CN109986456A - 化学机械研磨方法、系统及金属插塞的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供化学机械研磨方法、系统及金属插塞的制备方法，化学机械研磨方法包括如下步骤：1）提供形成有介质层的基底，介质层上形成有金属层；2）将基底进行第一次化学机械研磨，以去除覆盖于介质层表面的部分金属层，第一次化学机械研磨过程中，研磨液以第一流速供给；3）对基底进行第二次化学机械研磨，使残留于介质层表面的金属层完全去除，第二次化学机械研磨过程中，研磨液以第二流速供给，第二流速大于第一流速。本发明即可以控制研磨时间、节约生产成本，又研磨后得到金属插塞顶部不会存在凹陷，使得金属插塞具有较低的阻值。
Description
技术领域
本发明属于半导体制造技术领域，特别是涉及一种化学机械研磨方法、系统及金属插塞的制备方法。
背景技术
在现有的半导体工艺中，化学机械研磨工艺(CMP)是一项非常重要的工序。以金属钨化学机械研磨工艺(WCMP)为例，在钨连接填充孔(CT)的制备工艺中，一般是在氧化层内形成深井式深槽，然后再于所述深井式深槽内填充金属钨，在填充的过程中，氧化层的表面也会一同被沉积上金属钨；这时，需要通过金属钨化学机械研磨工艺将位于氧化层表面的金属钨去除，而只保留深井式深槽内的金属钨作为金属连线。在现有的对如图1中所示的包括介质层10及填满所述介质层10内的通孔并覆盖所述介质层10表面的钨层11的待研磨结构进行化学机械研磨的工艺中，如图2所示，在研磨结束之后会存在严重的凹陷(Recess)现象，即得到的所述钨插塞12的顶部会形成有凹陷13存在，并且，由于在研磨过程中研磨液太少，形成刮伤缺陷的概率也大大增加；所述钨插塞12顶部所述凹陷13的存在会使得钨插塞12的阻值大大增加，甚至使得钨插塞12的顶部会有氧化钨缺陷的产生，从而显著影响器件的性能。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种化学机械研磨方法、系统及金属插塞的制备方法，用于解决现有技术中由于化学机械研磨工艺中研磨液流速恒定不变存在，若研磨液流速过低容易在得到的金属插塞顶部形成凹陷及刮伤缺陷而导致使得钨插塞的阻值大大增加，从而影响器件的性能的问题。
为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供一种化学机械研磨方法，所述化学机械研磨方法包括如下步骤：
1)提供形成有介质层的基底，所述介质层上形成有金属层；
2)将所述基底正面朝下置于研磨垫上进行第一次化学机械研磨，以去除覆盖于所述介质层表面的部分所述金属层，其中，所述第一次化学机械研磨过程中，研磨液以具有第一流速供给，在步骤2)后所述介质层表面具有残留的所述金属层；及，
3)对所述基底进行第二次化学机械研磨，在步骤步骤3)后，所述介质层表面的所述金属层去除，其中，所述第二次化学机械研磨过程中，所述研磨液以第二流速供给，所述第二流速大于所述第一流速，使得所述第二次化学机械研磨的研磨速率小于第一次化学机械研磨的研磨速率。
作为本发明的一种优选方案，步骤2)中去除的所述金属层的厚度占步骤1)中覆盖于所述介质层表面的所述金属层的厚度60％～99％。
作为本发明的一种优选方案，步骤2)中去除的所述金属层的厚度占步骤1)中覆盖于所述介质层表面的所述金属层的厚度70％～90％。
作为本发明的一种优选方案，所述金属层包括钨层。
作为本发明的一种优选方案，所述金属层还包括氮化钛层，所述氮化钛层位于所述介质层与所述钨层之间。
作为本发明的一种优选方案，所述介质层还包括绝缘氧化层，在步骤3)后所述金属层具有平坦面。
作为本发明的一种优选方案，所述研磨液包含二氧化铈颗粒、去离子水、表面活性剂及双氧水。
作为本发明的一种优选方案，所述研磨液中，所述双氧水的质量百分比介于2％～4％。
作为本发明的一种优选方案，所述第一流速介于25毫升/分钟～75毫升/分钟；所述第二流速介于100毫升/分钟～200毫升/分钟。
本发明还提供一种在化学机械研磨系统，所述化学机械研磨系统包括：
研磨平台；
研磨垫，位于所述研磨平台的上表面；
研磨头，位于所述研磨垫的上方，用于将待研磨器件压制于所述研磨垫上进行化学机械研磨；
研磨液供给系统，用于向所述研磨垫的表面提供研磨液，所述研磨液供给系统包括研磨液供给源、输液管及喷头；其中，所述输液管一端与所述研磨液供给源相连接，另一端与所述喷头相连接，所述喷头位于所述研磨垫上方；以及，
控制模块，与所述研磨液供给系统相连接，用于调整所述研磨液供给系统向所述研磨垫提供所述研磨液的流速。
作为本发明的一种优选方案，所述化学机械研磨系统还包括量测模块，所述量测模块与所述控制模块相连接，用于量测化学研磨过程中去除的材料层的厚度，并将量测结果反馈至所述控制模块；所述控制模块依据所述量测模块的量测结果调整所述研磨液的流速。
作为本发明的一种优选方案，所述化学机械研磨系统还包括研磨调整组件，所述研磨调整组件用于在研磨过程中对所述研磨垫表面的平整度进行调整。
作为本发明的一种优选方案，所述研磨调整组件包括：
机械手臂；以及，
研磨调整盘，所述研磨调整盘固定于所述机械手臂的一端，用于在所述机械手臂的带动下对所述研磨垫表面的平整度进行调整。
本发明还提供一种金属插塞的制备方法，所述金属插塞的制备方法包括如下步骤：
1)提供一基底；
2)于所述基底的正面形成介质层；
3)于所述介质层内形成填充孔；
4)于所述介质层上形成金属层，所述金属层填满所述填充孔并覆盖所述介质层表面；
5)将正面形成有所述介质层及所述金属层的所述基底正面朝下置于研磨垫上进行第一次化学机械研磨，以去除覆盖于所述介质层表面的部分所述金属层，其中，所述第一次化学机械研磨过程中，研磨液以第一流速供给，在步骤5)后，所述介质层表面具有残留的所述金属层；及，
6)将所述研磨液的供给流速调整至第二流速，于所述第二流速条件下对所述基底进行第二次化学机械研磨，在步骤6)后，残留于所述介质层表面的所述金属层完全去除，以得到金属插塞，其中，所述第二流速大于所述第一流速。
作为本发明的一种优选方案，步骤5)中去除的所述金属层的厚度占步骤4)中覆盖于所述介质层表面的所述金属层的厚度70％～90％。
作为本发明的一种优选方案，步骤4)中形成的所述金属层包括钨层。
作为本发明的一种优选方案，步骤4)包括如下步骤：
4-1)于所述填充孔的侧壁、底部及所述介质层的表面形成氮化钛层；
4-2)于所述氮化钛层的表面形成钨层，所述钨层填满所述填充孔并覆盖位于所述介质层表面的所述氮化钛层的表面。
作为本发明的一种优选方案，所述研磨液包含二氧化铈颗粒、去离子水、表面活性剂及双氧水。
作为本发明的一种优选方案，所述研磨液中，所述双氧水的质量百分比介于2％～4％。
作为本发明的一种优选方案，所述第一流速介于25毫升/分钟～75毫升/分钟；所述第二流速介于100毫升/分钟～200毫升/分钟。
本发明还提供一种化学机械研磨方法，所述方法包括如下步骤：
1)提供形成有介质层的基底，所述介质层上形成有金属层；
2)将所述基底正面朝下置于研磨垫上进行第一次化学机械研磨，以去除覆盖于所述介质层表面的部分所述金属层，其中，所述第一次化学机械研磨过程中，使用第一研磨液以第一流速供给，在步骤2)后所述介质层表面具有残留的所述金属层；及，
3)对所述基底进行第二次化学机械研磨，以去除所述介质层表面的所述金属层，其中，所述第二次化学机械研磨过程中，使用第二研磨液以第二流速供给所述第二次化学机械研磨的研磨速率小于所述第一次化学机械研磨的研磨速率。
作为本发明的一种优选方案，所述第一次化学机械研磨的研磨速率介于800埃/分钟～2000埃/分钟，所述第二次化学机械研磨的研磨速率介于500埃/分钟～1600埃/分钟。
作为本发明的一种优选方案，步骤2)中去除的所述金属层的厚度占步骤1)中覆盖于所述介质层表面的所述金属层的厚度60％～99％。
作为本发明的一种优选方案，步骤2)中去除的所述金属层的厚度占步骤1)中覆盖于所述介质层表面的所述金属层的厚度70％～90％。
作为本发明的一种优选方案，所述金属层包括钨层。
作为本发明的一种优选方案，所述金属层还包括氮化钛层，所述氮化钛层位于所述介质层与所述钨层之间。
作为本发明的一种优选方案，所述第一研磨液及所述第二研磨液均包含二氧化硅颗粒、去离子水、表面活性剂及双氧水。
作为本发明的一种优选方案，所述第一研磨液及所述第二研磨液中，所述二氧化硅颗粒的质量百分比介于1％～7％，所述双氧水的质量百分比介于1％～7％。
作为本发明的一种优选方案，所述第二流速大于所述第一流速。
本发明还提供一种化学机械研磨系统，所述化学机械研磨系统包括：
研磨平台；
研磨垫，位于所述研磨平台的上表面；
研磨头，位于所述研磨垫的上方，用于将待研磨器件压制于所述研磨垫上进行化学机械研磨；
