《检测研磨工艺负载效应的方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《检测研磨工艺负载效应的方法.pdf（7页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 103170906 A (43)申请公布日 2013.06.26 CN 103170906 A *CN103170906A* (21)申请号 201310082029.4 (22)申请日 2013.03.14 B24B 37/04(2012.01) B24B 37/013(2012.01) (71)申请人 上海华力微电子有限公司 地址 201210 上海市浦东新区张江高科技园 区高斯路 568 号 (72)发明人 龙吟 范荣伟 王洲男 倪棋梁 王恺 陈宏璘 (74)专利代理机构 上海申新律师事务所 31272 代理人 竺路玲 (54) 发明名称 检测研磨工艺负载效应的。
2、方法 (57) 摘要 本发明涉及半导体制造领域， 尤其涉及一种 检测研磨工艺负载效应的方法， 通过采用测试晶 圆测试出平坦化工艺的研磨缺陷间距及研磨工艺 的最佳工艺时间， 于工艺晶圆上设置对应间距的 虚拟图案， 并对工艺晶圆进行最佳工艺时间的平 坦化工艺， 进而能有效的避免因晶圆上图形密度 不同而引起的负载效应的产生， 在提高产品性能 的同时， 增大了产品的良率。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103170906 A CN 10。
3、3170906 A *CN103170906A* 1/1 页 2 1. 一种检测研磨工艺负载效应的方法， 其特征在于， 包括 ： 根据工艺需求制备多个测试晶圆 ； 对所述测试晶圆进行平坦化工艺， 以获取过度研磨缺陷的间距 ； 根据所述过度缺陷的间距于工艺晶圆上设置虚拟图案后， 对所述工艺晶圆进行平坦化 工艺 ； 其中， 根据所述工艺晶圆的图案制备所述测试晶圆。 2. 根据权利要求 1 所述的检测研磨工艺负载效应的方法， 其特征在于， 对每个所述测 试晶圆的进行平坦化工艺的时间均不相同 ； 且在对所述测试晶圆进行平坦化工艺时， 同时获取每个测试晶圆平坦化工艺后过度研 磨缺陷数据和剩余氧化物数据，。
4、 以建立测试晶圆的平坦化工艺时间分别与所述过度研磨缺 陷和剩余氧化物之间的函数关系。 3. 根据权利要求 2 所述的检测研磨工艺负载效应的方法， 其特征在于， 还包括 ： 根据所述平坦化工艺时间分别与所述过度研磨缺陷和剩余氧化物之间的函数关系， 获 取进行平坦化工艺的最佳工艺时间 ； 并对所述工艺晶圆进行所述最佳工艺时间的平坦化工艺。 4. 根据权利要求 1 所述的检测研磨工艺负载效应的方法， 其特征在于， 根据所述过度 缺陷的间距于工艺晶圆上设置对应间距的虚拟图案。 5. 根据权利要求 1 所述的检测研磨工艺负载效应的方法， 其特征在于， 所述虚拟图案 包括间距为 0.5m 的虚拟图案、 间。
5、距为 1m 的虚拟图案和间距为 2m 的虚拟图案。 6. 根据权利要求 1 所述的检测研磨工艺负载效应的方法， 其特征在于， 所述虚拟图案 的图像根据工艺需求设定。 7. 根据权利要求 1 所述的检测研磨工艺负载效应的方法， 其特征在于， 根据所述工艺 晶圆的图案设定光罩， 并根据所述光罩制备与所述工艺晶圆图案相同的所述测试晶圆。 8. 根据权利要求 1 所述的检测研磨工艺负载效应的方法， 其特征在于， 对所述测试晶 圆进行的平坦化工艺条件与对所述工艺晶圆进行的平坦化工艺条件中除工艺时间外， 其他 的工艺条件均相同。 9. 根据权利要求 1 所述的检测研磨工艺负载效应的方法， 其特征在于， 所。
