CN102294643A - 化学机械抛光方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种化学机械抛光方法，所述化学机械抛光方法包括：利用抛光头夹持晶圆以在抛光垫上对所述晶圆进行化学机械抛光，在所述化学机械抛光过程中，所述抛光头自转且相对于所述抛光垫往复运动，其中在所述抛光头从所述抛光垫的中心向所述抛光垫的外沿移动的过程中，所述抛光头的运动速度减小，且在所述抛光头从所述抛光垫的外沿向所述抛光垫的中心移动的过程中，所述抛光头的运动速度增大。根据本发明实施例的化学机械抛光方法，可以用所述抛光头的运动速度的变化来抵消所述抛光垫不同内径上的线速度不均的影响，从而可以防止抛光垫外侧过度磨损，以减轻抛光垫磨损的不均匀性，从而可以延长抛光垫的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路领域，具体而言，涉及一种化学机械抛光方法。
背景技术
在集成电路的制造过程中，随着特征尺寸的缩小和金属互连层数的增加，对晶圆表面平整度的要求也越来越高，化学机械抛光是目前最有效的全局平坦化技术。化学机械抛光是将晶圆由旋转的抛光头夹持，并将其以一定压力压在旋转的抛光垫上，由磨粒和化学溶液组成的抛光液在晶圆和抛光垫之间流动，晶圆表面在化学和机械的共同作用下实现平坦化。
发明内容
本申请的发明人认识和意识到，在实际化学机械抛光过程中，抛光垫外侧的磨损往往比内侧的磨损更严重。究其原因，主要是抛光头往往以某一固定的速度摆动，由于抛光垫外侧的线速度大于内侧的线速度，从而导致了抛光垫外侧的磨损比内侧更严重。
本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种可以防止抛光垫外侧过度磨损，以减轻抛光垫磨损的不均匀性，从而可以延长抛光垫的使用寿命的化学机械抛光方法。
根据本发明实施例的化学机械抛光方法，所述化学机械抛光方法包括：利用抛光头夹持晶圆以在抛光垫上对所述晶圆进行化学机械抛光，在所述化学机械抛光过程中，所述抛光头自转且相对于所述抛光垫往复运动，其中在所述抛光头从所述抛光垫的中心向所述抛光垫的外沿移动的过程中，所述抛光头的运动速度减小，且在所述抛光头从所述抛光垫的外沿向所述抛光垫的中心移动的过程中，所述抛光头的运动速度增大。
根据本发明实施例的化学机械抛光方法，在所述化学机械抛光过程中，所述抛光头自转且相对于所述抛光垫往复运动，其中在所述抛光头从所述抛光垫的中心向所述抛光垫的外沿移动的过程中，所述抛光头的运动速度减小，且在所述抛光头从所述抛光垫的外沿向所述抛光垫的中心移动的过程中，所述抛光头的运动速度增大。由此，可以用所述抛光头的运动速度的变化来抵消所述抛光垫不同内径上的线速度不均的影响，从而可以防止抛光垫外侧过度磨损，以减轻抛光垫磨损的不均匀性，从而可以延长抛光垫的使用寿命。
另外，根据本发明上述实施例的化学机械抛光方法还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例的化学机械抛光方法，所述抛光头的运动速度分段减小且分段增大。由此，可以便于自动控制。
有利地，根据本发明的一个实施例的化学机械抛光方法，所述抛光头的运动速度沿所述抛光垫的径向分段减小且分段增大。由此，可以使抛光垫的磨损更为均匀。
有利地，根据本发明的一个实施例的化学机械抛光方法，所述抛光头的运动速度至少分2段减小且至少分2段增大。
进一步地，根据本发明的一个实施例的化学机械抛光方法，所述抛光头的运动速度分2-20段减小且分2-20段增大。
根据本发明的一个实施例的化学机械抛光方法，所述抛光头的运动速度连续减小且连续增大。
有利地，根据本发明的一个实施例的化学机械抛光方法，所述抛光头的运动速度沿所述抛光垫的半径连续减小且连续增大。
根据本发明的一个实施例的化学机械抛光方法，所述往复运动为往复平移。
有利地，根据本发明的一个实施例的化学机械抛光方法，所述往复运动为在所述抛光垫的中心与所述抛光垫的外沿之间沿所述抛光垫的径向的平移。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是利用根据本发明的一个实施例的化学机械抛光方法对晶圆进行化学机械抛光的示意图；
图2是利用根据本发明的一个实施例的化学机械抛光方法对晶圆进行化学机械抛光的抛光垫磨损量随抛光垫半径的变化示意图；和
图3是现有的化学机械抛光方法对晶圆进行化学机械抛光的抛光垫磨损量随抛光垫半径的变化示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本申请的发明人认识和意识到，在实际化学机械抛光过程中，抛光垫外侧的磨损往往比内侧的磨损更严重。究其原因，主要是抛光头往往以某一固定的速度摆动，由于抛光垫外侧的线速度大于内侧的线速度，从而导致了抛光垫外侧的磨损比内侧更严重。
下面参考附图来详细描述根据本发明实施的化学机械抛光方法。
如图1所示，根据本发明实施例的化学机械抛光方法包括：利用抛光头100夹持晶圆以在抛光垫(设在抛光盘200的上表面且覆盖整个抛光垫200的上表面，即如图1中所示的垂直于纸面向上的表面，抛光垫在图中未示出)上对所述晶圆进行化学机械抛光，在所述化学机械抛光过程中，抛光头100自转且相对于所述抛光垫(即相对于抛光盘200)往复运动，其中在抛光头100从所述抛光垫的中心向所述抛光垫的外沿移动的过程中，抛光头100的运动速度减小，且在抛光头100从所述抛光垫的外沿向所述抛光垫的中心移动的过程中，抛光头100的运动速度增大。
