CN105983898A - 晶圆表面氧化层的研磨方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种晶圆表面氧化层的研磨方法，将一表面形成有氧化层的晶圆置于研磨头上，所述研磨头施加一定压力使所述晶圆的表面紧压到研磨垫上，所述研磨垫上具有多个同心的环形凹槽；根据要研磨掉的氧化层的厚度，向所述研磨垫注入研磨液，同时选定所述研磨垫上距离研磨垫中心不同位置的凹槽注入相应流量的氨水，并设定研磨头的转速及承载所述研磨垫的转盘的转速，以对所述晶圆表面的氧化层进行研磨，较为合理的设定影响研磨均匀度的因素实现对晶圆表面氧化层的研磨，研磨后的氧化层表面较为平整，研磨掉的厚度较为均匀，提高了产品的良率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种晶圆表面氧化层的研磨方法。
背景技术
在半导体制造工艺中，随着半导体器件的高度集成化和小型化，对晶圆表面的平坦化工艺要求也相应越来越高，通常采用化学机械研磨实现对晶圆的平坦化工艺，化学机械研磨也是半导体器件制造过程中十分重要的一道工序，通过研磨液腐蚀晶圆表面的氧化层及多余的金属，达到表面平坦化的处理效果。
图1所示为化学机械研磨设备的基本结构的俯视图。该CMP设备主要包括研磨平台(图中未示出)、置于研磨平台上面的研磨垫(Pad)140、研磨头(Polishinghead)130、浆料传送装置(Slurry delivery)120以及研磨垫调整装置(PadConditioner)110。在进行CMP(化学机械研磨)时，将需要平坦化处理的晶圆置于研磨头130中，在研磨头130的一定压力(Down force)的作用下，使待平坦化的晶圆表面紧压到研磨垫140上；然后，研磨平台在动力装置的带动下旋转，研磨头130也进行同向旋转(例如均为逆时针旋转)，从而在浆料的同时作用下实现化学机械研磨。
但是，在实际研磨过程中，发现晶圆表面氧化层研磨厚度不均的问题比较显著，从显微镜下能看到晶圆表面明显的色度不均及过度磨损的迹象，这类缺陷从一定程度上影响了产品的良率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶圆表面氧化层的研磨方法，以解决晶圆表面氧化层在实际研磨过程中出现研磨厚度不均的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种晶圆表面氧化层的研磨方法，所述晶圆表面氧化层的研磨方法包括如下步骤：
将一表面形成有氧化层的晶圆置于研磨头上，所述研磨头施加一定压力使所述晶圆的表面紧压到研磨垫上，所述研磨垫上具有多个同心的环形凹槽；
根据要研磨掉的氧化层的厚度，向所述研磨垫注入研磨液，同时选定所述研磨垫上距离研磨垫中心不同位置的凹槽注入相应流量的氨水，并设定研磨头的转速及承载所述研磨垫的转盘的转速，以对所述晶圆表面的氧化层进行研磨。
可选的，在所述的晶圆表面氧化层的研磨方法中，向距离研磨垫中心位置越远的凹槽注入氨水时，注入的氨水的体积越大。
可选的，在所述的晶圆表面氧化层的研磨方法中，选定距离研磨垫中心的第五个凹槽时，注入0.5ml～1.5ml氨水，研磨头的转速为25rpm/min～30rpm/min，转盘的转速为50rpm/min～60rpm/min。
可选的，在所述的晶圆表面氧化层的研磨方法中，选定距离研磨垫中心的第七个凹槽时，注入1.5ml～2.5ml氨水，研磨头的转速为25rpm/min～30rpm/min，设定转盘的转速为50rpm/min～60rpm/min。
可选的，在所述的晶圆表面氧化层的研磨方法中，选定距离研磨垫中心的第九个凹槽时，注入2.5ml～3.5ml氨水，研磨头的转速为25rpm/min～30rpm/min，设定转盘的转速为50rpm/min～60rpm/min。
可选的，在所述的晶圆表面氧化层的研磨方法中，选定距离研磨垫中心的第十一个凹槽时，注入3.5ml～4.5ml氨水，研磨头的转速为25rpm/min～30rpm/min，设定转盘的转速为50rpm/min～60rpm/min。
可选的，在所述的晶圆表面氧化层的研磨方法中，所述研磨头施加的压力为4psi～6psi。
可选的，在所述的晶圆表面氧化层的研磨方法中，所述研磨液中溶有SeO2。
