一種用于化學(xué)機械拋光工藝的拋光墊修整方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于化學(xué)機械拋光工藝的拋光墊修整方法，所述拋光墊修整方法至少包括步驟：提供修整器，以設(shè)定的壓力將所述修整器壓于拋光墊上；提供拋光頭，所述拋光頭夾持晶圓與所述拋光墊接觸；完成每片晶圓拋光工藝的時間內(nèi)，所述修整器修整拋光墊至少兩次。本發(fā)明提供的用于化學(xué)機械拋光的拋光墊修整方法能夠使晶圓在拋光過程中保持穩(wěn)定的拋光率，提高產(chǎn)品良率。本發(fā)明方案簡單，便于工業(yè)化應(yīng)用。
【專利說明】一種用于化學(xué)機械拋光工藝的拋光墊修整方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體工藝領(lǐng)域，特別是涉及一種用于化學(xué)機械拋光工藝的拋光墊修整方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體工藝流程中，化學(xué)機械拋光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)是非常重要的一道工序，有時也稱之為化學(xué)機械平坦化(Chemical MechanicalPlanarizat1n, CMP)。所謂化學(xué)機械拋光，它是采用化學(xué)與機械綜合作用從半導(dǎo)體硅片上去除多余材料，并使其獲得平坦表面的工藝過程?，F(xiàn)有的化學(xué)機械拋光裝置如圖1所示。具體來說，這種拋光方法通常是在拋光頭2的夾持下將晶圓3壓于一高速旋轉(zhuǎn)的拋光墊I上，并在包含有拋光液5和拋光顆粒的拋光漿料的作用下通過拋光墊I與晶圓3的相互摩擦達到平坦化的目的，由此看來，拋光墊I表面性能的好壞直接會影響拋光的質(zhì)量。在化學(xué)機械拋光過程中，被拋光下來的碎屑以及拋光墊I表面的拋光漿料會慢慢地填入拋光墊中，時間一長，拋光墊I表面將發(fā)硬發(fā)亮，形成釉面，變得打滑，無法再進行拋光。因而，對拋光墊I表面的保養(yǎng)是拋光工藝中必不可少的步驟，否則會影響晶片拋光的質(zhì)量。
[0003]一般，晶圓要經(jīng)過三步拋光才能完成拋光工藝，分別為粗拋、第一次精拋、第二次精拋。其中，第二次精拋是形成高質(zhì)量平坦表面的一個至為關(guān)鍵的步驟。在第二次精拋(簡稱拋光)工藝中，為了使拋光工藝順利進行，需使用修整器4對拋光墊的表面進行梳理調(diào)整，如圖1所示修整器4?，F(xiàn)有對拋光墊的修整方法是在進行每一片晶圓拋光時，修整器4對拋光墊僅進行一次修整，并且修整時間一般在整個拋光時間的前半部分，如圖2所示為現(xiàn)有的對拋光墊進行修整時的時序圖。但是，利用這種修整方法來修整拋光墊后發(fā)現(xiàn)，隨著越來越多的晶圓拋光工藝的進行，對于某些材料的拋光，拋光率會升高，而對于另一些材料的拋光，其拋光率又會降低，總之，晶圓的拋光率會變得不穩(wěn)定，這對整個工藝的穩(wěn)定性和可靠性將會造成很大的影響。目前，技術(shù)人員采用延長或縮短修整器的修整時間來解決拋光的拋光率問題，但是結(jié)果顯示拋光率不穩(wěn)定的問題仍然存在。
[0004]因此，提供一種改進的用于化學(xué)機械拋光光工藝的拋光墊修整方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的課題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種用于化學(xué)機械拋光工藝的拋光墊修整方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中晶圓拋光率不穩(wěn)定的問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種用于化學(xué)機械拋光工藝的拋光墊修整方法,所述拋光墊修整方法至少包括:
[0007]提供修整器，以設(shè)定的壓力將所述修整器壓于拋光墊上；
[0008]提供拋光頭，所述拋光頭夾持晶圓并使晶圓與所述拋光墊接觸；
[0009]完成每片晶圓拋光工藝的時間內(nèi)，所述修整器修整拋光墊至少兩次。
