化学机械研磨控制方法、控制系统及其设备与流程

本发明涉及半导体，特别涉及一种化学机械研磨控制方法、控制系统及其设备。

背景技术：

1、化学机械研磨工艺是半导体器件制造中的重要工艺，其利用化学腐蚀和机械研磨的协同作用对半导体晶圆进行平坦化处理，可有效兼顾半导体器件的局部和全局的平坦度。

2、在相关技术中，通常采用带反馈的控制系统，例如为先进过程控制(advancedprocess control，apc)系统，根据晶圆在研磨前的厚度计算得到本次的研磨量，根据本次的研磨量计算得到本次的研磨时间，根据晶圆在研磨后的厚度对下次的研磨量进行修正。

3、但上述化学机械研磨方法极度依赖化学机械研磨过程中各种传感器的精确反馈及研磨机台准确及时的控制调节，任何影响因素的波动都将导致研磨控制的恶化，使得采用apc控制的化学机械研磨的移除效率及移除精度相对其耗费的设备成本及时间成本的性价比较低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种化学机械研磨控制方法、控制系统及其设备，优化化学机械研磨的移除效率、移除精度及研磨成本。

2、为解决上述技术问题，本发明提供的化学机械研磨控制方法，包括：

3、获取化学机械研磨的历史设定数据及对应的历史过程数据，所述历史设定数据包括历史设定研磨前值、历史设定移除速率及历史设定研磨后值，所述历史过程数据包括历史实际研磨前值、历史实际移除速率及实际研磨时间；

4、根据所述历史设定数据及对应的历史过程数据，获取所述化学机械研磨的名义研磨时间，并由所述名义研磨时间及对应的实际研磨时间构建研磨时间匹配表，所述名义研磨时间包括由所述历史设定移除速率与所述历史实际移除速率构建的移除速率补偿及由所述历史设定研磨前值与所述实际研磨前值构建的研磨厚度补偿；

5、根据待化学机械研磨的晶圆的设定研磨前值、设定研磨后值、实际研磨前值、设定移除速率及所述实际移除速率获取所述晶圆的名义研磨时间，并根据所述研磨时间匹配表获得所述晶圆的研磨时间，并利用所述研磨时间及所述设定移除速率对所述晶圆执行化学机械研磨。

6、可选的，所述化学机械研磨为非先进控制系统控制的化学机械研磨。

7、可选的，所述历史设定移除速率、所述设定移除速率、所述历史实际移除速率及所述实际移除速率均为针对光片的移除速率。

8、可选的，所述名义研磨时间为理论研磨时间、所述移除速率补偿及所述研磨厚度补偿之和。

9、可选的，所述理论研磨时间＝(pre target-pos t target)/rr target，pre target为所述历史设定研磨前值，post target为所述历史设定研磨后值，rr target为所述历史设定移除速率。

10、可选的，所述移除速率补偿＝((pre target-post target)/rr actual-(pre target-posttarget)/rr target)*a，pre target为所述历史设定研磨前值，pos t target为所述历史设定研磨后值，rr actual为所述历史实际移除速率，rr target为所述历史设定移除速率，a为第一调整系数。

11、可选的，所述研磨厚度补偿＝(pre actual-pos t target)/rr target-(pre target-posttarget)/rr target)*b，pre actual为所述历史实际研磨前值，pre target为所述历史设定研磨前值，post target为所述历史设定研磨后值，rr actual为所述历史实际移除速率，rr target为所述历史设定移除速率，b为第二调整系数。

12、可选的，获取所述第一调整系数及所述第二调整系数的方法包括：

13、设定第一调整系数的数值及第二调整系数的数值，并获得对应的名义研磨时间公式；

14、将所述历史设定数据及对应的历史过程数据代入所述名义研磨时间公式，获得对应的名义研磨时间，将所述名义研磨时间与对应的实际研磨时间进行拟合，根据所述名义研磨时间与所述实际研磨时间的拟合效果，调整所述第一调整系数a及所述第二调整系数，直至所述名义研磨时间与所述实际研磨时间具有较佳的拟合效果，并以此时的数值作为所述化学机械研磨的第一调整系数及第二调整系数。

15、基于本发明的另一方面，还提供一种化学机械研磨控制系统，包括：

16、名义研磨时间模块，根据历史设定数据及对应的历史过程数据，获取化学机械研磨的名义研磨时间，所述历史设定数据包括历史设定研磨前值、历史设定移除速率及历史设定研磨前值，所述历史过程数据包括历史实际研磨前值、历史实际移除速率及实际研磨时间，所述名义研磨时间包括由所述历史设定移除速率与所述历史实际移除速率构建的移除速率补偿及由所述历史设定研磨前值与所述实际研磨前值构建的研磨厚度补偿；

