专利名称：基于浅沟道隔离技术的化学机械研磨终点检测方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及CMP制造工艺和CMP建模技术领域，具体而言，本发明涉及基于浅沟道隔离技术的化学机械研磨终点检测方法及系统。
背景技术：
目前，随着集成电路晶圆尺寸的不断扩大，芯片特征尺寸的不断缩小，45nm节点以下包括32nm、22nm以及16nm等工艺节点进程为可制造性设计(DFM，Design for manufacturability)的研究和应用提出了新的要求和挑战。化学机械研磨(CMP，Chemical Mechanical Polishing)作为DFM工艺解决方案的关键环节，在当前最尖端的半导体产业中，已经成为业界瞩目的核心技术。浅沟道隔离(STI，Shallow Trench Isolation)技术是随深亚微米集成电路技术发展而产生的一种新兴场区隔离技术，该技术作为替换传统硅氧化L0C0S结构的分离技术首先应用于0. 25 μ m技术节点，随着CMP平坦化技术的应用，STI已成为0. 18 μ m及以下技术节点的主要隔离技术。STI具有特征尺寸小、集成度高、隔离效果好的特点。浅沟道隔离技术对于CMP研磨后的厚度要求非常严格，一般CMP的研磨速率受耗材的影响很大，流行的固定时间研磨方式难以获得精确的厚度控制。过度研磨会造成器件空旷区严重的碟形化，导致隔离失效，影响器件的可靠性；研磨不足时氮化硅薄膜上残留的氧化硅薄膜会阻止下一道工艺对氮化硅的去除，使得有源区上有残留的氮化硅，导致器件无法工作。因此，为了提高CMP技术的稳定性和生产率，实现对CMP的自动化控制，避免硅片研磨过度或不足，更好地控制CMP工艺后有稳定的氮化硅厚度，如何设计合理而有效的控制研磨方案对于工艺制造具有重要作用。目前，针对STI的厚度控制，一个有效的方法就是在线终点检测技术，国内外各研究机构和生产厂商对此检测技术进行深入研究。比较常用的检测方法有(1)光学反射率终点检测，此法利用晶片表面从氧化硅薄膜过渡到氮化硅薄膜的光反射率变化来判别研磨终点，因而简单易行，但稳定性不高；(2)研磨废液离子浓度终点检测，此法通过检测废液中氮离子的浓度变化从而准确侦测终点，因而具有较高的准确率，但需要额外离子检测仪，费用较高；(3)电机扭矩变化终点检测，此法根据研磨接触薄膜材料或表面形貌差异所导致的研磨机电流变化，因此可由传感器监测驱动电机电流变化推知是否达到抛光终点。目前，尽管以上方法研究比较充分，但各项技术真正运用于工业生产实践，开发成产品的，只有基于驱动电机电流变化的终点检测技术，其他技术都还处于实验室论证阶段。因此，有必要提出一种有效的技术方案，以解决STI的厚度控制的问题。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是通过考察晶圆和研磨垫间的摩擦因素来分析转矩变化，利用研磨垫转矩控制STI CMP终点检测。
为了实现本发明之目的，本发明实施例一方面提出了一种基于浅沟道隔离技术的化学机械研磨终点检测方法，包括以下步骤建立晶圆表面微元与研磨垫间相对滑动速度和微元所受摩擦力之间的函数方程；求解所述函数方程，将微元所受摩擦力代入研磨垫转矩公式，建立晶圆和可调节研磨垫转矩与研磨驱动装置机械参数间的函数关系；依据材质差异所导致的摩擦系数的不同，分析研磨垫表面特征对晶圆形貌变化的影响，通过研磨垫转矩与研磨驱动装置机械参数间的函数关系识别研磨终点，实现终点检测。