专利名称：研磨装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及半导体制造领域，尤其涉及一种研磨装置。
背景技术：
在32纳米及其以下工艺的晶体管中，业界引入高介电常数材料(High-KMaterial)作为栅极介质层，并引入金属材料作为栅导电层材料，形成高介电常数金属栅极(High-K Metal fete)，以保证尺寸不断缩小的晶体管仍具有良好性能。一般的，可采用栅极最后工艺(Gate-Last Process)制作高介电常数金属栅极，栅极最后工艺先形成具有多晶硅层的虚拟栅极(Dummy fete)，进行源漏掺杂离子注入及高温退火工艺后，再去除虚拟栅极中的多晶硅层，并沉积金属材料，形成金属栅极。图1所示为栅极最后工艺中形成虚拟栅极、源漏区后的结构示意图，该结构包括衬底101，形成于所述衬底101表面的高介电常数栅极介质层102，形成于所述栅极介质层102表面的多晶硅层103，形成于所述栅极介质层102及多晶硅层103侧壁上的侧墙104，形成于所述衬底101中的源区105和漏区106，形成于所述源区105和漏区106中的金属硅化物层107，形成于所述衬底101中用于隔离有源区的浅沟槽隔离结构108，其中，所述栅极介质层102和多晶硅层103即为虚拟栅极。在制作过程中，首先在所述衬底101、侧墙104、多晶硅层103以及浅沟槽隔离结构108的表面沉积绝缘介质层109 ；接着研磨所述绝缘介质层109，露出所述虚拟栅极的表面(即所述多晶硅层103的表面)，如图2所示。通常采用化学机械平坦化(chemical mechanical polish, CMP)技术研磨所述绝缘介质层109，在研磨所述绝缘介质层109的过程中很容易发生过研磨的情况，由于所述虚拟栅极非常薄(厚度通常为100多埃)，容易在过研磨中被研磨掉，从而露出所述金属硅化物层107(例如硅化镍)，甚至会研磨掉部分的金属硅化物层107，这会带来一个问题，被研磨掉的金属硅化物层107中包含金属离子，这些金属离子会污染研磨装置，被污染的研磨装置又会污染后续晶圆，形成金属离子交叉污染，从而严重影响半导体器件制造质量，因此，在研磨所述绝缘介质层109的过程中应避免发生这种过研磨现象。图3所示为现有技术的化学机械研磨装置，所述研磨装置包括研磨平台(platen)、粘附于所述研磨平台上的研磨垫(pad)21、研磨头(polishing head) 22和研磨装置控制台23，所述研磨装置控制台23用于控制所述研磨平台和研磨头的运行。现有技术的研磨装置无法知晓在研磨所述绝缘介质层109的过程中是否研磨到金属硅化物层，这给半导体器件制造带来风险。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种研磨装置，带有金属离子检测仪，可实时判断研磨绝缘介质层时是否研磨到金属硅化物层。为了达到上述的目的，本实用新型提供一种研磨装置，包括研磨平台、研磨装置控制台、样品输送管和金属离子检测仪；所述样品输送管的一端靠近所述研磨平台，所述样品输送管的另一端通过所述金属离子检测仪与所述研磨装置控制台连接。上述研磨装置，其中，所述金属离子检测仪为镍离子检测仪，所述镍离子检测仪包括反应管道、光电比色计、显色剂输送管和载流液输送管；所述光电比色计与所述反应管道连接，所述研磨装置控制台与所述光电比色计连接；所述显色剂输送管和载流液输送管分别与所述反应管道连接；所述样品输送管与所述反应管道连接。本实用新型的研磨装置可通过金属离子检测仪实时测量样品中金属离子的含量，根据测量结果就可实时知道研磨绝缘介质层时是否研磨到金属硅化物层，可改善研磨工艺，提高产品良率。
本实用新型的研磨装置由以下的实施例及附图给出。图1是栅极最后工艺中形成虚拟栅极、源漏区后的结构示意图。图2是栅极最后工艺中研磨绝缘介质层后露出虚拟栅极的示意图。图3是现有技术的研磨装置的示意图。图4是本实用新型的研磨装置的示意图。图5是本实用新型一较佳实施例中研磨装置的示意图。图6是图5所示实施例中镍离子检测仪的示意图。
具体实施方式
以下将结合图4 图6对本实用新型的研磨装置作进一步的详细描述。参见图4，本实用新型的研磨装置包括研磨平台(图4中未示)、研磨垫31、研磨头32、样品输送管33、金属离子检测仪34和研磨装置控制台35 ；所述研磨垫31粘附在所述研磨平台上；所述研磨头32用于吸附待研磨晶圆(图4中未示)，并将所述待研磨晶圆的待研磨面压在所述研磨垫31上；研磨制程中，所述研磨平台和研磨头32的运行由所述研磨装置控制台35控制；所述样品输送管33的一端靠近所述研磨平台，所述样品输送管33的另一端与所述金属离子检测仪34连接；所述金属离子检测仪34与所述研磨装置控制台35连接。在研磨制程中，所述研磨平台带动所述研磨垫31 —起旋转，待研磨晶圆的待研磨面被压在所述研磨垫31上，所述研磨头32带动待研磨晶圆一起相对所述研磨垫31作旋转运动，在所述研磨垫31旋转的过程中，所述研磨垫31上的研磨液以及从待研磨晶圆上研磨下的物质在离心力的作用下被甩出，所述样品输送管33的一端设置在所述研磨台的附近，用于收集被甩出的研磨液以及从待研磨晶圆上研磨下的物质作为样品，并将所述样品输送到所述金属离子检测仪34，由所述金属离子检测仪34测量金属离子的含量，并将测量结果传输给所述研磨装置控制台35，通过测量结果可判断是否研磨到金属硅化物层，若测量结果表明研磨到金属硅化物层，则需要修改研磨工艺参数(即研磨条件)以改善研磨工艺，并对研磨装置进行清洗，以防止金属离子交叉污染，提高产品良率。
