用于cmp抛光液的紫外催化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及平坦化加工领域，特别是涉及一种用于CMP抛光液的紫外催化方法。
【背景技术】
[0002]CMP(化学机械抛光，chemical mechanical polishing)是目前几乎唯一可以实现全局平坦化的技术，这种技术被广泛应用于半导体领域中晶圆表面平坦化的加工过程。化学机械抛光结合了化学腐蚀与机械去除，通过抛光液中氧化剂与晶圆发生氧化反应以及磨料的机械磨削作用实现晶圆表面的材料去除。在真空吸力作用下，抛光头将晶圆吸附在背膜上，并对其施加一定的下压力，使其与抛光垫充分接触，与此同时，抛光液在离心力作用下均匀分布在抛光垫上，随着抛光头以及抛光盘的转动，在机械力以及化学作用的协同作用下完成晶圆表面的平坦化加工过程。较之机械研磨，CMP最显著的不同是借助于抛光液中氧化剂的氧化腐蚀反应加速平坦化加工过程，提高效率，节省工时。
[0003]但是，对于某些高硬度、难氧化、化学性质稳定的半导体材料，诸如氮化镓、碳化硅等，传统的化学机械抛光方法得到的材料去除率始终维持在较低水平，难以快速获得无缺陷的光滑平坦表面。
【发明内容】
[0004]本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的上述技术问题之一。为此，本发明提出一种用于CMP抛光液的紫外催化方法，该方法可以提高材料的去除率，快速获得平坦表面。
[0005]根据本发明的用于CMP抛光液的紫外催化方法，在所述抛光液中添加N型半导体颗粒催化剂，利用自转的抛光头夹持晶圆以在抛光盘上对所述晶圆进行化学机械抛光，其中，在所述化学机械抛光过程中，利用紫外线对在晶圆与抛光盘之间流动的抛光液进行照射，以使所述抛光液中的N型半导体颗粒催化剂被紫外线催化氧化形成促进抛光的氧化性物质。
[0006]根据本发明的用于CMP抛光液的紫外催化方法，通过在抛光液中添加N型半导体颗粒催化剂，并在抛光过程中利用紫外线对于抛光液进行照射，使抛光液中的N型半导体颗粒催化剂可以被催化氧化形成氧化性物质，促进抛光，从而可以提高材料的去除率，在抛光材料上快速获得平坦表面，抛光效果好。
[0007]根据本发明的一些实施例，利用紫外线发生器发出所述紫外线且在所述抛光盘上形成照射区，利用抛光液供给装置提供所述抛光液且在所述抛光盘上形成流入点，所述紫外线发生器的照射方向经过所述流入点。
[0008]可选地，将所述抛光液供给装置的出液口设置在所述抛光盘上方且与所述述抛光盘同轴设置，所述紫外线发生器的照射方向经过所述抛光盘的中心。
[0009]可选地，所述抛光头设在所述照射区外。
[0010]进一步地，所述照射区的外周沿与所述抛光头之间所间隔的最短距离d为0.5m-1.5m ο
[0011]根据本发明的一些实施例，所述抛光液包括抛光颗粒、氧化剂、N型半导体颗粒催化剂和水，所述抛光颗粒、氧化剂、N型半导体颗粒催化剂和水的混合比例为(按100重量份的抛光液计):3-6:1-4:1-3:余量为水。
[0012]根据本发明的一些实施例，所述的用于CMP抛光液的紫外催化方法还包括对所述抛光液进行制备的制备方法，所述制备方法包括以下步骤:S1:将所述抛光颗粒、氧化剂、N型半导体颗粒催化剂与水按照所述混合比例混合形成混合溶液，并搅拌均匀；S2:调节所述混合溶液的酸碱度，使所述混合溶液的PH值达到预定PH值。
[0013]可选地，在步骤S2中，采用氢氧化钾或者硝酸调节所述混合溶液的酸碱度。
[0014]可选地，所述预定PH值为5-9。
[0015]可选地，所述制备方法还包括以下步骤:S3:将所述步骤S2中的混合溶液放入搅拌容器中并封口，继续搅拌预定时间。
[0016]可选地，所述预定时间T为lh_2h。
【附图说明】
[0017]图1是对CMP抛光液进行紫外催化的模型示意图；
[0018]图2是根据本发明实施例的一种N型半导体颗粒催化剂的SEM(扫描电镜)图；
[0019]图3是未经处理的原始晶圆表面形貌图；
[0020]图4是经过CMP抛光液进行紫外催化氧化15分钟抛光之后的晶圆表面的形貌图。
[0021]附图标记:
[0022]1:晶圆；2:抛光头;3:抛光盘;4:出液口；5:紫外线发生器;6:抛光垫。
