头的研磨压力作用结果。下面进一步介绍对于存在交叠区域的研磨区域的实际研磨量的确定过程。
[0074] 图7为图3中步骤220包括的又一种流程示意图。可选的,在上述技术方案的基础上,参见图7,第i个研磨区域和相邻研磨区域存在交叠时,步骤220确定第m个待研磨件的第i个研磨区域的实际研磨厚度包括:
[0075] 步骤2203a、根据第m个待研磨件的第i个研磨区域的第一研磨厚度,确定第m个待研磨件的第i个研磨区域对应的研磨头的第一研磨压力。
[0076] 具体的,根据计算公式(1),将第m个待研磨件的第i个研磨区域的第一研磨厚度R(1,i)代入计算公式(1),便可以得到第m个待研磨件的第i个研磨区域对应的研磨头的第一研磨压力P(1.i)。
[0077] 步骤2203b、确定作用在第i个研磨区域的至少一个研磨头的第一研磨压力权重比,其中,与第i个研磨区域存在交叠的研磨区域以及第i个研磨区域对应的研磨头的第一研磨压力作用在第i个研磨区域,且与第i个研磨区域存在交叠的研磨区域的数量为S,S的取值大于或等于1,且小于或等于U‑1。
[0078] 具体的,确定作用在第i个研磨区域的至少一个研磨头的第一研磨压力权重比,便可以确定作用在第i个研磨区域的至少一个研磨头的第一研磨压力产生的实际研磨量,将作用在第i个研磨区域的至少一个研磨头的第一研磨压力产生的实际研磨量相加,便可以得到第i个研磨区域的实际研磨量,其中,第i个研磨区域和相邻研磨区域存在交叠。
[0079] 步骤2203c、确定第m个待研磨件的第i个研磨区域的第二研磨厚度作为第m个待研磨件的第i个研磨区域的实际研磨厚度,其中,第m个待研磨件的第i个研磨区域的第二研磨厚度R(2,i)满足如下关系:
[0080]
[0081] 其中,R(i)为n个待研磨件的第i个研磨区域的平均目标研磨厚度,P(1.i)为第i个研磨区域对应的研磨头的第一研磨压力,P(set.i)为第i个研磨区域对应的研磨头的设定研磨压力,Qi为第i个研磨区域的对应的研磨头的第一研磨压力权重比,k1为第一常数,j的取值和i的取值不同,且第j个研磨区域是与第i个研磨区域存在交叠的研磨区域中的一个。
[0082] 具体的,将作用在第i个研磨区域的至少一个研磨头的第一研磨压力产生的实际研磨量相加,便可以得到第i个研磨区域的实际研磨量,其中,第i个研磨区域和相邻研磨区域存在交叠。本实施例提供的技术方案提高了第i个研磨区域和相邻研磨区域存在交叠时,第i个研磨区域的实际研磨量的实际研磨量的精确度,以实现第m个待研磨件的每一个研磨区域的厚度和表面平整度达到预设要求,进而提高了针对m个待研磨件的化学机械研磨方法的精确度。
[0083] 示例性的,当第一研磨区域Z1和第二研磨区域Z2存在交叠,第二研磨区域Z2和第三研磨区域Z3存在交叠。
[0084] 对于第1个研磨区域来说,第1个研磨区域对应的研磨头的第一研磨压力权重比为1/2,第2个研磨区域对应的研磨头的第一研磨压力权重比为1/2。
[0085] 那么根据计算公式(4),第1个研磨区域的第二研磨厚度R(2,1)满足如下关系:
[0086]
[0087] 对于第2个研磨区域来说,第2个研磨区域对应的研磨头的第一研磨压力权重比为3/4,第3个研磨区域对应的研磨头的第一研磨压力权重比为1/4。
[0088] 那么根据计算公式(4),第2个研磨区域的第二研磨厚度R(2,2)满足如下关系:
[0089]
[0090] 对于第3个研磨区域来说,第3个研磨区域对应的研磨头的第一研磨压力权重比为3/4,第2个研磨区域对应的研磨头的第一研磨压力权重比为1/4。
[0091] 那么根据计算公式(4),第3个研磨区域的第二研磨厚度R(2,3)满足如下关系:
[0092]
[0093] 可选的,步骤2203b、确定作用在第i个研磨区域的至少一个研磨头的第一研磨压力权重比包括:
[0094] 在相同的研磨压力下,将第i个研磨区域对应的研磨头的对第i个研磨区域的研磨速率与作用在第i个研磨区域的至少一个研磨头对第i个研磨区域的总的研磨速率的比值,确定为第i个研磨区域对应的研磨头的第一研磨压力权重比。
[0095] 在相同的研磨压力下,将第j个研磨区域对应的研磨头的对第i个研磨区域的研磨速率与作用在第i个研磨区域的至少一个研磨头对第i个研磨区域的总的研磨速率的比值,确定为第j个研磨区域对应的研磨头的第一研磨压力权重比。
[0096] 具体的,以图6为例进行说明,在一个待研磨件的7个研磨区域中,每个研磨区域的研磨头的研磨压力为F1或者F2时,来计算每一个研磨区域的研磨速率。然后根据每一个研磨区域的研磨速率来确定第i个研磨区域对应的研磨头的第一研磨压力权重比和第j个研磨区域对应的研磨头的第一研磨压力权重比。
