CN111421462A - 化学机械研磨方法 - Google Patents

化学机械研磨方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111421462A
CN111421462A CN201910015829.1A CN201910015829A CN111421462A CN 111421462 A CN111421462 A CN 111421462A CN 201910015829 A CN201910015829 A CN 201910015829A CN 111421462 A CN111421462 A CN 111421462A
Authority
CN
China
Prior art keywords
polishing
head
grinding
path
point
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910015829.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111421462B (zh
Inventor
唐强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Original Assignee
Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp, Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp filed Critical Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority to CN201910015829.1A priority Critical patent/CN111421462B/zh
Publication of CN111421462A publication Critical patent/CN111421462A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111421462B publication Critical patent/CN111421462B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/07—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool
    • B24B37/10—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for single side lapping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/042—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B57/00—Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents
    • B24B57/02—Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents for feeding of fluid, sprayed, pulverised, or liquefied grinding, polishing or lapping agents
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30625—With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

本发明提供一种化学机械研磨方法，包括步骤：提供研磨装置，所述研磨装置上具有研磨垫、研磨头和调整头，所述研磨头装载有待研磨晶圆；对所述待研磨晶圆进行至少一次第一次研磨，所述第一次研磨过程中所述研磨头采用第一研磨路径，所述调整头采用第一调整路径；在各次所述第一次研磨后，对所述待研磨晶圆进行第二次研磨，所述第二次研磨过程中所述研磨头采用第二研磨路径，所述调整头采用第二调整路径。本发明避免通过化学机械研磨后仍在晶圆表面留有标记残留或者边缘残留的问题，以保证晶圆表面的清洁度和平整度。

Description

化学机械研磨方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种化学机械研磨方法。
背景技术
在半导体工艺中，于晶圆上加工制作各种电路元件结构，而使晶圆成为有特定电性功能之IC产品。对于计算机产品而言，晶圆的品质影响着整个计算机的性能。
目前，在半导体产品制造过程中，晶圆是当前集成电路的基础半成品，晶圆加工处理的好坏直接影响半导体成品的质量。在晶圆的加工过程中，需要对晶圆表面进行研磨，从而去除晶圆表面的标记残留或者是边缘残留等。
化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing，CMP)工艺为一种重要的表面平坦化技术。化学机械研磨工艺综合了化学研磨和机械研磨的优势，可以保证晶圆表面残留的去除效率，同时获得较完美的晶圆表面，且晶圆表面平整度较高。