可选的，在所述的晶圆表面氧化层的研磨方法中，所述氨水的浓度为5％～15％。
在本发明所提供的晶圆表面氧化层的研磨方法中，将一表面形成有氧化层的晶圆置于研磨头上，所述研磨头施加一定压力使所述晶圆的表面紧压到研磨垫上，所述研磨垫上具有多个同心的环形凹槽；根据要研磨掉的氧化层的厚度，向所述研磨垫注入研磨液，同时选定所述研磨垫上距离研磨垫中心不同位置的凹槽注入相应流量的氨水，并设定研磨头的转速及承载所述研磨垫的转盘的转速，以对所述晶圆表面的氧化层进行研磨，较为合理的设定影响研磨均匀度的因素实现对晶圆表面氧化层的研磨，研磨后的氧化层表面较为平整，研磨掉的厚度较为均匀，提高了产品的良率。
附图说明
图1是化学机械研磨设备的基本结构的俯视图；
图2是本发明一实施例中晶圆表面氧化层的研磨方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的晶圆表面氧化层的研磨方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参考图1及图2，图2为本发明一实施例中晶圆表面氧化层的研磨方法的流程图，如图2所示，所述的晶圆表面氧化层的研磨方法包括以下步骤：
首先，执行步骤S1，将一表面形成有氧化层的晶圆置于研磨头130上，所述研磨头130施加一定压力使所述晶圆的表面紧压到研磨垫140上，所述研磨垫140上具有多个同心的环形凹槽。具体请继续参考图1进行理解。其中，所述研磨头130施加的压力为4psi～6psi。
接着，执行步骤S2，根据要研磨掉的氧化层的厚度，向所述研磨垫140注入研磨液，同时选定所述研磨垫140上距离研磨垫140中心不同位置的凹槽注入相应流量的氨水，并设定研磨头130的转速及承载所述研磨垫140的转盘的转速，以对所述晶圆表面的氧化层进行研磨。
较佳的，所述氨水的浓度为5％～15％。经研究发现研磨效果受PH值的影响，而在注入研磨液的同时注入氨水的目的是改变研磨过程的PH值，使晶圆在较佳的PH下进行研磨，从而获得较好的研磨效果。
进一步的，所述研磨液溶有SeO2。
进一步的，向距离研磨垫140中心位置越远的凹槽注入氨水时，注入的氨水的体积越大。
下面结合4个实施例及表格1进一步理解步骤S2。
表1中包括两个采用现有的研磨方法对晶圆表面氧化层的研磨后其相关参数及采用本发明的研磨方法对这两个晶圆表面氧化层的研磨后相关参数的情况。参考表1，其中标号#1-BL及#2-BL对应两个采用现有的研磨方法后的情况，RR表示研磨率，Nu表示晶圆表面的均匀性，Nu越小说明研磨后的平整度越好，PD数量表示研磨后晶圆表面氧化层上的研磨掉的残留颗粒量。
| 标号 | RR | Nu％ | PD数量 |
| (#1)-BL | 1728.982 | 15.79％ | -5 |
| (#2)-BL | 1600.896 | 22.86％ | -13 |
| (#3)-1 | 1929.382 | 15.55％ | -10 |
| (#4)-1 | 2214.37 | 10.05％ | -6 |
| (#5)-2 | 2110.866 | 10.30％ | -81 |
| (#6)-2 | 2209.468 | 12.01％ | 99 |
| (#7)-3 | 2166.688 | 10.95％ | -1 |
| (#8)-3 | 2252.36 | 8.29％ | -7 |
| (#9)-4 | 2186.248 | 7.32％ | -86 |
| (#10)-4 | 2336.636 | 6.17％ | -56 |
表1
实施例一：
请参考表1中标号为(#3)-1，(#4)-1两行，这两行的参数分别对应标号(#1)-BL，(#2)-BL对应的晶圆。表1标号为(#3)-1，(#4)-1两行的参数是在选定距离研磨垫140中心的第五个凹槽时，注入0.5ml～1.5ml氨水，研磨头130的转速为25rpm/min～30rpm/min，转盘的转速为50rpm/min～60rpm/min后所获得的，由表中数据对比分析可知，在单位时间内研磨率提高了，Nu％由原来的15.79％减小至15.55％，说明平整度也有所提升，PD数量也有所增加。
实施例二：