[0097] 在上述技术方案的基础上,利用化学机械研磨设备对第m个待研磨件进行化学机械研磨时还需要确定实际研磨时间。图8为图3中步骤240包括流程示意图。可选的,在上述技术方案的基础上,步骤240、根据第m个待研磨件中第i个研磨区域对应的研磨头的实际研磨压力,利用化学机械研磨设备对第m个待研磨件进行化学机械研磨包括:
[0098] 步骤2401、确定第m个待研磨件的实际研磨时间。
[0099] 步骤2402、根据第m个待研磨件中第i个研磨区域对应的研磨头的实际研磨压力和第m个待研磨件的实际研磨时间,利用化学机械研磨设备对第m个待研磨件进行化学机械研磨。
[0100] 具体的,不同待研磨件的实际研磨量不同,那么不同待研磨件的研磨时间也是不同的,根据第m个待研磨件中第i个研磨区域对应的研磨头的实际研磨压力和第m个待研磨件的实际研磨时间,利用化学机械研磨设备对第m个待研磨件进行化学机械研磨,进而提高了针对第m个待研磨件的化学机械研磨方法的精确度。
[0101] 下面进一步介绍第m个待研磨件的实际研磨时间的确定过程。图9为图8中步骤2401包括的流程示意图。可选的,在上述技术方案的基础上,参见图9,步骤2401、确定第m个待研磨件的实际研磨时间包括:
[0102] 步骤24010、确定第m个待研磨件的整体实际研磨厚度。
[0103] 由于不同的待研磨件的同一区域的研磨厚度会随着待研磨件的厚度和表面平整度的变化而不同。同一待研磨件的不同区域的研磨厚度会随着待研磨件的厚度和表面平整度的变化而不同,不同待研磨件的整体实际研磨厚度也会不同,因此需要在研磨之前确定每一个待研磨件的整体实际研磨厚度。
[0104] 步骤24011、根据第m个待研磨件的整体实际研磨厚度确定第m个待研磨件的实际研磨时间,其中,第m个待研磨件的实际研磨时间T(m)满足如下关系:
[0105]
[0106] 其中,R(act.m)为第m个待研磨件的整体实际研磨厚度,R(v)为化学机械研磨设备的研磨速率,k2为第二常数。
[0107] 具体的,第二常数k2是与待研磨件材料、设备和工艺有关的参数,具体包括待研磨件材料的硬度、研磨液、研磨机台表面粗糙度和弹性等参数。将变量第m个待研磨件的整体实际研磨厚度R(act.m)代入计算公式(8),便可以精确得到第m个待研磨件的实际研磨时间T(m),同时实现第m个待研磨件的不同研磨区域的厚度和表面平整度达到预设要求,进而可以提高第m个待研磨件的化学机械研磨方法的精确度。
[0108] 下面进一步介绍第m个待研磨件的整体实际研磨厚度的确定过程。图10为图9中步骤24010包括的一种流程示意图。可选的,在上述技术方案的基础上,参见图10,m的取值为1时,步骤24010、确定第m个待研磨件的整体实际研磨厚度包括:
[0109] 步骤24010a、获取第m个待研磨件研磨前整体的平均测量厚度。
[0110] 具体的,可以通过测试设备来测量第m个待研磨件研磨前整体的平均测量厚度。
[0111] 步骤24010b、获取n个待研磨件研磨前整体的平均目标厚度。
[0112] 具体的,n个待研磨件研磨前整体的平均目标厚度和待研磨件的制备工艺和材料属性有关,且n个待研磨件研磨前整体的平均目标厚度是相等的。
[0113] 步骤24010c、获取n个待研磨件研磨后整体的平均目标厚度;
[0114] 具体的,n个待研磨件研磨后整体的平均目标厚度和集成电路的尺寸有关,且n个待研磨件研磨后整体的平均目标厚度是相等的。
[0115] 步骤24010d、根据n个待研磨件研磨前整体的平均目标厚度和n个待研磨件研磨后整体的平均目标厚度的差值,确定n个待研磨件整体的平均目标研磨厚度;
[0116] 步骤24010e、根据n个所述待研磨件整体的平均目标研磨厚度、第m个所述待研磨件研磨前整体的平均测量厚度和n个所述待研磨件研磨前整体的平均目标厚度确定第m个所述待研磨件的整体实际研磨厚度,其中,第m个待研磨件的整体实际研磨厚度R(act,m)满足如下关系:
[0117] R(act,m)=R(m)+(Pre.act.m‑Pre.tar)               (9)
[0118] 其中,R(m)为n个待研磨件整体的平均目标研磨厚度,Pre.act.m为第m个待研磨件研磨前整体的平均测量厚度,Pre.tar为n个待研磨件研磨前整体的平均目标厚度。
