專利名稱：一種淺溝槽隔離工藝研磨裝置及其使用方法
技術領域：
本發(fā)明涉及微電子領域，尤其涉及一種淺溝槽隔離工藝研磨裝置及其使用方法。
背景技術：
隨著半導體器件特征尺寸的逐步縮小，淺溝道隔離技術(STI)工藝就變的愈加重要，而臺階高度(step Height),其是STI技術的重要指標。Step Height是晶片基底與填充介質，例如氧化硅介質，之間的高度差值，該臺階高度是通過CMP工藝將wafer表面的氧化層磨平去除，最后停在作為掩膜層上面，再用將掩膜層洗去后得到的。在現(xiàn)有工藝中，研磨工藝，濕法去除工藝和St印Height量測工藝是分開操作，存在工序復雜、控制困難的問題；另外Step Height的量測常采用原子力顯微鏡(AFM)完成，存在量測要求高、工作效率低等問題。在中國專利CN101202236A涉及采用O⑶量測芯片臺階高度的方法(申請?zhí)?00610147395. 3，申請日2006. 12. 15)，其公開了一種利用光譜原理采用光學特征尺寸測量對測芯片基底的高度以及填充的介質的高度，并且由此輸出兩者之間的差值，即臺階高度。但該專利申請中存在以下缺陷例如，不能將量測值及時反饋給上一步工藝制成，使其工藝參數(shù)做出修正；而且本申請與現(xiàn)有技術中量測方法存在同樣的問題，在該專利申請中同樣需要獨立的OCD量測機臺進行量測，不可避免會產生晶片由于在不同設備中分別進行相應的工藝和搬運等原因造成損傷，而且針對機臺狀況和工藝環(huán)境變化產生的干擾不能及時做出補償，對工藝也只能進晶片行批次間(lot to lot)均勻性的控制。影響測量結果的準確性。

發(fā)明內容
針對上述存在的問題，本發(fā)明的目的是一種淺溝槽隔離工藝研磨裝置及其使用方法，本發(fā)明將濕法刻蝕去除工藝和St印Height量測工藝整合到STI CMP設備中，簡化設備工藝，消除不同機臺狀況和搬運過程對晶片造成的影響，實現(xiàn)對晶片至晶片(wafer towafer)和晶片內(within wafer)均勻性的控制,對機臺狀況和晶片狀況做出及時反映。本發(fā)明的目的是通過下述技術方案實現(xiàn)的
一種淺溝槽隔離工藝研磨裝置，包括機臺，在所述機臺上安裝有一研磨系統(tǒng)，所述研磨系統(tǒng)與一控制系統(tǒng)連接，其中，還包括一刻蝕系統(tǒng)，所述刻蝕系統(tǒng)安裝在所述研磨機臺上，所述刻蝕系統(tǒng)與所述控制系統(tǒng)連接；還包括一量測系統(tǒng)，所述量測系統(tǒng)與控制系統(tǒng)相連接；還包括一參數(shù)轉換系統(tǒng)，所述參數(shù)轉換系統(tǒng)與所述量測系統(tǒng)相連接。上述的淺溝槽隔離工藝研磨裝置，其中，所述刻蝕系統(tǒng)為濕法工藝刻蝕設備。上述的淺溝槽隔離工藝研磨裝置，其中，所述量測系統(tǒng)為在線量測系統(tǒng)。上述的淺溝槽隔離工藝研磨裝置，其中，所述控制系統(tǒng)為整合先進制程控制系統(tǒng)。一種實現(xiàn)刻蝕去除和臺階高度量測的方法，其中，所述方法在上述的淺溝槽隔離工藝研磨裝置中進行，具體包括以下步驟提供一襯底，所述襯底由下至上覆蓋有緩沖層、掩膜層，在所述襯底的溝槽中和所述襯底的表面填充有氧化物薄膜，在所述量測系統(tǒng)中測量所述氧化物薄膜的厚度；
在所述研磨系統(tǒng)中，對所述襯底進行機械研磨工藝；
測量研磨后的所述襯底上的氧化物薄膜的厚度；
對所述掩膜層進行刻蝕工藝，去除所述掩膜層；
對去除所述掩膜層的襯底進行臺階高度量測。上述的實現(xiàn)刻蝕去除工藝和臺階高度量測的方法，其中，在所述刻蝕工藝步驟中，采用濕法刻蝕方法對所述掩膜層進行刻蝕。上述的實現(xiàn)刻蝕去除工藝和臺階高度量測的方法，其中，所述掩膜層為氮化硅薄膜。上述的實現(xiàn)刻蝕去除工藝和臺階高度量測的方法，其中，所述緩沖層為二氧化硅薄膜。上述的實現(xiàn)刻蝕去除工藝和臺階高度測量的方法，其中，采用高縱寬比工藝在所述襯底的溝槽中和所述襯底的表面形成氧化物薄膜。


圖I是本發(fā)明中的一種淺溝槽隔離工藝研磨裝置的結構框 圖2A-圖2D是本發(fā)明種的一種實現(xiàn)刻蝕去除和臺階高度量測的方法分解狀態(tài)示意圖。圖3是本發(fā)明中的一種實現(xiàn)刻蝕去除和臺階高度量測的方法流程框圖。