研磨液供给系统，用于向所述研磨垫的表面提供研磨液，所述研磨液供给系统包括第一研磨液供给源、第二研磨液供给源、第一输液管、第二输液管、第一喷头及第二喷头；其中，所述第一输液管一端与所述第一研磨液供给源相连接，另一端与所述第一喷头相连接，所述第一喷头位于所述研磨垫上方；所述第二输液管一端与所述第二研磨液供给源相连接，另一端与所述第二喷头相连接，所述第二喷头位于所述研磨垫上方；以及，
控制模块，与所述研磨液供给系统相连接，用于调整所述研磨液供给系统向所述研磨垫提供的研磨液种类及研磨液流速。
作为本发明的一种优选方案，所述化学机械研磨系统还包括量测模块，所述量测模块与所述控制模块相连接，用于量测化学研磨过程中去除的材料层的厚度，并将量测结果反馈至所述控制模块；所述控制模块依据所述量测模块的量测结果调整所述研磨液供给系统向所述研磨垫提供的研磨液种类及研磨液流速。
作为本发明的一种优选方案，所述化学机械研磨系统还包括研磨调整组件，所述研磨调整组件用于在研磨过程中对所述研磨垫表面的平整度进行调整。
作为本发明的一种优选方案，所述研磨调整组件包括：
机械手臂；以及，
研磨调整盘，所述研磨调整盘固定于所述机械手臂的一端，用于在所述机械手臂的带动下对所述研磨垫表面的平整度进行调整。
本发明还提供一种金属插塞的制备方法，所述金属插塞的制备方法包括如下步骤：
1)提供一基底；
2)于所述基底的正面形成介质层；
3)于所述介质层内形成填充孔；
4)于所述介质层上形成金属层，所述金属层填满所述填充孔并覆盖所述介质层表面；
5)将正面形成有所述介质层及所述金属层的所述基底正面朝下置于研磨垫上进行第一次化学机械研磨，以去除覆盖于所述介质层表面的部分所述金属层，其中，所述第一次化学机械研磨过程中，使用第一研磨液以第一流速供给，在步骤5)后，所述介质层表面具有残留的所述金属层；及，
6)对所述基底进行第二次化学机械研磨，完全去除残留于所述介质层表面的所述介质层，以得到接触插塞，其中，所述第二次化学机械研磨过程中，使用第二研磨液以第二流速供给，使得所述第二次化学机械研磨的研磨速率小于所述第一次化学机械研磨的研磨速率。
作为本发明的一种优选方案，步骤5)中去除的所述金属层的厚度占步骤4)中覆盖于所述介质层表面的所述金属层的厚度70％～90％。
作为本发明的一种优选方案，步骤4)中形成的所述金属层包括钨层。
作为发明的一种优选方案，步骤4)包括如下步骤：
4-1)于所述填充孔的侧壁、底部及所述介质层的表面形成氮化钛层；
4-2)于所述氮化钛层的表面形成钨层，所述钨层填满所述填充孔并覆盖位于所述介质层表面的所述氮化钛层的表面。
作为本发明的一种优选方案，所述第一研磨液及所述第二研磨液均包含二氧化硅颗粒、去离子水、表面活性剂及双氧水。
作为本发明的一种优选方案，所述第一研磨液及所述第二研磨液中，所述二氧化硅颗粒的质量百分比介于1％～7％，所述双氧水的质量百分比介于1％～7％。
作为本发明的一种优选方案，所述第二流速大于所述第一流速。
如上所述，本发明提供的化学机械研磨方法、系统及金属插塞的制备方法，具有以下有益效果：
本发明的化学机械研磨方法中，通过设定研磨前期研磨液的流速小于研磨后期研磨液的流速，在研磨前期研磨液的流速小可以快速去除大部分位于介质层上的金属层，在研磨后期只需要去除极少部分残留的金属层即可，又研磨后期研磨液流速比较大，对金属层的去除比较慢，且研磨液去除金属层的速率与去除介质层的速率大致相同，即可以控制研磨时间、节约生产成本，又可以避免在研磨后得到金属插塞顶部凹陷的形成，使得金属插塞具有较低的阻值，确保结构的性能。
本发明的化学机械研磨方法中，通过设定研磨前期第一研磨液的流速小于研磨后期第二研磨液的流速，在研磨前期第一研磨液的流速小可以快速去除大部分位于介质层上的金属层，在研磨后期只需要去除极少部分残留的金属层即可，又研磨后期第二研磨液流速比较大，对金属层的去除比较慢，且第二研磨液去除金属层的速率与去除介质层的速率大致相同，即可以控制研磨时间、节约生产成本，又可以避免在研磨后得到金属插塞顶部凹陷的形成，使得金属插塞具有较低的阻值，确保结构的性能。
附图说明
图1显示为现有技术中的待研磨结构的局部截面结构示意图。
图2显示为现有技术中的化学机械研磨工艺后得到的金属插塞顶部形成有凹陷的局部截面结构示意图。
图3显示为本发明实施例一中提供的化学机械研磨方法的流程图。
图4显示为本发明实施例一中提供的化学机械研磨方法的步骤1)中提供的结构的局部截面结构示意图。
图5显示为本发明实施例一中提供的化学机械研磨方法的步骤2)后得到结构的局部截面结构示意图。
图6显示为本发明实施例一中提供的化学机械研磨方法的步骤3)后得到结构的局部截面结构示意图。
图7显示为本发明实施例二中提供的在化学机械研磨系统的结构示意图。
图8显示为本发明实施例三中提供的金属插塞的制备方法的流程图。
图9至图15显示为本发明实施例三中提供的金属插塞的制备方法各步骤对应结构的截面结构示意图。
图16显示为本发明实施例四中提供的化学机械研磨方法的流程图。
图17显示为本发明实施例四中提供的化学机械研磨方法的步骤1)中提供的结构的局部截面结构示意图。
图18显示为本发明实施例四中提供的化学机械研磨方法的步骤2)后得到结构的局部截面结构示意图。
图19显示为本发明实施例四中提供的化学机械研磨方法的步骤3)后得到结构的局部截面结构示意图。
图20显示为本发明实施例五中提供的在化学机械研磨系统的结构示意图。
图21显示为本发明实施例六中提供的金属插塞的制备方法的流程图。
图22至图28显示为本发明实施例六中提供的金属插塞的制备方法各步骤对应结构的截面结构示意图。
组件标号说明
10 介质层
11 钨层
12 钨插塞
13 凹陷
20 基底
21 介质层
211 填充孔
22 金属层
221 钨层
2211 第一步化学机械研磨中去除的钨层
2212 第一步化学机械研磨后介质层表面残留的钨层
222 氮化钛层
23 金属插塞
31 研磨平台
32 研磨垫
33 研磨头
34 研磨液供给系统
341 研磨液供给源
3411 第一研磨液供给源
3412 第二研磨液供给源
342 输液管
3421 第一输液管
3422 第二输液管
343 喷头
3431 第一喷头
3432 第二喷头
35 控制模块
36 量测模块
37 研磨调整组件
371 机械手臂
372 研磨调整盘
d1 第一步化学机械研磨过程中去除的金属层的厚度
d2 覆盖于介质层表面的金属层的厚度
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图3至图28。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。
实施例一
请参阅图3，本发明提供一种化学机械研磨方法，所述化学机械研磨方法包括如下步骤：
1)提供形成有介质层的基底，所述介质层上形成有金属层；
2)将所述基底正面朝下置于研磨垫上进行第一次化学机械研磨，以去除覆盖于所述介质层表面的部分所述金属层，其中，所述第一次化学机械研磨过程中，研磨液以第一流速供给，在步骤2)后所述介质层表面具有残留的所述金属层；及，
3)对所述基底进行第二次化学机械研磨，在步骤3)后，所述介质层表面的所述金属层去除，其中，所述第二次化学机械研磨过程中，所述研磨液以第二流速供给，所述第二流速大于所述第一流速，使得所述第二次化学机械研磨的研磨速率小于所述第一次化学机械研磨的研磨速率。
在步骤1)中，请参阅图3中的S1步骤及图4，提供形成有介质层21的基底20，所述介质层21上形成有金属层22。
作为示例，所述基底20可以为任意一种基底，譬如硅基底、蓝宝石基底或氮化镓基底等等。所述基底20内形成有需要电学引出的功能器件，譬如MOS器件等等。
作为示例，所述介质层21的材料可以包括氧化硅(SiOx)或氮化硅(SiN)等等。
作为示例，所述介质层21还包括绝缘氧化层。
作为示例，所述金属层22可以仅包括钨层221，所述钨层221可以采用物理气相沉积工艺或化学气相沉积工艺等形成。
作为示例，所述金属层22还可以如图4包括钨(W)层221及氮化钛(TiN)层222；其中，所述氮化钛层222位于所述填充孔的侧壁及底部，并由所述填充孔延伸至所述介质层21的表面，且覆盖所述介质层21的表面；所述钨层221位于所述氮化钛层222的上表面，所述钨层221填满所述填充孔并覆盖位于所述介质层21表面的所述氮化钛层222的表面。
当然，在其他示例中，所述金属层22还可包括其他任意可以形成导电的金属插塞的金属层，譬如铜层、锡层、钛层、镍层、银层或金层中的至少一种。
在步骤2)中，请参阅图3中的S2步骤及图5，将所述基底20正面朝下置于研磨垫上进行第一次化学机械研磨，以去除覆盖于所述介质层21表面的部分所述金属层22，其中，所述第一次化学机械研磨过程中，研磨液以第一流速供给，在步骤2)后所述介质层21表面具有残留的所述金属层22。
