CN116276624B - 一种提高psg去除速率及其一致性的化学机械抛光方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及化学机械抛光技术领域，公开了一种提高PSG去除速率及其一致性的化学机械抛光方法，包括：S1、提供待抛光的半导体晶圆，并将其固定于化学机械抛光机的抛光头上，且使晶圆的待抛光面朝向抛光垫；S2、将酸性的化学机械抛光液滴加于抛光垫上，使晶圆的待抛光面与抛光液和抛光垫接触；S3、将抛光垫的半径五等分，按半径的1/5、2/5、3/5、4/5分别作圆，将抛光垫划分为五个部分，由边缘至内依次称为第一部分Z1、第二部分Z2、第三部分Z3、第四部分Z4以及第五部分Z5；S4、驱动抛光头和抛光垫旋转，使抛光垫与化学机械抛光液摩擦晶圆的待抛光面，进行化学机械抛光；其中：摩擦时抛光垫对晶圆产生的压力为：Z1＝6.7～6.9psi；Z2＝6.4～6.6psi；Z3＝3.0～3.3psi；Z4＝3.0psi；Z5＝2.85psi。
Description
技术领域
本发明涉及半导体化学机械抛光技术领域，具体涉及一种提高PSG去除速率及其一致性的化学机械抛光方法。
背景技术
随着集成电路制造技术的不断发展，晶圆尺寸越来越大，特征尺寸越来越小，布线层数越来越多，化学机械抛光(CMP)是实现晶圆全局平坦化的唯一技术。磷硅玻璃(PSG)作为绝缘的介电膜，已经被广泛的应用于滤波器的制造，硅表面刚沉积完的PSG薄膜厚度较大(4.8～5.2μm)，且凹凸不平。如果晶圆化学机械抛光后一致性较差，一方面，容易使晶圆表面出现PSG残留，引起器件互连失效；另一方面，整个晶圆将会出现塌边或中心凹陷的现象，导致PSG台阶高低差不一致，这将会严重影响后续PSG膜的精抛步骤。因此，提高PSG膜的去除速率和一致性是实现集成电路多层布线立体结构、提高生产效率、保证器件稳定性和良品率的关键，但现有的CMP工艺存在去除速率低、一致性差等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于针对现有化学机械抛光工艺存在PSG去除速率低、一致性差的问题，而提供一种能够提高PSG去除速率及其一致性的化学机械抛光方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种提高PSG去除速率及其一致性的化学机械抛光方法，其特征在于,该方法包括如下步骤：
S1、提供待抛光的半导体晶圆，并将所述晶圆固定于化学机械抛光机的抛光头上，且使所述晶圆的待抛光面朝向抛光垫；
S2、将酸性的化学机械抛光液滴加于所述抛光垫上，同时使所述晶圆的待抛光面与所述化学机械抛光液和所述抛光垫接触；
S3、将所述抛光垫的半径五等分，按所述抛光垫半径的1/5、2/5、3/5、4/5分别作四个圆，将所述抛光垫划分为五个部分，由所述抛光垫的边缘至内依次称为第一部分Z1、第二部分Z2、第三部分Z3、第四部分Z4以及第五部分Z5；
S4、驱动所述抛光头和抛光垫旋转，使所述抛光垫与化学机械抛光液摩擦所述晶圆的待抛光面，对晶圆的待抛光面进行化学机械抛光；
其中：摩擦时所述抛光垫对所述晶圆产生的压力如下：
Z1＝6.7～6.9psi；Z2＝6.4～6.6psi；Z3＝3.0～3.3psi；
Z4＝3.0psi；Z5＝2.85psi。
采用本发明提供的提高PSG去除速率及其一致性的化学机械抛光方法进行抛光，可以实现PSG的去除速率＞1μm/min，一致性＜5％。
