CN109262446A - 一种化学机械研磨方法和化学机械研磨装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种化学机械研磨方法和化学机械研磨装置，所述方法包括：提供待研磨的半导体晶圆，采用研磨头夹持所述半导体晶圆；驱动所述研磨头在第一研磨头位置与第二研磨头位置之间切换至少一次，所述第一研磨头位置悬于研磨垫上方，且高于所述第二研磨头位置，在所述第二研磨头位置下，所述半导体晶圆与研磨垫接触并进行化学机械研磨工艺；其中，在所述研磨头处于所述第一研磨头位置时，采用研磨液对所述研磨头和/或半导体晶圆进行冲刷。根据本发明的方法，可使研磨液进入研磨头下方，使研磨液与晶圆完全充分接触，提升了研磨均匀性和研磨速率。

Description

一种化学机械研磨方法和化学机械研磨装置
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，具体而言涉及一种化学机械研磨方法和化学机械研磨装置。
背景技术
随着集成电路制造过程中特征尺寸的缩小和金属互联的增加，对晶圆表面平整度的要求也越来越高。化学机械研磨(CMP)是将机械研磨和化学腐蚀结合的技术，是目前最有效的晶圆平坦化方法。化学机械研磨采用旋转的研磨头夹持住晶圆，并将其以一定压力压在旋转的研磨垫上，通过研磨浆料的作用，使晶圆表面在化学和机械的共同作用下实现平坦化。
如何在化学机械研磨中，提高研磨速率，提升研磨浆料利用率，减少生产成本，提高化学机械研磨的产率和品质是半导体制造厂商所长期关心与重视的问题。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
本发明提供了一种化学机械研磨方法，所述方法包括：
提供待研磨的半导体晶圆，采用研磨头夹持所述半导体晶圆；
驱动所述研磨头在第一研磨头位置与第二研磨头位置之间切换至少一次，所述第一研磨头位置悬于研磨垫上方，且高于所述第二研磨头位置，在所述第二研磨头位置下，所述半导体晶圆与研磨垫接触并进行化学机械研磨工艺；
其中，在所述研磨头处于所述第一研磨头位置时，采用研磨液对所述研磨头和/或所述半导体晶圆进行冲刷，以使所述半导体晶圆待研磨的表面分布有所述研磨液，并且执行所述化学机械研磨工艺时分布在所述表面的所述研磨液分布在所述半导体晶圆待研磨表面和所述研磨垫之间。
示例性的，对所述研磨头和/或所述半导体晶圆进行冲刷的时间为3～5s。
示例性的，所述对研磨头和/或所述半导体晶圆进行冲刷所采用的研磨液与所述化学机械研磨中采用的研磨液一致。
示例性的，所述采用研磨液对所述研磨头和/或所半导体晶圆进行冲刷的步骤在化学机械研磨工艺开始之前进行。
示例性的，所述采用研磨液对所述研磨头和/或所述半导体晶圆进行冲刷的步骤在化学机械研磨工艺的过程中进行。
示例性的，驱动所述研磨头在第一研磨头位置与第二研磨头位置之间切换至少两次，包括下述先后进行的步骤：
驱动所述研磨头至所述第一研磨头位置，在所述第一研磨头位置采用研磨液对所述研磨头和/或所述半导体晶圆进行冲刷；
驱动所述研磨头下降至所述第二研磨头位置，执行化学机械研磨工艺；
驱动所述研磨头上升至所述第一研磨头位置，在所述第一研磨头位置采用研磨液对所述研磨头和/或所述半导体晶圆进行冲刷；
驱动所述研磨头下降至所述第二研磨头位置，继续执行化学机械研磨工艺。
示例性的，所述采用研磨液对所述研磨头和/或所述半导体晶圆进行冲刷的步骤中保持研磨头旋转。
本发明还提供了一种化学机械研磨装置，所述装置包括：
研磨头，所述研磨头具有第一研磨头位置和第二研磨头位置，所述第一研磨头位置为所述研磨头夹持待研磨的半导体晶圆转移至研磨垫上方时的位置，所述第二研磨头位置为所述研磨头夹持所述待研磨晶圆与研磨垫接触并执行化学机械研磨的位置；
冲刷装置，冲刷装置用于在所述研磨头位于所述第二研磨头位置时对所述研磨头和/或所述半导体晶圆进行冲刷；以及