【具体实施方式】
[0023]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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0024]图1为对CMP抛光液进行紫外催化的模型示意图，参照图1，根据本发明实施例的用于CMP抛光液的紫外催化方法，在抛光液中添加N型半导体颗粒催化剂，利用自转的抛光头2夹持晶圆I以在抛光盘3上对晶圆I进行化学机械抛光。
[0025]具体而言，抛光液中的氧化剂与晶圆I发生氧化还原反应，同时，随着抛光头2与抛光盘3的转动，晶圆I表面被磨削，在机械力以及化学作用的协同下，将晶圆I表面的材料去除，实现晶圆I表面的平坦化加工。
[0026]在化学机械抛光过程中，利用紫外线对在晶圆I与抛光盘3之间流动的抛光液进行照射，以使抛光液中的N型半导体颗粒催化剂被紫外线催化氧化形成促进抛光的氧化性物质。
[0027]其中，由于抛光液中加入N型半导体颗粒催化剂，在紫外线的照射下，借助紫外线和N型半导体颗粒发生催化氧化反应而可以产生更多氧化性物质，如羟基自由基，加速CMP过程中的氧化腐蚀反应，从而提升化学机械抛光效率。
[0028]根据本发明实施例的用于CMP抛光液的紫外催化方法，通过在抛光液中添加N型半导体颗粒催化剂，并在化学机械抛光过程中，利用紫外线对在晶圆I与抛光盘3之间流动的抛光液进行照射，从而使抛光液中的N型半导体颗粒催化剂可以被催化氧化形成氧化性物质，促进抛光，进而可以快速获得平坦表面，提高材料的去除率，节约抛光时间，提高抛光效率。
[0029]较之前传统的CMP方法，本发明对抛光液进行紫外催化氧化，在抛光液中以一种全新的手段加速了氧化腐蚀反应，从而提高了平坦化加工效率，进而可以快速获得光滑平坦的晶圆表面。
[0030]并且，本发明利用紫外线照射在晶圆I与抛光盘3之间流动的抛光液，所以可以更广泛地适用于各种尺寸晶圆的制备过程，不局限与两英寸小尺寸晶圆，因此在工业制造环境中更加普适。
[0031]可选地，在本发明的一些实施例中，抛光盘3的上表面上还可以设置抛光垫6，如图1所示，抛光垫6可以在抛光盘3的带动下转动，此时，抛光头可以夹持着晶圆I在抛光垫6上移动，抛光液可以在晶圆I和抛光垫6之间流动，并且在紫外线的照射下实现催化氧化。由此，也可以实现较好的抛光效果，同时晶圆直接与抛光垫6摩擦，不与抛光盘3直接摩擦，可以保护抛光盘3。
[0032]根据本发明的一些实施例，如图1所示，可以利用紫外线发生器5发出紫外线，并且，外线发生器5可以在抛光盘3上形成照射区。可以利用抛光液供给装置提供抛光液，并且在抛光盘3上形成流入点，紫外线发生器5的照射方向可以经过该流入点。由于紫外线发生器5发出的紫外光场是发散的，不同位置处光强不一，通过让紫外线发生器5发出的紫外线可在流入点处照射抛光液，可以保证抛光液供给装置的出液口4对准紫外线的照射方向，使抛光液流向晶圆I表面时紫外线能够照射抛光液，以获取最大光能，从而可以保证能够生成促进抛光的氧化性物质，提高材料的去除率。
[0033]为了产生更好的催化性能，N型半导体颗粒催化剂尽可能选择禁带宽度较窄、颗粒直径较小的N型半导体颗粒，越小的禁带宽度及粒径容易产生更好的催化性能，促进抛光。
[0034]作为可选的实施方式，如图1所示，可以将抛光液供给装置的出液口4设置在抛光盘3上方，并且，抛光液供给装置的出液口 4可与抛光盘3同轴设置，紫外线发生器5的照射方向可以经过抛光盘3的中心。由于紫外催化氧化反应产生的氧化性物质存在时间短，可以将出液口4处靠近晶圆I位置，以保证氧化性物质能够尽快利用，参与氧化腐蚀反应，进而可以进一步提升化学机械抛光效率，达到高效去除的目的。
[0035]可选地，如图1所示，抛光头2可设在照射区外，以防止紫外线的照射对抛光头2产生损坏。
[0036]为了进一步避免紫外线对机器上的塑胶管等材料的损坏，需保持紫外线发生器5到抛光头2—定的距离间隔，照射区的外周沿与抛光头2之间所间隔的最短距离d可为0.5m-1.5m，一方面，可以避免强大的紫外线对抛光头2产生损坏，另一方面，可以保证紫外线能够照射抛光液，生成氧化性物质，实现加速抛光的作用，提高抛光效率。例如，在本发明的一些具体示例中，