[发明专利]用于化学机械研磨机台的制造程序控制方法及其控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，特别是涉及一种用于化学机械研磨机台的制造程序控制方法及其控制系统。

背景技术

随着半导体器件的尺寸日益减小，由于多层互连或填充深度比较大的沉积过程导致了晶片表面过大的起伏，引起光刻工艺聚焦的困难，使得对线宽的控制能力减弱，降低了整个晶片上线宽的一致性，因此，业界引入了化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing，CMP)来平坦化晶片表面。

具体请参考图1，其为现有的化学机械研磨机台的示意图，如图1所示，化学机械研磨机台包括：研磨垫10、研磨平台(platen)20、晶片30以及研磨头，所述研磨头包括保持环(retaining ring)41以及位于保持环41之间的膜层42，所述研磨垫10贴附于研磨平台20的表面，所述保持环41围绕在晶片30周围，以避免晶片30在研磨时滑出所述研磨头而损坏，并可扩大晶片30的有效研磨区域，所述膜层40则用于吸附晶片30。

在进行化学机械研磨工艺时，可将吸附着晶片30的研磨头移动到研磨平台20上方，同时将晶片30压紧到研磨平台20上，该晶片30的待研磨面向下并接触相对旋转的研磨垫10，当研磨平台20在马达的带动下旋转时，所述研磨头也进行相对运动，同时将研磨液50输送到研磨垫10上，并通过离心力使所述研磨液50均匀地分布在研磨垫10上。所述化学机械研磨工艺所使用的研磨液50包含有化学腐蚀剂和研磨颗粒，通过化学腐蚀剂和所述待研磨表面的化学反应生成较软的容易被去除的材料，然后通过机械摩擦将这些较软的物质从被研磨晶片的表面去掉，从而达到全局平坦化的效果。

然而，在实际生产中发现，在化学机械研磨过程中，晶片30边缘位置的研磨速率会由于各种因素发生较大的波动，例如，由于保持环41在研磨过程中是与研磨垫10相接触的，因此保持环41会影响晶片30的边缘位置的研磨速率(也称为边缘研磨速率)。在保持环41使用初期，即所述保持环41磨损较小时，晶片30的边缘研磨速率较低；而当保持环41使用较长时间后，由于保持环41被不断磨损消耗而逐渐变薄时，相应的对研磨垫10的压力及造成的形变也会发生变化，则会导致晶片30的边缘研磨速率明显上升，但是，晶片30的中心位置的研磨速率(也称为中心研磨速率)不会发生明显变化。

但是，在现有的化学机械研磨过程中，同一产品的同一膜层均使用固定的制造程序(recipe)，未考虑到保持环等耗材的影响，也就是说，无论边缘研磨速率如何变化，均使用同一制造程序进行研磨，这就导致在边缘研磨速率非常低时，晶片的边缘位置出现残留物(residue)，而在边缘研磨速率非常高时，晶片的边缘位置则出现过研磨(over polish)现象，化学机械研磨工艺缺乏稳定性。

发明内容

本发明提供一种用于化学机械研磨机台的制造程序控制方法及其控制系统，其可以根据控片的边缘研磨速率与中心研磨速率的差值选择最佳制造程序，提高了工艺稳定性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于化学机械研磨机台的制造程序控制方法，包括：利用测量装置获取控片的边缘研磨速率和中心研磨速率，并将所述控片的边缘研磨速率和中心研磨速率传输至机台自动化系统；所述机台自动化系统计算所述控片的边缘研磨速率与中心研磨速率的差值，并将所述差值传输至菜单查找系统，所述菜单查找系统内存储有多个制造程序；所述菜单查找系统根据所述差值查找出最佳制造程序，并将所述最佳制造程序传输至所述化学机械研磨机台。

进一步的，所述多个制造程序中的每个制造程序包括研磨头转速、研磨垫转速以及操作压力，所述多个制造程序的操作压力各不相同。

进一步的，所述化学机械研磨机台包括保持环，所述保持环的使用时间越长，所述控片的边缘研磨速率越高。

相应的，本发明还提供一种化学机械研磨机台制造程序控制系统，包括：化学机械研磨机台；测量装置，其用于获取控片的边缘研磨速率和中心研磨速率；机台自动化系统，其用于计算所述控片的边缘研磨速率与中心研磨速率的差值；菜单查找系统，其存储有多个制造程序，其根据所述差值查找出最佳制造程序，并将所述最佳制造程序传输至所述化学机械研磨机台。

进一步的，所述多个制造程序中的每个制造程序包括研磨头转速、研磨垫转速以及操作压力，所述多个制造程序的操作压力各不相同。

进一步的，所述化学机械研磨机台包括保持环，所述保持环的使用时间越长，所述控片的边缘研磨速率越高。