[0010]作為本發(fā)明的用于化學(xué)機械拋光工藝的拋光墊修整方法的一種優(yōu)選方案，修整器修整拋光墊的總時間為Tl，時間Tl的范圍為5?400秒。
[0011 ] 作為本發(fā)明的用于化學(xué)機械拋光工藝的拋光墊修整方法的一種優(yōu)選方案，修整器每次修整拋光墊的平均時間為T2，時間T2的范圍為5?50秒。
[0012]作為本發(fā)明的用于化學(xué)機械拋光工藝的拋光墊修整方法的一種優(yōu)選方案，所述修整器修整拋光墊的總時間Tl占晶圓拋光總時間的百分比范圍為5%?80%。
[0013]作為本發(fā)明的用于化學(xué)機械拋光工藝的拋光墊修整方法的一種優(yōu)選方案，所述設(shè)定的壓力范圍為0.1?20磅。
[0014]作為本發(fā)明的用于化學(xué)機械拋光工藝的拋光墊修整方法的一種優(yōu)選方案，所述拋光墊覆蓋于一拋光平臺上，所述拋光平臺帶動拋光墊以設(shè)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，所述拋光平臺的轉(zhuǎn)速的范圍為20?200轉(zhuǎn)/分鐘。
[0015]作為本發(fā)明的用于化學(xué)機械拋光工藝的拋光墊修整方法的一種優(yōu)選方案，所述修整器修整拋光墊時，修整器以設(shè)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，所述修整器的轉(zhuǎn)速范圍為20?200轉(zhuǎn)/分鐘。
[0016]作為本發(fā)明的用于化學(xué)機械拋光工藝的拋光墊修整方法的一種優(yōu)選方案，所述修整器包括基底和通過固定層設(shè)置在所述基底上的磨料顆粒，所述磨料顆粒與拋光墊接觸。
[0017]作為本發(fā)明的用于化學(xué)機械拋光工藝的拋光墊修整方法的一種優(yōu)選方案，所述磨料顆粒為金剛石。
[0018]如上所述，本發(fā)明的用于化學(xué)機械拋光的拋光墊修整方法，具有以下有益效果:所述拋光墊修整方法包括:提供修整器，以設(shè)定的壓力將所述修整器壓于拋光墊上；提供拋光頭，所述拋光頭夾持晶圓與所述拋光墊接觸；完成每片晶圓拋光工藝的時間內(nèi)，所述修整器修整拋光墊至少兩次。本發(fā)明采用修整器間歇性地修整拋光墊，能夠使晶圓在拋光過程中保持穩(wěn)定的拋光率，提高產(chǎn)品良率。本發(fā)明方案簡單，便于工業(yè)化應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的化學(xué)機械拋光裝置示意圖。
[0020]圖2為現(xiàn)有技術(shù)的修整器修整拋光墊的時序圖。
[0021]圖3為本發(fā)明的修整器修整拋光墊的時序圖。
[0022]圖4為本發(fā)明的用于化學(xué)機械拋光工藝的拋光墊修整方法流程圖。
[0023]圖5為本發(fā)明與現(xiàn)有的晶圓拋光率比較圖。
[0024]圖6為本發(fā)明與現(xiàn)有的晶圓拋光時間對比圖。
[0025]元件標(biāo)號說明
[0026]SI ?S3 步驟
[0027]I拋光墊
[0028]2 拋光頭
[0029]3晶圓
[0030]4修整器
[0031]5拋光液

【具體實施方式】
[0032]以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。
[0033]請參閱附圖。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0034]如圖4所示，本發(fā)明提供一種用于化學(xué)機械拋光工藝的拋光墊修整方法，該用于化學(xué)機械拋光墊的拋光墊的修整方法至少包括步驟:
[0035]首先進行步驟SI，提供修整器，以設(shè)定的壓力將所述修整器壓于拋光墊上。
[0036]所述拋光墊覆蓋于一拋光平臺上，所述拋光平臺帶動拋光墊以設(shè)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。所述拋光平臺的轉(zhuǎn)速為20?200轉(zhuǎn)/分鐘。本實施例中，所述拋光平臺的轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分鐘。所述拋光墊可以是單層或雙層結(jié)構(gòu)拋光墊，本實施例中，所述拋光墊為雙層結(jié)構(gòu)，其上層為硬質(zhì)拋光墊，與拋光液一起拋光置于其上的晶圓；下層為軟質(zhì)拋光墊，可作為拋光平臺和拋光墊的界面。所述拋光墊表面具有分布拋光液的凹槽結(jié)構(gòu)。