6、述平坦化工 艺为化学机械研磨工艺。 10. 根据权利要求 1 所述的检测研磨工艺负载效应的方法， 其特征在于， 还包括 ： 设置多个间距的虚拟图案光罩， 并以所述虚拟光罩为掩膜于所述工艺晶圆上的虚拟图 案区域制备所述虚拟图案。 权 利 要 求 书 CN 103170906 A 2 1/4 页 3 检测研磨工艺负载效应的方法 技术领域 0001 本发明涉及半导体制造领域， 尤其涉及一种检测研磨工艺负载效应的方法。 背景技术 0002 随着集成电路工艺的发展和集成度的提高， 晶圆上芯片边缘的虚拟图形区域经常 被用来布局一些功能性的电路， 由于这些区域靠近芯片切割道， 往往具有比较空旷的区域， 而在。
7、实际生产中的工艺操作很容易在晶圆的空旷区域和密集区域形成不一样的工艺条件， 造成负载效应， 尤其是对大尺寸晶圆进行平坦化工艺时， 形成的负载效应更加明显 ； 如在对 晶圆进行化学机械研磨工艺 （CMP） 时， 由于是对整片晶圆一起进行研磨工艺， 使得在大尺寸 的晶圆 （如直径为 300 毫米的晶圆） 比小尺寸的晶圆 （如直径 200 毫米的晶圆） 更容易受到 负载效应的影响， 从而在不同区域形成不同的研磨速率。 0003 由于不同图形密度区域的研磨速率的不同就会造成对晶圆的过度研磨缺陷， 即在 晶圆的边缘虚拟图形因为靠近空旷区域， 而使得其研磨速度相对靠近密集区域的研磨速度 较快， 因此就会形。
8、成了的过度研磨缺陷， 而对于在电路设计中把一些功能性的电路置于空 旷区域形成的过度研磨则更加危险， 因为类似虚拟图案的地方在后续工艺过程中会通过接 触孔与后端金属电路相接， 若在此区域形成了过度研磨缺陷， 往往对产品良率造成极大影 响。 0004 中国专利 （公开号 ： CN1674234A） 公开了， 通过在表示化学机械研磨状况的曲线中， 利用良好地近似于表示目标研磨量一侧的部分的公式作为计算公式， 可以依照实际实施产 品晶片的研磨的化学机械研磨的状况， 高精度地设定研磨速率及研磨时间的计算。利用算 符将与研磨对象的膜的模特性相关的参数 A、 与膜表面的起伏状态相关的参数 B、 与化学机 械。
9、研磨装置之间的机械误差相关的参数 C 结合在计算公式中。该技术文献并没有公开有关 解决因图形密度不同而造成研磨速率不同， 进而造成过度研磨缺陷问题的相关任何技术特 征。 0005 中国专利 （公开号 ： CN101242931A） 公开了一种用于化学研磨的光谱基地检测设备 与方法， 包含光谱基地终点侦测、 光谱基低研磨速率调整、 冲洗光学头的上表面、 或具有窗 口的垫片， 主要通过光谱基低终点逻辑判定研磨工艺终点， 进而控制化学研磨工艺。 该技术 文献也没有公开有关解决因图形密度不同而造成研磨速率不同， 进而造成过度研磨缺陷问 题的相关任何技术特征。 发明内容 0006 针对上述存在的问题， 。
10、本发明公开了一种检测研磨工艺负载效应的方法， 其中， 包 括 ： 0007 根据工艺需求制备多个测试晶圆 ； 0008 对所述测试晶圆进行平坦化工艺， 以获取过度研磨缺陷的间距 ； 0009 根据所述过度缺陷的间距于工艺晶圆上设置虚拟图案后， 对所述工艺晶圆进行平 说 明 书 CN 103170906 A 3 2/4 页 4 坦化工艺 ； 0010 其中， 根据所述工艺晶圆的图案制备所述测试晶圆。 0011 上述的检测研磨工艺负载效应的方法， 其中， 对每个所述测试晶圆的进行平坦化 工艺的时间均不相同 ； 0012 且在对所述测试晶圆进行平坦化工艺时， 同时获取每个测试晶圆平坦化工艺后过 度研。