需要说明的是，化学机械研磨过程中是将待研磨器件固定于一研磨头上，所述研磨头将所述待研磨器件压置于位于一研磨平台上表面的研磨垫，研磨液供给系统在向所述研磨垫上喷射研磨液的同时，所述研磨平台带动所述研磨垫旋转，所述研磨头带动所述待研磨器件做与所述研磨垫旋转方向相反的旋转，以对所述待研磨器件进行研磨。
作为示例，该步骤中使用的所述研磨液可以为任意一种可以对基底20进行研磨的研磨液，譬如，包含氧化硅(SiOx)颗粒的研磨或包含二氧化铈(CeO2)颗粒的研磨液；优选地，所述研磨液选自于包含二氧化铈颗粒的研磨液；更为优选地，本实施例中，所述研磨液包含二氧化铈颗粒、去离子水、表面活性剂及双氧水(H2O2)。所述研磨液中各组分的比例可以根据实际需要进行设定。优选地，本实施例中，所述双氧水的质量百分比介于2％～4％。所述表面活性剂包括阳离子型表面活性剂。
作为示例，在该步骤中，所述研磨液的流速相对比较慢，优选地，本实施例中，所述第一流速介于25毫升/分钟(ml/min)～75毫升/分钟，即所述第一次化学机械研磨过程中，所述研磨液自研磨系统向所述研磨垫喷射的所述研磨液的流速介于25毫升/分钟～75毫升/分钟。在所述第一次化学机械研磨过程中，所述研磨液的流速比较慢会使得所述研磨垫表面的研磨液比较少，所述研磨液越少，在研磨的过程中研磨垫上的研磨液的温度越高(可以大于35℃，甚至达到50℃以上)；又由于所述研磨液中含有双氧水，当研磨液温度越高时，待研磨器件(即本实施例中所述的基底20上的所述金属层22)与所述研磨液的化学反应越强烈，从而使得研磨速率较快。以所述金属层为钨层作为示例，在研磨过程中，在热效应的作用下，钨层会与所述研磨液中的双氧水反应生成氧化钨而被去除，并且，所述研磨液的流速越慢，研磨过程中的温度越高，该反应速度越快，即去除所述金属层22的速率越快。
作为示例，所述第一次化学机械研磨过程中去除的所述金属层22的厚度可以根据实际需要进行设定，由于在该步骤中的所述研磨液的第一流速较小，使得该步骤的研磨速率比较快，为了减少总的研磨时间，提高研磨效率，节约成本，在该步骤中去除的所述金属层22的厚度可以明显大于后续步骤中研磨过程中去除的所述金属层22的厚度；优选地，所述第一次化学机械研磨过程中去除的所述金属层22的厚度d1占覆盖于所述介质层21表面的所述金属层22厚度d2的60％～99％；更优选地，本实施例中，所述第一次化学机械研磨过程中去除的所述金属层22的厚度d1占覆盖于所述介质层21表面的所述金属层22厚度d2的70％～90％。
在步骤3)中，请参阅图3中的S3步骤及图6，对所述基底20进行第二次化学机械研磨，在步骤3)后，所述介质层21表面的所述金属层22去除，其中，所述第二次化学机械研磨过程中，所述研磨液以第二流速供给，所述第二流速大于所述第一流速，使得所述第二次化学机械研磨的研磨速率小于所述第一次化学机械研磨的研磨速率。
作为示例，该步骤中的所述第二次化学机械研磨与步骤2)中所述的第一次化学机械研磨在同一研磨设备上进行，更为具体的，该步骤中的所述第二次化学机械研磨与步骤2)中所述的第一次化学机械研磨为一连续的研磨过程，只需在所述第一次化学机械研磨之后调整所述研磨液的流速即可进行所述第二次化学机械研磨。本实施例中，该步骤中所述第二次化学机械研磨中使用的研磨液与步骤2)中所述的第一次化学机械研磨中使用的研磨液的成分完全相同。
作为示例，在所述第一流速介于25毫升/分钟(ml/min)～75毫升/分钟的前提下，所述第二流速介于100毫升/分钟～200毫升/分钟。由于该步骤所述的第二次化学机械研磨中研磨液的流速明显高于步骤2)所述的第一次化学机械研磨中研磨液的流速，该研磨过程中，研磨液的温度(低于40℃，甚至低于30℃)会明显低于所述第一次化学机械研磨中研磨液的温度，在所述研磨液温度较低的情况下，所述研磨液与所述金属层22之间的化学反应变得非常缓慢，甚至二者不会发生明显的化学反应，此时，仅依靠机械研磨的作用去除所述金属层22。虽然该步骤的所述第二次化学机械研磨过程中去除所述金属层22的速率比较慢，但由于在步骤2)所述的第一次化学机械研磨过程中已经去除了绝大部分的所述金属层22，该步骤中需要去除的所述金属层22仅占需要去除的所述金属层22的厚度10％～30％，所以整个研磨过程中的耗时也是非常短，可以确保具有较高的研磨效率。
需要说明的是，在步骤3)后在所述填充孔内的所述金属层22分离为具有平坦顶面的栓塞型态，在步骤3)所述的第二次化学机械研磨过程中，在去除残留于所述介质层21表面的所述金属层22之后，可能还会继续研磨去除部分所述介质层21及部分位于所述介质层21内的所述填充孔中的所述金属层22，但由于在所述第二次化学机械研磨过程中所述研磨液的温度比较低，所述研磨液几乎不会与所述金属层22发生反应，所述研磨液去除所述金属层22的速率与去除所述介质层21的速率相差无几，几乎相同，因此，在所述第二次化学机械研磨之后得到的金属插塞23的结构如图6所示，所述金属插塞23的顶部为一平面，不会出现如现有技术中图2中所示的凹陷13。
本发明的化学机械研磨方法中，通过设定第一次化学机械研磨过程中研磨液的流速小于第二次化学机械研磨过程中研磨液的流速，在研磨前期研磨液的流速小可以快速去除大部分位于所述介质层21上的所述金属层22，在研磨后期只需要去除极少部分残留的所述金属层22即可，又研磨后期研磨液流速比较大，对所述金属层22的去除比较慢，且所述研磨液去除所述金属层22的速率与去除所述介质层21的速率大致相同，即可以控制研磨时间、节约生产成本，又可以避免在研磨后得到所述金属插塞23顶部凹陷的形成，使得金属插塞23具有较低的阻值，确保结构的性能。
实施例二
请参阅图7，本发明还提供一种在化学机械研磨系统，所述化学机械研磨系统包括：研磨平台31；研磨垫32，所述研磨垫32位于所述研磨平台31的上表面；研磨头33，所述研磨头33位于所述研磨垫32的上方，用于将待研磨器件(如实施例一中所述的基底20)压制于所述研磨垫32上进行化学机械研磨；研磨液供给系统34，所述研磨供给系统34用于向所述研磨垫32的表面提供研磨液，所述研磨液供给系统34包括研磨液供给源341、输液管342及喷头343；其中，所述输液管342一端与所述研磨液供给源341相连接，另一端与所述喷头343相连接，所述喷头343位于所述研磨垫32上方；以及，控制模块35，所述控制模块35与所述研磨液供给系统34相连接，用于调整所述研磨液供给系统34向所述研磨垫32提供所述研磨液的流速。
具体的，所述化学机械研磨系统用于执行如实施例一中所述化学机械研磨方法，所述控制模块35与所述研磨液供给源341相连接，用于在研磨初期阶段(如实施例一中所述第一次化学机械研磨过程)控制所述研磨液供给系统34以第一流速向所述研磨垫32的表面提供所述研磨液，并在研磨后期阶段(实施例一中所述的第二次化学机械研磨过程)控制所述研磨液供给系统34以第二流速向所述研磨垫32的表面提供所述研磨液。更为具体的，所述控制模块35可以通过所述研磨液供给源341供给所述研磨液的速率以控制所述研磨液的流速。
作为示例，所述化学机械研磨系统还包括量测模块36，所述量测模块36与所述控制模块35相连接，用于量测化学研磨过程中去除的材料层(如实施例一中所述的金属层22)的厚度，并将量测结果反馈至所述控制模块35；所述控制模块35依据所述量测模块36的量测结果调整所述研磨液的流速。具体的，如实施例一中的方案所示，在化学机械研磨过程中，当所述量测模块36量测到去除的所述金属层22的厚度达到覆盖于所述介质层21表面的厚度的70％～90％时，所述量测模块36向所述控制模块35反馈量测结果信号，所述控制模块35控制所述研磨液供给系统34由第一流速调整为第二流速向所述研磨垫32的表面提供所述研磨液。
作为示例，所述化学机械研磨系统34还包括研磨调整组件37，所述研磨调整组件37用于在研磨过程中对所述研磨垫32表面的平整度进行调整。
作为示例，所述研磨调整组件37包括：机械手臂371；以及，研磨调整盘372，所述研磨调整盘372固定于所述机械手臂371的一端，用于在所述机械手臂371的带动下对所述研磨垫32表面的平整度进行调整。
实施例三
请参阅图8至图15，本发明还提供一种金属插塞的制备方法，所述金属插塞的制备方法包括如下步骤：
1)提供一基底；
2)于所述基底的正面形成介质层；
3)于所述介质层内形成填充孔；
4)于所述介质层上形成金属层，所述金属层填满所述填充孔并覆盖所述介质层表面；
5)将正面形成有所述介质层及所述金属层的所述基底正面朝下置于研磨垫上进行第一次化学机械研磨，以去除覆盖于所述介质层表面的部分所述金属层，其中，所述第一次化学机械研磨过程中，研磨液以第一流速供给，在步骤5)后，所述介质层表面具有残留的所述金属层；及，
6)对所述基底进行第二次化学机械研磨，在步骤6)后，残留于所述介质层表面的所述金属层完全去除，以得到金属插塞，其中，所述第二次化学机械研磨过程中，所述研磨液以第二流速供给，所述第二流速大于所述第一流速，使得所述第二次化学机械研磨的研磨速率小于所述第一次化学机械研磨的研磨速率。
