CN104400618A - 用于FinFET多晶硅化学机械研磨的设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于FinFET多晶硅化学机械研磨的设备，包括：研磨头；研磨头清洗及衬底装卸单元，所述研磨头清洗及衬底装卸单元具有套筒，所述套筒环绕所述研磨头清洗及衬底装卸单元外侧设置，所述套筒能够沿所述研磨头清洗及衬底装卸单元的外侧进行上升和下降运动，所述套筒上升时，能够与所述研磨头清洗及衬底装卸单元形成一个半封闭的清洗单元，所述清洗单元用于衬底的多晶硅层表面的自然氧化层进行清洗；所述套筒下降时，研磨头将衬底从所述研磨头清洗及衬底装载卸载单元移走。本发明在FinFET多晶硅层的化学机械研磨之前，去除多晶硅层表面的自然氧化层，以确保后续的多晶硅层化学机械研磨工艺正行进行。

Description

用于FinFET多晶硅化学机械研磨的设备及方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种用于FinFET多晶硅化学机械研磨的设备及方法。
背景技术
在FinFET结构形成后，会沉积一定厚度的多晶硅层，之后需要利用化学机械研磨工艺使所述多晶硅层平坦化并且控制所述多晶硅层的厚度在目标值。在所述多晶硅层沉积完成后到对该多晶硅层进行化学机械研磨之前的时间段，多晶硅层会被空气氧化，在多晶硅层表面形成薄薄一层的氧化硅层(native oxide)。
由于对多晶硅层进行的化学机械研磨工艺采用的研磨液，对多晶硅层的研磨速率高而对氧化硅层的研磨速率很小。现有技术仅通过增加研磨时间，通过对氧化硅层进行低速研磨，导致FinFET多晶硅化学机械研磨时间较长，消耗大量的多晶硅的研磨液，也增加了成本。并且难以对化学机械研磨工艺进行控制，工艺稳定性差。
发明内容
本发明解决的问题提供一种用于对FinFET多晶硅进行化学机械研磨的设备，在FinFET多晶硅层的化学机械研磨之前，去除多晶硅层表面的自然氧化层，以确保后续的多晶硅层化学机械研磨工艺正行进行。
为解决上述问题，本发明提供一种用于FinFET多晶硅化学机械研磨的设备，包括：研磨头；研磨头清洗及衬底装卸单元，用于对所述研磨头进行清洗以及对衬底进行装载卸载，所述研磨头清洗及衬底装卸单元具有套筒，所述套筒环绕所述研磨头清洗及衬底装卸单元外侧设置，所述套筒能够沿所述研磨头清洗及衬底装卸单元的外侧进行上升和下降运动，所述套筒上升时，能够与所述研磨头清洗及衬底装卸单元形成一个半封闭的清洗单元，所述清洗单元用于衬底的多晶硅层表面的自然氧化层进行清洗；所述套筒下降时，研磨头将衬底从所述研磨头清洗及衬底装载卸载单元移走。
可选地，所述套筒侧壁形成有：第一进水口，用于向所述清洗单元提供氢氟酸溶液，所述氢氟酸溶液用于对所述自然氧化层进行清洗。
第二进水口，用于向所述清洗单元提供纯水，所述纯水用于对氢氟酸清洗后的衬底进行清洗；
出水口，用于将所述氢氟酸溶液以及纯水从所述清洗单元排出。
可选地，包括：
利用研磨头将衬底放置于研磨头清洗及衬底装卸单元的表面；
移开所述研磨头；
将套筒上升，在套筒与所述研磨头清洗及衬底装卸单元之间形成清洗单元；
向所述清洗单元提供氢氟酸溶液，所述氢氟酸溶液浸没所述衬底；
将所述氢氟酸溶液排出所述清洗单元之外；
向所述清洗单元中提供纯水，对所述衬底进行清洗；
将所述纯水排出；
将所套筒下降并利用研磨头将衬底从所述研磨头清洗及衬底装卸单元移除。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明增加一个研磨前清洗步骤，对衬底进行清洗，以去除多晶硅层表面的自然氧化层，保证多晶硅层化学机械研磨的顺利进行。降低了研磨时间和研磨液的消耗，节约了成本，并且增加了化学机械研磨工艺的稳定性。
附图说明
图1是本发明一个实施例的用于FinFET多晶硅化学机械研磨的设备的结构示意图。
具体实施方式
由于FinFET多晶硅层沉积后，在多晶硅层表面会形成自然氧化层，该自然氧化层会影响多晶硅层化学机械研磨工艺，延长研磨时间并且增大研磨液的消耗量。本发明提出在对多晶硅层进行化学机械研磨之前，对衬底进行清洗，以去除自然氧化层。