11、磨缺陷数据和剩余氧化物数据， 以建立测试晶圆的平坦化工艺时间分别与所述过度研 磨缺陷和剩余氧化物之间的函数关系。 0013 上述的检测研磨工艺负载效应的方法， 其中， 还包括 ： 0014 根据所述平坦化工艺时间分别与所述过度研磨缺陷和剩余氧化物之间的函数关 系， 获取进行平坦化工艺的最佳工艺时间 ； 0015 并对所述工艺晶圆进行所述最佳工艺时间的平坦化工艺。 0016 上述的检测研磨工艺负载效应的方法， 其中， 根据所述过度缺陷的间距于工艺晶 圆上设置对应间距的虚拟图案。 0017 上述的检测研磨工艺负载效应的方法， 其中， 所述虚拟图案包括间距为 0.5m 的 虚拟图案、 间距为 1m 。
12、的虚拟图案和间距为 2m 的虚拟图案。 0018 上述的检测研磨工艺负载效应的方法， 其中， 所述虚拟图案的图像根据工艺需求 设定。 0019 上述的检测研磨工艺负载效应的方法， 其中， 根据所述工艺晶圆的图案设定光罩， 并根据所述光罩制备与所述工艺晶圆图案相同的所述测试晶圆。 0020 上述的检测研磨工艺负载效应的方法， 其中， 对所述测试晶圆进行的平坦化工艺 条件与对所述工艺晶圆进行的平坦化工艺条件中除工艺时间外， 其他的工艺条件均相同。 0021 上述的检测研磨工艺负载效应的方法， 其中， 所述平坦化工艺为化学机械研磨工 艺。 0022 上述的检测研磨工艺负载效应的方法， 其中， 还包括。
13、 ： 0023 设置多个间距的虚拟图案光罩， 并以所述虚拟光罩为掩膜于所述工艺晶圆上的虚 拟图案区域制备所述虚拟图案。 0024 综上所述， 本发明一种检测研磨工艺负载效应的方法， 通过采用测试晶圆测试出 平坦化工艺的研磨缺陷间距及研磨工艺的最佳工艺时间， 于工艺晶圆上设置对应间距的虚 拟图案， 并对工艺晶圆进行最佳工艺时间的平坦化工艺， 进而能有效的避免因晶圆上图形 密度不同而引起的负载效应的产生， 在提高产品性能的同时， 增大了产品的良率。 附图说明 0025 图 1 为实施例中检测研磨工艺负载效应的方法的流程示意图 ； 0026 图 2 为实施例中平坦化工艺时间分别与过度研磨缺陷和剩余氧。
14、化物之间的函数 关系示意图 ； 0027 其中， 图 2 中横轴表示工艺时间值， 纵轴表示过度研磨缺陷值和剩余氧化物值， 直 线 1 表示工艺时间与剩余氧化物之间的函数关系， 直线 2 表示工艺时间与过度研磨缺陷之 间的函数关系， 时间 t 为平坦化工艺的最佳工艺时间值。 说 明 书 CN 103170906 A 4 3/4 页 5 具体实施方式 0028 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明 ： 0029 图 1 为实施例中检测研磨工艺负载效应的方法的流程示意图 ； 图 2 为实施例中平 坦化工艺时间分别与过度研磨缺陷和剩余氧化物之间的函数关系示意图， 其中， 横轴表示 工艺时间。
15、值， 纵轴表示过度研磨缺陷值和剩余氧化物值， 直线 1 表示工艺时间与剩余氧化 物之间的函数关系， 直线2表示工艺时间与过度研磨缺陷之间的函数关系， 时间t为平坦化 工艺的最佳工艺时间值。如图 1-2 所示， 一种检测研磨工艺负载效应的方法， 主要应用于如 Logic、 Memory、 RF、 HV、 Analog/Power 等技术平台上， 可根据工艺需求预先设置多个不同间 距的虚拟图案光罩 （掩膜版） ， 如预先设定间距为 0.5m、 1m、 1.5m 或 2m 等范围的虚 拟图案光罩， 也可在工艺过程中根据具体测量的间距数值设定虚拟图案光罩， 且虚拟光罩 中的图形可根据具体的工艺需求设定。