如何基于化学机械研磨方法去除晶圆表面的标记残留或者边缘残留，以保证晶圆表面的平整度以及晶圆表面残留的去除效率，这是目前急需解决的问题。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种化学机械研磨方法，避免通过化学机械研磨后仍在晶圆表面留有标记残留或者边缘残留，以保证晶圆表面的清洁度和平整度。
为解决上述问题，本发明提供化学机械研磨方法，包括步骤：提供研磨装置，所述研磨装置上具有研磨垫、研磨头和调整头，所述研磨头装载有待研磨晶圆；对所述待研磨晶圆进行至少一次第一次研磨，所述第一次研磨过程中所述研磨头采用第一研磨路径，所述调整头采用第一调整路径；在各次所述第一次研磨后，对所述待研磨晶圆进行第二次研磨，所述第二次研磨过程中所述研磨头采用第二研磨路径，所述调整头采用第二调整路径。
可选的，所述第一研磨路径为研磨点一至研磨点二之间的运动路径；所述研磨点一是所述研磨头中心到所述研磨垫中心距离2.105-2.705英寸之间的点；所述研磨点二是所述研磨头中心到所述研磨垫中心距离5.500-6.050英寸之间的点。
可选的，所述第一研磨路径中，所述研磨头与所述研磨垫之间的压力为4.5-4.8psi，所述研磨头的转速为25-35rpm，所述研磨头的运动时间为60-65秒。
可选的，所述第二研磨路径为研磨点三至研磨点四之间的运动路径，所述研磨点三是所述研磨头中心到所述研磨垫中心距离2.105-2.705英寸之间的点；研磨点四是所述研磨头中心到所述研磨垫中心距离4.350-4.850英寸之间的点。
可选的，所述第二研磨路径中，所述研磨头与所述研磨垫之间的压力为4.8-5.0psi，所述研磨头的转速为30-35rpm，所述研磨头的运动时间为20-25秒。
可选的，所述调整头上有连接杆，所述连接杆带着所述调整头在研磨垫采用第一调整路径和第二调整路径做调整运动。
可选的，所述第一调整路径中，所述连接杆的起始位置与所述连接杆的终点位置之间的夹角40°-45°。
可选的，所述第一调整路径中，所述调整头与所述研磨垫之间的压力为4.85-5.15psi，所述调整头的转速为30-35rpm，所述连接杆的运动时间为15-20秒。
可选的，所述第二调整路径中，所述连接杆的起始位置与所述连接杆的终点位置之间的夹角15°-20°。
可选的，所述第二调整路径中，所述调整头与所述研磨垫之间的压力为5.15-5.35psi，所述调整头的转速为35-40rpm，所述连接杆的运动时间为20-25秒。
可选的，所述研磨装置上还设有引流槽，用于向所述研磨垫上输送研磨液。
可选的，所述第一次研磨过程中，所述研磨液的流速为195-205ml/min，所述第二次研磨过程中，所述研磨液的流速为205-215ml/min。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明技术方案中，对所述待研磨晶圆至少进行两次研磨。第一次研磨后，由于研磨垫受到的力不均匀，从而发生不均匀地变形，此时继续沿着所述第一次研磨过程中的第一研磨路径进行研磨，所述待研磨晶圆上的剩余的残留还是没有办法被去除。此时采用第二次研磨，所述第二次研磨采用的研磨路径与所述第一次研磨过程中的研磨路径不同，所述待研磨晶圆表面剩余的残留可以在第二次研磨过程中被去除。这是由于研磨路径不同，研磨垫表面的均匀性以及所述待研磨晶圆表面的研磨液量都不同，所述待研磨晶圆受到的机械研磨作用和化学作用都和第一次研磨过程中受到的作用不同，所以所述待研磨晶圆表面剩余的残留可以在第二次研磨过程中得到去除。
进一步，所述第二次研磨中，采用的第二研磨路径为研磨点三至研磨点四之间的运动路径，所述研磨点三为所述研磨头中心到所述研磨垫中心距离为2.105-2.705英寸之间的点；研磨点四为所述研磨头中心到所述研磨垫中心距离为4.350-4.850英寸之间的点。第二研磨路径靠近研磨液的流出位置，第二研磨路径中的研磨液相对于第一次研磨路径中的研磨液比较集中，更易于研磨液与所述待研磨晶圆表面发生化学反应，从而去除表面残留；同时第二路径中研磨点三和研磨垫四的距离较小，该区域的研磨垫表面均匀性优于第一研磨路径中研磨垫表面的均匀性，这样所述待研磨晶圆表面受到的机械摩擦相对较均匀，能够有效地去除第一次研磨后剩余的残留。
附图说明
图1是一种化学机械研磨方法中采用的装置结构以及研磨路径示意图；
图2是本发明化学机械研磨方法采用的装置结构示意图；
图3是本发明化学机械研磨方法第一次研磨采用的研磨路径示意图；
图4是本发明化学机械研磨方法第二次研磨采用的研磨路径示意图；
图5是采用本发明化学机械研磨方法后，晶圆表面的残留、缺陷数量图。
具体实施方式
晶圆表面有标记残留或者边缘残留的时候，为了去除晶圆表面的残留同时能够保证晶圆表面的平坦化，通常采用的方法是利用化学机械研磨法去除晶圆表面的残留。普遍的化学机械研磨方法就是沿着一条路径对晶圆进行不断地研磨，但是此时经过研磨后的晶圆表面仍然会留有残留。这是由于随着研磨时间的延长，研磨垫表面的均匀性变差，以及晶圆表面的残留不能与研磨液充分发生反应，同样的研磨时间，严重的标记残留或者边缘残留不能随着研磨时间的延长就能被去除掉，同时如果无限延长研磨时间，还会导致研磨好的晶圆表面被腐蚀，所以经过化学机械研磨之后晶圆表面仍然会留有残留。
具体化学机械研磨方法如下：
参考图1，提供研磨装置1，所述研磨装置上具有研磨垫2、研磨头3和调整头4，以及引流槽5。
所述研磨垫2跟着研磨装置1做逆时针运动。
所述研磨头3按着箭头的指向沿着一个路径做研磨运动。
所述调整头4上有连接杆41，所述连接杆41带着所述调整头4沿着箭头指向在研磨垫2上做调整运动。
所述调整头4自身也以一定的转速做顺时针运动。
所述引流槽5向所述研磨头3附近的研磨垫2上引入研磨液51.
