檢測研磨工藝負載效應的方法
2023-05-05 10:38:21 1
專利名稱：檢測研磨工藝負載效應的方法
技術領域：
本發明涉及半導體製造領域，尤其涉及一種檢測研磨工藝負載效應的方法。
背景技術：
隨著集成電路工藝的發展和集成度的提高，晶圓上晶片邊緣的虛擬圖形區域經常被用來布局一些功能性的電路，由於這些區域靠近晶片切割道，往往具有比較空曠的區域，而在實際生產中的工藝操作很容易在晶圓的空曠區域和密集區域形成不一樣的工藝條件，造成負載效應，尤其是對大尺寸晶圓進行平坦化工藝時，形成的負載效應更加明顯；如在對晶圓進行化學機械研磨工藝(CMP)時，由於是對整片晶圓一起進行研磨工藝，使得在大尺寸的晶圓(如直徑為300毫米的晶圓)比小尺寸的晶圓(如直徑200毫米的晶圓)更容易受到負載效應的影響，從而在不同區域形成不同的研磨速率。
由於不同圖形密度區域的研磨速率的不同就會造成對晶圓的過度研磨缺陷，即在晶圓的邊緣虛擬圖形因為靠近空曠區域，而使得其研磨速度相對靠近密集區域的研磨速度較快，因此就會形成了的過度研磨缺陷，而對於在電路設計中把一些功能性的電路置於空曠區域形成的過度研磨則更加危險，因為類似虛擬圖案的地方在後續工藝過程中會通過接觸孔與後端金屬電路相接，若在此區域形成了過度研磨缺陷，往往對產品良率造成極大影響。
中國專利(公開號:CN1674234A)公開了，通過在表示化學機械研磨狀況的曲線中，利用良好地近似於表示目標研磨量一側的部分的公式作為計算公式，可以依照實際實施產品晶片的研磨的化學機械研磨的狀況，高精度地設定研磨速率及研磨時間的計算。利用算符將與研磨對象的膜的模特性相關的參數A、與膜表面的起伏狀態相關的參數B、與化學機械研磨裝置之間的機械誤差相關的參數C結合在計算公式中。該技術文獻並沒有公開有關解決因圖形密度不同而造成研磨速率不同，進而造成過度研磨缺陷問題的相關任何技術特徵。
中國專利(公開號:CN101242931A)公開了一種用於化學研磨的光譜基地檢測設備與方法，包含光譜基地終點偵測、光譜基低研磨速率調整、衝洗光學頭的上表面、或具有窗口的墊片，主要通過光譜基低終點邏輯判定研磨工藝終點，進而控制化學研磨工藝。該技術文獻也沒有公開有關解決因圖形密度不同而造成研磨速率不同，進而造成過度研磨缺陷問題的相關任何技術特徵。發明內容
針對上述存在的問題，本發明公開了一種檢測研磨工藝負載效應的方法，其中，包括:
根據工藝需求製備多個測試晶圓；
對所述測試晶圓進行平坦化工藝，以獲取過度研磨缺陷的間距；
根據所述過度缺陷的間距於工藝晶圓上設置虛擬圖案後，對所述工藝晶圓進行平坦化工藝；其中，根據所述工藝晶圓的圖案製備所述測試晶圓。上述的檢測研磨工藝負載效應的方法，其中，對每個所述測試晶圓的進行平坦化工藝的時間均不相同；且在對所述測試晶圓進行平坦化工藝時，同時獲取每個測試晶圓平坦化工藝後過度研磨缺陷數據和剩餘氧化物數據，以建立測試晶圓的平坦化工藝時間分別與所述過度研磨缺陷和剩餘氧化物之間的函數關係。上述的檢測研磨工藝負載效應的方法，其中，還包括:根據所述平坦化工藝時間分別與所述過度研磨缺陷和剩餘氧化物之間的函數關係，獲取進行平坦化工藝的最佳工藝時間；並對所述工藝晶圓進行所述最佳工藝時間的平坦化工藝。上述的檢測研磨工藝負載效應的方法，其中，根據所述過度缺陷的間距於工藝晶圓上設置對應間距的虛擬圖案。上述的檢測研磨工藝負載效應的方法，其中，所述虛擬圖案包括間距為0.m的虛擬圖案、間距為Ium的虛擬圖案和間距為2iim的虛擬圖案。上述的檢測研磨工藝負載效應的方法，其中，所述虛擬圖案的圖像根據工藝需求設定。上述的檢測研磨工藝負載效應的方法，其中，根據所述工藝晶圓的圖案設定光罩，並根據所述光罩製備與所述工藝晶圓圖案相同的所述測試晶圓。上述的檢測研磨工藝負載效應的方法，其中，對所述測試晶圓進行的平坦化工藝條件與對所述工藝晶圓進行的平坦化工藝條件中除工藝時間外，其他的工藝條件均相同。