驱动装置，用于驱动所述研磨头在所述第一研磨头位置与所述第二研磨头位置之间切换。
示例性的，所述冲刷装置包括设置在研磨液传送装置上的研磨液喷头，所述研磨液喷头用于在研磨头位于第一研磨头位置时，将由研磨液传送装置传送到研磨垫上的研磨液喷洒至研磨头以对研磨头和/或所述半导体晶圆进行冲刷。
根据本发明的化学机械研磨装置和化学机械研磨方法，在研磨头处于第一研磨头位置时，采用对研磨头和/或半导体晶圆进行冲刷，可使研磨液在半导体晶圆表面充分分布，一方面避免晶圆和研磨垫接触后，晶圆表面研磨液分布不均匀，提升研磨均匀性；另一方面减少随着化学机械研磨的进行，研磨液在研磨垫与晶圆接触的表面分布逐渐减少的现象，进一步提升研磨均匀性，同时也提升了化学机械研磨的速率。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。
附图中：
图1为一种化学机械研磨方法的示意性流程图；
图2为一种化学机械研磨装置的结构示意图；
图3为根据本发明的一个实施例提出的化学机械研磨方法的示意性流程图；
图4A～4D为根据本发明的一个实施例提出的化学机械研磨方法中化学机械研磨装置中各部件所处状态的示意图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的描述，以说明本发明所述的化学机械研磨方法和化学机械研磨装置。显然，本发明的施行并不限于半导体领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本发明的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。
现在，将参照附图更详细地描述根据本发明的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。在附图中，为了清楚起见，夸大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的元件，因而将省略对它们的描述。
下面将以双金属镶嵌工艺中铜的化学机械研磨工艺为示例对本发明的原理进行示例性说明，需要理解的是，本发明以双金属镶嵌工艺中铜的化学机械研磨工艺为示例进行说明并不是要对本发明进行限定，任何化学机械研磨工艺均适用于本发明。
现有的化学机械研磨工艺中常采用研磨头夹持待研磨晶圆与研磨垫接触并进行相对运动进行化学机械研磨，一个典型的工艺过程如图1所示，首先执行步骤S101，提供待研磨的半导体晶圆；接着执行步骤S102，采用研磨头夹持所述半导体晶圆转移至研磨头位置，在所述研磨头位置下所述半导体晶圆保持与研磨垫接触并进行化学机械研磨。如图2，示出了一个典型的化学机械研磨装置上在进行化学机械研磨时，各部件的工作状态图，其中半导体晶圆200在研磨头201的夹持下与研磨垫202保持接触，所述研磨头的压力为5～6psi，所述研磨垫202在研磨台的带动下逆势针旋转，所述转台转速为100～110rpm/min，所述研磨头201带动研磨晶圆200逆时针旋转，所述研磨头转速为50～60rpm/min，研磨头201带动晶圆200和研磨垫202之间保持相对运动；研磨液供给装置203用于向研磨垫202提供研磨液，所述研磨液流量为140～150ml/min；研磨垫调整器204用于调整研磨垫202的粗糙度，从而保证晶圆和研磨垫之间的研磨去除效率所述研磨垫调整器转速为30～35rpm/min，调整时间为40～45s。由于化学机械研磨工艺从开始到结束过程中，研磨头201夹持晶圆200与研磨垫202始终保持接触，在晶圆的待研磨表面与研磨垫接触的区域，研磨液分布往往出现不均匀，随着化学机械研磨的进行，往往进一步发生研磨液无法进入半导体晶圆与研磨垫之间的区域，如图2所示，在研磨头以外的区域分布较多(如图中点状示出)，研磨液无法进入晶圆和研磨垫接触的区域，从而造成在晶圆和研磨垫接触的区域上分布不均匀，进而影响研磨均匀性和研磨效率。
