防止化学机械研磨过程中研磨颗粒嵌入晶圆表面的方法

文档序号:9362037
防止化学机械研磨过程中研磨颗粒嵌入晶圆表面的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及化学机械研磨技术领域,尤其涉及一种防止化学机械研磨过程中研磨 颗粒嵌入晶圆表面的方法。
【背景技术】
[0002] 随着集成电路制造技术的不断发展,器件的特征尺寸逐步细微化,已实现了在更 小的面积上集成更多的元器件。为了避免器件间互连线的交叉,目前普遍采用多层布线工 艺。现在IC制造技术已发展到亚深微米时代,光刻工艺对解析度和焦点深度的限制越来越 高,因此对布线芯片表面的平整度有更高的要求。对于最小特征尺寸在0. 35 μ m及以下的 器件,多层布线的每一层都必须进行全局平坦化,而化学机械研磨(CMP)是目前最好的能 实现全局平坦化的技术。CMP主要是在晶圆和研磨台的相对运动中,向研磨垫上供应研磨 液。CMP工艺中所使用的研磨液中含有研磨颗粒和化学物质,晶圆表面材料与研磨液中的化 学物质发生化学反应,生成一层相对容易去除的表面层,在研磨头的下压力及研磨液中的 研磨颗粒的压力作用下,在与研磨垫的相对运动中被机械地磨掉,以实现晶圆表面的平坦 化。
[0003] 在CMP工艺中,研磨液中的研磨颗粒是CMP后晶圆表面缺陷的重要来源之一。除 了可能会对晶圆表面造成划伤外,在化学机械研磨过程中,如果研磨头对晶圆施加的下压 力过大,可能会导致研磨液中的研磨颗粒嵌入晶圆表面材料中,从而导致芯片良率降低。尤 其是在制作铜互连或钨塞等结构时,一旦研磨颗粒嵌入晶圆表面的铜或钨等导电材料中, 将会对芯片的电性能造成不良影响。