[0119] 具体的,第1个待研磨件的整体实际研磨厚度R(act,1)是在n个待研磨件整体的平均目标研磨厚度的基础上,考虑第1个待研磨件研磨前整体的平均测量厚度和n个待研磨件研磨前整体的平均目标厚度之间的误差得到的。本实施例提供的技术方案将,提高了第1个待研磨件的整体实际研磨厚度R(act,m)的精确度,以实现第1个待研磨件的每一个研磨区域的厚度和表面平整度达到预设要求,进而提高了针对1个待研磨件的化学机械研磨方法的精确度。
[0120] 图11为图9中步骤24010包括的另一种流程示意图。可选的,在上述技术方案的基础上,参见图11,m的取值大于或等于2时,步骤24010、确定第m个待研磨件的整体实际研磨厚度包括:
[0121] 步骤24010f、获取第m个待研磨件研磨前整体的平均测量厚度。
[0122] 具体的,可以通过测试设备来测量第m个待研磨件研磨前整体的平均测量厚度。
[0123] 步骤24010g、获取n个待研磨件研磨前整体的平均目标厚度。
[0124] 具体的,n个待研磨件研磨前整体的平均目标厚度和待研磨件的制备工艺和材料属性有关,且n个待研磨件研磨前整体的平均目标厚度是相等的。
[0125] 步骤24010h、获取n个待研磨件研磨后整体的平均目标厚度。
[0126] 具体的,n个待研磨件研磨后整体的平均目标厚度和集成电路的尺寸有关,且n个待研磨件研磨后整体的平均目标厚度是相等的。
[0127] 步骤24010i、获取第1个至第m‑1个待研磨件研磨前整体的平均测量厚度的平均值。
[0128] 具体的,第1个至第m‑1个待研磨件研磨前整体的平均测量厚度可以通过测试设备测量得到。示例性的,当m的取值为4时,第1个待研磨件研磨前整体的平均测量厚度的20%,第2个待研磨件研磨前整体的平均测量厚度的30%,以及第3个待研磨件研磨前整体的平均测量厚度的50%之和为第1个至第3个待研磨件研磨前整体的平均测量厚度。综上,第1个至第m‑1个待研磨件研磨前整体的平均测量厚度的平均值等于第1个至第m‑1个待研磨件研磨前整体的平均测量厚度与对应的权重比的乘积之和。其中,第1个至第m‑1个待研磨件中,标号越靠近m的待研磨件对应的权重比越大。具体的,第1个至第m‑1个待研磨件中,标号越靠近m的待研磨件与第m个待研磨件的化学机械研磨过程匹配度越高。
[0129] 步骤24010j、根据n个待研磨件研磨前整体的平均目标厚度和n个待研磨件研磨后整体的平均目标厚度的差值,确定n个待研磨件整体的平均目标研磨厚度。
[0130] 步骤24010k、根据n个所述待研磨件整体的平均目标研磨厚度、第m个所述待研磨件研磨前整体的平均测量厚度、n个所述待研磨件研磨前整体的平均目标厚度以及第1个至第m‑1个所述待研磨件研磨前整体的平均测量厚度确定第m个所述待研磨件的整体实际研磨厚度,其中,第m个待研磨件的整体实际研磨厚度R(act,m)满足如下关系:
[0131] R(act,m)=R(m)+(Pre.act.m‑Pre.tar)+(Pst.act.(m‑1)‑Pst.tar)   (10)[0132] 其中,R(m)为n个待研磨件整体的平均目标研磨厚度,Pre.act.m为第m个待研磨件研磨前整体的平均测量厚度,Pre.tarn为n个待研磨件研磨前整体的平均目标厚度,Pst.act.(m‑1)为第1个至第m‑1个待研磨件研磨后整体的平均目标厚度,Pst.tar为n个待研磨件研磨后整体的平均目标厚度。
[0133] 具体的,m的取值大于或等于2时,第m个待研磨件的整体实际研磨厚度R(act,m)是在n个待研磨件整体的平均目标研磨厚度的基础上,考虑第m个待研磨件研磨前整体的平均测量厚度和n个待研磨件研磨前整体的平均目标厚度之间的误差,以及第1个至第m‑1个待研磨件研磨后整体的平均目标厚度的平均值和n个待研磨件研磨后整体的平均目标厚度的误差得到的。本实施例提供的技术方案将,提高了第m个待研磨件的整体实际研磨厚度R(act,m)的精确度,以实现第m个待研磨件的每一个研磨区域的厚度和表面平整度达到预设要求,进而提高了针对m个待研磨件的化学机械研磨方法的精确度。
[0134] 本发明实施例还提供了一种化学机械研磨设备,采用上述技术方案中任意所述化学机械研磨方法对n个待研磨件进行化学机械研磨,其中,n的取值包括大于或等于1的整数。
[0135] 本实施例提供的化学机械研磨设备采用上述实施例的化学机械研磨方法对n个待研磨件进行化学机械研磨,其中,n的取值包括大于或等于1的整数,本实施例提供的化学机械研磨设备对n个待研磨件进行化学机械研磨的实现原理和技术效果与上述实施例类似,此处不再赘述。
[0136] 注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。