晶圆表面氧化层的研磨方法
【专利摘要】本发明提供了一种晶圆表面氧化层的研磨方法，将一表面形成有氧化层的晶圆置于研磨头上，所述研磨头施加一定压力使所述晶圆的表面紧压到研磨垫上，所述研磨垫上具有多个同心的环形凹槽；根据要研磨掉的氧化层的厚度，向所述研磨垫注入研磨液，同时选定所述研磨垫上距离研磨垫中心不同位置的凹槽注入相应流量的氨水，并设定研磨头的转速及承载所述研磨垫的转盘的转速，以对所述晶圆表面的氧化层进行研磨，较为合理的设定影响研磨均匀度的因素实现对晶圆表面氧化层的研磨，研磨后的氧化层表面较为平整，研磨掉的厚度较为均匀，提高了产品的良率。
【专利说明】
晶圆表面氧化层的研磨方法
技术领域
[0001] 本发明设及半导体制造技术领域，特别设及一种晶圆表面氧化层的研磨方法。
【背景技术】
[0002] 在半导体制造工艺中，随着半导体器件的高度集成化和小型化，对晶圆表面的平 坦化工艺要求也相应越来越高，通常采用化学机械研磨实现对晶圆的平坦化工艺，化学机 械研磨也是半导体器件制造过程中十分重要的一道工序，通过研磨液腐蚀晶圆表面的氧化 层及多余的金属，达到表面平坦化的处理效果。
[0003] 图1所示为化学机械研磨设备的基本结构的俯视图。该CMP设备主要包括研磨平 台（图中未示出）、置于研磨平台上面的研磨垫（Pad) 140、研磨头（Polishing head) 130、 浆料传送装置（Slurry delivery) 120 W及研磨垫调整装置（Pad Conditioner) 110。在进 行CMP(化学机械研磨）时，将需要平坦化处理的晶圆置于研磨头130中，在研磨头130的 一定压力值own化rce)的作用下，使待平坦化的晶圆表面紧压到研磨垫140上；然后，研磨 平台在动力装置的带动下旋转，研磨头130也进行同向旋转（例如均为逆时针旋转），从而 在浆料的同时作用下实现化学机械研磨。
[0004] 但是，在实际研磨过程中，发现晶圆表面氧化层研磨厚度不均的问题比较显著，从 显微镜下能看到晶圆表面明显的色度不均及过度磨损的迹象，运类缺陷从一定程度上影响 了产品的良率。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种晶圆表面氧化层的研磨方法，W解决晶圆表面氧化层 在实际研磨过程中出现研磨厚度不均的问题。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供一种晶圆表面氧化层的研磨方法，所述晶圆表 面氧化层的研磨方法包括如下步骤：
[0007] 将一表面形成有氧化层的晶圆置于研磨头上，所述研磨头施加一定压力使所述晶 圆的表面紧压到研磨垫上，所述研磨垫上具有多个同屯、的环形凹槽；
[0008] 根据要研磨掉的氧化层的厚度，向所述研磨垫注入研磨液，同时选定所述研磨垫 上距离研磨垫中屯、不同位置的凹槽注入相应流量的氨水，并设定研磨头的转速及承载所述 研磨垫的转盘的转速，W对所述晶圆表面的氧化层进行研磨。
[0009] 可选的，在所述的晶圆表面氧化层的研磨方法中，向距离研磨垫中屯、位置越远的 凹槽注入氨水时，注入的氨水的体积越大。
[0010] 可选的，在所述的晶圆表面氧化层的研磨方法中，选定距离研磨垫中屯、的第五个 凹槽时，注入0. 5ml~1. 5ml氨水，研磨头的转速为25巧m/min~30巧m/min，转盘的转速为 50rpm/min ~BOrpm/miru
[0011] 可选的，在所述的晶圆表面氧化层的研磨方法中，选定距离研磨垫中屯、的第屯个 凹槽时，注入1. 5ml~2. 5ml氨水，研磨头的转速为25巧m/min~30巧m/min，设定转盘的转 速为 50rpm/min ~60rpm/min。
[0012] 可选的，在所述的晶圆表面氧化层的研磨方法中，选定距离研磨垫中屯、的第九个 凹槽时，注入2. 5ml~3. 5ml氨水，研磨头的转速为25巧m/min~30巧m/min，设定转盘的转 速为 50rpm/min ~60rpm/min。
[0013] 可选的，在所述的晶圆表面氧化层的研磨方法中，选定距离研磨垫中屯、的第十一 个凹槽时，注入3. 5ml~4. 5ml氨水，研磨头的转速为25巧m/min~30巧m/min，设定转盘的 牵专速为 50rpm/min ~60rpm/min。
[0014] 可选的，在所述的晶圆表面氧化层的研磨方法中，所述研磨头施加的压力为 4psi ~6psi 〇