【发明内容】

[0004] 本发明的目的是提供一种能够防止化学机械研磨过程中研磨颗粒嵌入晶圆表面 的方法。
[0005] 为实现上述目的,本发明提出的防止化学机械研磨过程中研磨颗粒嵌入晶圆表面 的方法,包括如下步骤:使用第一下压力将晶圆表面50% -80%的膜层去除;使用比第一下 压力值小的第二下压力将晶圆表面余下的20% -50%的膜层去除;在第二下压力值下清洗 晶圆表面和研磨垫。
[0006] 在一个实施例中,所述膜层为铜膜。
[0007] 在一个实施例中,所述第一下压力值为1. 0-6. 5psi。
[0008] 在一个实施例中,所述第二下压力值为〇· 1-1. Opsi。
[0009] 在一个实施例中,在使用比第一下压力值小的第二下压力将晶圆表面余下的 20% -50%的膜层去除时,研磨速率为2000A-6000A/min,研磨时间为10-30秒。
[0010] 综上所述,本发明在使用下压力值较大的第一下压力去除晶圆表面大部分的膜层 时,虽然可能会有研磨颗粒嵌入晶圆表面的膜层,但在接下来使用下压力值较小的第二下 压力去除晶圆表面余下的膜层时,可以将嵌有研磨颗粒的膜层一并去除,而由于第二下压 力值较小,不足以使研磨颗粒嵌入晶圆表面,因此,解决了化学机械研磨过程中研磨颗粒可 能会嵌入晶圆表面的问题,提高了芯片良率。
【附图说明】
[0011] 图1揭示了本发明的一实施例的防止化学机械研磨过程中研磨颗粒嵌入晶圆表 面的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0012] 为详细说明本发明的技术内容、所达成目的及功效,下面将结合实施例并配合图 式予以详细说明。
[0013] 本发明提出的防止化学机械研磨过程中研磨颗粒嵌入晶圆表面的方法,将现有 的研磨工艺从一步主研磨工艺分为两步研磨工艺,包括先使用第一下压力将晶圆表面 50%-80%的膜层去除,然后,再使用比第一下压力值小的第二下压力将晶圆表面余下的 20% -50%的膜层去除,最后,在第二下压力值下清洗晶圆表面和研磨垫。本发明先用下压 力值较大的第一下压力将晶圆表面的大部分的膜层去除,在此过程中,可能会有研磨颗粒 嵌入晶圆表面的膜层中,然而,紧接着用下压力值较小的第二下压力将晶圆表面余下的膜 层去除的同时也会将嵌入晶圆表面膜层中的研磨颗粒去除,而第二下压力值由于较小,不 会使研磨颗粒嵌入晶圆表面,从而解决了化学机械研磨过程中研磨颗粒可能会嵌入晶圆表 面的问题,提高了芯片良率。
[0014] 参阅图1,揭示了本发明的一实施例的防止化学机械研磨过程中研磨颗粒嵌入晶 圆表面的方法的流程图。该防止化学机械研磨过程中研磨颗粒嵌入晶圆表面的方法包括如 下步骤:
[0015] 步骤SlOl :使用第一下压力将晶圆表面50% -80%的膜层去除;
[0016] 步骤S102 :使用比第一下压力值小的第二下压力将晶圆表面余下的20% -50%的 膜层去除;
[0017] 步骤S103 :在第二下压力值下清洗晶圆表面和研磨垫。
[0018] 在一个实施例中,晶圆表面待研磨的膜层为铜膜。先使用1.0-6.5psi的第一 下压力将晶圆表面50% -80%的铜膜去除,剩余铜膜厚度为1000埃左右;然后,再使用 0. 1-1. Opsi的第二下压力将晶圆表面剩余的1000埃左右的铜膜去除;最后,在第二下压力 值下清洗晶圆表面和研磨垫。
[0019] 在使用第二下压力将晶圆表面剩余的铜膜去除的过程中,为了保证产能,可以通 过提高研磨台的转速和研磨液的流量等方式把研磨速率控制在2000A-6000A/min,研 磨时间为10-30秒。
[0020] 在不影响晶圆表面化学机械研磨后的形貌的前提下,为了提高产能,可以根据工 艺需求设定第一下压力值,因为在此步骤中,不需要考虑研磨颗粒是否嵌入晶圆表面的问 题。第二下压力值的获取是通过实验获得,在通过使用电子扫描显微镜观测若干化学机械 研磨后的晶圆表面是否有研磨颗粒嵌入晶圆表面后,不断调整第二下压力值,从而获得符 合工艺需求的第二下压力值。
[0021] 通常,研磨颗粒嵌入晶圆表面膜层内的深度为100-1000埃,当使用下压力值较大 的第一下压力去除晶圆表面大部分的膜层时,虽然可能会有研磨颗粒嵌入晶圆表面的膜 层,但由于研磨颗粒嵌入晶圆表面膜层内的深度较浅在接下来使用下压力值较小的第二下 压力去除晶圆表面余下的膜层时,可以将嵌有研磨颗粒的膜层一并去除,而由于第二下压 力值较小,不足以使研磨颗粒嵌入晶圆表面,因此,解决了化学机械研磨过程中研磨颗粒可 能会嵌入晶圆表面的问题,提高了芯片良率。
[0022] 综上所述,本发明通过上述实施方式及相关图式说明,己具体、详实的揭露了相关 技术,使本领域的技术人员可以据以实施。而以上所述实施例只是用来说明本发明,而不是 用来限制本发明的,本发明的权利范围,应由本发明的权利要求来界定。
【主权项】
1. 一种防止化学机械研磨过程中研磨颗粒嵌入晶圆表面的方法,其特征在于,包括如 下步骤: 使用第一下压力将晶圆表面50% -80%的膜层去除; 使用比第一下压力值小的第二下压力将晶圆表面余下的20% -50%的膜层去除; 在第二下压力值下清洗晶圆表面和研磨垫。2. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述膜层为铜膜。3. 根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述第一下压力值为1. 0-6. 5psi。4. 根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述第二下压力值为0. 1-1.Opsi。5. 根据权利要求2所述的方法,其特征在于,在使用比第一下压力值小的第二下压力 将晶圆表面余下的20% -50%的膜层去除时,研磨速率为2000A-6000人/min,研磨时间 为10-30秒。
【专利摘要】本发明揭示了一种防止化学机械研磨过程中研磨颗粒嵌入晶圆表面的方法,包括如下步骤:使用第一下压力将晶圆表面50%-80%的膜层去除;使用比第一下压力值小的第二下压力将晶圆表面余下的20%-50%的膜层去除;在第二下压力值下清洗晶圆表面和研磨垫。本发明在使用下压力值较大的第一下压力去除晶圆表面大部分的膜层时,虽然可能会有研磨颗粒嵌入晶圆表面的膜层,但在接下来使用下压力值较小的第二下压力去除晶圆表面余下的膜层时,可以将嵌有研磨颗粒的膜层一并去除,而由于第二下压力值较小,不足以使研磨颗粒嵌入晶圆表面,因此,解决了化学机械研磨过程中研磨颗粒可能会嵌入晶圆表面的问题,提高了芯片良率。
【IPC分类】B24B1/00
【公开号】CN105081891
【申请号】CN201410191026
【发明人】杨贵璞, 王坚, 王晖
【申请人】盛美半导体设备(上海)有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年5月7日
再多了解一些
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