[發明專利]一種化學機械研磨方法和化學機械研磨設備

有效

• 申請號: 201410357405.0
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN105364699B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 鄧武鋒
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: B24B37/10
• 分類號: B24B37/10;B24B53/017
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 董巍;高偉

本發明提供一種化學機械研磨方法和一種化學機械研磨設備。所述化學機械研磨方法包括：步驟S1：提供待研磨的頂層為Al柵極層的晶圓；步驟S2：將所述晶圓置于化學機械研磨設備中，用研磨墊和研磨液對所述晶圓的Al柵極層進行化學機械研磨；步驟S3：待將所述Al柵極層研磨至目標位置時，去除所述化學機械研磨時在所述晶圓背面施加的壓力，將所述晶圓解除卡緊；步驟S4：在所述晶圓為解除卡緊的狀態下，將所述研磨液或所述研磨液和H₂O₂的混合液噴灑在所述研磨墊上，以對所述研磨墊進行清洗；步驟S5：清洗完成后，從所述研磨墊中將所述晶圓移出。本發明的CMP法，與常規的CMP法相比，使得晶圓表面的劃痕缺陷減少了50％以上。

技術領域

本發明涉及半導體制造中的化學機械研磨(CMP)領域，特別涉及一種化學機械研磨方法和化學機械研磨設備。

背景技術

隨著半導體技術的不斷發展，半導體器件的尺寸不斷減小。32nm以下的高k金屬柵極逐漸成為當前半導體技術發展的主流方向。其中，鋁柵極由于其優異的特性而受到人們的青睞。

Al柵極的化學機械研磨(CMP)制程是形成鋁柵極的最重要的制程之一，化學機械研磨技術兼具有機械式研磨與化學式研磨兩種作用，可以使整個晶圓表面達到平坦化，從而精確地控制Al柵極臺階(step)。

但是，在常規的CMP制程中常常會在晶圓表面上造成許多缺陷，這些缺陷主要包括劃痕(scratch)、微粒、研磨液殘留物等，其中特別引起關注的是劃痕，因為它們通常是晶圓的致命的缺陷，會極大程度地降低晶圓的總的良率。

因此，為了在Al柵極的CMP制程中減少晶圓表面上的劃痕缺陷，亟需提出一種新的化學機械研磨方法和化學機械研磨設備。

發明內容

為了減少Al柵極的CMP制程在晶圓表面上產生的劃痕缺陷，本發明提供了一種化學機械研磨方法和化學機械研磨設備。

在本發明的第一方面，提供了一種化學機械研磨方法，所述方法包括：

步驟S1：提供待研磨的頂層為Al柵極層的晶圓；

步驟S2：將所述晶圓置于化學機械研磨設備中，用研磨墊和研磨液對所述晶圓的Al柵極層進行化學機械研磨；

步驟S3：待將所述Al柵極層研磨至目標位置時，去除所述化學機械研磨時在所述晶圓背面施加的壓力，將所述晶圓解除卡緊(de-chucking)；

步驟S4：在所述晶圓為解除卡緊的狀態下，將所述研磨液或所述研磨液和H₂O₂的混合液噴灑在所述研磨墊上，以對所述研磨墊進行清洗；

步驟S5：清洗完成后，從所述研磨墊中將所述晶圓移出。

可選地，所述步驟S2中的化學機械研磨包括依次進行的第一化學機械研磨、第二化學機械研磨和第三化學機械研磨，其中，在所述第三化學機械研磨將所述Al柵極層研磨至目標位置時，執行所述步驟S3和S4。

可選地，在所述第二化學機械研磨將所述Al柵極層研磨至目標位置時，也執行所述步驟S3和S4。

可選地，在所述第一化學機械研磨將所述Al柵極層研磨至目標位置時，也執行所述步驟S3和S4。

可選地，所述第一化學機械研磨、第二化學機械研磨和第三化學機械研磨分別在三個不同的研磨墊上進行。

可選地，所述第一化學機械研磨、第二化學機械研磨和第三化學機械研磨的研磨速率依次減小。

可選地，使所述步驟S4中的晶圓解除卡緊的狀態保持1-8s。

可選地，所述步驟S4中的研磨液或研磨液和H₂O₂的混合液的流體壓力為1psi-20psi。