进一步的，一种提高PSG去除速率及其一致性的化学机械抛光方法：所述抛光头的转速为80～90rpm；所述抛光垫的转速为90～100rpm。优选的，所述抛光头的转速为87rpm。优选的，所述抛光垫的转速为93rpm。
进一步的，一种提高PSG去除速率及其一致性的化学机械抛光方法：所述化学机械抛光液的流量为200～300ml/min。优选的，所述化学机械抛光液的流量为250ml/min。
进一步的，一种提高PSG去除速率及其一致性的化学机械抛光方法：抛光时间为60±5秒。
进一步的，一种提高PSG去除速率及其一致性的化学机械抛光方法：所述的化学机械抛光液包括如下重量份数的组分：
磨料250～750份；金属螯合剂5～10份；pH调节剂5～18份；表面活性剂0.01～0.20份以及去离子水221～740份；
所述化学机械抛光液的pH值为2～6。
进一步的，一种提高PSG去除速率及其一致性的化学机械抛光方法：所述磨料选自胶体二氧化硅、气相二氧化硅中的一种或其混合物。
更进一步的，一种提高PSG去除速率及其一致性的化学机械抛光方法：所述磨料的粒径为40～80nm。优选的，磨料的粒径为40nm。
进一步的，一种提高PSG去除速率及其一致性的化学机械抛光方法：所述的金属螯合剂选自二乙烯三胺五乙酸、乙二胺四乙酸中的一种或其混合物。
进一步的，一种提高PSG去除速率及其一致性的化学机械抛光方法：所述的pH调节剂选自柠檬酸、甘氨酸、乳酸中的至少一种。
进一步的，一种提高PSG去除速率及其一致性的化学机械抛光方法：所述的表面活性剂选自脂肪醇醚磷酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇2000中的一种或多种。
本发明的有益效果：
(1)本发明提供的化学机械抛光方法可在保证抛光速率的同时，有效的提高PSG去除速率，降低晶圆表面出现划痕的几率，以满足先进制程的需要。
(2)本发明的方法降低了晶圆的抛光时间，提升了效率；同时本发明的方法能够明显降低晶圆表面的缺陷(划伤、腐蚀)，提供了晶圆的良品率。
(3)本发明方法中采用的酸性化学机械抛光液可以实现高的PSG去除速率(＞1μm/min)。
(4)本发明提供的化学机械抛光工艺通过调节抛光压力且采用粒径较小的磨料能够实现较好的PSG一致性(＜5％)。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明中抛光垫各部分的划分图；
图2为本发明实施例1和对比例1提供的方法对晶圆化学机械抛光后的速率Profile图；
图3为本发明实施例3和对比例3提供的方法对晶圆化学机械抛光后的速率Profile图；
图4为本发明实施例4提供的方法对晶圆化学机械抛光后的速率Profile图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
实施例1
一种提高PSG去除速率及其一致性的化学机械抛光方法，其特征在于,该方法包括如下步骤：
S1、提供8英寸待抛光的半导体晶圆，并将所述晶圆固定于化学机械抛光机(华海清科U300B机台)的抛光头上，且使所述晶圆的待抛光面朝向抛光垫(IC1010抛光垫)；
S2、将酸性的化学机械抛光液滴加于所述抛光垫上，同时使所述晶圆的待抛光面与所述化学机械抛光液和所述抛光垫接触；其中：化学机械抛光液的流速为250ml/min；
S3、如图1所示，将所述抛光垫的半径五等分，按所述抛光垫半径的1/5、2/5、3/5、4/5且与所述抛光垫共圆心分别作四个圆，以所作的圆形为边界，将所述抛光垫划分为五个部分，由所述抛光垫的边缘至内依次称为第一部分Z1、第二部分Z2、第三部分Z3、第四部分Z4以及第五部分Z5；