具体的化学机械研磨参数为：
所述研磨头3带着晶圆在所述研磨头3中心到所述研磨垫2中距离在2.705-5.5英寸的范围内做研磨运动，所述研磨头3与所述研磨垫2之间的压力为4.5-4.8psi，所述研磨头3的转速为25-30rpm，所述研磨头3在所述研磨垫2上的研磨时间为115-120秒；
所述调整头4在连接杆41的带动下沿着箭头的方向来回做调整运动，所述连接杆41的起始位置与终点位置之间的夹角为35°，连接杆41的运动时间为15-20秒，所述调整头4与所述研磨垫2之间的压力为4.85psi，所述调整头4的转速为35rpm。
所述研磨头3和所述连接杆4一起运动15-20秒之后，所述连接杆41静止在所述研磨垫2的边缘上，所述研磨头3继续在所述研磨垫2上继续做研磨运动，直到研磨头3到达研磨时间，完成对所述待研磨晶圆的化学机械研磨。
发明人发现，研磨头沿着一个路径不断的做研磨运动，长期研磨之后，研磨垫的均匀性变差，晶圆表面严重的残留得不到足够的研磨作用，而无法去除；另外研磨时间较长，随着研磨时间的延长，经过研磨后的晶圆表面又被腐蚀，影响晶圆的成品率的同时降低了生产效率。
发明人研究发现，利用多次化学机械研磨，能够很好的克服晶圆表面经过化学机械研磨之后仍有残留的缺点。这是由于多次化学机械研磨过程中，采用的研磨路径不一样，克服由于研磨垫的不均匀导致不能去除晶圆表面残留的问题，同时多路径研磨有利于研磨液与所述待研磨晶圆表面的残留充分反应，从而实现更好的去除所述待研磨晶圆表面的标记残留或者边缘残留。另外多次化学机械研磨可以降低晶圆研磨的时间，减少晶圆表面被腐蚀的危害，同时提高生产效率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细地说明。
图2是本发明化学机械研磨方法采用的装置结构示意图；图3是本发明化学机械研磨方法第一次研磨采用的研磨路径示意图；图4是本发明化学机械研磨方法第二次研磨采用的研磨路径示意图；图5是采用本发明化学机械研磨方法后，晶圆表面的残留、缺陷数量图。
首先参考图2，提供研磨装置100，所述研磨装置100上有研磨垫200、研磨头300、调整头400以及引流槽500。
本实施例中，所述研磨头300上装有待研磨晶圆。
本实施例中，所述调整头400上有连接杆401，所述连接杆401的一端固定，所述连接杆401的另一端连着调整头400在所述研磨垫200上做调整运动。
参考图3，对所述待研磨晶圆进行一次第一次研磨。通过所述引流槽500向所述研磨垫200上输送研磨液501。
本实施例中，所述一次第一次研磨过程中所述研磨头采用第一研磨路径S1，所述调整头采用第一调整路径a1。
本实施例中，所述第一研磨路径S1为研磨点一至研磨点二之间的运动路径；所述研磨点一是所述研磨头300中心到所述研磨垫200中心距离2.105-2.705英寸之间的点；所述研磨点二是所述研磨头300中心到所述研磨垫200中心距离5.500-6.050英寸之间的点。
本实施例中，所述第一研磨路径S1中，所述研磨头300与所述研磨垫200之间的压力为4.5-4.8psi，所述研磨头300的转速为25-35rpm，所述研磨头300的运动时间为60-65秒。
本实施例中，所述第一调整路径a1，为所述连接杆401的起始位置与所述连接杆的终点位置之间的夹角40°-45°之间的路径。
本实施例中，所述第一调整路径a1中，所述调整头400与所述研磨垫200之间的压力为4.85-5.15psi，所述调整头400的转速为30-35rpm，所述连接杆401的运动时间为15-20秒。
本实施例中，所述研磨液501的流速为195-205ml/min。
在优选的实施例中，可以采用如下选择：
例如：第一研磨路径S1中，研磨点一是所述研磨头300中心到所述研磨垫200中心距离为2.105英寸的点；所述研磨点二是所述研磨头300中心到所述研磨垫200中心距离为5.500英寸的点；
所述研磨头300与所述研磨垫200之间的压力为4.5psi，所述研磨头300的转速为35rpm，所述研磨头300的运动时间为60秒；
所述第一调整路径a1为所述连接杆401的起始位置与所述连接杆401的终点位置之间的夹角40°的路径；
所述调整头400与所述研磨垫200之间的压力为4.85psi，所述调整头400的转速为30rpm，所述连接杆401的运动时间为15秒；
所述研磨液501的流速为195ml/min。
或者，第一研磨路径S1中，研磨点一是所述研磨头300中心到所述研磨垫200中心距离为2.705英寸的点；所述研磨点二是所述研磨头300中心到所述研磨垫200中心距离为6.050英寸的点；
所述研磨头300与所述研磨垫200之间的压力为4.8psi，所述研磨头300的转速为30rpm，所述研磨头300的运动时间为65秒；
所述第一调整路径a1为所述连接杆401的起始位置与所述连接杆401的终点位置之间的夹角45°的路径；