在步骤1)中，请参阅图8中的S1步骤及图9，提供一基底20。
作为示例，所述基底20可以为任意一种基底，譬如硅基底、蓝宝石基底或氮化镓基底等等。所述基底20内形成有需要电学引出的功能器件，譬如MOS器件等等。
在步骤2)中，请参阅图8中的S2步骤及图10，于所述基底20的正面形成介质层21。
作为示例，所述介质层21的材料可以包括氧化硅(SiOx)或氮化硅(SiN)等等。具体的，可以采用物理气相沉积工艺或化学气相沉积工艺于所述基底20的正面形成所述介质层21。
在步骤3)中，请参阅图8中的S3步骤及图11，于所述介质层21内形成填充孔211。
作为示例，可以采用光刻及刻蚀工艺于所述介质层21内形成所述填充孔211。于所述介质层21内形成的所述填充孔211的数量可以根据实际需要进行设定，优选地，本实施中，所述填充孔211的数量可以为多个。
在步骤4)中，请参阅图8中的S4步骤及图12至图13，于所述介质层21上形成金属层22，所述金属层22填满所述填充孔211并覆盖所述介质层21表面。
在一示例中，于所述介质层21上形成金属层22包括如下步骤：
4-1)于所述填充孔211的侧壁、底部及所述介质层21的表面形成氮化钛层222，如图12所示，具体的，可以采用物理气相沉积工艺或化学气相沉积工艺形成所述氮化钛层222；
4-2)于所述氮化钛层222的表面形成钨层221，所述钨层221填满所述填充孔211并覆盖位于所述介质层21表面的所述氮化钛层222的表面，如图13所示，具体的，可以采用物理气相沉积工艺或化学气相沉积工艺形成所述钨层221。
在另一示例中，形成的所述金属层22包括钨层222，具体方法为还可以直接于所述填充孔211内及所述介质层21的表面形成钨层222作为所述金属层22。
在步骤5)中，请参阅图8中S5步骤及图14，将正面形成有所述介质层21及所述金属层22的所述基底20正面朝下置于研磨垫上进行第一次化学机械研磨，以去除覆盖于所述介质层21表面的部分所述金属层22，其中，所述第一次化学机械研磨过程中，研磨液以第一流速供给，在步骤5)后，所述介质层21表面具有残留的所述金属层22。
需要说明的是，化学机械研磨过程中是将待研磨器件固定于一研磨头上，所述研磨头将所述待研磨器件压置于位于一研磨平台上表面的研磨垫，研磨液供给系统在向所述研磨垫上喷射研磨液的同时，所述研磨平台带动所述研磨垫旋转，所述研磨头带动所述待研磨器件做与所述研磨垫旋转方向相反的旋转，以对所述待研磨器件进行研磨。
作为示例，该步骤中使用的所述研磨液可以为任意一种可以对基底20进行研磨的研磨液，譬如，包含氧化硅(SiOx)颗粒的研磨或包含二氧化铈(CeO2)颗粒的研磨液；优选地，所述研磨液选自于包含二氧化铈颗粒的研磨液；更为优选地，本实施例中，所述研磨液包含二氧化铈颗粒、去离子水、表面活性剂及双氧水(H2O2)。所述研磨液中各组分的比例可以根据实际需要进行设定。优选地，本实施例中，所述双氧水的质量百分比介于2％～4％。所述表面活性剂包括阳离子型表面活性剂。
作为示例，在该步骤中，所述研磨液的流速相对比较慢，优选地，本实施例中，所述第一流速介于25毫升/分钟(ml/min)～75毫升/分钟，即所述第一次化学机械研磨过程中，所述研磨液自研磨系统向所述研磨垫喷射的所述研磨液的流速介于25毫升/分钟～75毫升/分钟。在所述第一次化学机械研磨过程中，所述研磨液的流速比较慢会使得所述研磨垫表面的研磨液比较少，所述研磨液越少，在研磨的过程中研磨垫上的研磨液的温度越高(可以大于35℃，甚至达到50℃以上)；又由于所述研磨液中含有双氧水，当研磨液温度越高时，待研磨器件(即本实施例中所述的基底20上的所述金属层22)与所述研磨液的化学反应越强烈，从而使得研磨速率较快。以所述金属层为钨层作为示例，在研磨过程中，在热效应的作用下，钨层会与所述研磨液中的双氧水反应生成氧化钨而被去除，并且，所述研磨液的流速越慢，研磨过程中的温度越高，该反应速度越快，即去除所述金属层的速率越快。
作为示例，所述第一次化学机械研磨过程中去除的所述金属层22的厚度可以根据实际需要进行设定，由于在该步骤中的所述研磨液的第一流速较小，使得该步骤的研磨速率比较快，为了减少总的研磨时间，提高研磨效率，节约成本，在该步骤中去除的所述金属层22的厚度可以明显大于后续步骤中研磨过程中去除的所述金属层22的厚度；优选地，所述第一次化学机械研磨过程中去除的所述金属层22的厚度d1占覆盖于所述介质层21表面的所述金属层22厚度d2的60％～99％，更优选地，本实施例中，所述第一次化学机械研磨过程中去除的所述金属层22的厚度d1占覆盖于所述介质层21表面的所述金属层22厚度d2的70％～90％。
在步骤6)中，请参阅图8中的S6步骤及图15，对所述基底进行第二次化学机械研磨，在步骤6)后，残留于所述介质层21表面的所述金属层22完全去除，以得到金属插塞23，其中，所述第二次化学机械研磨过程中，所述研磨液以第二流速供给，所述第二流速大于所述第一流速，使得所述第二次化学机械研磨的研磨速率小于所述第一次化学机械研磨的研磨速率。
作为示例，该步骤中的所述第二次化学机械研磨与步骤5)中所述的第一次化学机械研磨在同一研磨设备上进行，更为具体的，该步骤中的所述第二次化学机械研磨与步骤5)中所述的第一次化学机械研磨为一连续的研磨过程，只需在所述第一次化学机械研磨之后调整所述研磨液的流速即可进行所述第二次化学机械研磨。本实施例中，该步骤中所述第二次化学机械研磨中使用的研磨液与步骤5)中所述的第一次化学机械研磨中使用的研磨液的成分完全相同。
作为示例，在所述第一流速介于25毫升/分钟(ml/min)～75毫升/分钟的前提下，所述第二流速介于100毫升/分钟～200毫升/分钟。由于该步骤所述的第二次化学机械研磨中研磨液的流速明显高于步骤5)所述的第一次化学机械研磨中研磨液的流速，该研磨过程中，研磨液的温度(低于40℃，甚至低于30℃)会明显低于所述第一次化学机械研磨中研磨液的温度，在所述研磨液温度较低的情况下，所述研磨液与所述金属层22之间的化学反应变得非常缓慢，甚至二者不会发生明显的化学反应，此时，仅依靠机械研磨的作用去除所述金属层22。虽然该步骤的所述第二次化学机械研磨过程中去除所述金属层22的速率比较慢，但由于在步骤5)所述的第一次化学机械研磨过程中已经去除了绝大部分的所述金属层22，该步骤中需要去除的所述金属层22仅占需要去除的所述金属层22的厚度10％～30％，所以整个研磨过程中的耗时也是非常短，可以确保具有较高的研磨效率。
需要说明的是，在步骤6)所述的第二次化学机械研磨过程中，在去除残留于所述介质层21表面的所述金属层22之后，可能还会继续研磨去除部分所述介质层21及部分位于所述介质层21内的所述填充孔中的所述金属层22，但由于在所述第二次化学机械研磨过程中所述研磨液的温度比较低，所述研磨液几乎不会与所述金属层22发生反应，所述研磨液去除所述金属层22的速率与去除所述介质层21的速率相差无几，几乎相同，因此，在所述第二次化学机械研磨之后得到的金属插塞23的结构如图15所示，所述金属插塞23的顶部为一平面，不会出现如现有技术中图2中所示的凹陷13。
本发明的金属插塞的制备方法中，通过设定第一次化学机械研磨过程中研磨液的流速小于第二次化学机械研磨过程中研磨液的流速，在研磨前期研磨液的流速小可以快速去除大部分位于所述介质层21上的所述金属层22，在研磨后期只需要去除极少部分残留的所述金属层22即可，又研磨后期研磨液流速比较大，对所述金属层22的去除比较慢，且所述研磨液去除所述金属层22的速率与去除所述介质层21的速率大致相同，即可以控制研磨时间、节约生产成本，又可以避免在研磨后得到所述金属插塞23顶部凹陷的形成，使得金属插塞23具有较低的阻值，确保结构的性能。
实施例四
请参阅图16，本发明还提供一种化学机械研磨方法，所述化学机械研磨方法包括如下步骤：
1)提供形成有介质层的基底，所述介质层上形成有金属层；
2)将所述基底正面朝下置于研磨垫上进行第一次化学机械研磨，以去除覆盖于所述介质层表面的部分所述金属层，其中，所述第一次化学机械研磨过程中，使用第一研磨液以第一流速供给，在步骤2)后所述介质层表面具有残留的所述金属层；及，
3)对所述基底进行第二次化学机械研磨，以去除所述介质层表面的所述金属层，其中，所述第二次化学机械研磨过程中，使用第二研磨液以第二流速供给，所述第二流速大于所述第一流速，使得所述第二次化学机械研磨的研磨速率小于所述第一次化学机械研磨的研磨速率，在步骤3)后在所述填充孔内的所述金属层分离为具有平坦顶面的栓塞型态。
在步骤1)中，请参阅图16中的S1步骤及图17，提供形成有介质层21的基底20，所述介质层上形成有金属层。
作为示例，所述基底20可以为任意一种基底，譬如硅基底、蓝宝石基底或氮化镓基底等等。所述基底20内形成有需要电学引出的功能器件，譬如MOS器件等等。