上述的檢測研磨工藝負載效應的方法，其中，所述平坦化工藝為化學機械研磨工藝。上述的檢測研磨工藝負載效應的方法，其中，還包括:設置多個間距的虛擬圖案光罩，並以所述虛擬光罩為掩膜於所述工藝晶圓上的虛擬圖案區域製備所述虛擬圖案。綜上所述，本發明一種檢測研磨工藝負載效應的方法，通過採用測試晶圓測試出平坦化工藝的研磨缺陷間距及研磨工藝的最佳工藝時間，於工藝晶圓上設置對應間距的虛擬圖案，並對工藝晶圓進行最佳工藝時間的平坦化工藝，進而能有效的避免因晶圓上圖形密度不同而引起的負載效應的產生，在提高產品性能的同時，增大了產品的良率。
圖1為實施例中檢測研磨工藝負載效應的方法的流程示意圖；圖2為實施例中平坦化工藝時間分別與過度研磨缺陷和剩餘氧化物之間的函數關係不意圖；其中，圖2中橫軸表示工藝時間值，縱軸表示過度研磨缺陷值和剩餘氧化物值，直線I表示工藝時間與剩餘氧化物之間的函數關係，直線2表示工藝時間與過度研磨缺陷之間的函數關係，時間t為平坦化工藝的最佳工藝時間值。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步的說明:圖1為實施例中檢測研磨工藝負載效應的方法的流程示意圖；圖2為實施例中平坦化工藝時間分別與過度研磨缺陷和剩餘氧化物之間的函數關係示意圖，其中，橫軸表示工藝時間值，縱軸表示過度研磨缺陷值和剩餘氧化物值，直線I表示工藝時間與剩餘氧化物之間的函數關係，直線2表示工藝時間與過度研磨缺陷之間的函數關係，時間t為平坦化工藝的最佳工藝時間值。如圖1-2所示，一種檢測研磨工藝負載效應的方法，主要應用於如Logic、Memory、RF、HV、Analog/Power等技術平臺上,可根據工藝需求預先設置多個不同間距的虛擬圖案光罩(掩膜版)，如預先設定間距為0.5 μ m、I μ m、1.5μηι或2μηι等範圍的虛擬圖案光罩，也可在工藝過程中根據具體測量的間距數值設定虛擬圖案光罩，且虛擬光罩中的圖形可根據具體的工藝需求設定，如設定為方形、圓形或多邊形等。首先，根據需要進行平坦化工藝的工藝晶圓製備多個測試晶圓的光罩(掩膜版)，每個光罩的圖形均與工藝晶圓上的圖像相同，並以該光罩為掩膜，製備多個與工藝晶圓圖像相同的測試晶圓，且該測試晶圓與工藝晶圓的材質等條件均相同。其次，分別對每個測試晶圓進行不同工藝時間的平坦化工藝，並同時收集進行過平坦化工藝的測試晶圓上的過度研磨缺陷值及剩餘氧化物的值，同時記錄下對該測試晶圓進行的工藝時間。將上述的每個測試晶圓的工藝時間、過度研磨缺陷值和剩餘氧化物的值匯總後，獲取過度研磨缺陷之間的間距，並分別建立進行平坦化的工藝時間分別與過度研磨缺陷和剩餘氧化物之間的函數關係圖(如圖2所示)，直線I與直線2交叉位置的工藝時間t就是進行平坦化工藝的最佳工藝時間值；其中，也可以對其他的平坦化工藝條件進行檢測，其工藝步驟與檢測工藝時間的值近似，在此不再累述。之後，根據過度研磨缺陷之間的間距，以相應間距的虛擬圖案光罩為掩膜，於工藝晶圓的虛擬圖案區域製備相應的虛擬圖案，如過度研磨缺陷之間的間距為I μ m，則採用間距為Ιμπι的虛擬圖案光罩為掩膜，若過度研磨缺陷之間的間距為1.5μπι，則採用間距為
1.5 μ m的虛擬圖案光罩為掩膜，即研磨缺陷之間的間距與虛擬圖案光罩的間距相同。最後，對製備有虛擬圖案的工藝晶圓進行最佳工藝時間t的平坦化工藝，以完成對工藝晶圓的平坦化操作；由於在工藝晶圓的虛擬圖案區域設置了與在該平坦化工藝條件下產生過度研磨缺陷間距相同的虛擬圖案，進而降低了因圖案密度不均而造成的晶圓不同區域的研磨速率不同，有效避免研磨工藝負載效應的產生。優選的，上述的平坦化工藝為化學機械研磨工藝，且對測試晶圓進行的平坦化工藝條件與對工藝晶圓進行的平坦化工藝條件中除工藝時間外，其他的工藝條件均相同。另外，作為本發明的變換，也可通過改進研磨工藝的平坦度來獲取穩定且安全的平坦化工藝。綜上所述，由於採用了上述技術方案，本發明實施例提出一種檢測研磨工藝負載效應的方法，通過採用測試晶圓測試出平坦化工藝的研磨缺陷間距及研磨工藝的最佳工藝時間，於工藝晶圓上設置對應間距的虛擬圖案，並對工藝晶圓進行最佳工藝時間的平坦化工藝，進而能有效的避免因晶圓上圖形密度不同而引起的負載效應的產生，在提高產品性能的同時，增大了產品的良率。通過說明和附圖，給出了具體實施方式