所述调整头400与所述研磨垫200之间的压力为5.15psi，所述调整头400的转速为35rpm，所述连接杆401的运动时间为20秒；
所述研磨液501的流速为205ml/min。
或者，第一研磨路径S1中，研磨点一是所述研磨头300中心到所述研磨垫200中心距离为2.505英寸的点；所述研磨点二是所述研磨头300中心到所述研磨垫200中心距离为5.750英寸的点；
所述研磨头300与所述研磨垫200之间的压力为4.6psi，所述研磨头300的转速为32rpm，所述研磨头300的运动时间为62秒；
所述第一调整路径a1为所述连接杆401的起始位置与所述连接杆401的终点位置之间的夹角43°的路径；
所述调整头400与所述研磨垫200之间的压力为5.05psi，所述调整头400的转速为32rpm，所述连接杆401的运动时间为18秒；
所述研磨液501的流速为200ml/min。
本实施例中，所述第一研磨路径S1中，所述研磨点一是所述研磨头300中心到所述研磨垫200中心距离为2.105-2.705英寸之间的点；所述研磨头300中心到所述研磨垫200中心距离小于2.105英寸的时候，这样研磨头300距离研磨垫200中心太近，一方面会导致调整头400没有足够的区域运动从而将待研磨晶圆表面经过研磨后流出的杂质带走，另一方面调整头400不能很好地将研磨液501铺平，导致待研磨晶圆受到的化学作用不均匀，影响待研磨晶圆表面的质量。
本实施例中，所述研磨头300中心到所述研磨垫200中心距离大于2.705英寸的时候，那么靠近研磨垫200中心部分的研磨垫区域得不到充分地使用。
本实施例中，所述第一研磨路径S1中，所述研磨点二是所述研磨头中心到所述研磨垫中心距离为5.500-6.050英寸之间的点，所述研磨头中心到所述研磨垫中心距离小于5.500英寸时，导致靠近研磨垫200边缘的研磨垫200表面不能够被充分利用。
本实施例中，由于研磨液越往边缘越稀薄，所以所述研磨头中心到所述研磨垫中心距离大于6.050英寸时，此时的研磨液501量少，研磨液501不能所述待研磨晶圆表面的残留充分发生反应，导致不能完全去除所述待研磨晶圆表面的残留。
参考图4，对所述待研磨晶圆进行第二次研磨。所述第二次研磨过程中所述研磨头采用第二研磨路径S2，所述调整头采用第二调整路径a2。
本实施例中，所述第二研磨路径S2为研磨点三至研磨点四之间的运动路径，所述研磨点三为所述研磨头中心到所述研磨垫中心距离2.105-2.705英寸之间的点；研磨点四为所述研磨头中心到所述研磨垫中心距离4.350-4.850英寸之间的点。
本实施例中，所述第二研磨路径S1中，所述研磨头300与所述研磨垫200之间的压力为4.8-5.0psi，所述研磨头300的转速为30-35rpm，所述研磨头300的运动时间为20-25秒。
本实施例中，所述第二调整路径a2中，所述连接杆401的起始位置与所述连接杆401的终点位置之间的夹角15°-20°。
本实施例中，所述第二调整路径a1中，所述调整头400与所述研磨垫200之间的压力为5.15-5.35psi，所述调整头400的转速为35-40rpm，所述连接杆401的运动时间为20-25秒。
本实施例中，所述研磨液501的流速为205-215ml/min。
在优选的实施例中，可以采用如下选择：
例如：第二研磨路径S2中，研磨点三是所述研磨头300中心到所述研磨垫200中心距离为2.105英寸的点；所述研磨点四是所述研磨头300中心到所述研磨垫200中心距离为4.350英寸的点；
所述研磨头300与所述研磨垫200之间的压力为4.8psi，所述研磨头300的转速为35rpm，所述研磨头300的运动时间为20秒；
所述第二调整路径a2为所述连接杆401的起始位置与所述连接杆401的终点位置之间的夹角15°的路径；
所述调整头400与所述研磨垫200之间的压力为5.15psi，所述调整头400的转速为35rpm，所述连接杆401的运动时间为20秒；
所述研磨液501的流速205ml/min。
或者，第二研磨路径S2中，研磨点三是所述研磨头300中心到所述研磨垫200中心距离为2.705英寸的点；所述研磨点四是所述研磨头300中心到所述研磨垫200中心距离为4.550英寸的点；
所述研磨头300与所述研磨垫200之间的压力为4.9psi，所述研磨头300的转速为30rpm，所述研磨头300的运动时间为25秒；
所述第二调整路径a2为所述连接杆401的起始位置与所述连接杆401的终点位置之间的夹角20°的路径；
所述调整头400与所述研磨垫200之间的压力为5.25psi，所述调整头400的转速为38rpm，所述连接杆401的运动时间为25秒；
所述研磨液501的流速195ml/min。
或者，第二研磨路径S2中，研磨点三是所述研磨头300中心到所述研磨垫200中心距离为2.505英寸的点；所述研磨点四是所述研磨头300中心到所述研磨垫200中心距离为4.850英寸的点；