作为示例，所述介质层21的材料可以包括氧化硅(SiOx)或氮化硅(SiN)等等。
作为示例，所述介质层21还包括绝缘氧化层。
作为示例，所述金属层22可以仅包括钨层221，所述钨层221可以采用物理气相沉积工艺或化学气相沉积工艺等形成。
作为示例，所述金属层22还可以如图17包括钨(W)层221及氮化钛(TiN)层222；其中，所述氮化钛层222位于所述填充孔的侧壁及底部，并由所述填充孔延伸至所述介质层21的表面，且覆盖所述介质层21的表面；所述钨层221位于所述氮化钛层222的上表面，所述钨层221填满所述填充孔并覆盖位于所述介质层21表面的所述氮化钛层222的表面。
当然，在其他示例中，所述金属层22还可包括其他任意可以形成导电的金属插塞的金属层，譬如铜层、锡层、钛层、镍层、银层或金层中的至少一种。
在步骤2)中，请参阅图16中的S2步骤及图18，将所述基底20正面朝下置于研磨垫上进行第一次化学机械研磨，以去除覆盖于所述介质层21表面的部分所述金属层22，其中，所述第一次化学机械研磨过程中，使用第一研磨液以第一流速供给，在步骤2)后所述介质层21表面具有残留的所述金属层22。
需要说明的是，化学机械研磨过程中是将所基底20正面朝下固定于一研磨头上，所述研磨头将所述基底20压置于位于一研磨平台上表面的研磨垫，研磨液供给系统在向所述研磨垫上喷射研磨液的同时，所述研磨平台带动所述研磨垫旋转，所述研磨头带动所述基底20做与所述研磨垫旋转方向相反的旋转，以对所述基底20上的所述金属层22进行研磨。
作为示例，所述第一次化学机械研磨的过程中，所述第一研磨液以所述第一流速供给时，所述第一次化学机械研磨对所述金属层22的研磨速率介于800埃/分钟～2000埃/分钟。
作为示例，该步骤中使用的所述第一研磨液可以为任意一种可以对基底20进行研磨的研磨液，譬如，包含氧化硅(SiOx)颗粒的研磨或包含二氧化铈(CeO2)颗粒的研磨液；优选地，所述第一研磨液选自于包含二氧化硅颗粒的研磨液；更为优选地，本实施例中，所述第一研磨液包含二氧化硅颗粒、去离子水、表面活性剂及双氧水(H2O2)。所述第一研磨液中各组分的比例可以根据实际需要进行设定。优选地，本实施例中，所述二氧化硅颗粒的质量百分比介于1％～7％，所述双氧水的质量百分比介于1％～7％。所述表面活性剂包括阳离子型表面活性剂。
作为示例，在该步骤中，所述第一研磨液的流速相对比较慢，优选地，本实施例中，所述第一流速介于25毫升/分钟(ml/min)～75毫升/分钟，即所述第一次化学机械研磨过程中，所述第一研磨液自研磨系统向所述研磨垫喷射的所述第一研磨液的流速介于25毫升/分钟～75毫升/分钟。在所述第一次化学机械研磨过程中，所述第一研磨液的流速比较慢会使得所述研磨垫表面的所述第一研磨液比较少，所述第一研磨液越少，在研磨的过程中研磨垫上的所述第一研磨液的温度越高(可以大于35℃，甚至达到50℃以上)；又由于所述第一研磨液中含有双氧水，当所述第一研磨液温度越高时，待研磨器件(即本实施例中所述的基底20上的所述金属层22)与所述第一研磨液的化学反应越强烈，从而使得研磨速率较快。以所述金属层为钨层作为示例，在研磨过程中，在热效应的作用下，钨层会与所述第一研磨液中的双氧水反应生成氧化钨而被去除，并且，所述第一研磨液的流速越慢，研磨过程中的温度越高，该反应速度越快，即去除所述金属层22的速率越快。
作为示例，所述第一次化学机械研磨过程中去除的所述金属层22的厚度可以根据实际需要进行设定，由于在该步骤中的所述第一研磨液的第一流速较小，使得该步骤的研磨速率比较快，为了减少总的研磨时间，提高研磨效率，节约成本，在该步骤中去除的所述金属层22的厚度可以明显大于后续步骤中研磨过程中去除的所述金属层22的厚度；优选地，所述第一次化学机械研磨过程中去除的所述金属层22的厚度d1占覆盖于所述介质层21表面的所述金属层22厚度d2的60％～99％；更优选地，本实施例中，所述第一次化学机械研磨过程中去除的所述金属层22的厚度d1占覆盖于所述介质层21表面的所述金属层22厚度d2的70％～90％。
在步骤3)中，请参阅图16中的S3步骤及图19，对所述基底20进行第二次化学机械研磨，以去除所述介质层21表面的所述金属层22，其中，所述第二次化学机械研磨过程中，使用第二研磨液以第二流速供给，所述第二次化学机械研磨的研磨速率小于所述第一次化学机械研磨的研磨速率。
作为示例，该步骤中的所述第二次化学机械研磨与步骤2)中所述的第一次化学机械研磨在同一研磨设备上进行，更为具体的，该步骤中的所述第二次化学机械研磨与步骤2)中所述的第一次化学机械研磨为一连续的研磨过程，只需在所述第一次化学机械研磨的时候使用第一输液管及第一喷头喷射所述第一研磨液，在所述第一次化学机械研磨之后改用第二输液管及第二喷头向所述研磨垫喷洒所述第二研磨液即可进行所述第二次化学机械研磨。
作为示例，该步骤中使用的所述第二研磨液可以为任意一种可以对基底20进行研磨的研磨液，譬如，包含氧化硅(SiOx)颗粒的研磨或包含二氧化铈(CeO2)颗粒的研磨液；优选地，所述第二研磨液选自于包含二氧化硅颗粒的研磨液；更为优选地，本实施例中，所述第二研磨液包含二氧化硅颗粒、去离子水、表面活性剂及双氧水(H2O2)。所述第二研磨液中各组分的比例可以根据实际需要进行设定。优选地，本实施例中，所述二氧化硅颗粒的质量百分比介于1％～7％，所述双氧水的质量百分比介于1％～7％。所述表面活性剂包括阳离子型表面活性剂。需要说明的是，本实施例中，在相同的流速及研磨压力等研磨条件下，该步骤中所述第二次化学机械研磨中使用的所述第二研磨液与步骤2)中所述的第一次化学机械研磨中使用的所述第一研磨液具有不同的研磨速率；优选地，本实施例中，在相同的流速及研磨压力等研磨条件下，该步骤中所述第二次化学机械研磨中使用的所述第二研磨液的研磨速率小于步骤2)中所述的第一次化学机械研磨中使用的所述第一研磨液的研磨速率。需要进一步说明的是，该步骤中所述第二次化学机械研磨中使用的所述第二研磨液与步骤2)中所述的第一次化学机械研磨中使用的所述第一研磨液可以如上所述的相同，也可以为不尽相同，具体可以为所述第二研磨液中包含的研磨颗粒与所述第一研磨液中包含的研磨颗粒不同，譬如，若所述第一研磨液中包括二氧化硅颗粒，则所述第二研磨液中包括二氧化铈颗粒，若所述第一研磨液中包括二氧化铈颗粒，则所述第二研磨液中包括二氧化硅颗粒，也可以为所述第二研磨液包含的组分物质与所述第一研磨液包含的组分物质相同，但所述第二研磨液中各组分物质的含量与所述第一研磨液中各组分物质的含量不同。
作为示例，所述第二流速大于所述第一流速，具体的，在所述第一流速介于25毫升/分钟(ml/min)～75毫升/分钟的前提下，所述第二流速介于100毫升/分钟～200毫升/分钟。由于该步骤所述的第二次化学机械研磨中的所述第二研磨液的流速明显高于步骤2)所述的第一次化学机械研磨中所述第一研磨液的流速，该研磨过程中，所述第二研磨液的温度(低于40℃，甚至低于30℃)会明显低于所述第一次化学机械研磨中所述第一研磨液的温度，在所述第二研磨液温度较低的情况下，所述第二研磨液与所述金属层22之间的化学反应变得非常缓慢，甚至二者不会发生明显的化学反应，此时，仅依靠机械研磨的作用去除所述金属层22。虽然该步骤的所述第二次化学机械研磨过程中去除所述金属层22的速率比较慢，但由于在步骤2)所述的第一次化学机械研磨过程中已经去除了绝大部分的所述金属层22，该步骤中需要去除的所述金属层22仅占需要去除的所述金属层22的厚度10％～30％，所以整个研磨过程中的耗时也是非常短，可以确保具有较高的研磨效率。
需要说明的是，在步骤3)所述的第二次化学机械研磨过程中，在去除残留于所述介质层21表面的所述金属层22之后，可能还会继续研磨去除部分所述介质层21及部分位于所述介质层21内的所述填充孔中的所述金属层22，但由于在所述第二次化学机械研磨过程中所述第二研磨液的温度比较低，所述第二研磨液几乎不会与所述金属层22发生反应，所述第二研磨液去除所述金属层22的速率与去除所述介质层21的速率相差无几，几乎相同，因此，在所述第二次化学机械研磨之后得到的金属插塞23的结构如图19所示，所述金属插塞23的顶部为一平面，不会出现如现有技术中图2中所示的凹陷13。
本发明的化学机械研磨方法中，通过设定所述第一化学机械研磨过程中所述第一研磨液的流速小于所述第二次化学机械研磨过程中所述第二研磨液的流速，同时，可以设定所述第一化学机械研磨过程中所述第一研磨液的研磨速率大于所述第二次化学机械研磨过程中所述第二研磨液的研磨速率，在研磨前期所述第一研磨液的流速小可以快速去除大部分位于所述介质层21上的所述金属层22，在研磨后期只需要去除极少部分残留的所述金属层22即可，又研磨后期所述第二研磨液流速比较大，对所述金属层22的去除比较慢，且所述第二研磨液去除所述金属层22的速率与去除所述介质层21的速率大致相同，即可以控制研磨时间、节约生产成本，又可以避免在研磨后得到金属插塞顶部凹陷的形成，使得金属插塞具有较低的阻值，确保结构的性能。