[0037]所述修整器包括基底和磨料顆粒。所述基底為圓形且由金屬材料制成。本實施例中，所述基底的材料為不銹鋼。所述磨料顆粒通過一固定層設(shè)置在所述基底上。其中，所述固定層可以是粘結(jié)劑，也可以是其他任何能將磨料顆粒固定于基底上的材料。所述磨料顆粒與拋光墊接觸，用于對拋光墊進行梳理調(diào)整。進一步地，所述磨料顆粒為金剛石。另外，所述磨料顆粒在基底上的排布方式不限，以能有效地將拋光墊上的污垢清除為準(zhǔn)。
[0038]所述修整器以設(shè)定的壓力壓于拋光墊，所述設(shè)定的壓力范圍為0.1?20磅。本實施例中，所述設(shè)定的壓力為2磅。
[0039]然后進行步驟S2，提供拋光頭，所述拋光頭夾持晶圓并使晶圓與所述拋光墊接觸。
[0040]所述拋光頭上還連接有使拋光頭旋轉(zhuǎn)的動力桿，拋光頭帶動晶圓以相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)晶圓表面的拋光。
[0041]需要說明的是，步驟SI和S2的工藝順序可以互換，不影響本發(fā)明的方案和有益效果O
[0042]在晶圓拋光的過程中，為了避免拋光墊上的硬化的拋光液劃傷晶圓表面，采用修整器對拋光墊進行修理，修理時，修整器相對于拋光墊高速旋轉(zhuǎn)，并以設(shè)定的軌跡在拋光墊上運動，在旋轉(zhuǎn)過程中，修整器下表面的超硬磨料顆粒會嵌入到拋光墊凹槽中以及拋光墊表面，將硬化的拋光液梳理出來，從而去除硬化的拋光液。
[0043]最后進行步驟S3，在完成每片晶圓拋光工藝的時間內(nèi)，所述修整器修整拋光墊至少兩次。
[0044]所述修整器修整拋光墊時，修整器以設(shè)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，所述修整器的轉(zhuǎn)速范圍為20?200轉(zhuǎn)/分鐘，本實施例中，所述修整器的轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分鐘。
[0045]本步驟進行晶圓的拋光工藝的同時，所述修整器是間歇性地修整所述拋光墊。其中，修整器修整拋光墊的總時間為Tl，時間Tl的范圍為5?400秒；修整器每次修整拋光墊的平均時間為T2，時間T2的范圍為5?50秒；修整器修整拋光墊的總時間Tl占拋光總時間的百分比范圍為5%?80%。
[0046]作為一個例子，若拋光墊拋光一片晶圓總共需要300秒，則可以設(shè)置修整器修理拋光墊三次，每次修整拋光墊的時間T2為50秒，那么修整器修整拋光墊的總時間Tl為3*50=150秒，修整器修整拋光墊的總時間T2占拋光總時間他的百分比為150/300=0.5，即50%。
[0047]作為一個例子，所述修整器修整拋光墊的次數(shù)為五次，如圖3所示。
[0048]作為一個例子，圖5所不為13片晶圓拋光時的拋光率變化情況,其中,用于夾持每一片晶圓的拋光頭為同一拋光頭。圖5中上方的三條線是通過本發(fā)明的修整方法修整拋光墊得到的晶圓拋光率變化曲線，修整的總時間分別占拋光總時間的25%、37.5%和50% ;圖5中最下方的曲線是通過現(xiàn)有的修整方法修整拋光墊得到的晶圓拋光率變化曲線。由圖5可以看到，通過本發(fā)明的修整方法修整的拋光墊，13片晶圓拋光時拋光率基本保持穩(wěn)定，而通過現(xiàn)有的修整方法修整的拋光墊，13片晶圓的拋光率呈現(xiàn)上升的趨勢。因此，本發(fā)明提供的用于化學(xué)機械拋光工藝的拋光墊的修整方法，能夠使晶圓的拋光率保持高穩(wěn)定性。
[0049]作為一個例子，圖6所示為本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的25片晶圓的拋光時間對比圖，其中，25片晶圓在同等的拋光條件下進行拋光，并且控制每一片晶圓的拋光厚度相同。圖6中上方的曲線是通過本發(fā)明的修整方法修整拋光墊得到的25片晶圓拋光時間的變化，下方的曲線是通過現(xiàn)有的修整方法修整拋光墊得到的25片晶圓拋光時間的變化。由圖6可以看出，通過本發(fā)明的修整方法修整的拋光墊，25片晶圓達到相同厚度時所使用的拋光時間較穩(wěn)定；而通過現(xiàn)有的修整方法修整的拋光墊，25片晶圓達到相同厚度時所使用的拋光時間變化較大，這也從側(cè)面了反映了本發(fā)明提供的用于化學(xué)機械拋光工藝的拋光墊的修整方法，在同等的拋光條件下，修整后的拋光墊能夠使晶圓的拋光速率更加穩(wěn)定。