请参考表1中标号为(#5)-2，(#6)-2两行，这两行的参数分别对应标号(#1)-BL，(#2)-BL对应的晶圆。表1标号为(#5)-2，(#6)-2两行的参数是在选定距离研磨垫140中心的第七个凹槽时，注入1.5ml～2.5ml氨水，研磨头130的转速为25rpm/min～30rpm/min，设定转盘的转速为50rpm/min～60rpm/min。
实施例三：
请参考表1中标号为(#7)-3，(#8)-3两行，这两行的参数分别对应标号(#1)-BL，(#2)-BL对应的晶圆。表1标号为(#7)-3，(#8)-3两行的参数是在选定距离研磨垫140中心的第九个凹槽时，注入2.5ml～3.5ml氨水，研磨头130的转速为25rpm/min～30rpm/min，设定转盘的转速为50rpm/min～60rpm/min。
实施例四：
请参考表1中标号为(#9)-4，(#10)-4两行，这两行的参数分别对应标号(#1)-BL，(#2)-BL对应的晶圆。表1标号为(#9)-4，(#10)-4两行的参数是在选定距离研磨垫140中心的第十一个凹槽时，注入3.5ml～4.5ml氨水，研磨头130的转速为25rpm/min～30rpm/min，设定转盘的转速为50rpm/min～60rpm/min。
上述四个实施例仅是本申请的四种情况，当然对于选择注入氨水的位置、有关研磨头130转速及转盘的转速的设置包括但不局限于上述的几种情况，只要符合对于晶圆表面氧化层的实际研磨需求即可。
综上，在本发明所提供的晶圆表面氧化层的研磨方法中，将一表面形成有氧化层的晶圆置于研磨头上，所述研磨头施加一定压力使所述晶圆的表面紧压到研磨垫上，所述研磨垫上具有多个同心的环形凹槽；根据要研磨掉的氧化层的厚度，向所述研磨垫注入研磨液，同时选定所述研磨垫上距离研磨垫中心不同位置的凹槽注入相应流量的氨水，并设定研磨头的转速及承载所述研磨垫的转盘的转速，以对所述晶圆表面的氧化层进行研磨，较为合理的设定影响研磨均匀度的因素实现对晶圆表面氧化层的研磨，研磨后的氧化层表面较为平整，研磨掉的厚度较为均匀，提高了产品的良率。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (9)
1.一种晶圆表面氧化层的研磨方法，其特征在于，包括以下步骤：
将一表面形成有氧化层的晶圆置于研磨头上，所述研磨头施加一定压力使所述晶圆的表面紧压到研磨垫上，所述研磨垫上具有多个同心的环形凹槽；
根据要研磨掉的氧化层的厚度，向所述研磨垫注入研磨液，同时选定所述研磨垫上距离研磨垫中心不同位置的凹槽注入相应流量的氨水，并设定研磨头的转速及承载所述研磨垫的转盘的转速，以对所述晶圆表面的氧化层进行研磨。
2.如权利要求1所述的晶圆表面氧化层的研磨方法，其特征在于，向距离研磨垫中心位置越远的凹槽注入氨水时，注入的氨水的体积越大。
3.如权利要求2所述的晶圆表面氧化层的研磨方法，其特征在于，选定距离研磨垫中心的第五个凹槽时，注入0.5ml～1.5ml氨水，研磨头的转速为25rpm/min～30rpm/min，转盘的转速为50rpm/min～60rpm/min。
4.如权利要求2所述的晶圆表面氧化层的研磨方法，其特征在于，选定距离研磨垫中心的第七个凹槽时，注入1.5ml～2.5ml氨水，研磨头的转速为25rpm/min～30rpm/min，设定转盘的转速为50rpm/min～60rpm/min。
5.如权利要求2所述的晶圆表面氧化层的研磨方法，其特征在于，选定距离研磨垫中心的第九个凹槽时，注入2.5ml～3.5ml氨水，研磨头的转速为25rpm/min～30rpm/min，设定转盘的转速为50rpm/min～60rpm/min。
6.如权利要求2所述的晶圆表面氧化层的研磨方法，其特征在于，选定距离研磨垫中心的第十一个凹槽时，注入3.5ml～4.5ml氨水，研磨头的转速为25rpm/min～30rpm/min，设定转盘的转速为50rpm/min～60rpm/min。
7.如权利要求1-6中任一项所述的晶圆表面氧化层的研磨方法，其特征在于，所述研磨头施加的压力为4psi～6psi。
8.如权利要求1-6中任一项所述的晶圆表面氧化层的研磨方法，其特征在于，所述研磨液中溶有SeO2。
9.如权利要求1-6中任一项所述的晶圆表面氧化层的研磨方法，其特征在于，所述氨水的浓度为5％～15％。
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