实施例五
请参阅图20，本发明还提供一种在化学机械研磨系统，所述化学机械研磨系统包括：研磨平台31；研磨垫32，所述研磨垫32位于所述研磨平台31的上表面；研磨头33，所述研磨头33位于所述研磨垫32的上方，用于将待研磨器件(如实施例四中所述的基底20)压制于所述研磨垫32上进行化学机械研磨；研磨液供给系统34，所述研磨液供给系统34用于向所述研磨垫的表面提供第一研磨液及第二研磨液，所述研磨液供给系统34包括第一研磨液供给源3411、第二研磨液供给源3412、第一输液管3421、第二输液管3422、第一喷头3431及第二喷头3432；其中，所述第一输液管3421一端与所述第一研磨液供给源3411相连接，另一端与所述第一喷头3431相连接，所述第一喷头3431位于所述研磨垫32上方；所述第二输液管3422一端与所述第二研磨液供给源3412相连接，另一端与所述第二喷头3432相连接，所述第二喷头3432位于所述研磨垫32上方；以及，控制模块35，所述控制模块35与所述研磨液供给系统34相连接，用于调整所述研磨液供给系统34向所述研磨垫32提供的研磨液种类及研磨液流速。
作为示例，本实施例中所述的化学机械研磨系统用于执行如实施例四中所述的化学机械研磨方法，所述控制模块35与所述第一研磨液供给源3411及所述第二研磨液供给源3412相连接，用于在研磨初期阶段(如实施例四中所述的第一次化学机械研磨过程)控制所述第一研磨供给源3411经由所述第一输液管3421及所述第一喷头3431以第一流速向所述研磨垫32的表面提供所述第一研磨液，并在研磨后期阶段(如实施例四中所述的第二次化学机械研磨过程)控制所述第二供液源3412经由所述第二输液管3422及所述第二喷头3432以第二流速向所述研磨垫32的表面提供所述第二研磨液。
作为示例，所述化学机械研磨系统还包括量测模块36，所述量测模块36与所述控制模块35相连接，用于量测化学研磨过程中去除的材料层(如实施例四中所述的金属层22)的厚度，并将量测结果反馈至所述控制模块35；所述控制模块35依据所述量测模块36的量测结果调整所述研磨液供给系统34向所述研磨垫32提供的研磨液种类及研磨液流速。具体的，如实施例四中的方案所示，在化学机械研磨过程中，从化学机械研磨开始，所述第一研磨供给源3411经由所述第一输液管3421及所述第一喷头3431以第一流速向所述研磨垫32的表面提供所述第一研磨液；当所述量测模块36量测到去除的所述金属层22的厚度达到覆盖于所述介质层21表面的厚度的70％～90％时，所述量测模块36向所述控制模块35反馈量测结果信号，所述控制模块35控制所述第二供液源3412经由所述第二输液管3422及所述第二喷头3432以第二流速向所述研磨垫32的表面提供所述第二研磨液。
作为示例，所述化学机械研磨系统34还包括研磨调整组件37，所述研磨调整组件37用于在研磨过程中对所述研磨垫32表面的平整度进行调整。
作为示例，所述研磨调整组件37包括：机械手臂371；以及，研磨调整盘372，所述研磨调整盘372固定于所述机械手臂371的一端，用于在所述机械手臂371的带动下对所述研磨垫32表面的平整度进行调整。
实施例六
请参阅图21，本发明还提供一种金属栓塞的制备方法，所述金属插塞的制备方法包括如下步骤：
1)提供一基底；
2)于所述基底的正面形成介质层；
3)于所述介质层内形成填充孔；
4)于所述介质层上形成金属层，所述金属层填满所述填充孔并覆盖所述介质层表面；
5)将正面形成有所述介质层及所述金属层的所述基底正面朝下置于研磨垫上进行第一次化学机械研磨，以去除覆盖于所述介质层表面的部分所述金属层，其中，所述第一次化学机械研磨过程中，使用第一研磨液以第一流速供给，在步骤5)后，所述介质层表面具有残留的所述金属层；及，
6)对所述基底进行第二次化学机械研磨，完全去除残留于所述介质层表面的所述介质层，以得到接触插塞，其中，所述第二次化学机械研磨过程中，使用第二研磨液以第二流速供给，所述第二次化学机械研磨的研磨速率小于所述第一次化学机械研磨的研磨速率。
在步骤1)中，请参阅图21中的S1步骤及图22，提供一基底20。
作为示例，所述基底20可以为任意一种基底，譬如硅基底、蓝宝石基底或氮化镓基底等等。所述基底20内形成有需要电学引出的功能器件，譬如MOS器件等等。
在步骤2)中，请参阅图21中的S2步骤及图23，于所述基底20的正面形成介质层21。
作为示例，所述介质层21的材料可以包括氧化硅(SiOx)或氮化硅(SiN)等等。具体的，可以采用物理气相沉积工艺或化学气相沉积工艺于所述基底20的正面形成所述介质层21。
在步骤3)中，请参阅图21中的S3步骤及图24，于所述介质层21内形成填充孔211。
作为示例，可以采用光刻及刻蚀工艺于所述介质层21内形成所述填充孔211。于所述介质层21内形成的所述填充孔211的数量可以根据实际需要进行设定，优选地，本实施中，所述填充孔211的数量可以为多个。
在步骤4)中，请参阅图21中的S4步骤及图25至图26，于所述介质层21上形成金属层22，所述金属层22填满所述填充孔211并覆盖所述介质层21表面。
在一示例中，于所述介质层21上形成金属层22包括如下步骤：
4-1)于所述填充孔211的侧壁、底部及所述介质层21的表面形成氮化钛层222，如图25所示，具体的，可以采用物理气相沉积工艺或化学气相沉积工艺形成所述氮化钛层222；
4-2)于所述氮化钛层222的表面形成钨层221，所述钨层221填满所述填充孔211并覆盖位于所述介质层21表面的所述氮化钛层222的表面，如图26所示，具体的，可以采用物理气相沉积工艺或化学气相沉积工艺形成所述钨层221。
在另一示例中，形成的所述金属层22包括钨层222，具体方法为还可以直接于所述填充孔211内及所述介质层21的表面形成钨层222作为所述金属层22。
在步骤5)中，请参阅图21中的S5步骤及图27，将正面形成有所述介质层21及所述金属层22的所述基底20正面朝下置于研磨垫上进行第一次化学机械研磨，以去除覆盖于所述介质层21表面的部分所述金属层22，其中，所述第一次化学机械研磨过程中，使用第一研磨液以第一流速供给，在步骤5)后，所述介质层21表面具有残留的所述金属层22。
需要说明的是，化学机械研磨过程中是将所基底20正面朝下固定于一研磨头上，所述研磨头将所述基底20压置于位于一研磨平台上表面的研磨垫，研磨液供给系统在向所述研磨垫上喷射研磨液的同时，所述研磨平台带动所述研磨垫旋转，所述研磨头带动所述基底20做与所述研磨垫旋转方向相反的旋转，以对所述基底20上的所述金属层22进行研磨。
作为示例，所述第一次化学机械研磨的过程中，所述第一研磨液以所述第一流速供给时，所述第一次化学机械研磨对所述金属层22的研磨速率介于800埃/分钟～2000埃/分钟。
作为示例，该步骤中使用的所述第一研磨液可以为任意一种可以对基底20进行研磨的研磨液，譬如，包含氧化硅(SiOx)颗粒的研磨或包含二氧化铈(CeO2)颗粒的研磨液；优选地，所述第一研磨液选自于包含二氧化硅颗粒的研磨液；更为优选地，本实施例中，所述第一研磨液包含二氧化硅颗粒、去离子水、表面活性剂及双氧水(H2O2)。所述第一研磨液中各组分的比例可以根据实际需要进行设定。优选地，本实施例中，所述二氧化硅颗粒的质量百分比介于1％～7％，所述双氧水的质量百分比介于1％～7％。所述表面活性剂包括阳离子型表面活性剂。
作为示例，在该步骤中，所述第一研磨液的流速相对比较慢，优选地，本实施例中，所述第一流速介于25毫升/分钟(ml/min)～75毫升/分钟，即所述第一次化学机械研磨过程中，所述第一研磨液自研磨系统向所述研磨垫喷射的所述第一研磨液的流速介于25毫升/分钟～75毫升/分钟。在所述第一次化学机械研磨过程中，所述第一研磨液的流速比较慢会使得所述研磨垫表面的所述第一研磨液比较少，所述第一研磨液越少，在研磨的过程中研磨垫上的所述第一研磨液的温度越高(可以大于35℃，甚至达到50℃以上)；又由于所述第一研磨液中含有双氧水，当所述第一研磨液温度越高时，待研磨器件(即本实施例中所述的基底20上的所述金属层22)与所述第一研磨液的化学反应越强烈，从而使得研磨速率较快。以所述金属层为钨层作为示例，在研磨过程中，在热效应的作用下，钨层会与所述第一研磨液中的双氧水反应生成氧化钨而被去除，并且，所述第一研磨液的流速越慢，研磨过程中的温度越高，该反应速度越快，即去除所述金属层22的速率越快。
作为示例，所述第一次化学机械研磨过程中去除的所述金属层22的厚度可以根据实际需要进行设定，由于在该步骤中的所述第一研磨液的第一流速较小，使得该步骤的研磨速率比较快，为了减少总的研磨时间，提高研磨效率，节约成本，在该步骤中去除的所述金属层22的厚度可以明显大于后续步骤中研磨过程中去除的所述金属层22的厚度；优选地，所述第一次化学机械研磨过程中去除的所述金属层22的厚度d1占覆盖于所述介质层21表面的所述金属层22厚度d2的60％～99％；更优选地，本实施例中，所述第一次化学机械研磨过程中去除的所述金属层22的厚度d1占覆盖于所述介质层21表面的所述金属层22厚度d2的70％～90％。
