专利名称：改善研磨颗粒残留的方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件的清洗方法，尤其涉及改善研磨颗粒残留的方法。
背景技术：
目前半导体集成电路的技术发展趋势，是往较小的线宽方向进行，因此对工艺装 置洁净度的要求愈趋严格。在半导体的设备里，如薄膜沉积、干蚀刻、离子植入及微影等主 要工艺设备皆需要在一个维持适当洁净度的环境下操作。而且，集成电路制作流程非常的 复杂，需经过数十甚至数百个不同的步骤才能完成，因此晶圆在所经过的每一制造步骤都 有被杂质例如是金属或微粒子污染的可能，所以避免这些污染的产生是很重要的。
现有在研磨形成钨插塞的过程中，研磨液在研磨时会产生三氧化二铝(A1203)的 研磨颗粒，由于A1203很容易与钨吸附，会在钨插塞表面残留A1203颗粒10 (如图1所示)， 造成后续形成的钨插塞电性能降低。尤其是在钨插塞密集的晶圆，钨对八1203的吸附率非常 集中。另外，在研磨工艺线上通常一个批次需要研磨20片以上的晶圆，在研磨至一定数量 的低密度导电插塞的晶圆时，由于钨插塞数量少，A1A残留物更容易附着于研磨刷上，这些 残留物累积到一定量后，达到研磨刷难以负荷的程度，不但降低化学机械研磨刷的清洁能 力，当后续研磨钨导电插塞密度高的晶圆时，会导致这些晶圆表面膜层状况恶化，钨表面会 吸附研磨刷上的八1203残留物，进而引起晶圆良率下降。同时，现有技术在研磨后通常采用 去离子水清洗研磨刷和晶圆表面的膜层，去离子水不能与A1203发生反应，因此无法将其去 除，钨插塞的电性能低，半导体器件性能及良率下降。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种改善研磨颗粒残留的方法，防止半导体器件性能及 良率下降。 本发明提供一种改善研磨颗粒残留的方法，包括研磨接触孔密度低的第一晶圆
至形成钨插塞，......研磨接触孔密度低的第n-l晶圆至形成钨插塞；研磨带有金属钨层
的控片；研磨接触孔密度高的第n晶圆至形成钨插塞，......研磨接触孔密度高的第m-l
晶圆至形成钨插塞；以此类推直至整批的晶圆全部研磨完成；在晶圆表面用化学试剂浸 泡，进行研磨清洗。 可选的，研磨晶圆的速率为4500埃/分 5000埃/分，时间为30秒 50秒。
可选的，研磨带有金属钨层的控片的速率为4500埃/分 5000埃/分，时间为8
秒 12秒。 可选的，所述化学试剂为氨水和水，比例为1 : 3。
可选的，清洗晶圆的时间为25秒 40秒。 可选的，在清洗完晶圆后还包括对整批晶圆进行逐片甩干。所述单片晶圆甩干时 间为50秒 60秒。
与现有技术相比，本发明具有以下优点在对工艺线上的成批晶圆研磨时，在研磨
3了几片接触孔密度低的晶圆后，在对接触孔密度高的晶圆进行研磨之前，先用研磨刷去研 磨带有金属钨层的控片，使研磨刷上粘附的研磨液中的八1203颗粒吸附至控片的金属钨层 上，去除研磨刷上的A1203颗粒，使后续接触孔密度高的晶圆在研磨后，不会在其钨插塞上 吸附过多八1203颗粒，提高钨插塞的电性能。同时使整批晶圆的钨插塞电性能接近一致。
研磨后，将晶圆放于化学清洗槽内进行清洗，使化学溶液与研磨颗粒进行反应，以 进一步去除钨插塞上的A1203颗粒，促进半导体器件电性能的提高以及晶圆良率的提高。
图1是现有研磨工艺中钨插塞表面残留A1203颗粒的示意图；
图2是本发明改善研磨颗粒残留的具体实施例流程图； 图3是本发明化学试剂ra值发生变化时A1203、 Si02与W的电势变化示意图；
图4是本发明化学试剂HI值发生变化时A1203、 Si02与研磨刷(PVA)上的电势变 化示意图。
具体实施例方式