在此需要说明的是，根据本发明实施例的化学机械抛光方法所用到的抛光头100、抛光盘200、抛光液输送臂300、修整器400、抛光垫、抛光液等可以是已知的，这对于本领域的普通技术人员来说是可以理解的，因此不再赘述。
根据本发明实施例的化学机械抛光方法，在所述化学机械抛光过程中，抛光头100自转且相对于所述抛光垫往复运动，其中在抛光头100从所述抛光垫的中心向所述抛光垫的外沿移动的过程中，抛光头100的运动速度减小，且在抛光头100从所述抛光垫的外沿向所述抛光垫的中心移动的过程中，抛光头100的运动速度增大。由此，可以用抛光头100的运动速度的变化来抵消所述抛光垫不同内径上的线速度不均的影响，从而可以防止抛光垫外侧过度磨损，以减轻抛光垫磨损的不均匀性，从而可以延长抛光垫的使用寿命。
根据本发明的一个实施例，抛光头100的运动速度可以分段减小且分段增大。由此，可以便于实现根据本发明实施例的化学机械抛光方法的自动控制。
有利地，根据本发明的一些实施例，抛光头100的运动速度沿所述抛光垫的径向分段减小且分段增大。由此，可以使所述抛光垫的磨损更为均匀。
有利地，根据本发明的一个示例，抛光头100的运动速度至少分2段减小且至少分2段增大。由此，可以便于设定自动控制的参数。
进一步地，根据本发明的一个具体示例，抛光头100的运动速度分2-20段减小且分2-20段增大。由此，可以进一步便于设定自动控制的参数。
根据本发明的一个实施例，抛光头100的运动速度连续减小且连续增大。由此，可以使所述抛光垫的磨损更为均匀。
有利地，根据本发明的一些实施例，抛光头100的运动速度沿所述抛光垫的半径连续减小且连续增大。由此，可以进一步使所述抛光垫的磨损更为均匀。
根据本发明的一个实施例，所述往复运动为往复平移。由此，可以便于操作，而且可以更加充分地使抛光头100到达整个抛光垫表面，从而进一步提高抛光垫磨损的均匀性。
有利地，根据本发明的一个具体示例，所述往复运动为在所述抛光垫的中心与所述抛光垫的外沿之间沿所述抛光垫的径向的平移。由此，可以进一步便于操作。
图2是利用根据本发明的一个实施例的化学机械抛光方法对晶圆进行化学机械抛光的抛光垫磨损量随抛光垫半径的变化示意图。由图2可知，在利用根据本发明的实施例的化学机械抛光方法对晶圆进行化学机械抛光的过程中，由于采用抛光头100往复运动，且抛光头100的运动速度的变化来抵消所述抛光垫因不同内径而产生的线速度不同的影响，在所述抛光垫的半径在0-130mm的范围内，抛光垫的磨损量的变化范围为30-40μm，变化较为均匀。
而图3是现有的化学机械抛光方法对晶圆进行化学机械抛光的抛光垫磨损量随抛光垫半径的变化示意图。如图3所示，由于抛光头100的运动速度是恒定的，在所述抛光垫的半径在0-130mm的范围内，抛光垫的磨损量的变化范围为15-60μm，变化范围较大。
由以上图2和图3的对比可知，根据本发明实施例的化学机械抛光方法，在所述化学机械抛光过程中，抛光头100自转且相对于所述抛光垫往复运动，其中在抛光头100从所述抛光垫的中心向所述抛光垫的外沿移动的过程中，抛光头100的运动速度减小，且在抛光头100从所述抛光垫的外沿向所述抛光垫的中心移动的过程中，抛光头100的运动速度增大。由此，可以用抛光头100的运动速度的变化来抵消所述抛光垫不同内径上的线速度不均的影响，从而可以防止抛光垫外侧过度磨损，以减轻抛光垫磨损的不均匀性，从而可以延长抛光垫的使用寿命。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种化学机械抛光方法，其特征在于，包括：利用抛光头夹持晶圆以在抛光垫上对所述晶圆进行化学机械抛光，在所述化学机械抛光过程中，所述抛光头自转且相对于所述抛光垫往复运动，其中在所述抛光头从所述抛光垫的中心向所述抛光垫的外沿移动的过程中，所述抛光头的运动速度减小，且在所述抛光头从所述抛光垫的外沿向所述抛光垫的中心移动的过程中，所述抛光头的运动速度增大。
2.根据权利要求1所述的化学机械抛光方法，其特征在于，所述抛光头的运动速度分段减小且分段增大。
3.根据权利要求2所述的化学机械抛光方法，其特征在于，所述抛光头的运动速度沿所述抛光垫的径向分段减小且分段增大。
4.根据权利要求2所述的化学机械抛光方法，其特征在于，所述抛光头的运动速度至少分2段减小且至少分2段增大。
5.根据权利要求4所述的化学机械抛光方法，其特征在于，所述抛光头的运动速度分2-20段减小且分2-20段增大。
6.根据权利要求1所述的化学机械抛光方法，其特征在于，所述抛光头的运动速度连续减小且连续增大。
7.根据权利要求6所述的化学机械抛光方法，其特征在于，所述抛光头的运动速度沿所述抛光垫的半径连续减小且连续增大。
8.根据权利要求1所述的化学机械抛光方法，其特征在于，所述往复运动为往复平移。
9.根据权利要求8所述的化学机械抛光方法，其特征在于，所述往复运动为在所述抛光垫的中心与所述抛光垫的外沿之间沿所述抛光垫的径向的平移。
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