本发明实施例另一方面还提出了一种基于浅沟道隔离技术的化学机械研磨终点检测的系统，包括系统控制器和研磨机台，所述系统控制器，用于通过终点检测单元根据晶圆摩擦转矩模型算法计算出研磨终点，所述系统控制器根据所述研磨终点控制所述研磨机台进行晶圆化学机械研磨，其中， 所述终点检测单元包括建模模块、计算模块以及判断模块所述建模模块，用于建立晶圆表面微元与研磨垫间相对滑动速度和微元所受摩擦力之间的函数方程；所述计算模块，用于求解所述函数方程，将微元所受摩擦力代入研磨垫转矩公式， 建立晶圆和可调节研磨垫转矩与研磨驱动装置机械参数间的函数关系；所述判断模块，用于依据材质差异所导致的摩擦系数的不同，分析研磨垫表面特征对晶圆形貌变化的影响，通过研磨垫转矩与研磨驱动装置机械参数间的函数关系识别研磨终点，实现终点检测。本发明提出的上述方案，通过考察晶圆和研磨垫间的摩擦因素来分析转矩变化， 但区别于电机扭矩变化终点检测方法，本发明结合旋转式研磨机实际，深入分析研磨工艺制程中晶圆与随机波动粗糙垫板间的相互作用关系，建立晶圆和可调节研磨垫转矩与研磨驱动装置机械参数间的函数关系，直接通过研磨垫转矩即可识别因材质差异所导致的研磨去除率的不同，从而可以灵活地实现终点检测。因此，相比于电机扭矩电流信号监测，本发明可以更加深入地描述实际CMP工艺的微观机理，进一步揭示研磨过程中不同薄膜材质及表面形貌导致晶圆与研磨垫间摩擦参数所发生的变化及研磨垫转矩变化，提高模型的预测性及准确度。此外，本发明还可方便地改进现有电机扭矩终点检测，提供更加灵活的检测方案，同时还能可靠地用于STI CMP实时过程控制和研磨去除率的预测，提供更加丰富的研磨 fn息ο本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中图1为基于浅沟道隔离技术的化学机械研磨终点检测方法流程图；图2为晶圆和研磨垫间研磨模型示意图3为判别是否到达研磨终点的功能示意图；图4为基于浅沟道隔离技术的化学机械研磨终点检测的系统框图；图5为STI CMP摩擦转矩模型在终点检测技术中的应用示意图。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。本发明通过考察晶圆和研磨垫间的摩擦因素来分析转矩变化，但区别于电机扭矩变化终点检测。本发明结合旋转式研磨机实际，深入分析研磨工艺制程中晶圆与随机波动粗糙垫板间的相互作用关系，采用能够精确刻画两体接触微观摩擦特征的LuGre分布式动力摩擦模型，求解晶圆表面微元所受摩擦力和微元与研磨垫间相对滑动速度之间的函数方程；依据研磨垫转矩公式，通过积分获得可调节研磨垫摩擦转矩；结合晶圆表面阶梯高度模型，推导沟道因子随时间的变化关系，同时考察研磨垫调节因子对摩擦转矩的影响 ’最终建立可调节研磨垫转矩与研磨驱动装置机械参数间的函数关系。此方案依据材质差异所导致的摩擦因素的不同，直接通过研磨垫转矩随时间的变化来识别研磨终点，从而可以灵活地实现终点检测，因此，相比于电机扭矩电流信号监测，本发明可以更加深入地描述实际 CMP工艺的微观机理，进一步揭示研磨过程中不同薄膜材质及表面形貌导致晶圆与研磨垫间摩擦参数所发生的变化及研磨垫转矩变化，提高模型的预测性及准确度。此外，本发明还可方便地改进现有电机扭矩终点检测，提供更加灵活的检测方案，同时还能可靠地用于STI CMP实时过程控制和研磨去除率的预测，提供更加丰富的研磨信息。在本发明中，微元指代晶圆表面的微小单元，例如，相对于晶圆S，则其表面微元用 dS表示。如图1所示，为基于浅沟道隔离技术的化学机械研磨终点检测方法流程图，包括以下步骤SllO 建立晶圆表面微元与研磨垫间相对滑动速度和微元所受摩擦力之间的函数方程。在步骤SllO中，选取晶圆表面微元作为研究对象，建立晶圆表面微元与研磨垫间相对滑动速度和微元所受摩擦力之间的函数方程。具体而言，建立晶圆表面微元与研磨垫间相对滑动速度和微元所受摩擦力之间的函数方程包括通过对晶圆的相对速度进行分析，结合LuGre分布式动力摩擦模型，得到微元与研磨垫间相对滑动速度和微元所受摩擦力之间的函数方程。为了便于理解本发明，下面对STI CMP摩擦转矩模型的建立过程作进一步介绍。选取晶圆S表面微元dS作为研究对象，对微元dS与研磨垫间的相对滑动速度Vk 其进行分析，如图2所示，其中Vw是微元速度，Vp是研磨垫速度，ω是晶圆旋转角速度，份.是研磨垫旋转角速度，R为晶圆半径，为微元dS的位置，0，0'分别为研磨垫、晶圆圆心。结合现有的能精确表征两体接触摩擦特征的LuGre分布式动力摩擦模型G( δ z, VE, δ F) [1]， 该模型深刻揭示了两体接触过程中摩擦形变SZ、摩擦力δ F及相对滑动速度Vk间的相互作用。据此，可以建立相对滑动速度和微元所受摩擦力之间的函数关系Sf = F(Sz，VK)。
S120:建立晶圆和可调节研磨垫转矩与研磨驱动装置机械参数间的函数关系。在步骤S120中，求解所述函数方程，将微元所受摩擦力代入研磨垫转矩公式，建立晶圆和可调节研磨垫转矩与研磨驱动装置机械参数间的函数关系。作为本发明的实施例，对分布式动力摩擦模型进行合理简化，通过求解以上函数方程S F = F( S z，VK)，可以获得晶圆微元表面的摩擦力δ F = F(Ve)。根据研磨垫转矩公式SM = rX δ F，将所求摩擦力SF = F(Vk)代入之，对转矩δ M在整个晶圆表面进行积分 M = / s SMdS，通过推导及化简，可以初步获得可调节研磨垫转矩M与研磨驱动装置机械参数间的函数关系M = F(U )，其中，R为晶圆半径，忍为研磨垫旋转角速度，θ为机械相关参数，这些参数可以通过实验提取。S130 通过研磨垫转矩与研磨驱动装置机械参数间的函数关系识别研磨终点，实现终点检测。在步骤S130中，依据材质差异所导致的摩擦系数的不同，分析研磨垫表面特征对晶圆形貌变化的影响，通过研磨垫转矩与研磨驱动装置机械参数间的函数关系识别研磨终点，实现终点检测。具体而言，分析研磨垫表面特征对晶圆形貌变化的影响包括以下步骤根据晶圆表面阶梯高度模型，得到沟道因子随时间和阶梯高度的变化关系，分析研磨垫调节器对垫板表面粗糙程度的影响；或者根据晶圆表面阶梯高度模型，得到沟道因子随时间和阶梯高度的变化关系，推导同心圆环研磨垫的调节因子随时间变化对研磨垫转矩的影响。作为本发明的实施例，为了深入考虑晶圆表面形貌对研磨垫转矩的重要影响，这里引入沟道因子fw，用以表征晶圆和研磨垫间接触形态的时间变化。根据B. Lee提出的晶圆表面阶梯高度模型[2]，结合STI研磨工艺实际，考虑表面阶梯高度H(t)随时间t变化过程中晶圆和研磨垫间接触面积SC的变化趋势，推导出沟道因子fw随时间和阶梯高度的变化关系fw(W，P，H0, Hc, t)，其中W为沟道线宽，P为沟道密度，H0为阶梯初始高度，Hc为阶梯接触高度。为了深入揭示研磨垫表面特征和研磨垫转矩间的相互关系，更加合理地解释研磨垫在STI CMP工艺中的重要作用，这里引入调节因子τ P，用以说明研磨垫调节装置对研磨垫修复作用的时间变化。结合研磨垫修复实际，考察研磨垫调节装置对垫板表面粗糙程度的影响，具体推导研磨过程中调节因子随时间和修复面积变化Δ S的函数关系xp(AS，t)； 或同时考虑同心圆环研磨垫的调节因子随时间变化对研磨垫转矩的影响。进一步而言，通过研磨垫转矩与研磨驱动装置机械参数间的函数关系识别研磨终点包括将所述沟道因子和所述调节因子引入所述研磨垫转矩公式，建立基于不同工艺要求的STI CMP摩擦转矩模型，根据所述摩擦转矩模型识别研磨终点。把上述获得的沟道因子fw(W，P，H0, Hc, t)和推导的调节因子τ p(AS，t)同时引入上述中计算的可调节研磨垫转矩公式Μ = i ,承的，建立基于满足不同工艺要求的 STI CMP摩擦转矩模型公式M(t) = F(VR,R,ω,0) fw(W,ρ,H0,Hc, )ΘτΡ(AS,t),其中，运算符 θ 表示三者间的