所述研磨头300与所述研磨垫200之间的压力为5.0psi，所述研磨头300的转速为32rpm，所述研磨头300的运动时间为22秒；
所述第二调整路径a2为所述连接杆401的起始位置与所述连接杆401的终点位置之间的夹角18°的路径；
所述调整头400与所述研磨垫200之间的压力为5.35psi，所述调整头400的转速为40rpm，所述连接杆401的运动时间为20秒；
所述研磨液501的流速200ml/min。
本实施例中，所述研磨头300带着所述待研磨晶圆在所述研磨垫200上做研磨的时候，所述连接杆401带着所述调整头400在所述研磨垫200做调整运动，所述调整头400可以将所述待研磨晶圆表面的杂质带走、铺平研磨液501以及调整所述研磨垫400的表面粗糙度。
本实施例中，根据实验证明，经过一次第一研磨路径S1之后，所述研磨垫200受到不均匀地变形，但是所述研磨垫200在所述第二研磨路径S2上的厚度和均匀度要比其他路径的好。这是由于所述研磨头300在所述研磨垫200上转动时，受到弹力、重力或以及摩擦力的作用，产生一个指向圆心的向心力。所述向心力与所述研磨头300的质量、所述研磨头300做圆周运动半径的长度以及所述研磨垫200的转速呈正比关系，所以距离所述研磨垫200的中心越远，即所述研磨头300的运动半径的长度越大，相同质量和转速的情况下，运动半径的长度越长，所述研磨头300所受到的向心力越大，根据向心力产生的原理，此时所述研磨垫200与所述研磨头300之间的摩擦力越大，所述研磨垫200越靠近边缘的地方，变形越严重。
本实施例中，所述第二研磨路径S2为研磨点三至研磨点四之间的运动路径，所述研磨点四为所述研磨头中心到所述研磨垫中心距离4.350-4.850英寸之间的点，所述研磨头中心到所述研磨垫中心距离小于4.350英寸时，所述研磨点三到所述研磨四的路径较短，这样研磨垫的均匀性差，同时在研磨垫上产生的副产物也不利于及时排除，从而影响待研磨晶圆表面的残留及时去除；所述研磨头中心到所述研磨垫中心距离大于4.850英寸时，此时所述研磨点三到所述研磨四的路径较长，这样会导致研磨的时间变长，影响生产率。
本实施例中，对所述待研磨晶圆进行第二次研磨之后，再对所述待研磨晶圆进行二次第一次研磨。
本实施例中，所述二次第一次研磨过程相对于一次第一次研磨过程的区别仅在于所述研磨头的运动时间与所述连接杆的运动时间不同。
本实施例中，所述二次第一次研磨过程中，所述研磨头300的运动时间为5-10秒，所述连接杆401的运动时间5-10秒。
本实施例中，经过两次第一次研磨和一次第二次研磨，共计的研磨时间在90-95秒之间，大大地缩短了研磨时间，提高了生产效率。
本实施例中，采用两次第一次研磨与一次第二次研磨，所述研磨垫的使用寿命延长，并且所述研磨垫的均匀性提升。这是由于第一次研磨与第二次研磨采用的研磨路径不一样，所述研磨垫受到的变形不再是集中在一个路径上，变形比较均匀，所以使用寿命延长；另外，由于第一次研磨与第二次研磨采用的调整路径不一样，调整头不再是沿着一个调整路径调整研磨垫表面的粗糙度，而是可以按着不同的路径进行调整，这样有利于提高所述研磨垫表面的均匀性。
其他实施例中，所述第一次研磨可以根据实际的需要进行多次，可以是一次、三次、四次等。
参考图5，为采用不同的化学机械研磨方法后，所述晶圆表面留有的残留柱状统计图。
图5中，横坐标代表不同的机台号；纵坐标表示晶圆表面的残留、缺陷数。
椭圆圈内表示采用本发明的化学机械研磨方法的基台，所述待研磨晶圆经过研磨后，表面的残留。缺陷最少。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (12)

1.一种化学机械研磨方法，其特征在于，包括步骤：
提供研磨装置，所述研磨装置上具有研磨垫、研磨头和调整头，所述研磨头装载有待研磨晶圆；
对所述待研磨晶圆进行至少一次第一次研磨，所述第一次研磨过程中所述研磨头采用第一研磨路径，所述调整头采用第一调整路径；
在各次所述第一次研磨后，对所述待研磨晶圆进行第二次研磨，所述第二次研磨过程中所述研磨头采用第二研磨路径，所述调整头采用第二调整路径。
2.如权利要求1所述化学机械研磨方法，其特征在于，所述第一研磨路径为研磨点一至研磨点二之间的运动路径；所述研磨点一是所述研磨头中心到所述研磨垫中心距离2.105-2.705英寸之间的点；所述研磨点二是所述研磨头中心到所述研磨垫中心距离5.500-6.050英寸之间的点。
3.如权利要求2所述化学机械研磨方法，其特征在于，所述第一研磨路径中，所述研磨头与所述研磨垫之间的压力为4.5-4.8psi，所述研磨头的转速为25-35rpm，所述研磨头的运动时间为60-65秒。
4.如权利要求1所述化学机械研磨方法，其特征在于，所述第二研磨路径为研磨点三至研磨点四之间的运动路径，所述研磨点三是所述研磨头中心到所述研磨垫中心距离2.105-2.705英寸之间的点；研磨点四是所述研磨头中心到所述研磨垫中心距离4.350-4.850英寸之间的点。