在步骤6)中，请参阅图21中的S6步骤及图28，对所述基底20进行第二次化学机械研磨，完全去除残留于所述介质层21表面的所述介质层22，以得到接触插塞23，其中，所述第二次化学机械研磨过程中，使用第二研磨液以第二流速供给，所述第二流速大于所述第一流速，使得所述第二次化学机械研磨的研磨速率小于所述第一次化学机械研磨的研磨速率。
作为示例，该步骤中的所述第二次化学机械研磨与步骤5)中所述的第一次化学机械研磨在同一研磨设备上进行，更为具体的，该步骤中的所述第二次化学机械研磨与步骤5)中所述的第一次化学机械研磨为一连续的研磨过程，只需在所述第一次化学机械研磨的时候使用第一输液管及第一喷头喷射所述第一研磨液，在所述第一次化学机械研磨之后改用第二输液管及第二喷头向所述研磨垫喷洒所述第二研磨液即可进行所述第二次化学机械研磨。
作为示例，该步骤中使用的所述第二研磨液可以为任意一种可以对基底20进行研磨的研磨液，譬如，包含氧化硅(SiOx)颗粒的研磨或包含二氧化铈(CeO2)颗粒的研磨液；优选地，所述第二研磨液选自于包含二氧化硅颗粒的研磨液；更为优选地，本实施例中，所述第二研磨液包含二氧化硅颗粒、去离子水、表面活性剂及双氧水(H2O2)。所述第二研磨液中各组分的比例可以根据实际需要进行设定。优选地，本实施例中，所述双氧水的质量百分比介于2％～4％。所述表面活性剂包括阳离子型表面活性剂。需要说明的是，本实施例中，在相同的流速及研磨压力等研磨条件下，该步骤中所述第二次化学机械研磨中使用的所述第二研磨液与步骤5)中所述的第一次化学机械研磨中使用的所述第一研磨液具有不同的研磨速率；优选地，本实施例中，在相同的流速及研磨压力等研磨条件下，该步骤中所述第二次化学机械研磨中使用的所述第二研磨液的研磨速率小于步骤5)中所述的第一次化学机械研磨中使用的所述第一研磨液的研磨速率。需要进一步说明的是，该步骤中所述第二次化学机械研磨中使用的所述第二研磨液与步骤5)中所述的第一次化学机械研磨中使用的所述第一研磨液可以相同，也可以为不尽相同，具体可以为所述第二研磨液中包含的研磨颗粒与所述第一研磨液中包含的研磨颗粒不同，譬如，若所述第一研磨液中包括二氧化硅颗粒，则所述第二研磨液中包括二氧化铈颗粒，若所述第一研磨液中包括二氧化铈颗粒，则所述第二研磨液中包括二氧化硅颗粒，也可以为所述第二研磨液包含的组分物质与所述第一研磨液包含的组分物质相同，但所述第二研磨液中各组分物质的含量与所述第一研磨液中各组分物质的含量不同。
作为示例，所述第二流速大于所述第一流速，在所述第一流速介于25毫升/分钟(ml/min)～75毫升/分钟的前提下，所述第二流速介于100毫升/分钟～200毫升/分钟。由于该步骤所述的第二次化学机械研磨中的所述第二研磨液的流速明显高于步骤5)所述的第一次化学机械研磨中所述第一研磨液的流速，该研磨过程中，所述第二研磨液的温度(低于40℃，甚至低于30℃)会明显低于所述第一次化学机械研磨中所述第一研磨液的温度，在所述第二研磨液温度较低的情况下，所述第二研磨液与所述金属层22之间的化学反应变得非常缓慢，甚至二者不会发生明显的化学反应，此时，仅依靠机械研磨的作用去除所述金属层22。虽然该步骤的所述第二次化学机械研磨过程中去除所述金属层22的速率比较慢，但由于在步骤5)所述的第一次化学机械研磨过程中已经去除了绝大部分的所述金属层22，该步骤中需要去除的所述金属层22仅占需要去除的所述金属层22的厚度10％～30％，所以整个研磨过程中的耗时也是非常短，可以确保具有较高的研磨效率。
需要说明的是，在步骤6)所述的第二次化学机械研磨过程中，在去除残留于所述介质层21表面的所述金属层22之后，可能还会继续研磨去除部分所述介质层21及部分位于所述介质层21内的所述填充孔中的所述金属层22，但由于在所述第二次化学机械研磨过程中所述第二研磨液的温度比较低，所述第二研磨液几乎不会与所述金属层22发生反应，所述第二研磨液去除所述金属层22的速率与去除所述介质层21的速率相差无几，几乎相同，因此，在所述第二次化学机械研磨之后得到的金属插塞23的结构如图28所示，所述金属插塞23的顶部为一平面，不会出现如现有技术中图2中所示的凹陷13。
本发明的化学机械研磨方法中，通过设定所述第一化学机械研磨过程中所述第一研磨液的流速小于所述第二次化学机械研磨过程中所述第二研磨液的流速，同时，可以设定所述第一化学机械研磨过程中所述第一研磨液的研磨速率大于所述第二次化学机械研磨过程中所述第二研磨液的研磨速率，在研磨前期所述第一研磨液的流速小可以快速去除大部分位于所述介质层21上的所述金属层22，在研磨后期只需要去除极少部分残留的所述金属层22即可，又研磨后期所述第二研磨液流速比较大，对所述金属层22的去除比较慢，且所述第二研磨液去除所述金属层22的速率与去除所述介质层21的速率大致相同，即可以控制研磨时间、节约生产成本，又可以避免在研磨后得到金属插塞顶部凹陷的形成，使得金属插塞具有较低的阻值，确保结构的性能。
综上所述，本发明提供一种化学机械研磨方法、系统及金属插塞的制备方法，所述化学机械研磨方法包括如下步骤：1)提供形成有介质层的基底，所述介质层上形成有金属层；2)将所述基底正面朝下置于研磨垫上进行第一次化学机械研磨，以去除覆盖于所述介质层表面的部分所述金属层，其中，第一次化学机械研磨过程中，研磨液以第一流速供给，在步骤2)后所述介质层表面具有残留的所述金属层；及，3)对所述基底进行第二次化学机械研磨，在步骤3)后，所述介质层表面的所述金属层去除，其中，所述第二次化学机械研磨过程中，所述研磨液以第二流速供给，所述第二流速大于所述第一流速，使得第二次化学机械研磨的研磨速率小于第一次化学机械研磨的研磨速率。本发明的化学机械研磨方法中，通过设定研磨前期研磨液的流速小于研磨后期研磨液的流速，在研磨前期研磨液的流速小可以快速去除大部分位于介质层上的金属层，在研磨后期只需要去除极少部分残留的金属层即可，又研磨后期研磨液流速比较大，对金属层的去除比较慢，且研磨液去除金属层的速率与去除介质层的速率大致相同，即可以控制研磨时间、节约生产成本，又可以避免在研磨后得到金属插塞顶部凹陷的形成，使得金属插塞具有较低的阻值，确保结构的性能。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (40)
1.一种化学机械研磨方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
1)提供形成有介质层的基底，所述介质层上形成有金属层；
2)将所述基底正面朝下置于研磨垫上进行第一次化学机械研磨，以去除覆盖于所述介质层表面的部分所述金属层，其中，所述第一次化学机械研磨过程中，研磨液以第一流速供给，在步骤2)后所述介质层表面具有残留的所述金属层；及，
3)对所述基底进行第二次化学机械研磨，在步骤3)后，所述介质层表面的所述金属层去除，其中，所述第二次化学机械研磨过程中，所述研磨液以第二流速供给，所述第二流速大于所述第一流速，使得第二次化学机械研磨的研磨速率小于第一次化学机械研磨的研磨速率。
2.根据权利要求1所述的化学机械研磨方法，其特征在于，步骤2)中去除的所述金属层的厚度占步骤1)中覆盖于所述介质层表面的所述金属层的厚度60％～99％。
3.根据权利要求2所述的化学机械研磨方法，其特征在于，步骤2)中去除的所述金属层的厚度占步骤1)中覆盖于所述介质层表面的所述金属层的厚度70％～90％。
4.根据权利要求1所述的化学机械研磨方法，其特征在于，所述金属层包括钨层。
5.根据权利要求4所述的化学机械研磨方法，其特征在于，所述金属层还包括氮化钛层，所述氮化钛层位于所述介质层与所述钨层之间。
6.根据权利要求1所述的化学机械研磨方法，其特征在于，所述介质层还包括绝缘氧化层，在步骤3)后所述金属层具有平坦顶面。
7.根据权利要求1所述的化学机械研磨方法，其特征在于，所述研磨液包含二氧化铈颗粒、去离子水、表面活性剂及双氧水。
8.根据权利要求7所述的化学机械研磨方法，其特征在于，所述研磨液中，所述双氧水的质量百分比介于2％～4％。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的化学机械研磨方法，其特征在于，所述第一流速介于25毫升/分钟～75毫升/分钟；所述第二流速介于100毫升/分钟～200毫升/分钟。
10.一种在化学机械研磨系统，其特征在于，所述化学机械研磨系统包括：
研磨平台；
研磨垫，位于所述研磨平台的上表面；
研磨头，位于所述研磨垫的上方，用于将待研磨器件压制于所述研磨垫上进行化学机械研磨；