[0050]綜上所述，本發(fā)明提供一種用于化學(xué)機械拋光工藝的拋光墊修整方法，所述拋光墊修整方法包括:提供修整器，以設(shè)定的壓力將所述修整器壓于拋光墊上；提供拋光頭，所述拋光頭夾持晶圓與所述拋光墊接觸；完成每片晶圓拋光工藝的時間內(nèi)，所述修整器修整拋光墊至少兩次。本發(fā)明采用修整器間歇性地修整拋光墊，能夠使晶圓在拋光過程中保持穩(wěn)定的拋光率，提高產(chǎn)品良率。本發(fā)明方案簡單，便于工業(yè)化應(yīng)用。
[0051]所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。
[0052]上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種用于化學(xué)機械拋光工藝的拋光墊修整方法，其特征在于，所述拋光墊修整方法至少包括步驟: 提供修整器，以設(shè)定的壓力將所述修整器壓于拋光墊上； 提供拋光頭，所述拋光頭夾持晶圓并使晶圓與所述拋光墊接觸； 完成每片晶圓拋光工藝的時間內(nèi)，所述修整器修整拋光墊至少兩次。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)機械拋光工藝的拋光墊修整方法，其特征在于:修整器修整拋光墊的總時間為Tl，時間Tl的范圍為5?400秒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)機械拋光工藝的拋光墊修整方法，其特征在于:修整器每次修整拋光墊的平均時間為T2，時間T2的范圍為5?50秒。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于化學(xué)機械拋光工藝的拋光墊修整方法，其特征在于:所述修整器修整拋光墊的總時間Tl占晶圓拋光總時間的百分比范圍為5%?80%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)機械拋光工藝的拋光墊修整方法，其特征在于:所述設(shè)定的壓力范圍為0.1?20磅。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)機械拋光工藝的拋光墊修整方法，其特征在于:所述拋光墊覆蓋于一拋光平臺上，所述拋光平臺帶動拋光墊以設(shè)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，所述拋光平臺的轉(zhuǎn)速的范圍為20?200轉(zhuǎn)/分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)機械拋光工藝的拋光墊修整方法，其特征在于:所述修整器修整拋光墊時，修整器以設(shè)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，所述修整器的轉(zhuǎn)速范圍為20?200轉(zhuǎn)/分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)機械拋光工藝的拋光墊修整方法，其特征在于:所述修整器包括基底和通過固定層設(shè)置在所述基底上的磨料顆粒，所述磨料顆粒與拋光墊接觸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于化學(xué)機械拋光工藝的拋光墊修整方法，其特征在于:所述磨料顆粒為金剛石。
【文檔編號】B24B53/12GK104416466SQ201310376775
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月26日
【發(fā)明者】胡平, 張健 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司