4[0026]现以一更具体的实施例详细说明本实用新型的研磨装置本实施例中，形成于源区和漏区中且位于侧墙两侧的金属硅化物层为镍硅化物，相应地，所述金属离子检测仪34为镍离子检测仪；参见图5，本实施例的研磨装置包括研磨平台(图5中未示)、研磨垫41、研磨头42、样品输送管43、镍离子检测仪44和研磨装置控制台45 ；所述研磨垫41粘附在所述研磨平台上；所述研磨头42用于吸附待研磨晶圆(图5中未示)，并将所述待研磨晶圆的待研磨面压在所述研磨垫41上；所述样品输送管43的一端靠近所述研磨平台，所述样品输送管43的另一端与所述镍离子检测仪44连接；所述镍离子检测仪44与所述研磨装置控制台45连接。参见图6，所述镍离子检测仪44包括反应管道441、光电比色计442、显色剂输送管443和载流液输送管444 ；所述光电比色计442与所述反应管道441连接；所述研磨装置控制台45与所述光电比色计442连接；所述显色剂输送管443和载流液输送管444分别与所述反应管道441连接；所述样品输送管43与所述反应管道441连接。所述镍离子检测仪44的工作原理是载流液(例如是碘化钾的氨溶液)先经所述载流液输送管444输送至反应管道441中，再将样品(例如是研磨液以及从待研磨晶圆上研磨下的物质)和显色剂(例如是丁二酮肟)分别通过所述样品输送管33和所述显色剂输送管443输送至反应管道441中，样品和显色剂被载流液推进并在推进过程中渐渐扩散，呈现梯度混合，样品和显色剂在梯度混合区带快速发生显色反应，生成酒红色络合物Ni (DMG)2，待显色反应充分反应后，所述光电比色计442向所述反应管道441内的酒红色络合物发射光，由所述光电比色计442测量并记录液流中酒红色络合物对530nm波长光吸收后透过光强度的变化值，获得相应峰高和峰宽的响应曲线，用峰高或峰宽，经比较计算求得样品中镍离子的含量。研磨液本身含有极微量的镍离子(< 0. Olppm)，这个含量不会对研磨装置造成污染，也不会影响半导体器件的制造质量，这个含量称为本底镍含量，当测得样品中镍离子的含量大于所述本底镍含量时，说明有镍硅化物被研磨，研磨装置已被镍离子污染。本实施例采用的镍离子检测仪的测量范围为0 10mg/L ( S卩O IOppm)，分辨率为0. 001mg/L(即0. OOlppm)，经估算直径为300mm的晶圆，若有100埃镍硅化物被研磨掉，样品中镍离子的含量约为0. 7ppm，可见，本实施例采用的镍离子检测仪适合用作样品中镍含量的测定。综上所述，本实用新型的研磨装置可通过金属离子检测仪实时测量样品中金属离子的含量，根据测量结果就可实时知道研磨绝缘介质层时是否研磨到金属硅化物层，可改善研磨工艺，提高产品良率。
权利要求1.一种研磨装置，包括研磨平台和研磨装置控制台，其特征在于，所述研磨装置还包括样品输送管和金属离子检测仪；其中，所述样品输送管的一端靠近所述研磨平台，所述样品输送管的另一端通过所述金属离子检测仪与所述研磨装置控制台连接。
2.如权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，所述金属离子检测仪为镍离子检测仪。
3.如权利要求2所述的研磨装置，其特征在于，所述镍离子检测仪包括反应管道、光电比色计、显色剂输送管和载流液输送管；其中，所述光电比色计与所述反应管道连接；所述研磨装置控制台与所述光电比色计连接；所述显色剂输送管和载流液输送管分别与所述反应管道连接；所述样品输送管与所述反应管道连接。
专利摘要本实用新型的研磨装置包括研磨平台、研磨装置控制台、样品输送管和金属离子检测仪；所述样品输送管的一端靠近所述研磨平台，所述样品输送管的另一端与所述金属离子检测仪连接；所述金属离子检测仪与所述研磨装置控制台连接。本实用新型的研磨装置带有金属离子检测仪，可实时判断研磨绝缘介质层时是否研磨到金属硅化物层。
文档编号B24B37/34GK202174490SQ201120294220
公开日2012年3月28日 申请日期2011年8月12日 优先权日2011年8月12日
发明者陈枫 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司