为此，本发明提供了一种化学机械研磨方法，所述方法包括：
提供待研磨的半导体晶圆，采用研磨头夹持所述半导体晶圆；
驱动所述研磨头在第一研磨头位置与第二研磨头位置之间切换至少一次，所述第一研磨头位置悬于研磨垫上方，且高于所述第二研磨头位置，在所述第二研磨头位置下，所述半导体晶圆与研磨垫接触并进行化学机械研磨工艺；
其中，在所述研磨头处于所述第一研磨头位置时，采用研磨液对所述研磨头和/或半导体晶圆进行冲刷，以使所述半导体晶圆待研磨的表面分布有所述研磨液，并且执行所述化学机械研磨工艺时分布在所述表面的所述研磨液分布在所述半导体晶圆待研磨表面和所述研磨垫之间。
根据本发明的化学机械研磨装置和化学机械研磨方法，在研磨头处于第一研磨头位置时，采用研磨液对研磨头和/或所述半导体晶圆进行冲刷，可使研磨液进入半导体晶圆表面，使研磨液在半导体晶圆表面充分分布，一方面避免晶圆和研磨垫接触后，晶圆表面研磨液分布不均匀，提升研磨均匀性；另一方面减少随着化学机械研磨的进行，研磨液在研磨垫与晶圆接触的表面分布逐渐减少的现象，进一步提升研磨均匀性，同时也提升了化学机械研磨的速率。
实施例一
参考图3和图4A～4D来描述本发明的一个实施例提出的一种化学机械研磨方法，其中，图3为根据本发明的实施例提出的化学机械研磨工艺的示意性流程图，图4A～4D为根据本发明的一个实施例提出的化学机械研磨方法中化学机械研磨装置中各部件所处状态的示意图。
执行步骤S301：提供待研磨的半导体晶圆，采用研磨头夹持所述半导体晶圆。
示例性的，所述待研磨的半导体晶圆包括半导体衬底以及依次形成于半导体衬底上的双金属镶嵌结构。本实施例以铜镶嵌结构的研磨为示例，其并不是要对本发明的技术方案进行限定，显然本发明的技术方案还可以应用于其它需要进行化学机械研磨的工艺中。
所述半导体衬底可包括任何半导体材料，此半导体材料可包括但不限于：Si、SiC、SiGe、SiGeC、Ge合金、GeAs、InAs、InP、NDC(Nitrogen dopped Si1icon Carbite，氮掺杂的碳化硅)，以及其它Ⅲ-Ⅴ或Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体。在本发明的一个实施例中，半导体衬底为Si材料。
所述双金属镶嵌结构制作历程，利用双大马士革工艺在半导体衬底上形成金属互连结构的沟槽的过程为本领域技术人员所熟习的各种适宜的工艺技术，在此不作赘述。
在所述金属互连结构沟槽中形成有扩散阻挡层和金属Cu层，扩散阻挡层可以采用Ta、TaN或Ta和TaN组合，金属层和扩散阻挡层采用物理气相沉积工艺或者电镀工艺，或者本领域技术人员所熟悉的其他适宜的工艺技术，在此不做赘述。
在提供待研磨的半导体晶圆之后，采用研磨头加持半导体晶圆，具体的，所述研磨头可以是任何化学机械研磨设备中用于加持待研磨的半导体晶圆的研磨头，示例性的，采用具有真空吸盘，并对晶圆和研磨垫之间的接触压力具有调节作用的研磨头。所述研磨头加持半导体晶圆，其中半导体晶圆待研磨的表面与研磨垫相对。
接着，执行步骤S302：驱动所述研磨头在第一研磨头位置与第二研磨头位置之间切换至少一次，所述第一研磨头位置悬于研磨垫上方，且高于所述第二研磨头位置，在所述第二研磨头位置下，所述半导体晶圆与研磨垫接触并进行化学机械研磨工艺；其中，在所述研磨头处于所述第一研磨头位置时，采用研磨液对所述研磨头和/或半导体晶圆进行冲刷，以使所述半导体晶圆待研磨的表面分布有所述研磨液，并且执行所述化学机械研磨工艺时分布在所述表面的所述研磨液分布在所述半导体晶圆待研磨表面和所述研磨垫之间。