5.如权利要求4所述化学机械研磨方法，其特征在于，所述第二研磨路径中，所述研磨头与所述研磨垫之间的压力为4.8-5.0psi，所述研磨头的转速为30-35rpm，所述研磨头的运动时间为20-25秒。
6.如权利要求1所述化学机械研磨方法，其特征在于，所述调整头上有连接杆，所述连接杆带着所述调整头在研磨垫采用第一调整路径和第二调整路径做调整运动。
7.如权利要求6所述化学机械研磨方法，其特征在于，所述第一调整路径中，所述连接杆的起始位置与所述连接杆的终点位置之间的夹角40°-45°。
8.如权利要求7所述化学机械研磨方法，其特征在于，所述第一调整路径中，所述调整头与所述研磨垫之间的压力为4.85-5.15psi，所述调整头的转速为30-35rpm，所述连接杆的运动时间为15-20秒。
9.如权利要求6所述化学机械研磨方法，其特征在于，所述第二调整路径中，所述连接杆的起始位置与所述连接杆的终点位置之间的夹角15°-20°。
10.如权利要求9所述化学机械研磨方法，其特征在于，所述第二调整路径中，所述调整头与所述研磨垫之间的压力为5.15-5.35psi，所述调整头的转速为35-40rpm，所述连接杆的运动时间为20-25秒。
11.如权利要求1所述化学机械研磨方法，其特征在于，所述研磨装置上还设有引流槽，用于向所述研磨垫上输送研磨液。
12.如权利要求11所述化学机械研磨方法，其特征在于，所述第一次研磨过程中，所述研磨液的流速为195-205ml/min；所述第二次研磨过程中，所述研磨液的流速为205-215ml/min。
CN201910015829.1A 2019-01-08 2019-01-08 化学机械研磨方法 Active CN111421462B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910015829.1A CN111421462B (zh) 2019-01-08 2019-01-08 化学机械研磨方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910015829.1A CN111421462B (zh) 2019-01-08 2019-01-08 化学机械研磨方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111421462A true CN111421462A (zh) 2020-07-17
CN111421462B CN111421462B (zh) 2022-03-22

Family

ID=71546033

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910015829.1A Active CN111421462B (zh) 2019-01-08 2019-01-08 化学机械研磨方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111421462B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113370071A (zh) * 2021-06-18 2021-09-10 深圳大学 一种轴对称元器件的研磨方法及装置

Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5683289A (en) * 1996-06-26 1997-11-04 Texas Instruments Incorporated CMP polishing pad conditioning apparatus
US6200207B1 (en) * 1999-03-23 2001-03-13 Vanguard International Semiconductor Corp. Dressing apparatus for chemical mechanical polishing pad
US6309277B1 (en) * 1999-03-03 2001-10-30 Advanced Micro Devices, Inc. System and method for achieving a desired semiconductor wafer surface profile via selective polishing pad conditioning
CN1484851A (zh) * 2001-01-31 2004-03-24 株式会社尼康 用于预测加工形状的方法,用于确定加工条件的方法,加工方法,加工系统,半导体器件制造方法,计算机程序以及计算机程序存储介质