的特定結構的典型實施例，基於本發明精神，還可作其他的轉換。儘管上述發明提出了現有的較佳實施例，然而，這些內容並不作為局限。
對於本領域的技術人員而言，閱讀上述說明後，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權利要求書應看作是涵蓋本發明的真實意圖和範圍的全部變化和修正。在權利要求書範圍內任何和所有等價的範圍與內容，都應認為仍屬本發明的意圖和範圍內。
權利要求
1.一種檢測研磨工藝負載效應的方法，其特徵在於，包括: 根據工藝需求製備多個測試晶圓； 對所述測試晶圓進行平坦化工藝，以獲取過度研磨缺陷的間距； 根據所述過度缺陷的間距於工藝晶圓上設置虛擬圖案後，對所述工藝晶圓進行平坦化工藝； 其中，根據所述工藝晶圓的圖案製備所述測試晶圓。
2.根據權利要求1所述的檢測研磨工藝負載效應的方法，其特徵在於，對每個所述測試晶圓的進行平坦化工藝的時間均不相同； 且在對所述測試晶圓進行平坦化工藝時，同時獲取每個測試晶圓平坦化工藝後過度研磨缺陷數據和剩餘氧化物數據，以建立測試晶圓的平坦化工藝時間分別與所述過度研磨缺陷和剩餘氧化物之間的函數關係。
3.根據權利要求2所述的檢測研磨工藝負載效應的方法，其特徵在於，還包括: 根據所述平坦化工藝時間分別與所述過度研磨缺陷和剩餘氧化物之間的函數關係，獲取進行平坦化工藝的最佳工藝時間； 並對所述工藝晶圓進行所述最佳工藝時間的平坦化工藝。
4.根據權利要求1所述的檢測研磨工藝負載效應的方法，其特徵在於，根據所述過度缺陷的間距於工藝晶圓上設置對應間距的虛擬圖案。
5.根據權利要求1所述的檢測研磨工藝負載效應的方法，其特徵在於，所述虛擬圖案包括間距為0.5 μ m的虛擬圖案、間距為I μ m的虛擬圖案和間距為2 μ m的虛擬圖案。
6.根據權利要求1所述的檢測研磨工藝負載效應的方法，其特徵在於，所述虛擬圖案的圖像根據工藝需求設定。
7.根據權利要求1所述的檢測研磨工藝負載效應的方法，其特徵在於，根據所述工藝晶圓的圖案設定光罩，並根據所述光罩製備與所述工藝晶圓圖案相同的所述測試晶圓。
8.根據權利要求1所述的檢測研磨工藝負載效應的方法，其特徵在於，對所述測試晶圓進行的平坦化工藝條件與對所述工藝晶圓進行的平坦化工藝條件中除工藝時間外，其他的工藝條件均相同。
9.根據權利要求1所述的檢測研磨工藝負載效應的方法，其特徵在於，所述平坦化工藝為化學機械研磨工藝。
10.根據權利要求1所述的檢測研磨工藝負載效應的方法，其特徵在於，還包括: 設置多個間距的虛擬圖案光罩，並以所述虛擬光罩為掩膜於所述工藝晶圓上的虛擬圖案區域製備所述虛擬圖案。
全文摘要
本發明涉及半導體製造領域，尤其涉及一種檢測研磨工藝負載效應的方法，通過採用測試晶圓測試出平坦化工藝的研磨缺陷間距及研磨工藝的最佳工藝時間，於工藝晶圓上設置對應間距的虛擬圖案，並對工藝晶圓進行最佳工藝時間的平坦化工藝，進而能有效的避免因晶圓上圖形密度不同而引起的負載效應的產生，在提高產品性能的同時，增大了產品的良率。
文檔編號B24B37/04GK103170906SQ201310082029
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月14日 優先權日2013年3月14日
發明者龍吟, 範榮偉, 王洲男, 倪棋梁, 王愷, 陳宏璘 申請人:上海華力微電子有限公司