示例性的，驱动所述研磨头在第一研磨头位置与第二研磨头位置之间切换至少两次，以对所述研磨头和/或所述半导体晶圆进行两次冲刷。其中，包括在化学机械研磨工艺开始之前对所述研磨头和/或所述半导体晶圆进行一次冲刷，以及在化学机械研磨工艺过程中对所述研磨头和/或所述半导体晶圆进行一次冲刷。一方面，在化学机械研磨工艺开始之前，对所述研磨头和/或所述半导体晶圆进行一次冲刷，使研磨液分布与半导体晶圆表面，在晶圆和研磨垫接触后，使研磨液充分分布于半导体晶圆的整个表面，提升研磨均匀性；另一方面，在化学机械研磨工艺过程中，对所述研磨头和/或所述半导体晶圆进行一次冲刷，补充随着化学机械研磨的进行，研磨液在研磨垫与晶圆接触的表面分布的减少，进一步提升研磨均匀性，同时也提升了化学机械研磨的速率。
其中，所述驱动所述研磨头在第一研磨头位置与第二研磨头位置之间切换至少两次，包括下述先后进行的步骤：
驱动所述研磨头至所述第一研磨头位置，在所述第一研磨头位置采用研磨液对所述研磨头进行冲刷；
驱动所述研磨头下降至所述第二研磨头位置，执行化学机械研磨工艺；
驱动所述研磨头上升至所述第一研磨头位置，在所述第一研磨头位置采用研磨液对所述研磨头进行冲刷；
驱动所述研磨头下降至所述第二研磨头位置，继续执行化学机械研磨工艺。
示例性的，所述采用研磨液对所述研磨头和/或半导体晶圆进行冲刷的步骤在化学机械研磨工艺开始之前进行。
所述在化学机械研磨工艺开始之前采用研磨液对所述研磨头和/或半导体晶圆进行冲刷的步骤包括：在所述采用研磨头夹持所述半导体晶圆的步骤之后，驱动所述研磨头转移至第一研磨头位置；在所述第一研磨头位置采用研磨液对所述研磨头和/或半导体晶圆进行冲刷；驱动所述研磨头转移至第二研磨头位置，并开始执行化学机械研磨工艺。
首先，在所述采用研磨头夹持所述半导体晶圆的步骤之后，驱动所述研磨头转移至第一研磨头位置。参看图4A，示出了研磨头夹持待研磨晶圆之后，驱动所述研磨头转移至第一研磨头位置的示意图。研磨头401夹持待研磨晶圆400转移至第一研磨头位置，所述第一待研磨头位置位于研磨垫402上方，研磨垫设置于研磨台403上。在本实施例中，研磨头401夹持待研磨的半导体晶圆400转移至第一研磨头位置，其中，待研磨的半导体晶圆400上待研磨的表面，即金属Cu层表面面对研磨垫，而位于研磨垫上方。
接着，在所述第一位置下，采用研磨液对所述研磨头和/或半导体晶圆进行冲刷。
所述采用研磨液对所述研磨头和/或半导体晶圆进行冲刷的步骤，可以通过任何研磨液喷洒装置实现，示例性的，所述研磨液喷洒装置为冲刷装置，所述冲刷装置在研磨头处于第一研磨头位置时，采用研磨液对所述研磨头和/或半导体晶圆进行冲刷。继续参看图4A，冲刷装置404，对研磨头401进行冲刷，使得研磨液进入研磨头401加持的半导体晶圆400下方。所述对研磨头和/或半导体晶圆进行冲刷所采用的研磨液与所述化学机械研磨中采用的研磨液一致。使研磨液与晶圆研磨表面完全充分接触，避免晶圆和研磨垫接触后，晶圆表面研磨液分布不均匀，提升研磨均匀性；同时改善在研磨过程中因研磨工艺的进行，研磨液在研磨垫与晶圆接触的表面分布减少的现象，进一步提升研磨均匀性，同时提升研磨速率。示例性的，所述在所述第一位置下，采用研磨液对所述研磨头和/或半导体晶圆进行冲刷的时间为3s～5s，以使研磨液对所述研磨头冲刷充分，所述半导体晶圆的待研磨表面充分分布研磨液，同时不至于过度消耗研磨液
接着，驱动所述研磨头转移至第二研磨头位置，并开始执行化学机械研磨工艺。
参看图4B，将所述研磨头401和所述半导体晶圆400由所述第一研磨头位置下降至第二研磨头位置，在所述第二研磨头位置下，半导体晶圆400保持与研磨垫402接触并进行化学机械研磨。在本实施例中，研磨头401夹持待研磨的半导体晶圆400由第一研磨头位置下降至第二研磨头位置，在所述第二研磨头位置下，待研磨的半导体晶圆400的待研磨表面，即金属Cu层表面面对研磨垫，与研磨垫402接触，并进行化学机械研磨。