CN1735479A (zh) * 2003-01-10 2006-02-15 英特尔公司 抛光垫调节
CN1859998A (zh) * 2003-09-30 2006-11-08 先进微装置公司 通过使用垫调节器的传感器信号控制化学机械抛光的方法及系统
CN1929955A (zh) * 2004-03-09 2007-03-14 3M创新有限公司 绝缘衬垫调整器及其使用方法
CN101320708A (zh) * 2007-06-06 2008-12-10 株式会社瑞萨科技 半导体集成电路装置的制造方法
CN102233542A (zh) * 2010-04-30 2011-11-09 三星电子株式会社 化学机械研磨设备、方法及系统
CN102668043A (zh) * 2009-10-30 2012-09-12 康宁股份有限公司 采用化学机械抛光的半导体晶片再利用
CN102814738A (zh) * 2011-06-08 2012-12-12 株式会社荏原制作所 用于护理研磨垫的方法和设备
CN102922413A (zh) * 2011-08-12 2013-02-13 无锡华润上华科技有限公司 一种化学机械研磨方法
CN102975110A (zh) * 2012-12-26 2013-03-20 上海宏力半导体制造有限公司 化学机械研磨速率控制方法
CN104827383A (zh) * 2014-02-08 2015-08-12 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 化学机械研磨设备及化学机械研磨的方法
CN105856060A (zh) * 2015-01-20 2016-08-17 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 研磨部件外形的调整方法
CN105983904A (zh) * 2015-03-19 2016-10-05 株式会社荏原制作所 研磨装置及其控制方法、以及修整条件输出方法
CN106670956A (zh) * 2015-11-03 2017-05-17 力晶科技股份有限公司 研磨装置与研磨方法

Patent Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5683289A (en) * 1996-06-26 1997-11-04 Texas Instruments Incorporated CMP polishing pad conditioning apparatus
US6309277B1 (en) * 1999-03-03 2001-10-30 Advanced Micro Devices, Inc. System and method for achieving a desired semiconductor wafer surface profile via selective polishing pad conditioning
US6200207B1 (en) * 1999-03-23 2001-03-13 Vanguard International Semiconductor Corp. Dressing apparatus for chemical mechanical polishing pad
CN1484851A (zh) * 2001-01-31 2004-03-24 株式会社尼康 用于预测加工形状的方法,用于确定加工条件的方法,加工方法,加工系统,半导体器件制造方法,计算机程序以及计算机程序存储介质
CN1735479A (zh) * 2003-01-10 2006-02-15 英特尔公司 抛光垫调节
CN1859998A (zh) * 2003-09-30 2006-11-08 先进微装置公司 通过使用垫调节器的传感器信号控制化学机械抛光的方法及系统
CN1929955A (zh) * 2004-03-09 2007-03-14 3M创新有限公司 绝缘衬垫调整器及其使用方法
CN101320708A (zh) * 2007-06-06 2008-12-10 株式会社瑞萨科技 半导体集成电路装置的制造方法
CN102668043A (zh) * 2009-10-30 2012-09-12 康宁股份有限公司 采用化学机械抛光的半导体晶片再利用
CN102233542A (zh) * 2010-04-30 2011-11-09 三星电子株式会社 化学机械研磨设备、方法及系统
CN102814738A (zh) * 2011-06-08 2012-12-12 株式会社荏原制作所 用于护理研磨垫的方法和设备
CN102922413A (zh) * 2011-08-12 2013-02-13 无锡华润上华科技有限公司 一种化学机械研磨方法