本发明在对工艺线上的成批晶圆研磨时，在研磨了几片接触孔密度低的晶圆后， 在对接触孔密度高的晶圆进行研磨之前，先用研磨刷去研磨带有金属钨层的控片，使研磨 刷上粘附的研磨液中的八1203颗粒吸附至控片的金属钨层上，去除研磨刷上的八1203颗粒，使 后续接触孔密度高的晶圆在研磨后，不会在其钨插塞上吸附过多八1203颗粒，提高钨插塞的 电性能。同时使整批晶圆的钨插塞电性能接近一致。另外，研磨后，将晶圆放于化学清洗槽 内进行清洗，使化学溶液与研磨颗粒进行反应，以进一步去除钨插塞上的A1203颗粒，促进 半导体器件电性能的提高以及晶圆良率的提高。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。 图2是本发明改善研磨颗粒残留的具体实施例流程图。如图2所示，执行步骤S1，
研磨接触孔密度低的第一晶圆至形成钨插塞，......研磨接触孔密度低的第n-l晶圆至形
成钨插塞； 在第一晶圆的绝缘介质层上形成金属钨层，并将金属钨层填充满接触孔中，所述 第一晶圆上的接触孔密度低；用研磨刷在研磨液中研磨第一晶圆上的金属钨层至露出绝缘 介质层，形成钨插塞；然后，用相同的方法研磨后续的接触孔密度低的晶圆。
本实施方式中，研磨晶圆的速率为4500埃/分 5000埃/分，时间为30秒 50 秒；其中，一个优选的实施例，当研磨晶圆的速率为4800埃/分时，研磨时间为40秒。
在研磨至一定数量的低密度导电插塞的晶圆时，由于这些晶圆上的钨插塞数量 少^1203残留物更容易附着于研磨刷上，这些残留物会不断累积。
执行步骤S2，研磨带有金属钨层的控片； 研磨带有金属钨层的控片的速率为4500埃/分 5000埃/分，时间为8秒 12秒。 由于研磨液中含有八1203，而八1203容易与金属钨吸附，尤其是在钨插塞密集的晶圆 上，钨表面吸附的八1203颗粒会更多，对于钨插塞的电性能影响也就更大。因此，当对工艺 线上钨插塞密度低的晶圆上进行研磨后，在对钨插塞密度高的晶圆进行研磨之前，需要在加上一片带有金属钨层的控片，用研磨刷去研磨，使研磨刷上的八1203颗粒与金属钨发生粘 附，用以清除研磨刷上的A1203颗粒。 本实施方式中，研磨带有金属钨层的控片的速率为4500埃/分 5000埃/分，研 磨控片使研磨刷上八1203颗粒清除干净所需时间为8秒 12秒。其中，一个优选实施例，研 磨带有金属钨层的控片的速率为4800埃/分，研磨刷的转速为110转/分，晶圆的转速为 108转/分，研磨控片使研磨刷上A1203颗粒清除干净所需时间为10秒。 执行步骤S3，研磨接触孔密度高的第n晶圆至形成钨插塞，......研磨接触孔密
度高的第m-l晶圆至形成钨插塞； 将研磨刷上的八1203颗粒清除后，再研磨后续的接触孔密度高的晶圆上的金属钨 层至露出绝缘介质层，形成钨插塞。由于研磨刷上的八1203颗粒已经被清除，在对接触孔密 度高的晶圆上的金属钨进行研磨时，不会产生大量的八1203颗粒残留，使接触孔密度高的晶 圆和接触孔密度低的晶圆上的钨插塞八1203颗粒残留量接近，进行使整批的晶圆的电性能 相差较大。 执行步骤S4，以此类推直至整批的晶圆全部研磨完成； 采用步骤S1 S3的方法，将整批晶圆全部研磨完后，使整批晶圆上的钨插塞表面 的A1203颗粒数相差不多，且每片晶圆上的A1203颗粒的量不会导致钨插塞电性能下降太多。