[0015] 可选的，在所述的晶圆表面氧化层的研磨方法中，所述研磨液中溶有Se〇2。
[0016] 可选的，在所述的晶圆表面氧化层的研磨方法中，所述氨水的浓度为5%~15%。
[0017] 在本发明所提供的晶圆表面氧化层的研磨方法中，将一表面形成有氧化层的晶圆 置于研磨头上，所述研磨头施加一定压力使所述晶圆的表面紧压到研磨垫上，所述研磨垫 上具有多个同屯、的环形凹槽；根据要研磨掉的氧化层的厚度，向所述研磨垫注入研磨液，同 时选定所述研磨垫上距离研磨垫中屯、不同位置的凹槽注入相应流量的氨水，并设定研磨头 的转速及承载所述研磨垫的转盘的转速，W对所述晶圆表面的氧化层进行研磨，较为合理 的设定影响研磨均匀度的因素实现对晶圆表面氧化层的研磨，研磨后的氧化层表面较为平 整，研磨掉的厚度较为均匀，提高了产品的良率。
【附图说明】
[0018] 图1是化学机械研磨设备的基本结构的俯视图；
[0019] 图2是本发明一实施例中晶圆表面氧化层的研磨方法的流程图。
【具体实施方式】
[0020] W下结合附图和具体实施例对本发明提出的晶圆表面氧化层的研磨方法作进一 步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附 图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用W方便、明晰地辅助说明本发明实 施例的目的。
[0021] 请参考图1及图2,图2为本发明一实施例中晶圆表面氧化层的研磨方法的流程 图，如图2所示，所述的晶圆表面氧化层的研磨方法包括W下步骤：
[0022] 首先，执行步骤S1，将一表面形成有氧化层的晶圆置于研磨头130上，所述研磨头 130施加一定压力使所述晶圆的表面紧压到研磨垫140上，所述研磨垫140上具有多个同屯、 的环形凹槽。具体请继续参考图1进行理解。其中，所述研磨头130施加的压力为4psi~ 6psi〇
[0023] 接着，执行步骤S2,根据要研磨掉的氧化层的厚度，向所述研磨垫140注入研磨 液，同时选定所述研磨垫140上距离研磨垫140中屯、不同位置的凹槽注入相应流量的氨水， 并设定研磨头130的转速及承载所述研磨垫140的转盘的转速，W对所述晶圆表面的氧化 层进行研磨。
[0024] 较佳的，所述氨水的浓度为5%~15%。经研究发现研磨效果受PH值的影响，而 在注入研磨液的同时注入氨水的目的是改变研磨过程的PH值，使晶圆在较佳的PH下进行 研磨，从而获得较好的研磨效果。 阳0巧]进一步的，所述研磨液溶有Se〇2。 阳0%] 进一步的，向距离研磨垫140中屯、位置越远的凹槽注入氨水时，注入的氨水的体 积越大。
[0027] 下面结合4个实施例及表格1进一步理解步骤S2。
[0028] 表1中包括两个采用现有的研磨方法对晶圆表面氧化层的研磨后其相关参数及 采用本发明的研磨方法对运两个晶圆表面氧化层的研磨后相关参数的情况。参考表1，其中 标号#1-化及#2-化对应两个采用现有的研磨方法后的情况，RR表示研磨率，Nu表示晶圆 表面的均匀性，Nu越小说明研磨后的平整度越好，PD数量表示研磨后晶圆表面氧化层上的 研磨掉的残留颗粒量。
[0029]
阳030] 表1 阳〇3U 实施例一：
[0032] 请参考表1中标号为巧3)-1，（#4)-1两行，运两行的参数分别对应标号巧1)-BL 巧对应的晶圆。表1标号为巧3)-1，（#4)-1两行的参数是在选定距离研磨垫140中 屯、的第五个凹槽时，注入0. 5ml~1. 5ml氨水，研磨头130的转速为25巧m/min~30巧m/ min,转盘的转速为50rpm/min~60rpm/min后所获得的，由表中数据对比分析可知，在单位 时间内研磨率提高了，Nu%由原来的15. 79%减小至15. 55%，说明平整度也有所提升，PD 数量也有所增加。 W33] 实施例二：
[0034] 请参考表1中标号为巧W -2,佩)-2两行，运两行的参数分别对应标号巧1) -BL， 巧对应的晶圆。表1标号为巧5)-2,（#6)-2两行的参数是在选定距离研磨垫140中 屯、的第屯个凹槽时，注入1. 5ml~2. 5ml氨水，研磨头130的转速为25巧m/min~30巧m/ min,设定转盘的转速为50rpm/min~60rpm/min。 W35] 实施例Ξ :