CN102975110A (zh) * 2012-12-26 2013-03-20 上海宏力半导体制造有限公司 化学机械研磨速率控制方法
CN104827383A (zh) * 2014-02-08 2015-08-12 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 化学机械研磨设备及化学机械研磨的方法
CN105856060A (zh) * 2015-01-20 2016-08-17 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 研磨部件外形的调整方法
CN105983904A (zh) * 2015-03-19 2016-10-05 株式会社荏原制作所 研磨装置及其控制方法、以及修整条件输出方法
CN106670956A (zh) * 2015-11-03 2017-05-17 力晶科技股份有限公司 研磨装置与研磨方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113370071A (zh) * 2021-06-18 2021-09-10 深圳大学 一种轴对称元器件的研磨方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN111421462B (zh) 2022-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2001062436A1 (fr) Procede et appareil permettant de polir une partie circulaire exterieure a chanfrein d'une tranche
CN110010458B (zh) 控制半导体晶圆片表面形貌的方法和半导体晶片
WO2006114854A1 (ja) Ｃｍｐ装置用リテーナリングとその製造方法、および、ｃｍｐ装置
TWI536439B (zh) 晶圓拋光製程、晶圓拋光工具與積體電路裝置製程
US8851959B2 (en) Chemical mechanical polishing device and polishing element
CN108177044B (zh) 一种集成电路用单晶硅片边缘倒角方法
US11355346B2 (en) Methods for processing semiconductor wafers having a polycrystalline finish
CN111421462B (zh) 化学机械研磨方法
US6656818B1 (en) Manufacturing process for semiconductor wafer comprising surface grinding and planarization or polishing
WO2005070619A1 (ja) ウエーハの研削方法及びウエーハ
JP6091773B2 (ja) 半導体装置の製造方法
Park et al. Effect of contact angle between retaining ring and polishing pad on material removal uniformity in CMP process
JP6197752B2 (ja) ウェーハの研磨方法
CN113400188A (zh) 化学机械研磨方法
JP6610526B2 (ja) シリコンウェーハの枚葉式片面研磨方法
TW201524686A (zh) 修整方法及修整裝置
CN112372509B (zh) 一种将抛光垫的初始状态转变为亲水性的方法和装置
KR101592095B1 (ko) Ｃｍｐ 헤드용 리테이너링
CN110815047A (zh) 化学机械研磨过程中稳定铜研磨速率的方法
JP2010017779A (ja) ウェーハ加工方法
JP2003334753A (ja) 研磨パッド
CN116197821B (zh) Cmp工艺中研磨垫修整方法
US20230021149A1 (en) Chemical-mechanical planarization pad and methods of use
US20230390882A1 (en) System, control method and apparatus for chemical mechanical polishing
US6530103B2 (en) Method and apparatus for eliminating wafer breakage during wafer transfer by a vacuum pad

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant