改善化学机械研磨终点检测及检测前道工艺的方法

摘要

本发明公开了一种改善化学机械研磨终点检测及检测前道工艺的方法，设定正确的检知时间范围，一旦检知时间超过设定范围，即时间小于设定的下限或大于等于设定的上限，机台报警并停止研磨，进行检测处理。本发明能够实时检测到产品的终点，及时发现前道非正常工艺以及机台终点检测硬件(设备)异常的问题，减少异常产品的产生。本发明不仅可以适用于利用光学原理的终点检测方法，还可以适用于温度变化原理，电流强度变化原理的终点检测方法。

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路的制造工艺方法，特别是涉及一种改善化学机械研磨终点检测及检测前道工艺的方法。

背景技术

在半导体技术里，有些工艺如浅沟槽隔离(STI)的制作工艺，化学机械抛光(CMP)被普遍用来去除和平整过填(over-filled)的氧化硅(HDPoxide)。

在化学机械研磨过程中终点检测具有工艺稳定的特点。为满足对氮化硅研磨量(loss amount)控制的要求，CMP工艺通常需要采用终点检测(EPD)来控制研磨时间。

目前在浅沟槽隔离(STI-CMP)工艺，钨研磨(W-CMP)工艺和铜研磨(Cu-CMP)等工艺都利用了终点检测方法。

例如，在钨(w-plug)的研磨过程中，必须去除产品表面的钨，同时要求绝缘层有很好的平整度和最少的凹陷(dish)，也需要利用终点检测方法。对于涉及多层透明或半透明的介电质CMP工艺来说，检测从不同的介质界面反射光的干涉强度变化的方法最为常用，如AppliedMaterials’ISRM EPD系统(美国应用材料公司的实时速率监控终点检测系统)。

但是，当终点检测本身发生故障(如检测窗口里进了水等)，不能正确检知到研磨终点，或者产品的前道工艺成长的膜质出现偏厚或偏薄的问题，都会产生终点检测误检知和检知不到的情况，这对于生产线来讲很不安全，容易造成产品研磨到程序设定的最大时间，产品良率降低，严重的话，产品报废。

在现有的研磨工艺中，如果前道非正常工艺造成需要研磨的膜质偏厚或偏薄，也会使得终点检测提前误检知。

现有的机台参数设有开始检测时间，有的工艺为了防止误抓，会把开始检测时间设的比较靠后。但是，终点曲线不能显示更多的信息，一旦没有检测到终点，工程师不能更快发现问题点，但是又不能把开始检测时间设为零，因为一开始有很多杂波其特征和设定的终点特征会有可能吻合，造成误抓。

目前，研磨机台仅仅对终点没有检知到，并研磨到最大时间会产生报警并停止研磨机台。但是，对于提前误检知并没有报警功能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种改善化学机械研磨终点检测及检测前道工艺的方法，能够实时检测到产品的终点，及时发现前道非正常工艺以及机台终点检测硬件异常的问题，减少异常产品的产生。

为解决上述技术问题，本发明的改善化学机械研磨终点检测及检测前道工艺的方法包括如下步骤：

在研磨程序的软件设定中，设定最小研磨时间；

当终点检测时记录主研磨步骤研磨时间；

将该研磨时间和所述的设定最小研磨时间和最大研磨时间进行比较，当它在设定的最小研磨时间和最大研磨时间之内，则正常；

当该研磨时间大于等于最大研磨时间或小于最小研磨时间，则输出信号至报警单元，并使机台停止研磨，进行处理。

本发明通过对化学研磨机台终点检测技术的改造，能够实时检测到产品的终点，对于前道非正常工艺以及终点检知设备故障对终点检测的影响，都能及时发现。

本发明可以及时发现前道非正常工艺和机台终点检测硬件(设备)异常的问题。减少异常产品的产生。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是正常终点检测的示意图；

图2是异常终点检测的示意图；

图3是本发明的方法控制流程图。

具体实施方式

如图1所示，正常终点检测时间在59秒左右。终点检测异常时，异常终点检测时间提前了36秒左右(参见图2)，但是由于曲线特征满足终点检测条件，所以就提前误抓了。

本发明通过对化学研磨机台终点检测技术的改造，采用设定正确的检知时间范围的方法，一旦检知时间超过设定范围，即时间小于设定的下限或大于等于设定的上限，机台报警并停止研磨，进行检测处理。

如图3所示，本发明的具体实现方法是：在研磨程序的软件设定中，设定最小研磨时间；当终点检测时记录主研磨步骤研磨时间；将该研磨时间和设定的最小研磨时间和最大研磨时间进行比较，当它在设定的最小研磨时间和最大研磨时间之内时，则正常；当研磨时间大于等于最大研磨时间或小于最小研磨时间，则输出报警信号进行报警，并使机台停止研磨，通知工程师处理。

本发明可以用于化学机械研磨中所有需要用到终点检测的工艺，不仅可以适用于利用光学原理的终点检测方法，还可以适用于温度变化原理，电流强度变化原理的终点检测方法。

最大，最小研磨时间的范围根据产品的不同而不同，在研磨监控程序建立的时候，需经过多次的实验才能确定。