集成作用，一种简洁可行的做法可以把M(t)表示为M(t) ζΜα+τρ)^。
根据上述提出的STI摩擦转矩模型算法判断出研磨终点，可以通过软件将计算结果反馈给研磨控制器，从而实现自动停止研磨。在去除氧化硅薄膜时要尽量减少氮化硅薄膜的磨损，因而要求有较高的氧化硅薄膜研磨率和较低的氮化硅薄膜研磨率，而采用研磨垫转矩直接检测终点，可以为研磨去除率的测定提供重要指导。因而，本发明的具体实现较为方便、可靠，稳定性和可移植性也比较强。研磨检测算法的初步实现表明，当从氧化硅薄膜的研磨逐渐过渡到氮化硅薄膜时，晶片表面薄膜对研磨垫的摩擦系数由大变小，研磨垫的转矩随研磨时间在不同的研磨阶段表现出相异的特征，因此，研磨垫转矩的差异点即可表征不同的研磨过程，预示晶片表面与研磨垫间摩擦因素的动态变化，从而可以依赖转矩变化简洁、快速、高效地实现终点检测和自动停止。这里给出根据摩擦转矩模型具体判别是否到达研磨终点的功能框图如图3所示。 在氧化硅研磨过程中，由于材质单一，研磨垫摩擦转矩比较稳定均一，当材质发生变化时， 摩擦转矩会出现较大变化，因此，可以根据氧化硅和氮化硅不同材质摩擦因素的差异来清晰识别氧化硅材质的研磨终点。本发明提出的上述方法，通过考察晶圆和研磨垫间的摩擦因素来分析转矩变化， 但区别于电机扭矩变化终点检测方法，本发明结合旋转式研磨机实际，深入分析研磨工艺制程中晶圆与随机波动粗糙垫板间的相互作用关系，采用LuGre分布式动力摩擦模型，建立晶圆和可调节研磨垫转矩与研磨驱动装置机械参数间的函数关系，直接通过研磨垫转矩即可识别因材质差异所导致的研磨去除率的不同，从而可以灵活地实现终点检测，因此，相比于电机扭矩电流信号监测，本发明可以更加深入地描述实际CMP工艺的微观机理，进一步揭示研磨过程中不同薄膜材质及表面形貌导致晶圆与研磨垫间摩擦参数所发生的变化及研磨垫转矩变化，提高模型的预测性及准确度。此外，本发明还可方便地改进现有电机扭矩终点检测，提供更加灵活的检测方案，同时还能可靠地用于STI CMP实时过程控制和研磨去除率的预测，提供更加丰富的研磨信息。本发明实施例还提出了一种基于浅沟道隔离技术的化学机械研磨终点检测的系统，包括系统控制器和研磨机台。如图4所示，为基于浅沟道隔离技术的化学机械研磨终点检测的系统框图。具体而言，系统控制器用于通过终点检测软件根据晶圆摩擦转矩模型算法计算出研磨终点，系统控制器根据研磨终点控制研磨机台进行晶圆化学机械研磨，其中，终点检测单元包括建模模块100、计算模块200以及判断模块300 建模模块100用于建立晶圆表面微元与研磨垫间相对滑动速度和微元所受摩擦力之间的函数方程；计算模块200用于求解函数方程，将微元所受摩擦力代入研磨垫转矩公式，建立晶圆和可调节研磨垫转矩与研磨驱动装置机械参数间的函数关系；判断模块300用于依据材质差异所导致的摩擦系数的不同，分析研磨垫表面特征对晶圆形貌变化的影响，通过研磨垫转矩与研磨驱动装置机械参数间的函数关系识别研磨终点，实现终点检测。上述终点检测单元中，建模模块100具体用于通过对晶圆的相对速度进行分析， 结合LuGre分布式动力摩擦模型，得到微元与研磨垫间相对滑动速度和微元所受摩擦力之间的函数方程。上述终点检测单元中，判断模块300进一步包括表面判断子模块310和调节因子判断子模块320 表面判断子模块310用于根据晶圆表面阶梯高度模型，得到沟道因子随时间和阶梯高度的变化关系，分析研磨垫调节器对垫板表面粗糙程度的影响；或者调节因子判断子模块320用于根据晶圆表面阶梯高度模型，得到沟道因子随时间和阶梯高度的变化关系，推导同心圆环研磨垫的调节因子随时间变化对研磨垫转矩的影响。