[0036] 请参考表1中标号为巧7)-3,（#8)-3两行，运两行的参数分别对应标号巧1)-BL， 巧2)对应的晶圆。表1标号为巧7)-3,（#8)-3两行的参数是在选定距离研磨垫140中 屯、的第九个凹槽时，注入2. 5ml~3. 5ml氨水，研磨头130的转速为25巧m/min~30巧m/ min,设定转盘的转速为50巧m/min~60巧m/min。
[0037] 实施例四； 阳03引请参考表1中标号为巧9)-4,巧10)-4两行，运两行的参数分别对应标号巧1)-BL， 巧2)对应的晶圆。表1标号为巧9)-4,（#10)-4两行的参数是在选定距离研磨垫140中 屯、的第^--个凹槽时，注入3. 5ml~4. 5ml氨水，研磨头130的转速为25巧m/min~30巧m/ min,设定转盘的转速为50rpm/min~60rpm/min。
[0039] 上述四个实施例仅是本申请的四种情况，当然对于选择注入氨水的位置、有关研 磨头130转速及转盘的转速的设置包括但不局限于上述的几种情况，只要符合对于晶圆表 面氧化层的实际研磨需求即可。
[0040] 综上，在本发明所提供的晶圆表面氧化层的研磨方法中，将一表面形成有氧化层 的晶圆置于研磨头上，所述研磨头施加一定压力使所述晶圆的表面紧压到研磨垫上，所述 研磨垫上具有多个同屯、的环形凹槽；根据要研磨掉的氧化层的厚度，向所述研磨垫注入研 磨液，同时选定所述研磨垫上距离研磨垫中屯、不同位置的凹槽注入相应流量的氨水，并设 定研磨头的转速及承载所述研磨垫的转盘的转速，W对所述晶圆表面的氧化层进行研磨， 较为合理的设定影响研磨均匀度的因素实现对晶圆表面氧化层的研磨，研磨后的氧化层表 面较为平整，研磨掉的厚度较为均匀，提高了产品的良率。
[0041] 上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发 明领域的普通技术人员根据上述掲示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护 范围。
【主权项】
1. 一种晶圆表面氧化层的研磨方法，其特征在于，包括以下步骤： 将一表面形成有氧化层的晶圆置于研磨头上，所述研磨头施加一定压力使所述晶圆的 表面紧压到研磨垫上，所述研磨垫上具有多个同心的环形凹槽； 根据要研磨掉的氧化层的厚度，向所述研磨垫注入研磨液，同时选定所述研磨垫上距 离研磨垫中心不同位置的凹槽注入相应流量的氨水，并设定研磨头的转速及承载所述研磨 垫的转盘的转速，以对所述晶圆表面的氧化层进行研磨。2. 如权利要求1所述的晶圆表面氧化层的研磨方法，其特征在于，向距离研磨垫中心 位置越远的凹槽注入氨水时，注入的氨水的体积越大。3. 如权利要求2所述的晶圆表面氧化层的研磨方法，其特征在于，选定距离研磨垫中 心的第五个凹槽时，注入0. 5ml~1. 5ml氨水，研磨头的转速为25rpm/min~30rpm/min，转 盘的转速为 50rpm/min ~60rpm/min。4. 如权利要求2所述的晶圆表面氧化层的研磨方法，其特征在于，选定距离研磨垫中 心的第七个凹槽时，注入1. 5ml~2. 5ml氨水，研磨头的转速为25rpm/min~30rpm/min，设 定转盘的转速为50rpm/min~60rpm/min。5. 如权利要求2所述的晶圆表面氧化层的研磨方法，其特征在于，选定距离研磨垫中 心的第九个凹槽时，注入2. 5ml~3. 5ml氨水，研磨头的转速为25rpm/min~30rpm/min，设 定转盘的转速为50rpm/min~60rpm/min。6. 如权利要求2所述的晶圆表面氧化层的研磨方法，其特征在于，选定距离研磨垫中 心的第十一个凹槽时，注入3. 5ml~4. 5ml氨水，研磨头的转速为25rpm/min~30rpm/min， 设定转盘的转速为50rpm/min~60rpm/min。7. 如权利要求1-6中任一项所述的晶圆表面氧化层的研磨方法，其特征在于，所述研 磨头施加的压力为4psi~6psi。8. 如权利要求1-6中任一项所述的晶圆表面氧化层的研磨方法，其特征在于，所述研 磨液中溶有Se02。9. 如权利要求1-6中任一项所述的晶圆表面氧化层的研磨方法，其特征在于，所述氨 水的浓度为5%~15%。
【文档编号】H01L21/3105GK105983898SQ201510080427
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月13日
【发明人】孙涛, 沈叶舟, 唐强
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司