示例性的，在化学机械研磨工艺的过程中采用研磨液对所述研磨头和/或所述半导体晶圆进行冲刷。
下面参看图4B和4C对所述在化学机械研磨过程中采用研磨液对所述研磨头和/或所述半导体晶圆进行冲刷的步骤进行进一步说明。
参看图4B，在第二研磨头位置下，研磨头401加持半导体晶圆400与研磨垫402接触，研磨台403承载研磨垫402逆时针方向旋转，同时研磨头401加持半导体晶圆400顺时逆时针旋转。示例性的，在此过程中，化学机械研磨时间持续50～55s。与此同时，在化学机械研磨装置上其他部件的工作状态示意图参看图4D，其中，所述研磨头的压力为5.5～6.5psi，所述研磨垫402在研磨台403的带动下逆势针旋转，所述转台转速为100～110rpm/min，所述研磨头401带动研磨晶圆400逆时针旋转，所述研磨头转速为55～65rpm/min，研磨头201带动晶圆200和研磨垫202之间保持相对运动；研磨液供给装置203用于向研磨垫202提供研磨液，所述研磨液流量为120～130ml/min；研磨垫调整器406用于调整研磨垫202的粗糙度，从而保证晶圆和研磨垫之间的研磨去除效率所述研磨垫调整器转速为30～35rpm/min，调整时间为40～45s。
示例性的，所述在化学机械研磨过程中采用研磨液对所述研磨头和/或所述半导体晶圆进行冲刷的步骤包括：在所述第二研磨头位置下，在所述第二研磨头位置下，驱动所述研磨头至所述第一研磨头位置，在所述第一研磨头位置采用研磨液对所述研磨头和/或所述半导体晶圆进行冲刷；驱动所述研磨头下降至所述第二研磨头位置，驱动所述研磨头下降至所述第二研磨头位置，继续执行化学机械研磨工艺。
首先，在所述第二研磨头位置下，在所述第二研磨头位置下，驱动所述研磨头至所述第一研磨头位置，在所述第一研磨头位置采用研磨液对所述研磨头和/或所述半导体晶圆进行冲刷参看图4C和4D，在将研磨头401上升至第一研磨头位置，此时，半导体晶圆400跟随研磨头401由第二研磨头位置上升至第一研磨头位置，冲刷装置404对研磨头401进行冲刷，冲刷装置404对研磨头401进行冲刷的过程中使半导体晶圆研磨表面充分分布研磨液，一方面，改善在研磨过程中因研磨工艺的进行，研磨液在研磨垫与晶圆接触的表面分布逐渐减少的现象，提升研磨均匀性的同时提升研磨速率；另一方面，在采用研磨液对研磨头冲刷的过程中也对半导体晶圆表面的研磨副产物进行冲刷去除，也减少了晶圆表面残留物缺陷，提高了良率。在这一过程中，化学机械研磨过程中的其他部件的运转状态可以保持原有状态，以简化设备运转，或者停止运转，以减少消耗，本领域技术人员可以根据情况自行选择。
示例性的，所述冲刷装置包括设置在研磨液传送装置上的研磨液喷头，所述研磨液喷头在研磨头位于第一研磨头位置时，将由研磨液传送装置传送到研磨垫上的研磨液喷洒至研磨头以对研磨头和/或所述半导体晶圆进行冲刷。如图4D所示，冲刷装置404为设置在研磨液供给装置405上的研磨液喷头。所述冲刷装置采用设置在研磨液供给装置上的研磨液喷头，从而在研磨头由第二研磨头位置上升到第一研磨头位置后，研磨液供给装置405向研磨垫上供给的研磨液转而成为通过冲刷装置404转为向研磨头401喷洒，从而减少研磨液浪费，减少成本。
接着，驱动所述研磨头下降至所述第二研磨头位置，驱动所述研磨头下降至所述第二研磨头位置，继续执行化学机械研磨工艺。在这一过程中，研磨头和半导体晶圆恢复到化学机械研磨工艺的位置，参看图4B，此时，研磨头401夹持半导体晶圆400与研磨垫402接触并继续进行化学机械研磨20～25s。由于在步骤S502中，冲刷装置404对研磨头和/或所述半导体晶圆进行冲刷，研磨液进入研磨头下方，半导体晶圆与垫接触的区域中，研磨液充分分布，研磨液与晶圆完全充分的接触，从而使这一步骤中，可以充分利用研磨液，提高了半导体晶圆表面的均匀性的同时可以减少研磨时间，提升化学机械研磨速率。