17、研磨时间匹配表，由所述名义研磨时间及对应的实际研磨时间构建研磨时间匹配表；

18、研磨时间获取模块，提供待化学机械研磨的晶圆的设定研磨前值、设定研磨后值、实际研磨前值、设定移除速率及所述实际移除速率，由所述研磨时间匹配表及所述晶圆的研磨参数获得所述晶圆的研磨时间，利用所述研磨时间及所述设定移除速率对所述晶圆执行化学机械研磨。

19、基于本发明的另一方面，还提供一种化学机械研磨设备，包括化学机械研磨执行系统及如上述的化学机械研磨控制系统。

20、综上所述，本发明中，获取化学机械研磨的历史设定数据及对应的历史过程数据，历史设定数据包括历史设定研磨前值、历史设定移除速率及历史设定研磨后值，历史过程数据包括历史实际研磨前值、历史实际移除速率及实际研磨时间；根据历史设定数据及对应的历史过程数据，获取化学机械研磨的名义研磨时间，并由名义研磨时间及对应的实际研磨时间构建研磨时间匹配表，名义研磨时间包括由历史设定移除速率与历史实际移除速率构建的移除速率补偿及由历史设定研磨前值与实际研磨前值构建的研磨厚度补偿；根据待化学机械研磨的晶圆的设定研磨前值、设定研磨后值、实际研磨前值、设定移除速率及实际移除速率获取晶圆的名义研磨时间，并根据研磨时间匹配表获得晶圆的研磨时间，并利用研磨时间及设定移除速率对晶圆执行化学机械研磨。相较于其他些模拟方案(例如笼统地将历史数据中的移除量除以实际研磨时间获得平均移除速率用于预估研磨时间)，本实施例将实际移除厚度(研磨前值)的波动及实际移除速率的波动单独分开计算，再调整两者的占比系数，获得较为优化的名义研磨时间，再将名义研磨时间与实际研磨时间进行模拟对应的匹配表，从而使得拟合结果跟收敛准确，有利于减少误差，并提高研磨的移除精度。而且，本实施例所采用的非反馈的自动研磨控制方式，相较于先进过程控制的化学机械研磨，其不仅使得化学机械研磨的设备成本较低，而且还具有较高的研磨效率。

技术特征：

1.一种化学机械研磨控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的化学机械研磨控制方法，其特征在于，所述化学机械研磨为非先进控制系统控制的化学机械研磨。

3.根据权利要求1所述的化学机械研磨控制方法，其特征在于，所述历史设定移除速率、所述设定移除速率、所述历史实际移除速率及所述实际移除速率均为针对光片的移除速率。

4.根据权利要求1所述的化学机械研磨控制方法，其特征在于，所述名义研磨时间为理论研磨时间、所述移除速率补偿及所述研磨厚度补偿之和。

5.根据权利要求4所述的化学机械研磨控制方法，其特征在于，所述理论研磨时间＝(pre target-post target)/rr target，pre target为所述历史设定研磨前值，pos t target为所述历史设定研磨后值，rr target为所述历史设定移除速率。

6.根据权利要求4所述的化学机械研磨控制方法，其特征在于，所述移除速率补偿＝((pre target-pos t target)/rr actual-(pre target-pos t target)/rr target)*a，pre target为所述历史设定研磨前值，post target为所述历史设定研磨后值，rr actual为所述历史实际移除速率，rr target为所述历史设定移除速率，a为第一调整系数。

7.根据权利要求6所述的化学机械研磨控制方法，其特征在于，所述研磨厚度补偿＝(pre actual-pos t target)/rr target-(pre target-post target)/rr target)*b，pre actual为所述历史实际研磨前值，pre target为所述历史设定研磨前值，post target为所述历史设定研磨后值，rr actual为所述历史实际移除速率，rr target为所述历史设定移除速率，b为第二调整系数。

8.根据权利要求1所述的化学机械研磨控制方法，其特征在于，获取所述第一调整系数及所述第二调整系数的方法包括：

9.一种化学机械研磨控制系统，其特征在于，包括：

10.一种化学机械研磨设备，其特征在于，包括化学机械研磨执行系统及如权利要求9所述的化学机械研磨控制系统。

技术总结本发明提供一种化学机械研磨控制方法、控制系统及其设备，所述控制方法包括：获取化学机械研磨的历史设定数据及对应的历史过程数据；根据历史设定数据及对应的历史过程数据，获取化学机械研磨的名义研磨时间，并由名义研磨时间及对应的实际研磨时间构建研磨时间匹配表，名义研磨时间包括由历史设定移除速率与历史实际移除速率构建的移除速率补偿及由历史设定研磨前值与实际研磨前值构建的研磨厚度补偿；根据研磨参数获取名义研磨时间，再利用名义研磨时间根据研磨时间匹配表获得研磨时间，并利用研磨时间及设定移除速率对晶圆执行化学机械研磨。在本发明可优化化学机械研磨的移除效率、移除精度及研磨成本。技术研发人员：许秀秀,吴建荣受保护的技术使用者：上海华虹宏力半导体制造有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5