一种化学机械研磨方法与流程

本公开涉及半导体制造领域，尤其涉及一种化学机械研磨方法。

背景技术：

1、化学机械研磨(chemical mechanical polishing，cmp)是半导体晶圆表面加工的关键技术之一。通过在晶圆和抛光垫之间注入抛光液，利用化学腐蚀与机械研磨的协同配合，实现晶圆表面多余材料的去除与全局平坦化。

2、在研磨过程中，抛光液的化学腐蚀对晶圆表面造成弱化作用，使晶圆表面的硬度降低。但机械研磨易导致晶圆表面产生刮痕等缺陷。

3、目前为了减少cmp过程中晶圆表面的刮痕缺陷，一般使用三个研磨垫研磨晶圆，即使用两层硬研磨垫和一层软研磨垫，利用软研磨垫的特性降低刮痕缺陷。但该方法需要在多个研磨垫上依次研磨，因此存在生产效率低的问题。

技术实现思路

1、本公开提供了一种化学机械研磨方法，以至少解决现有技术中存在的以上技术问题。

2、本公开提供了一种化学机械研磨方法，所述方法包括：

3、将晶圆置于研磨头正下方的研磨垫上；

4、在所述晶圆表面与所述研磨垫之间加入流动的研磨液，以第一研磨参数研磨晶圆表面；

5、除去在所述第一研磨参数下研磨时晶圆表面及研磨垫上生成的副产物；

6、在所述晶圆表面与所述研磨垫之间加入流动的去离子水和研磨液，以第二研磨参数研磨所述晶圆表面；

7、清洗所述晶圆表面并将所述晶圆从研磨垫上移开；

8、其中，所述第一研磨参数与所述第二研磨参数包括研磨头压力、研磨头转速、研磨盘转速中的一种或多种；所述第二研磨参数小于所述第一研磨参数。

9、在一可实施方式中，所述第一研磨参数为研磨头压力，所述研磨头压力为2psi-10psi。

10、在一可实施方式中，所述研磨头包括五个研磨区域，所述五个研磨区域为同心圆结构，所述研磨头由外至内每个研磨区域的压力分别为4psi～10psi，2psi～5psi，2psi～5psi，2psi～5psi，2psi～5psi。

11、在一可实施方式中，以第一研磨参数研磨晶圆表面时，所述研磨液的流速为200ml/min～500ml/min。

12、在一可实施方式中，以第一研磨参数研磨晶圆表面时，所述晶圆表面研磨去除厚度为100nm～1000nm。

13、在一可实施方式中，除去在所述第一研磨参数下研磨时晶圆表面及研磨垫上生成的副产物，包括：

14、在所述晶圆表面与所述研磨垫之间加入流动的去离子水，以除去在所述第一研磨参数下研磨时晶圆表面及研磨垫上生成的副产物。

15、在一可实施方式中，所述第二研磨参数为研磨头压力，所述研磨头压力为0.5psi-2psi。

16、在一可实施方式中，所述研磨头包括五个研磨区域，所述五个研磨区域为同心圆结构，所述研磨头由外至内每个研磨区域的压力分别为1psi～4psi，0.5psi～2psi，0.5psi～2，0.5psi～2psi，0.5psi～2psi。

17、在一可实施方式中，以第二研磨参数研磨所述晶圆表面时，所述研磨液的流速为200ml/min～500ml/min，所述去离子水的流速为200ml/min～500ml/min。

18、在一可实施方式中，以第二研磨参数研磨晶圆表面时，所述晶圆表面研磨去除厚度为10nm～200nm。

19、在一可实施方式中，所述晶圆的转速为108r/min，所述研磨垫的转速为110r/min。

20、本公开的化学机械研磨方法，通过将晶圆置于研磨头正下方的研磨垫上；然后在晶圆表面与研磨垫之间加入流动的研磨液，以第一研磨参数研磨晶圆表面；再除去在所述第一研磨参数下研磨时晶圆表面及研磨垫上生成的副产物；然后在晶圆表面与研磨垫之间加入流动的去离子水和研磨液，以第二研磨参数研磨所述晶圆表面，其中第二研磨参数小于第一研磨参数；最后清洗晶圆表面并将晶圆从研磨垫上移开。本方案通过采用第一研磨参数研磨晶圆表面，有利于提高晶圆表面的研磨效率；进一步通过水洗除去在第一研磨参数下研磨时晶圆表面及研磨垫上生成的副产物，可以降低研磨液中研磨粒在研磨垫上易团聚而生成了大的研磨颗粒后，刮痕研磨垫和晶圆表面的情况发生；另一方面水洗还可以降低研磨液的浓度，弱化研磨液对晶圆表面的化学腐蚀作用，去离子水还可以降低晶圆与研磨头之间的温度。进而在较小的第二研磨参数下研磨晶圆表面，可以降低晶圆表面产生刮痕缺陷，还可以修复第一次研磨时产生的刮痕缺陷，从而提高晶圆表面的平坦化程度。

21、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

技术特征：

1.一种化学机械研磨方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一研磨参数为研磨头压力，所述研磨头压力为2psi-10psi。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述研磨头包括五个研磨区域，所述五个研磨区域为同心圆结构，所述研磨头由外至内每个研磨区域的压力分别为4psi～10psi，2psi～5psi，2psi～5psi，2psi～5psi，2psi～5psi。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，以第一研磨参数研磨晶圆表面时，所述研磨液的流速为200ml/min 0～500ml/min。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，以第一研磨参数研磨晶圆表面时，所述晶圆表面研磨去除厚度为100nm～1000nm。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，除去在所述第一研磨参数下研磨时晶圆表面及研磨垫上生成的副产物，包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二研磨参数为研磨头压力，所述研磨头压力为0.5psi-4psi。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述研磨头包括五个研磨区域，所述五个研磨区域为同心圆结构，所述研磨头由外至内每个研磨区域的压力分别是1psi～4psi，0.5psi～2psi，0.5psi～2，0.5psi～2psi，0.5psi～2psi。

9.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于，以第二研磨参数研磨所述晶圆表面时，所述研磨液的流速为200ml/min～500ml/min，所述去离子水的流速为200ml/min～500ml/min。

10.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于，以第二研磨参数研磨晶圆表面时，所述晶圆表面研磨去除厚度为10nm～200nm。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述晶圆与所述研磨垫的转速为50r/min～130r/min。

技术总结
本公开提供了一种化学机械研磨方法，涉及半导体制造技术领域，该方法包括：将晶圆置于研磨头正下方的研磨垫上；在所述晶圆表面与所述研磨垫之间加入流动的研磨液，以第一研磨参数研磨晶圆表面；除去在所述第一研磨参数下研磨时晶圆表面及研磨垫上生成的副产物；在所述晶圆表面与所述研磨垫之间加入流动的去离子水和研磨液，以第二研磨参数研磨所述晶圆表面；清洗所述晶圆表面并将所述晶圆从研磨垫上移开；其中，所述第一研磨参数与所述第二研磨参数包括研磨头压力、研磨头转速、研磨盘转速中的一种或多种；所述第二研磨参数小于所述第一研磨参数。本公开的化学机械研磨方法可以降低晶圆表面产生刮痕缺陷，提升晶圆表面平坦化程度。

技术研发人员：王全胜,韩树喜
受保护的技术使用者：杭州富芯半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7