继续参看图4D，由于冲刷装置404对研磨头401进行冲刷后，在研磨头401下方、半导体晶圆400与研磨垫402接触的区域，研磨液充分分布(点状示出)。同时在这一过程中，化学机械研磨装置上的各部件的运行参数可与对研磨头和/或半导体晶圆进行冲刷前进行化学机械研磨工艺的参数保持一致，以减少参数调节次数，增加化学机械研磨工艺过程的稳定性。示例性的，所述在化学机械研磨过程中采用研磨液对所述研磨头和/或半导体晶圆进行冲刷的步骤中保持研磨头旋转，一方面增加研磨液在半导体晶圆表面的分布均匀性，改善冲刷效果，另一方简化工艺过程中对研磨头进行设定的步骤，从而减少设备运行时间，也进一步增加化学机械研磨工艺的稳定性。
需要理解的是，本实施例中描述的在化学机械研磨开始前以及在化学机械研磨过程中采用研磨液对研磨头和/或所述半导体晶圆进行冲刷的步骤仅仅是示例性的，其他采用研磨液对研磨头和/或所述半导体晶圆进行冲刷的步骤，包括在化学机械研磨开始前或在化学机械研磨过程中择一情况下对研磨头和/或半导体晶圆进行冲刷、化学机械研磨进行不同时间后对研磨头和/或半导体晶圆进行冲刷、对研磨头和/或半导体晶圆进行多次冲刷，以及冲刷后对进行不同时间的化学机械研磨的控制均可实现本发明的目的，均包括在本发明的范围中。
实施例二
本发明还提供了一种化学机械研磨装置，所述装置包括：
研磨头，所述研磨头具有第一研磨头位置和第二研磨头位置，所述第一研磨头位置为所述研磨头夹持待研磨的半导体晶圆转移至研磨垫上方时的位置，所述第二研磨头位置为所述研磨头夹持所述待研磨晶圆与研磨垫接触并执行化学机械研磨的位置；
研磨液喷洒装置，所述研磨液喷洒装置在所述研磨头位于所述第一研磨头位置时对所述研磨头和/或半导体晶圆进行冲刷；以及
驱动装置，所述驱动装置驱动研磨头在所述第一研磨头位置与所述第二研磨头位置之间切换。
参看图4A、4B示出了根据本发明的实施例的化学机械研磨装置的示意图。所述装置包括研磨头401，所述研磨头具有第一研磨头位置和第二研磨头位置。如图4A所示，所述第一研磨头位置为研磨头401夹持待研磨的半导体晶圆400转移至研磨垫402上方时的位置。如图4B所示，所述第二研磨头位置为研磨头401夹持待研磨的半导体晶圆400与研磨垫402接触并执行化学机械研磨的位置。所述化学机械研磨装置还包括驱动装置，所述驱动装置驱动研磨头在所述第一研磨头位置与所述第二研磨头位置之间切换。
所述化学机械研磨装置还包括冲刷装置，所述冲刷装置404在所述研磨头位于第一研磨头位置时对所述研磨头和/或半导体晶圆进行冲刷，如图4A所示，所述冲刷装置404在研磨头位于第一研磨头位置时对所述研磨头401进行冲刷，在研磨前使研磨液与晶圆研磨表面完全充分接触，避免晶圆和研磨垫接触后，晶圆表面研磨液分布不均匀，提升研磨均匀性；在研磨过程中使半导体晶圆研磨表面充分分布研磨液，改善在研磨过程中因研磨工艺的进行，研磨液在研磨垫与晶圆接触的表面分布逐渐减少的现象，提升研磨均匀性的同时提升研磨速率，同时在化学机械研磨过程中采用研磨液对研磨头冲刷的过程中也对半导体晶圆表面的研磨副产物进行冲刷去除，也减少了晶圆表面残留物缺陷，提高了良率。
示例性的，所述冲刷装置包括设置在研磨液传送装置上的研磨液喷头，所述研磨液喷头在研磨头位于第一研磨头位置时，将由研磨液传送装置传送到研磨垫上的研磨液喷洒至研磨头以对研磨头和/或半导体晶圆进行冲刷。如图4D所示，冲刷装置404为设置在研磨液供给装置405上的研磨液喷头。所述冲刷装置采用设置在研磨液供给装置上的研磨液喷头，一方面简化装置构造，另一方面充分利用在研磨头由第二研磨头位置上升到第一研磨头位置后，研磨液供给装置向研磨垫上供给的研磨液，使之由向研磨垫供给转向研磨头喷洒，从而减少研磨液浪费，减少成本。