具體實施例方式下面結合原理圖和具體操作實施例對本發(fā)明作進一步說明。如圖I中所示，一種淺溝槽隔離工藝研磨裝置，包括機臺，在機臺上安裝有一研磨系統(tǒng)，該研磨系統(tǒng)與一控制系統(tǒng)連接，其中，還包括一刻蝕系統(tǒng)，刻蝕系統(tǒng)安裝在機臺上，并且該刻蝕系統(tǒng)與控制系統(tǒng)連接，其中，該刻蝕系統(tǒng)可以使一濕法刻蝕工藝刻蝕設備；還包括一量測系統(tǒng)，同樣地，該量測系統(tǒng)與控制系統(tǒng)相連接；還包括一參數(shù)轉換系統(tǒng)，參數(shù)轉換系統(tǒng)與量測系統(tǒng)相連接；實施中，該研磨裝置中使用的量測系統(tǒng)是一在線量測(In-lineMetrology)系統(tǒng)，并且，通過一參數(shù)轉換系統(tǒng)，使得該量測系統(tǒng)增加了對臺階高度進行量測的功能。另外，通過控制系統(tǒng)可以及時的對每個系統(tǒng)進行相應的控制和調整，例如，通過量測系統(tǒng)對研磨之前的襯底上填充的氧化物薄膜厚度的量測以及對研磨之后的襯底上的氧化物薄膜厚度的測量，并將該量測結果反饋至控制系統(tǒng)中，可以對相應的工藝參數(shù)，例如，研磨率和研磨的時間等參數(shù)進行相應的修正，再將該修正結果反饋至研磨系統(tǒng)中，從而完成對化學機械研磨工藝的控制；
另外，在量測系統(tǒng)中通過進行臺階高度(Step Height)量測，并且通過參數(shù)轉換系統(tǒng)讀取該量測數(shù)值，并將其反饋到控制系統(tǒng)中，進行工藝參數(shù)，例如刻蝕去除的時間參數(shù)等的修正，將修正結果反饋到刻蝕系統(tǒng)和研磨系統(tǒng)中，從而進一步完善對研磨工藝和濕法刻蝕工藝的控制。其中，該控制系統(tǒng)為整合先進制程控制(IAPC, Integrated Advanced ProcessControl)系統(tǒng)，通過控制系統(tǒng)與參數(shù)轉換系統(tǒng)連接，在獲取對研磨之前的襯底上填充的氧化物薄膜厚度的量測以及對研磨之后的襯底上的氧化物薄膜厚度的測量的同時也可以獲取臺階高度的量測數(shù)值，從而實現(xiàn)在工藝過程中晶片至晶片(wafer to wafer)和晶片內(within wafer)均勻性的控制,對機臺狀況和晶片狀況作出及時反映。結合圖2A-2D以及圖3中所示，一種實現(xiàn)刻蝕去除和臺階高度量測的方法，其在上述的淺溝槽隔離工藝研磨裝置中進行，具體包括以下步驟
SI:提供一襯底1，襯底I由下至少覆蓋有緩沖層2、掩膜層3，在襯底I的溝槽4中和襯底I的表面填充有氧化物薄膜5，并在量測系統(tǒng)中對填充的氧化物薄膜5的厚度進行量測；在此步驟中，采用高縱寬比工藝(HARP)在襯底I的溝槽4中和襯底I的表面形成氧化物薄膜5，其中，填充的氧化物薄膜5可以為二氧化硅薄膜，該掩膜層3為一層氮化硅薄膜。 S2 :在襯底I進行機械研磨工藝，對其表面的氧化物薄膜5進行平坦化處理；
S3:測量經過研磨工藝后的，襯底I上的氧化物薄膜5的厚度；
在此步驟中，通過對控制系統(tǒng)的控制操作，在上述的本發(fā)明中的淺溝槽隔離工藝研磨裝置中的量測系統(tǒng)中對研磨后的襯底I上的氧化物薄膜5的厚度進行量測，并且將該量測結果反饋至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)該量測結果對相關參數(shù)進行修正，并將修正結果反饋至量測系統(tǒng)，實現(xiàn)對量測系統(tǒng)的及時修正。S4 :在掩膜層3上進行刻蝕工藝，去除掩膜層3 ；