16、， 如设定为方形、 圆形或多边形等。 0030 首先， 根据需要进行平坦化工艺的工艺晶圆制备多个测试晶圆的光罩 （掩膜版） ， 每个光罩的图形均与工艺晶圆上的图像相同， 并以该光罩为掩膜， 制备多个与工艺晶圆图 像相同的测试晶圆， 且该测试晶圆与工艺晶圆的材质等条件均相同。 0031 其次， 分别对每个测试晶圆进行不同工艺时间的平坦化工艺， 并同时收集进行过 平坦化工艺的测试晶圆上的过度研磨缺陷值及剩余氧化物的值， 同时记录下对该测试晶圆 进行的工艺时间。将上述的每个测试晶圆的工艺时间、 过度研磨缺陷值和剩余氧化物的值 汇总后， 获取过度研磨缺陷之间的间距， 并分别建立进行平坦化的工艺时间分别。
17、与过度研 磨缺陷和剩余氧化物之间的函数关系图 （如图 2 所示） ， 直线 1 与直线 2 交叉位置的工艺时 间 t 就是进行平坦化工艺的最佳工艺时间值 ； 其中， 也可以对其他的平坦化工艺条件进行 检测， 其工艺步骤与检测工艺时间的值近似， 在此不再累述。 0032 之后， 根据过度研磨缺陷之间的间距， 以相应间距的虚拟图案光罩为掩膜， 于工艺 晶圆的虚拟图案区域制备相应的虚拟图案， 如过度研磨缺陷之间的间距为 1m， 则采用间 距为 1m 的虚拟图案光罩为掩膜， 若过度研磨缺陷之间的间距为 1.5m， 则采用间距为 1.5m 的虚拟图案光罩为掩膜， 即研磨缺陷之间的间距与虚拟图案光罩的间距。
18、相同。 0033 最后， 对制备有虚拟图案的工艺晶圆进行最佳工艺时间 t 的平坦化工艺， 以完成 对工艺晶圆的平坦化操作 ； 由于在工艺晶圆的虚拟图案区域设置了与在该平坦化工艺条件 下产生过度研磨缺陷间距相同的虚拟图案， 进而降低了因图案密度不均而造成的晶圆不同 区域的研磨速率不同， 有效避免研磨工艺负载效应的产生。 0034 优选的， 上述的平坦化工艺为化学机械研磨工艺， 且对测试晶圆进行的平坦化工 艺条件与对工艺晶圆进行的平坦化工艺条件中除工艺时间外， 其他的工艺条件均相同。 0035 另外， 作为本发明的变换， 也可通过改进研磨工艺的平坦度来获取稳定且安全的 平坦化工艺。 0036 综上。
19、所述， 由于采用了上述技术方案， 本发明实施例提出一种检测研磨工艺负载 效应的方法， 通过采用测试晶圆测试出平坦化工艺的研磨缺陷间距及研磨工艺的最佳工艺 时间， 于工艺晶圆上设置对应间距的虚拟图案， 并对工艺晶圆进行最佳工艺时间的平坦化 工艺， 进而能有效的避免因晶圆上图形密度不同而引起的负载效应的产生， 在提高产品性 能的同时， 增大了产品的良率。 0037 通过说明和附图， 给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例， 基于本发明精 说 明 书 CN 103170906 A 5 4/4 页 6 神， 还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例， 然而， 这些内容并不作为 局限。 0038 对于本领域的技术人员而言， 阅读上述说明后， 各种变化和修正无疑将显而易见。 因此， 所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权 利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容， 都应认为仍属本发明的意图和范围内。 说 明 书 CN 103170906 A 6 1/1 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103170906 A 7 。