综上所述，根据本发明的化学机械研磨装置和化学机械研磨方法，在研磨头处于第一研磨头位置时，采用对研磨头和/或半导体晶圆进行冲刷，可使研磨液进入半导体晶圆表面，使研磨液在半导体晶圆表面充分分布，一方面避免晶圆和研磨垫接触后，晶圆表面研磨液分布不均匀，提升研磨均匀性；另一方面减少随着化学机械研磨的进行，研磨液在研磨垫与晶圆接触的表面分布逐渐减少的现象，进一步提升研磨均匀性，同时也提升了化学机械研磨的速率。
本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (9)

1.一种化学机械研磨方法，其特征在于，所述方法包括：
提供待研磨的半导体晶圆，采用研磨头夹持所述半导体晶圆；
驱动所述研磨头在第一研磨头位置与第二研磨头位置之间切换至少一次，所述第一研磨头位置悬于研磨垫上方，且高于所述第二研磨头位置，在所述第二研磨头位置下，所述半导体晶圆与所述研磨垫接触并进行化学机械研磨工艺；
其中，在所述研磨头处于所述第一研磨头位置时，采用研磨液对所述研磨头和/或所述半导体晶圆进行冲刷，以使所述半导体晶圆待研磨的表面分布有所述研磨液，并且执行所述化学机械研磨工艺时分布在所述表面的所述研磨液分布在所述半导体晶圆待研磨表面和所述研磨垫之间。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述研磨头和/或所述半导体晶圆进行冲刷的时间为3～5s。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对研磨头和/或所述半导体晶圆进行冲刷所采用的研磨液与所述化学机械研磨中采用的研磨液一致。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用研磨液对所述研磨头和/或所述半导体晶圆进行冲刷的步骤在化学机械研磨工艺开始之前进行。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用研磨液对所述研磨头和/或所述半导体晶圆进行冲刷的步骤在化学机械研磨工艺的过程中进行。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，驱动所述研磨头在所述第一研磨头位置与所述第二研磨头位置之间切换至少两次，包括下述先后进行的步骤：
驱动所述研磨头至所述第一研磨头位置，在所述第一研磨头位置采用研磨液对所述研磨头和/或所述半导体晶圆进行冲刷；
驱动所述研磨头下降至所述第二研磨头位置，执行化学机械研磨工艺；
驱动所述研磨头上升至所述第一研磨头位置，在所述第一研磨头位置采用研磨液对所述研磨头和/或所述半导体晶圆进行冲刷；
驱动所述研磨头下降至所述第二研磨头位置，继续执行化学机械研磨工艺。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述采用研磨液对所述研磨头和/或所述半导体晶圆进行冲刷的步骤中保持所述研磨头旋转。
8.一种化学机械研磨装置，其特征在于，所述装置包括：
研磨头，所述研磨头具有第一研磨头位置和第二研磨头位置，所述第一研磨头位置为所述研磨头夹持待研磨的半导体晶圆转移至研磨垫上方时的位置，所述第二研磨头位置为所述研磨头夹持所述待研磨晶圆与研磨垫接触并执行化学机械研磨的位置；
冲刷装置，用于在所述研磨头位于所述第一研磨头位置时对所述研磨头和/或所述半导体晶圆进行冲刷；以及
驱动装置，用于驱动所述研磨头在所述第一研磨头位置与所述第二研磨头位置之间切换。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述冲刷装置包括设置在研磨液传送装置上的研磨液喷头，所述研磨液喷头用于在研磨头位于第一研磨头位置时，将由研磨液传送装置传送到研磨垫上的研磨液喷洒至研磨头以对所述研磨头和/或所述半导体晶圆进行冲刷。
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