执行步骤S5，在晶圆表面用化学试剂浸泡，进行研磨清洗。 具体工艺为将晶圆表面及研磨刷上用化学试剂进行浸泡5秒 7秒，使晶圆表 面与研磨刷完全被化学试剂浸润。然后，再用研磨刷研磨去除晶圆的钨插塞表面的八1203颗 粒。由于化学试剂能与A1203颗粒发生反应，因此能将钨插塞上吸附的A1203颗粒进一步去 除，进而更进一步提高半导体器件的电性能及晶圆的良率。 本实施方式中，化学试剂为氨水和水，比例为1 : 3。清洗单片晶圆的时间为25 秒 40秒，具体可以是30秒。 其中，在清洗完晶圆后还需要对整批晶圆进行逐片甩干。所述单片晶圆甩干时间 为50秒 60秒，具体可以是56秒。 如图3所示，当用化学试剂研磨清洗形成有钨插塞的晶圆时，研磨颗粒A1203在化
学试剂的ra值向由弱性向碱性变化时，其电势由正值向负值变化，但变化程度不大；而绝 缘介质层材料为s叫，其在化学试剂的ra值向由弱性向碱性变化时，其电势也由正值向负
值变化，但是其负的程度在加大；同时，钨相对于而绝缘介质层材料Si(^，其电势由正电势 变为负电势的程度更大，说明钨比绝缘介质层材料Si02更容易吸附研磨颗粒A1203，也说明 用带有金属钨层的控片去吸附负载于研磨刷上的研磨颗粒A1203是有效的。
如图4所示，将晶圆表面及研磨刷(PVA)上用化学试剂进行浸泡5秒 7秒，使晶 圆上的绝缘介质层与钨插塞表面与研磨刷完全被化学试剂浸润。在研磨清洗去除研磨颗粒 A1203时，如果晶圆是低密度钨插塞的晶圆时，即表面有高的Si(^，如果研磨颗粒A1203同时 被研磨刷(PVA)和低钨插塞密度的晶圆吸附时，研磨刷(PVA)更容吸附到研磨颗粒八1203 ; 同时随着吸附到的研磨颗粒八1203越来越多，研磨刷自身的负载也会增加，这时候如果高密 度钨插塞的晶圆被研磨刷(PVA)清洗时，钨插塞表面容易从研磨刷(PVA)上吸附超载的研 磨颗粒A1203，导致其表面研磨颗粒多的问题。 虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应 当以权利要求所限定的范围为准。
权利要求
一种改善研磨颗粒残留的方法，其特征在于，包括研磨接触孔密度低的第一晶圆至形成钨插塞，......研磨接触孔密度低的第n-1晶圆至形成钨插塞；研磨带有金属钨层的控片；研磨接触孔密度高的第n晶圆至形成钨插塞，......研磨接触孔密度高的第m-1晶圆至形成钨插塞；以此类推直至整批的晶圆全部研磨完成；在晶圆表面用化学试剂浸泡，进行研磨清洗。
2. 如权利要求1所述改善研磨颗粒残留的方法，其特征在于，研磨晶圆的速率为4500 埃/分 5000埃/分，时间为30秒 50秒。
3. 如权利要求1所述改善研磨颗粒残留的方法，其特征在于，研磨带有金属钨层的控 片的速率为4500埃/分 5000埃/分，时间为8秒 12秒。
4. 如权利要求1所述改善研磨颗粒残留的方法，其特征在于，所述化学试剂为氨水和 水，比例为1 : 3。
5. 如权利要求1所述改善研磨颗粒残留的方法，其特征在于，清洗晶圆的时间为25 秒 40秒。
6. 如权利要求1所述改善研磨颗粒残留的方法，其特征在于，在清洗完晶圆后还包括 对整批晶圆进行逐片甩干。
7. 如权利要求6所述改善研磨颗粒残留的方法，其特征在于，所述单片晶圆甩干时间 为50秒 60秒。
全文摘要
本发明提出一种改善研磨颗粒残留的方法，包括研磨接触孔密度低的第一晶圆至形成钨插塞，......研磨接触孔密度低的第n-1晶圆至形成钨插塞；研磨带有金属钨层的控片；研磨接触孔密度高的第n晶圆至形成钨插塞，......研磨接触孔密度高的第m-1晶圆至形成钨插塞；以此类推直至整批的晶圆全部研磨完成；在晶圆表面用化学试剂浸泡，进行研磨清洗。本发明提高了钨插塞的电性能。
文档编号H01L21/768GK101752206SQ20081020380
公开日2010年6月23日 申请日期2008年12月1日 优先权日2008年12月1日
发明者潘继岗, 王亦磊 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司