专利名称：化学机械抛光方法
技术领域：
本发明涉及集成电路领域，具体而言，涉及一种化学机械抛光方法。
背景技术：
在集成电路的制造过程中，随着特征尺寸的缩小和金属互连层数的增加，对晶圆表面平整度的要求也越来越高。目前，化学机械抛光是最有效的全局平坦化技术。化学机械抛光是将晶圆由旋转的抛光头夹持，并将其以一定压力压在旋转的抛光垫上，由磨粒和化学溶液组成的抛光液在晶圆和抛光垫之间流动，晶圆表面在化学和机械的共同作用下实现平坦化。在实际化学机械抛光过程中，抛光后的晶圆表面厚度不均勻的问题比较显著，晶圆表面厚度不均勻在很大程度上影响了产品的优良率。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。经过发明人深入研究后发现，由于抛光液是从外部引入的，因此新鲜的抛光液无法及时到达晶圆表面，使得晶圆局部的抛光厚度小于预定的标准值，从而导致晶圆表面抛光厚度不均勻。为此，本发明的一个目的在于提出一种可以大大地提高晶圆表面抛光厚度的均勻性的化学机械抛光方法。为了实现上述目的，根据本发明的实施例提出一种化学机械抛光方法，所述化学机械抛光方法包括利用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，所述抛光头自转且相对于所述抛光盘往复运动。根据本发明实施例的化学机械抛光方法通过使所述抛光头相对于所述抛光盘往复运动，从而可以将由抛光液输送臂引入的新鲜的抛光液及时地、充分地吸引到整个晶圆表面，这样就使得整个晶圆表面的抛光厚度达到预定的标准值。因此，根据本发明实施例的化学机械抛光方法可以大大地提高晶圆表面抛光厚度的均勻性。另外，根据本发明实施例的化学机械抛光方法可以具有如下附加的技术特征根据本发明的一个实施例，所述往复运动为往复平移。根据本发明的一个实施例，所述抛光头沿所述抛光盘的径向往复平移。这样不仅便于操作，而且可以更加充分地吸引新鲜的抛光液到达整个晶圆表面，从而进一步提高晶圆表面抛光厚度的均勻性根据本发明的一个实施例，所述往复平移的行程为5mm-50mm，这样可以更加充分地吸引新鲜的抛光液到达整个晶圆表面。根据本发明的一个实施例，所述往复平移的行程为15mm-40mm，这样可以进一步充分地吸引新鲜的抛光液到达整个晶圆表面。根据本发明的一个实施例，所述往复运动的频率为5-40次/分钟，这样可以更加及时地、充分地吸引新鲜的抛光液到达整个晶圆表面。
根据本发明的一个实施例，所述往复运动的频率为10-30次/分钟，这样可以进一步及时地、充分地吸引新鲜的抛光液到达整个晶圆表面。根据本发明的一个实施例，所述往复运动的频率为20次/分钟，这样可以进一步及时地、充分地吸引新鲜的抛光液到达整个晶圆表面。根据本发明的一个实施例，所述往复运动为钟摆式运动。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中图1是利用根据本发明实施例的化学机械抛光方法对晶圆进行化学机械抛光的示意图；和图2是根据本发明实施例的化学机械抛光方法与已有的化学机械抛光方法的抛光结果对比图。
具体实施例方式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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、 “左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、 “连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。经过发明人深入研究后发现，由于抛光液是从外部引入的，因此新鲜的抛光液无法及时到达晶圆表面，使得晶圆局部的抛光厚度小于预定的标准值，从而导致晶圆表面抛光厚度不均勻。下面参照图1描述根据本发明实施例的化学机械抛光方法。如图1所示，根据本发明实施例的化学机械抛光方法包括利用抛光头100夹持晶圆以在抛光盘200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，抛光头100自转且相对于抛光
盘200往复运动。根据本发明实施例的化学机械抛光方法通过使抛光头100相对于抛光盘200往复