上述终点检测单元中，判断模块300具体用于将沟道因子和调节因子引入研磨垫转矩公式，建立基于不同工艺要求的CMP摩擦转矩模型，判断模块300根据摩擦转矩模型识别研磨终点。作为本发明的实施例，通过晶圆和研磨垫转矩随时间的变化图像控制晶圆的蚀刻速度及研磨程度，依据转矩差异直接判别研磨终点，从而实现STI CMP的实时监测及终点控制，这里将给出具体的检测方案。上述系统的工作示意图如图5所示，将研磨盘电机驱动器与系统控制器相连接， 控制器通过系统软件与终点检测软件共享，当终点检测软件根据上述提出的STI摩擦转矩模型算法判断出研磨终点时，系统软件将计算结果反馈给控制器，从而实现自动停止功能。 在去除氧化硅薄膜时要尽量减少氮化硅薄膜的磨损，因而要求有较高的氧化硅薄膜研磨率和较低的氮化硅薄膜研磨率，而采用研磨垫转矩直接检测终点，可以为研磨去除率的测定提供重要指导。因而，本发明的具体实现较为方便、可靠，稳定性和可移植性也比较强。研磨检测算法的初步实现表明，当从氧化硅薄膜的研磨逐渐过渡到氮化硅薄膜时，晶片表面薄膜对研磨垫的摩擦系数由大变小，研磨垫的转矩随研磨时间在不同的研磨阶段表现出相异的特征，因此，研磨垫转矩的差异点即可表征不同的研磨过程，预示晶片表面与研磨垫间摩擦因素的动态变化，从而可以依赖转矩变化简洁、快速、高效地实现终点检测和自动停止。综合考虑晶圆与研磨垫间的摩擦因素，通过研磨垫转矩即可实现STICMP的终点检测，本发明提出的上述设备操作方便易行，稳定可靠，将对32nm节点以下多孔材料等CMP 工艺的稳定性和工艺能力的提高起到积极指导作用。本发明提出的上述设备，通过考察晶圆和研磨垫间的摩擦因素来分析转矩变化， 但区别于电机扭矩变化终点检测方法，本发明结合旋转式研磨机实际，深入分析研磨工艺制程中晶圆与随机波动粗糙垫板间的相互作用关系，采用LuGre分布式动力摩擦模型，建立晶圆和可调节研磨垫转矩与研磨驱动装置机械参数间的函数关系，直接通过研磨垫转矩即可识别因材质差异所导致的研磨去除率的不同，从而可以灵活地实现终点检测，因此，相比于电机扭矩电流信号监测，本发明可以更加深入地描述实际CMP工艺的微观机理，进一步揭示研磨过程中不同薄膜材质及表面形貌导致晶圆与研磨垫间摩擦参数所发生的变化及研磨垫转矩变化，提高模型的预测性及准确度。此外，本发明还可方便地改进现有电机扭矩终点检测，提供更加灵活的检测方案，同时还能可靠地用于STI CMP实时过程控制和研磨去除率的预测，提供更加丰富的研磨信息。虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，应当理解在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下，可以对这些实施例进行各种变化、替换和修改。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。参考文献[1]C. Canudas de Wit,H. 01sson,K. J. Astrom,and P. Lischinsky,"A new model for control of systems with friction,，，IEEE Trans. Autom. Control, vol. 40, no. 3, pp. 419-425，Mar. 1995.[2]B.Lee,"Modeling of chemical mechanical polishing for shallow trench isolation, ” Ph. D. dissertation, Dept.Elect. Eng. Comp. Sci.，Massachu-setts Inst. Technol.，Cambridge, MA,2002.