此步驟在本發(fā)明裝置的刻蝕系統(tǒng)中進行，在本發(fā)明的一個實施例中，該發(fā)明的淺溝槽隔離工藝研磨裝置中包括一濕法刻蝕設備，在該濕法刻蝕設備中實現(xiàn)對掩膜層3進行濕法刻蝕去除工藝。S5 :對去除掩膜層3的襯底I進行臺階高度量測。由于本發(fā)明的淺溝槽隔離工藝研磨裝置中還設置有一參數(shù)轉換裝置，該參數(shù)轉換裝置與控制系統(tǒng)以及量測系統(tǒng)相連接，通過該參數(shù)轉換裝置，可以通過量測系統(tǒng)的所得的測量數(shù)值而獲取臺階高度的測量數(shù)值，該臺階高度為包括有緩沖層2的襯底I與氧化物薄膜5之間的高度差值。以上對本發(fā)明的具體實施例進行了詳細描述，但本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實施例，其只是作為范例。對于本領域技術人員而言，任何等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作出的均等變換和修改，都應涵蓋在本發(fā)明的范圍內。
權利要求
1.一種淺溝槽隔離工藝研磨裝置，包括機臺，在所述機臺上安裝有一研磨系統(tǒng)，所述研磨系統(tǒng)與一控制系統(tǒng)連接，其特征在于，還包括一刻蝕系統(tǒng)，所述刻蝕系統(tǒng)安裝在所述機臺上，所述刻蝕系統(tǒng)與所述控制系統(tǒng)連接；還包括一量測系統(tǒng)，所述量測系統(tǒng)與控制系統(tǒng)相連接；還包括一參數(shù)轉換系統(tǒng)，所述參數(shù)轉換系統(tǒng)與所述量測系統(tǒng)相連接。
2.根據(jù)權利要求I所述的淺溝槽隔離工藝研磨裝置，其特征在于，所述刻蝕系統(tǒng)為濕法工藝刻蝕設備。
3.根據(jù)權利要求I所述的淺溝槽隔離工藝研磨裝置，其特征在于，所述量測系統(tǒng)為在線量測系統(tǒng)。
4.根據(jù)權利要求I所述的淺溝槽隔離工藝研磨裝置，其特征在于，所述控制系統(tǒng)為整合先進制程控制系統(tǒng)。
5.一種實現(xiàn)刻蝕去除和臺階高度量測的方法，其特征在于，所述方法在權利要求1-4中所述的淺溝槽隔離工藝研磨裝置中進行，具體包括以下步驟 提供一襯底，所述襯底由下至少覆蓋有緩沖層、掩膜層，在所述襯底的溝槽中和所述襯底的表面填充有氧化物薄膜，在所述量測系統(tǒng)中測量所述氧化物薄膜的厚度； 在所述研磨系統(tǒng)中，對所述襯底進行機械研磨工藝； 測量研磨后的所述襯底上的氧化物薄膜的厚度； 對所述掩膜層進行刻蝕工藝，去除所述掩膜層； 對去除所述掩膜層的襯底進行臺階高度量測。
6.根據(jù)權利要求5所述的實現(xiàn)刻蝕去除工藝和臺階高度量測的方法，其特征在于，在所述刻蝕工藝步驟中，采用濕法刻蝕方法對所述掩膜層進行刻蝕。
7.根據(jù)權利要求5所述的實現(xiàn)刻蝕去除工藝和臺階高度量測的方法，其特征在于，所述掩膜層為氮化硅薄膜。
8.根據(jù)權利要求5所述的實現(xiàn)刻蝕去除工藝和臺階高度量測的方法，其特征在于，所述緩沖層為二氧化硅薄膜。
9.根據(jù)權利要求5所述的實現(xiàn)刻蝕去除工藝和臺階高度測量的方法，其特征在于，采用高縱寬比工藝在所述襯底的溝槽中和所述襯底的表面形成氧化物薄膜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種淺溝槽隔離工藝研磨裝置，包括機臺，在機臺上安裝有一研磨系統(tǒng)與一控制系統(tǒng)連接，還包括一刻蝕系統(tǒng)，與控制系統(tǒng)連接；還包括一量測系統(tǒng)，與控制系統(tǒng)相連接；還包括一參數(shù)轉換系統(tǒng)，與量測系統(tǒng)相連接。一種實現(xiàn)刻蝕去除和臺階高度量測的方法，其中，在上述的淺溝槽隔離工藝研磨裝置中進行，包括步驟提供一襯底，襯底由下至上覆蓋有緩沖層、掩膜層，在襯底的溝槽中和表面填充有氧化物薄膜，測量所述氧化物薄膜的厚度；對襯底進行機械研磨工藝；測量研磨后的氧化物薄膜的厚度；對掩膜層進行刻蝕工藝；對去除掩膜層的襯底進行臺階高度量測。本發(fā)明簡化設備和工藝，消除不同機臺狀況和搬運過程對晶片造成的影響。
文檔編號B24B37/00GK102765043SQ20121022580
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月3日 優(yōu)先權日2012年7月3日
發(fā)明者張冬芳, 張守龍, 徐友峰, 白英英, 陳玉文 申請人:上海華力微電子有限公司