APC在CMP工艺中的应用_4

李道强

应用材料（中国）有限公司晶片到晶片（Ｗａｆｅｒ－ｔｏ－Ｗａｆｅｒ）的均匀控制

在晶片至晶片均匀性的控制中，ｉＡＰＣ通过对研磨时间的动态调整，使得研磨后的晶片厚度值达到或少偏离预定的目标值。

对于晶片至晶片均匀性的控制，它的控制模型函数必须能够补偿由于连续进来的晶片厚度的变化而引起研磨时间的不同。模型的最基本因素是对研磨时间和研磨量模型的预算。关系式：

RA=RR ｘ Time=Pre-Posttarget　准确地表达了控片的

的研磨速率以及该种产品的工艺参数（主要是该种产品的目标值、相对应的控片研磨厚度等）代入已建立好的Ｐ－ｔｏ－Ｂ数学模型来计算该片晶片所需要的研磨时间，然后研磨机台会按照计算的时间对该片晶片进行研磨。研磨后的晶片在清洗结束后，又被送到在线测量机台进行测量后值，ｉＡＰＣ　计算系统收到测量后值后，将会单独的对每个研磨头形成一个偏移量百分比．当下一片晶片进来研磨时，ｉＡＰＣ　计算系统将会根据该片晶片的数据以及系统记录的反馈值来计算该片晶片所需要的研磨时间。这样，根据反馈回来的测量后值，ｉＡＰＣ计算系统对每一片晶片都会计算出一个的研磨时间，从而减小各种漂动变化的干扰，使得研磨后的晶片后值偏离目标厚度值越来越小或等于目标厚度值。

Ａｎｄｒｅｗ　等人的测试结果表明，运用应用材料公司的ｉＡＰＣ　控制方法对化学机械研磨工艺中的晶片至晶片均匀性的控制，极大地提高了化学机械研磨工艺的控制和设备的Ｃｐｋ（Ｃｐ提高了约８０％，Ｃｐｋ提高了约８８％），并且充分地减少了研磨后在晶片厚度上晶片至晶片间的均匀性。

研磨量与研磨时间的关系，然而这个公式对于有

图案的Ｐａｔｔｅｒｎ晶片并不完全有效。为此，需要在考虑ｐａｔｔｅｒｎ　晶片的Ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ或薄膜的基本性质的基础上建立一个Ｐ－ｔｏ－Ｂ（Ｐａｔｔｅｒｎ　ｔｏ

图　１．　晶圆到晶圆控制

的流程图。

ｂｌａｎｋｅｔ）的数学关系式。这个关系式可以通过经验或实验（ＤＯＥ）来获得。

图１是晶片至晶片均匀性控制的一个流程图。当晶片进入研磨前，使用在线测量机台先测量晶片的前值，测量后的数据被送到模型控制的计算系统中，在没有任何反馈的情况下，系统将根据当前送来的晶片前值、当日检测机台的控片

晶片内（Ｗｉｔｈｉｎ　Ｗａｆｅｒ）均匀性的控制

晶片内均匀性的控制方式是通过对研磨时间及研磨头的不同区域压力的调整，从而对工艺进行控制的方法。目前该种控制方法只应用在３００ｍｍ　化学机械研磨工艺中。

在ｉＡＰＣ　控制方法中应用的研磨头是一个具有５个压力控制区域的对晶片进行研磨的部件。一般来说，在研磨过程中，对研磨头不同区域的压力调整会引起相对应区域的均匀性的变化。这样，通过对研磨时间及研磨头５个区域的压力调整，就可以对晶片内（ｗｉｔｈｉｎ　ｗａｆｅｒ）的均匀性进行控制。

为了建立一个对晶片内均匀性控制的模型，首先需要把晶片分成５个区域，对于任何一个区域，都可以用一个线性的方程式来表达在一个区域内的（下转５３页）

图２．　研磨量与压力的数学关系式。

60→www.sichinamag.com封装与测试　PACKAGING & TESTING图１．　深硅刻蚀技术在快速切换的淀积和刻蚀循环中分别使用ＳＦ６和Ｃ４Ｆ８等气体

这些关注和工作将有助于巩固产业成果，提高市场认同度。目前已经出现的许多３Ｄ封装方法受到ＩＣ产业链内不同群体的广泛关注。其中，前段工艺（ＦＥＯＬ）方法在电路设计过程中就已设计好通孔，接着在ＩＤＭ或ｆｏｕｎｄｒｙ完成通孔的制造，然后在封装厂减薄晶圆，使通孔露出来，从而实现ＩＣ与ＩＣ的键合。而另一类３Ｄ封装技术，后段工艺（ＢＥＯＬ）方法则要求芯片设计者在晶圆上预留出额外区域，以便于封装厂添加通孔。这增加了封装的价值，但需要使用非传统的技术。

结论

深硅刻蚀是一种能够实现３Ｄ封装的技术。为了成功地集成贯穿硅的通孔技术，要求刻蚀、氧化淀积以及金属种子层生长与填充等设备供应商展开密切的合作。这些新技术的成本模型仍有待确定，而怎样使它们适用于现有ＩＣ产业链的后勤工作也在探论中。

（上接６０页）研磨量与压力的关系。

Rn=a1Z1＋ a2Z2＋ a3Z3＋ a4Z4＋ a5Z5＋ k

计算系统将会根据该片晶片的数据以及系统记录的反馈值来计算该片晶片所需要的研磨时间及研。磨头的压力（Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４，Ｚ５）

其中a1，a2，a3，a4，a5，k为常数Z1，Z2，Z4，　Z5为研磨头不同区域的压力。Z3，

然后用控片做实验就可以找出５个区域的研磨量与压力的数学关系，如图２所示。

对于晶片不同区域的研磨量与研磨时间的关系，与晶片至晶片均匀性控制方法一样，可以通过实验的方式获得Ｐ－ｔｏ－Ｂ的数学关系式．

图３为晶片内均匀性控制的一个流程图。当晶片进入机台研磨前，使用在线测量机台先测量晶片的前值。测量后的数据被送到ｉＡＰＣ的计算系统中，在没有任何反馈的情况下，系统将根据当前送来的晶片每个区域的前值、当日检测机台的控片的研磨速率以及该种产品的工艺参数代入已建立好的模型关系式中来计算该片晶片所需要，然的研磨时间及研磨头的压力（Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４，Ｚ５）后研磨机台会按照计算的时间及压力对该片晶片进行研磨。在研磨结束后，ｉＡＰＣ　计算系统收到晶片的测量后值，然后会对每个研磨头计算一个偏移量百分比．当下一片晶片进来研磨时，ｉＡＰＣ

结束语

本文简单总结了目前应用在化学机械研磨工艺中的ＡＰＣ控制方法，并对应用材料公司开发的ｉＡＰＣ控制方法进行了详细讨论。

晶片至晶片及晶片内均匀性控制法是满足当前工艺特别是６５ｎｍ以下的需要而开发出的一种较新的ＡＰＣ控制方法，已在半导体业得到广泛的推广应用，逐渐成为控制那些窗口日益缩小、复杂性不断增加的特殊关键工艺必不可少的组成部分。今后半导体业的工艺控制方法

的发展趋势是如何将ＡＰＣ应用于整个生产工艺流程，从而能最大限度的提高整个工艺流程的表现，降低成本，增加产品产量。

图　３．　晶圆内均匀性控制

的流程图。

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