权利要求
1.一种基于浅沟道隔离技术的化学机械研磨终点检测方法，其特征在于，包括以下步骤建立晶圆表面微元与研磨垫间相对滑动速度和微元所受摩擦力之间的函数方程；求解所述函数方程，将微元所受摩擦力代入研磨垫转矩公式，建立晶圆和可调节研磨垫转矩与研磨驱动装置机械参数间的函数关系；依据材质差异所导致的摩擦系数的不同，分析研磨垫表面特征对晶圆形貌变化的影响，通过研磨垫转矩与研磨驱动装置机械参数间的函数关系识别研磨终点，实现终点检测。
2.如权利要求1所述的基于浅沟道隔离技术的化学机械研磨终点检测方法，其特征在于，建立晶圆表面微元与研磨垫间相对滑动速度和微元所受摩擦力之间的函数方程包括通过对晶圆的相对速度进行分析，结合LuGre分布式动力摩擦模型，得到微元与研磨垫间相对滑动速度和微元所受摩擦力之间的函数方程。
3.如权利要求1所述的基于浅沟道隔离技术的化学机械研磨终点检测方法，其特征在于，分析研磨垫表面特征对晶圆形貌变化的影响包括以下步骤根据晶圆表面阶梯高度模型，得到沟道因子随时间和阶梯高度的变化关系，分析研磨垫调节器对垫板表面粗糙程度的影响；或者根据晶圆表面阶梯高度模型，得到沟道因子随时间和阶梯高度的变化关系，推导同心圆环研磨垫的调节因子随时间变化对研磨垫转矩的影响。
4.如权利要求1所述的基于浅沟道隔离技术的化学机械研磨终点检测方法，其特征在于，通过研磨垫转矩与研磨驱动装置机械参数间的函数关系识别研磨终点包括将所述沟道因子和所述调节因子引入所述研磨垫转矩公式，建立基于不同工艺要求的 CMP摩擦转矩模型，根据所述摩擦转矩模型识别研磨终点。
5.一种基于浅沟道隔离技术的化学机械研磨终点检测的系统，其特征在于，包括系统控制器和研磨机台，所述系统控制器，用于通过终点检测单元根据晶圆摩擦转矩模型算法计算出研磨终点，所述系统控制器根据所述研磨终点控制所述研磨机台进行晶圆化学机械研磨，其中，所述终点检测单元包括建模模块、计算模块以及判断模块所述建模模块，用于建立晶圆表面微元与研磨垫间相对滑动速度和微元所受摩擦力之间的函数方程；所述计算模块，用于求解所述函数方程，将微元所受摩擦力代入研磨垫转矩公式，建立晶圆和可调节研磨垫转矩与研磨驱动装置机械参数间的函数关系；所述判断模块，用于依据材质差异所导致的摩擦系数的不同，分析研磨垫表面特征对晶圆形貌变化的影响，通过研磨垫转矩与研磨驱动装置机械参数间的函数关系识别研磨终点，实现终点检测。
6.如权利要求5所述的基于浅沟道隔离技术的化学机械研磨终点检测的系统，其特征在于，所述建模模块具体用于通过对晶圆的相对速度进行分析，结合LuGre分布式动力摩擦模型，得到微元与研磨垫间相对滑动速度和微元所受摩擦力之间的函数方程。
7.如权利要求5所述的基于浅沟道隔离技术的化学机械研磨终点检测的系统，其特征在于，所述判断模块包括表面判断子模块，用于根据晶圆表面阶梯高度模型，得到沟道因子随时间和阶梯高度的变化关系，分析研磨垫调节器对垫板表面粗糙程度的影响；或者调节因子判断子模块，用于根据晶圆表面阶梯高度模型，得到沟道因子随时间和阶梯高度的变化关系，推导同心圆环研磨垫的调节因子随时间变化对研磨垫转矩的影响。
8.如权利要求5所述的基于浅沟道隔离技术的化学机械研磨终点检测的系统，其特征在于，所述判断模块具体用于将所述沟道因子和所述调节因子引入所述研磨垫转矩公式，建立基于不同工艺要求的 CMP摩擦转矩模型，所述判断模块根据所述摩擦转矩模型识别研磨终点。
全文摘要
本发明实施例提出了一种基于浅沟道隔离技术的化学机械研磨终点检测方法，包括建立晶圆表面微元与研磨垫间相对滑动速度和微元所受摩擦力之间的函数方程；求解函数方程，将微元所受摩擦力代入研磨垫转矩公式，建立晶圆和可调节研磨垫转矩与研磨驱动装置机械参数间的函数关系；依据材质差异所导致的摩擦系数的不同，分析研磨垫表面特征对晶圆形貌变化的影响，通过研磨垫转矩与研磨驱动装置机械参数间的函数关系识别研磨终点，实现终点检测。本发明提出的上述方案，通过考察晶圆和研磨垫间的摩擦因素来分析转矩变化，深入分析研磨工艺制程中晶圆与随机波动粗糙垫板间的相互作用关系，直接通过研磨垫转矩即可识别因材质差异所导致的研磨去除率的不同，从而可以灵活地实现终点检测。
文档编号B24B37/02GK102390036SQ20111033513
公开日2012年3月28日 申请日期2011年10月28日 优先权日2011年10月28日
发明者叶甜春, 徐勤志, 阮文彪, 陈岚 申请人:中国科学院微电子研究所