研磨液供给系统，用于向所述研磨垫的表面提供研磨液，所述研磨液供给系统包括研磨液供给源、输液管及喷头；其中，所述输液管一端与所述研磨液供给源相连接，另一端与所述喷头相连接，所述喷头位于所述研磨垫上方；以及，
控制模块，与所述研磨液供给系统相连接，用于调整所述研磨液供给系统向所述研磨垫提供所述研磨液的流速。
11.根据权利要求10所述的在化学机械研磨系统，其特征在于，所述化学机械研磨系统还包括量测模块，所述量测模块与所述控制模块相连接，用于量测化学研磨过程中去除的材料层的厚度，并将量测结果反馈至所述控制模块；所述控制模块依据所述量测模块的量测结果调整所述研磨液的流速。
12.根据权利要求10所述的化学机械研磨系统，其特征在于，所述化学机械研磨系统还包括研磨调整组件，所述研磨调整组件用于在研磨过程中对所述研磨垫表面的平整度进行调整。
13.根据权利要求12所述的化学机械研磨系统，其特征在于，所述研磨调整组件包括：
机械手臂；以及，
研磨调整盘，所述研磨调整盘固定于所述机械手臂的一端，用于在所述机械手臂的带动下对所述研磨垫表面的平整度进行调整。
14.一种金属插塞的制备方法，其特征在于，所述金属插塞的制备方法包括如下步骤：
1)提供一基底；
2)于所述基底的正面形成介质层；
3)于所述介质层内形成填充孔；
4)于所述介质层上形成金属层，所述金属层填满所述填充孔并覆盖所述介质层表面；
5)将正面形成有所述介质层及所述金属层的所述基底正面朝下置于研磨垫上进行第一次化学机械研磨，以去除覆盖于所述介质层表面的部分所述金属层，其中，所述第一次化学机械研磨过程中，研磨液以第一流速供给，在步骤5)后，所述介质层表面具有残留的所述金属层；及，
6)对所述基底进行第二次化学机械研磨，在步骤6)后，残留于所述介质层表面的所述金属层完全去除，以得到接触插塞，其中，所述第二次化学机械研磨过程中，所述研磨液以第二流速供给，所述第二流速大于所述第一流速，使得所述第二次化学机械研磨的研磨速率小于所述第一次化学机械研磨的研磨速率。
15.根据权利要求14所述的金属插塞的制备方法，其特征在于，步骤5)中去除的所述金属层的厚度占步骤4)中覆盖于所述介质层表面的所述金属层的厚度70％～90％。
16.根据权利要求14所述的金属插塞的制备方法，其特征在于，步骤4)中形成的所述金属层包括钨层。
17.根据权利要求14所述的金属插塞的制备方法，其特征在于，步骤4)包括如下步骤：
4-1)于所述填充孔的侧壁、底部及所述介质层的表面形成氮化钛层；
4-2)于所述氮化钛层的表面形成钨层，所述钨层填满所述填充孔并覆盖位于所述介质层表面的所述氮化钛层的表面。
18.根据权利要求14所述的金属插塞的制备方法，其特征在于，所述研磨液包含二氧化铈颗粒、去离子水、表面活性剂及双氧水。
19.根据权利要求18所述的金属插塞的制备方法，其特征在于，所述研磨液中，所述双氧水的质量百分比介于2％～4％。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的金属插塞的制备方法，其特征在于，所述第一流速介于25毫升/分钟～75毫升/分钟；所述第二流速介于100毫升/分钟～200毫升/分钟。
21.一种化学机械研磨方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
1)提供形成有介质层的基底，所述介质层上形成有金属层；
2)将所述基底正面朝下置于研磨垫上进行第一次化学机械研磨，以去除覆盖于所述介质层表面的部分所述金属层，其中，所述第一次化学机械研磨过程中，使用第一研磨液以第一流速供给，在步骤2)后所述介质层表面具有残留的所述金属层；及，
3)对所述基底进行第二次化学机械研磨，以去除于所述介质层表面的所述金属层，其中，所述第二次化学机械研磨过程中，使用第二研磨液以第二流速供给，所述第二次化学机械研磨的研磨速率小于所述第一次化学机械研磨的研磨速率。
22.根据权利要求21所述的化学机械研磨方法，其特征在于，所述第一次化学机械研磨的研磨速率介于800埃/分钟～2000埃/分钟，所述第二次化学机械研磨的研磨速率介于500埃/分钟～1600埃/分钟。
23.根据权利要求21所述的化学机械研磨方法，其特征在于，步骤2)中去除的所述金属层的厚度占步骤1)中覆盖于所述介质层表面的所述金属层的厚度60％～99％。
24.根据权利要求23所述的化学机械研磨方法，其特征在于，步骤2)中去除的所述金属层的厚度占步骤1)中覆盖于所述介质层表面的所述金属层的厚度70％～90％。
25.根据权利要求21所述的化学机械研磨方法，其特征在于，所述金属层包括钨层。
26.根据权利要求25所述的化学机械研磨方法，其特征在于，所述金属层还包括氮化钛层，所述氮化钛层位于所述介质层与所述钨层之间。
27.根据权利要求21所述的化学机械研磨方法，其特征在于，所述第一研磨液及所述第二研磨液均包含二氧化硅颗粒、去离子水、表面活性剂及双氧水。
28.根据权利要求27所述的化学机械研磨方法，其特征在于，所述第一研磨液及所述第二研磨液中，所述二氧化硅颗粒的质量百分比介于1％～7％，所述双氧水的质量百分比介于1％～7％。
29.根据权利要求21至28中任一项所述的化学机械研磨方法，其特征在于，所述第二流速大于所述第一流速。
30.一种化学机械研磨系统，其特征在于，所述化学机械研磨系统包括：
研磨平台；
研磨垫，位于所述研磨平台的上表面；
研磨头，位于所述研磨垫的上方，用于将待研磨器件压制于所述研磨垫上进行化学机械研磨；
研磨液供给系统，用于向所述研磨垫的表面提供研磨液，所述研磨液供给系统包括第一研磨液供给源、第二研磨液供给源、第一输液管、第二输液管、第一喷头及第二喷头；其中，所述第一输液管一端与所述第一研磨液供给源相连接，另一端与所述第一喷头相连接，所述第一喷头位于所述研磨垫上方；所述第二输液管一端与所述第二研磨液供给源相连接，另一端与所述第二喷头相连接，所述第二喷头位于所述研磨垫上方；以及，
控制模块，与所述研磨液供给系统相连接，用于调整所述研磨液供给系统向所述研磨垫提供的研磨液种类及研磨液流速。
31.根据权利要求30所述的在化学机械研磨系统，其特征在于，所述化学机械研磨系统还包括量测模块，所述量测模块与所述控制模块相连接，用于量测化学研磨过程中去除的材料层的厚度，并将量测结果反馈至所述控制模块；所述控制模块依据所述量测模块的量测结果调整所述研磨液供给系统向所述研磨垫提供的研磨液种类及研磨液流速。
32.根据权利要求30所述的化学机械研磨系统，其特征在于，所述化学机械研磨系统还包括研磨调整组件，所述研磨调整组件用于在研磨过程中对所述研磨垫表面的平整度进行调整。
33.根据权利要求32所述的化学机械研磨系统，其特征在于，所述研磨调整组件包括：
机械手臂；以及，
研磨调整盘，所述研磨调整盘固定于所述机械手臂的一端，用于在所述机械手臂的带动下对所述研磨垫表面的平整度进行调整。
34.一种金属插塞的制备方法，其特征在于，所述金属插塞的制备方法包括如下步骤：
1)提供一基底；
2)于所述基底的正面形成介质层；
3)于所述介质层内形成填充孔；
4)于所述介质层上形成金属层，所述金属层填满所述填充孔并覆盖所述介质层表面；
5)将正面形成有所述介质层及所述金属层的所述基底正面朝下置于研磨垫上进行第一次化学机械研磨，以去除覆盖于所述介质层表面的部分所述金属层，其中，所述第一次化学机械研磨过程中，使用第一研磨液以第一流速供给，在步骤5)后，所述介质层表面具有残留的所述金属层；及，
6)对所述基底进行第二次化学机械研磨，完全去除残留于所述介质层表面的所述介质层，以得到接触插塞，其中，所述第二次化学机械研磨过程中，使用第二研磨液以第二流速供给，所述第二次化学机械研磨的研磨速率小于所述第一次化学机械研磨的研磨速率。
35.根据权利要求34所述的金属插塞的制备方法，其特征在于，步骤5)中去除的所述金属层的厚度占步骤4)中覆盖于所述介质层表面的所述金属层的厚度70％～90％。
36.根据权利要求34所述的金属插塞的制备方法，其特征在于，步骤4)中形成的所述金属层包括钨层。
37.根据权利要求34所述的金属插塞的制备方法，其特征在于，步骤4)包括如下步骤：
4-1)于所述填充孔的侧壁、底部及所述介质层的表面形成氮化钛层；
4-2)于所述氮化钛层的表面形成钨层，所述钨层填满所述填充孔并覆盖位于所述介质层表面的所述氮化钛层的表面。
38.根据权利要求34所述的金属插塞的制备方法，其特征在于，所述第一研磨液及所述第二研磨液均包含二氧化硅颗粒、去离子水、表面活性剂及双氧水。
39.根据权利要求38所述的金属插塞的制备方法，其特征在于，所述第一研磨液及所述第二研磨液中，所述二氧化硅颗粒的质量百分比介于1％～7％，所述双氧水的质量百分比介于1％～7％。
40.根据权利要求34至39中任一项所述的金属插塞的制备方法，其特征在于，所述第二流速大于所述第一流速。
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