4运动，从而可以将由抛光液输送臂300引入的新鲜的抛光液及时地、充分地吸引到整个晶圆表面，这样就使得整个晶圆表面的抛光厚度达到预定的标准值。因此，根据本发明实施例的化学机械抛光方法可以大大地提高晶圆表面抛光厚度的均勻性。本领域技术人员可以理解的是，在所述化学机械抛光结束后，还可以利用修整器 400的修整头410对抛光垫(图中未示出)进行修正。根据本发明实施例的化学机械抛光方法所利用的抛光头100、抛光盘200、抛光液输送臂300、修整器400、抛光垫、抛光液等可以是已知的，因此不再进行详细地描述。在本发明的一些实施例中，所述往复运动可以是往复平移，也可以是钟摆式运动。 其中，所述往复平移和所述钟摆式运动都可以利用已知的方法实现，因此不再进行详细地描述。在本发明的一个具体示例中，抛光头100可以沿抛光盘200的径向往复平移，这样不仅便于操作，而且可以更加充分地吸引新鲜的抛光液到达整个晶圆表面，从而进一步提高晶圆表面抛光厚度的均勻性。具体地，所述往复平移的行程可以是5mm-50mm，这样可以更加充分地吸引新鲜的抛光液到达整个晶圆表面。有利地，所述往复平移的行程可以是15mm-40mm。在本发明的一个实施例中，所述往复运动的频率可以是5-40次/分钟，这样可以更加及时地、充分地吸引新鲜的抛光液到达整个晶圆表面。有利地，所述往复运动的频率可以是10-30次/分钟。进一步有利地，所述往复运动的频率可以是20次/分钟。可以利用已有的方法测量得到晶圆表面抛光厚度的去除率和非均勻性。例如，在晶圆上选取49个测量点，利用膜厚测量仪测量这49个测量点在化学机械抛光前后的厚度差。计算这49个测量点的厚度差的平均值和标准差，其中晶圆表面抛光厚度的去除率=49个测量点的厚度差的平均值/化学机械抛光时间；晶圆表面抛光厚度的非均勻性=(49个测量点的厚度差的标准差/49个测量点的厚度差的平均值)X100%。图2示出了利用根据本发明实施例的化学机械抛光方法和已有的化学机械抛光方法对晶圆进行化学机械抛光后，晶圆表面抛光厚度的去除率和非均勻性。由图2可以看出，利用已有的化学机械抛光方法对晶圆进行化学机械抛光后，晶圆表面抛光厚度的去除率为5689A/min(埃/分钟)、非均勻性为7. 94%。利用根据本发明实施例的化学机械抛光方法对晶圆进行化学机械抛光后，晶圆表面抛光厚度的去除率为6061A/min、非均勻性为 6. 29%。因此根据本发明实施例的化学机械抛光方法可以大大地提高晶圆表面抛光厚度的去除率且可以大大地降低晶圆表面抛光厚度的非均勻性，即可以大大地提高晶圆表面抛光厚度的均勻性。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
权利要求
1.一种化学机械抛光方法，其特征在于，包括利用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，所述抛光头自转且相对于所述抛光盘往复运动。
2.根据权利要求1所述的化学机械抛光方法，其特征在于，所述往复运动为往复平移。
3.根据权利要求2所述的化学机械抛光方法，其特征在于，所述抛光头沿所述抛光盘的径向往复平移。
4.根据权利要求2所述的化学机械抛光方法，其特征在于，所述往复平移的行程为 5mm-50mmo
5.根据权利要求4所述的化学机械抛光方法，其特征在于，所述往复平移的行程为 15mm-40mmo
6.根据权利要求1所述的化学机械抛光方法，其特征在于，所述往复运动的频率为 5-40次/分钟。
7.根据权利要求6所述的化学机械抛光方法，其特征在于，所述往复运动的频率为 10-30次/分钟。
8.根据权利要求7所述的化学机械抛光方法，其特征在于，所述往复运动的频率为20次/分钟。
9.根据权利要求1所述的化学机械抛光方法，其特征在于，所述往复运动为钟摆式运动。
全文摘要
本发明公开了一种化学机械抛光方法，所述化学机械抛光方法包括利用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，所述抛光头自转且相对于所述抛光盘往复运动。根据本发明实施例的化学机械抛光方法可以大大地提高晶圆表面抛光厚度的均匀性。
文档编号B24B37/00GK102229101SQ201110177218
公开日2011年11月2日 申请日期2011年6月28日 优先权日2011年6月28日
发明者何永勇, 王同庆, 路新春, 门延武 申请人:清华大学