[發明專利]研磨墊、研磨機臺及研磨方法

在審

• 申請號: 201410110064.7
• 申請日: 2014-03-24
• 公開（公告）號: CN103862364A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 丁弋;朱也方;嚴鈞華
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: B24B37/20
• 分類號: B24B37/20;B24B37/04;B24B37/34
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 王宏婧

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，特別是涉及一種研磨墊、研磨機臺及研磨方法。?

背景技術

隨著CMOS電路線寬的不斷縮小，晶體管的一個關鍵指標：柵氧厚度也要不斷縮小。以intel為例90nm時代實際應用的柵氧厚度最低達到了1.2nm，45nm時代更是需要低至1nm以下的柵氧厚度。不過柵氧厚度是不能無限縮小的，因為薄到2nm以下的二氧化硅層不再是理想的絕緣體，會出現明顯的隧穿泄漏，而且將隨厚度減小指數級上升，1nm以下泄漏就會大到無法接受的程度。所以intel在45nm啟用high-k工藝。high-k工藝就是使用高介電常數的物質替代二氧化硅作為柵介電層。intel采用的介電常數為25的二氧化鉿作為柵介電層，二氧化鉿的介電常數相比二氧化硅的4高了6倍左右，所以同樣電壓同樣電場強度，介電層厚度可以大6倍，這樣就大大減小了柵泄漏。?

HKMG就是high-k柵介電層--金屬柵極技術，由于使用high-k的晶體管柵電場可以更強，如果繼續使用多晶硅柵極，柵極耗盡問題會更麻煩，所以采用金屬柵極，可以解決柵極耗盡的問題。目前，金屬柵極的材料一般采用金屬鋁。?

在HKMG集成方案中，金屬鋁化學機械研磨尤為重要，因為它決定著金屬柵極的質量，直接影響器件性能。在現有技術中，金屬鋁化學機械研磨過程同傳統的大馬士革銅化學機械研磨過程相似：?

第一步，在硬研磨墊上用鋁研磨液高移除速率去除大部分鋁，在抓取研磨終點控制晶片內(WIW)厚度均勻度的同時，利用實時輪廓控制(RTPC)系統來控制晶粒內(WID)厚度均勻度；?

第二步，在較軟的研磨墊上用高選擇比(鋁的移除速率與氧化硅移除速率之比)鋁研磨液和低移除速率去除剩余的各種功函數金屬和High-k材料，并利?用光學終點偵測系統確定研磨時間，并停留在氧化物層(high-K柵介電層)面上；?

第三步，在軟研磨墊上采用化學制品擦磨(Buffing)做表面處理。一般的，在第三步中，使用特定化學劑對金屬鋁表面處理，防止金屬鋁發生腐蝕。?

然而，采用現有技術的研磨方法，在第三步需要使用價格高的化學試劑，成本較高；并且，采用現有技術的研磨方法得到的金屬柵極具有大量的缺陷，影響器件的性能。?

發明內容

本發明的目的在于，提供一種研磨墊、研磨機臺及研磨方法，能夠避免或減少被研磨膜層的缺陷，從而提高產品的良率，并且有利于降低研磨成本。?

為解決上述技術問題，本發明提供一種研磨墊，所述研磨墊包括底層，所述底層包括一疏水層表面，所述疏水表面的接觸角大于等于90°。?

進一步的，在所述研磨墊中，所述疏水表面為一疏水薄膜，所述疏水薄膜位于所述底層上。?

進一步的，在所述研磨墊中，所述疏水薄膜為連接在所述底層上的疏水基團。?

進一步的，在所述研磨墊中，所述底層上具有凸起結構，所述凸起結構形成所述疏水表面。?

進一步的，在所述研磨墊中，所述凸起結構的粒徑范圍為3μm～30μm。?

根據本發明的另一面，本發明還提供一種研磨機臺，包括如上所述的任意一項研磨墊。?

進一步的，在所述研磨機臺中，所述研磨機臺還包括一吹氣裝置，所述吹氣裝置面向所述疏水表面，向所述疏水表面吹掃氣體。?

根據本發明的另一面，本發明還提供一種研磨方法，采用如上所述的研磨機臺進行研磨。?

進一步的，在所述研磨方法中，所述研磨機臺還包括一吹氣裝置，所述吹氣裝置面向所述疏水表面，在所述研磨機臺進行研磨時，所述吹氣裝置向所述疏水表面吹掃氣體。?

進一步的，在所述研磨方法中，采用所述研磨機臺對金屬鋁進行研磨。?

與現有技術相比，本發明提供的研磨墊、研磨機臺及研磨方法具有以下優點：?

本發明提供的研磨墊、研磨機臺及研磨方法中，所述研磨墊包括底層，所述底層包括一疏水層表面，所述疏水表面的接觸角大于等于90°與現有技術相比，所述疏水表面的表面張力較大，有利于水從所述研磨墊的表面滑落，在研磨過程中，水分很容易地從所述研磨墊的表面去除，避免水分接觸金屬鋁等薄膜材料，從而避免金屬鋁等薄膜受水分的影響(例如被腐蝕)，提高被研磨薄膜的質量；同時，由于水分很容易即被排出，所以，減少了特定化學試劑的用量，節約研磨成本。?

附圖說明

圖1為本發明第一實施例中研磨墊的示意圖；?

圖2為本發明第一實施例中疏水基團的示意圖；?

圖3為本發明第一實施例中研磨機臺的示意圖；?