具体地，本发明提供的FinFET多晶硅化学机械研磨的设备，包括：研磨头；研磨头清洗及衬底装卸单元，用于对所述研磨头进行清洗以及对衬底进行装载卸载，所述研磨头清洗及衬底装卸单元具有套筒，所述套筒环绕所述研磨头清洗及衬底装卸单元外侧设置，所述套筒能够沿所述研磨头清洗及衬底装卸单元的外侧进行上升和下降运动，所述套筒上升时，能够与所述研磨头清洗及衬底装卸单元形成一个半封闭的清洗单元，所述清洗单元用于衬底的多晶硅层表面的自然氧化层进行清洗；所述套筒下降时，研磨头将衬底从所述研磨头清洗及衬底装载卸载单元移走。
本发明所述的FinFET多晶硅化学机械研磨的设备是对现有的化学机械研磨设备进行改造获得，在本发明所述的化学机械研磨设备中，可实现对多晶硅层表面的自然氧化层进行清洗，之后继续在同一台化学机械研磨设备中对多晶硅层进行化学机械研磨工艺。结合图1所示的本发明一个实施例的用于FinFET多晶硅化学机械研磨的设备的结构示意图，为了简化表示，图中未示出研磨头，仅仅使出了衬底2放置在研磨头清洗及衬底装卸单元1表面后，该研磨头清洗及衬底装卸单元1的外侧的套筒3能够向上或向下移动，当向上移动时，套筒3与研磨头清洗及衬底装卸单元1之间形成清洗单元。
作为一个实施例，所述套筒3的侧壁形成有：
第一进水口4，用于向所述清洗单元提供氢氟酸溶液，所述氢氟酸溶液用于对所述自然氧化层进行清洗。
第二进水口5，与所述第一进水口4对称设置，用于向所述清洗单元提供纯水，所述纯水用于对氢氟酸清洗后的衬底进行清洗；
出水口(图中未示出)，用于将所述氢氟酸溶液以及纯水从所述清洗单元排出。
根据实际需要，所述第一进水口4和第二进水口5的位置和形状可以有其他的设置，并且，还可以有更多的进水口以提供氢氟酸或纯水，在此不做赘述。
上述FinFET多晶硅化学机械研磨的设备的工作方法包括：
利用研磨头(未示出)将衬底2放置于研磨头清洗及衬底装卸单元1的表面；
移开所述研磨头；
将套筒3上升，在套筒3与所述研磨头清洗及衬底装卸单元1之间形成清洗单元；
利用第一进水口4向所述清洗单元提供氢氟酸溶液，所述氢氟酸溶液浸没所述衬底；
利用出水口(未示出)将所述氢氟酸溶液排出所述清洗单元之外；
利用第二进水口5向所述清洗单元中提供纯水，对所述衬底2进行清洗；
利用出水口将所述纯水排出；
将所套筒下3降并利用研磨头将衬底2从所述研磨头清洗及衬底装卸单元1移除，继续进行多晶硅层的化学机械研磨步骤。
综上，本发明增加一个研磨前清洗步骤，对衬底进行清洗，以去除多晶硅层表面的自然氧化层，保证多晶硅层化学机械研磨的顺利进行。降低了研磨时间和研磨液的消耗，节约了成本，并且增加了化学机械研磨工艺的稳定性。
因此，上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于FinFET多晶硅化学机械研磨的设备，包括：研磨头；研磨头清洗及衬底装卸单元，用于对所述研磨头进行清洗以及对衬底进行装载卸载，所述研磨头清洗及衬底装卸单元具有套筒，其特征在于，所述套筒环绕所述研磨头清洗及衬底装卸单元外侧设置，所述套筒能够沿所述研磨头清洗及衬底装卸单元的外侧进行上升和下降运动，所述套筒上升时，能够与所述研磨头清洗及衬底装卸单元形成一个半封闭的清洗单元，所述清洗单元用于衬底的多晶硅层表面的自然氧化层进行清洗；所述套筒下降时，研磨头将衬底从所述研磨头清洗及衬底装载卸载单元移走。
2.如权利要求1所述的用于FinFET多晶硅化学机械研磨的设备，其特征在于，所述套筒侧壁形成有：第一进水口，用于向所述清洗单元提供氢氟酸溶液，所述氢氟酸溶液用于对所述自然氧化层进行清洗。
第二进水口，用于向所述清洗单元提供纯水，所述纯水用于对氢氟酸清洗后的衬底进行清洗；
出水口，用于将所述氢氟酸溶液以及纯水从所述清洗单元排出。
3.如权利要求1所述的用于FinFET多晶硅化学机械研磨的方法，其特征在于，
包括：
利用研磨头将衬底放置于研磨头清洗及衬底装卸单元的表面；
移开所述研磨头；
将套筒上升，在套筒与所述研磨头清洗及衬底装卸单元之间形成清洗单元；
向所述清洗单元提供氢氟酸溶液，所述氢氟酸溶液浸没所述衬底；
将所述氢氟酸溶液排出所述清洗单元之外；
向所述清洗单元中提供纯水，对所述衬底进行清洗；
将所述纯水排出；
将所套筒下降并利用研磨头将衬底从所述研磨头清洗及衬底装卸单元移除。
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