S4、驱动所述抛光头和抛光垫旋转，使所述抛光垫与化学机械抛光液摩擦所述晶圆的待抛光面，对晶圆的待抛光面进行化学机械抛光；
其中：摩擦时所述抛光垫对所述晶圆产生的压力如下：
Z1＝6.9psi；Z2＝6.6psi；Z3＝3.3psi；Z4＝3.0psi；Z5＝2.85psi；
所述抛光头的转速为87rpm；所述抛光垫的转速为93rpm；化学机械抛光时间为60秒；
其中：所述的化学机械抛光液包括如下重量份数的组分：
气相二氧化硅(磨料)252份；二乙烯三胺五乙酸(金属螯合剂)8份；柠檬酸(pH调节剂)6份；脂肪醇醚磷酸酯(表面活性剂)0.01；份以及去离子水703份。
实施例2
一种提高PSG去除速率及其一致性的化学机械抛光方法，其特征在于,该方法包括如下步骤：
S1、提供8英寸待抛光的半导体晶圆，并将所述晶圆固定于化学机械抛光机的抛光头上，且使所述晶圆的待抛光面朝向抛光垫；
S2、将酸性的化学机械抛光液滴加于所述抛光垫上，同时使所述晶圆的待抛光面与所述化学机械抛光液和所述抛光垫接触；其中：化学机械抛光液的流速为200ml/min；
S3、如图1所示，将所述抛光垫的半径五等分，按所述抛光垫半径的1/5、2/5、3/5、4/5且与所述抛光垫共圆心分别作四个圆，以所作的圆形为边界，将所述抛光垫划分为五个部分，由所述抛光垫的边缘至内依次称为第一部分Z1、第二部分Z2、第三部分Z3、第四部分Z4以及第五部分Z5；
S4、驱动所述抛光头和抛光垫旋转，使所述抛光垫与化学机械抛光液摩擦所述晶圆的待抛光面，对晶圆的待抛光面进行化学机械抛光；
其中：摩擦时所述抛光垫对所述晶圆产生的压力如下：
Z1＝6.9psi；Z2＝6.6psi；Z3＝3.0psi；Z4＝3.0psi；Z5＝2.85psi；
所述抛光头的转速为80rpm；所述抛光垫的转速为100rpm；化学机械抛光时间为55秒；
其中：所述的化学机械抛光液包括如下重量份数的组分：
气相二氧化硅(磨料)252份；二乙烯三胺五乙酸(金属螯合剂)8份；柠檬酸(pH调节剂)5份；脂肪醇醚磷酸酯(表面活性剂)0.01；份以及去离子水739份。
实施例3
一种提高PSG去除速率及其一致性的化学机械抛光方法，其特征在于,该方法包括如下步骤：
S1、提供8英寸待抛光的半导体晶圆，并将所述晶圆固定于化学机械抛光机的抛光头上，且使所述晶圆的待抛光面朝向抛光垫；
S2、将酸性的化学机械抛光液滴加于所述抛光垫上，同时使所述晶圆的待抛光面与所述化学机械抛光液和所述抛光垫接触；其中：化学机械抛光液的流速为300ml/min；
S3、如图1所示，将所述抛光垫的半径五等分，按所述抛光垫半径的1/5、2/5、3/5、4/5且与所述抛光垫共圆心分别作四个圆，以所作的圆形为边界，将所述抛光垫划分为五个部分，由所述抛光垫的边缘至内依次称为第一部分Z1、第二部分Z2、第三部分Z3、第四部分Z4以及第五部分Z5；
S4、驱动所述抛光头和抛光垫旋转，使所述抛光垫与化学机械抛光液摩擦所述晶圆的待抛光面，对晶圆的待抛光面进行化学机械抛光；
其中：摩擦时所述抛光垫对所述晶圆产生的压力如下：
Z1＝6.7psi；Z2＝6.4psi；Z3＝3.0psi；Z4＝3.0psi；Z5＝2.85psi；
所述抛光头的转速为90rpm；所述抛光垫的转速为95rpm；化学机械抛光时间为65秒；
其中：所述的化学机械抛光液包括如下重量份数的组分：
胶体二氧化硅(粒径80nm)610份；二乙烯三胺五乙酸(金属螯合剂)10份；甘氨酸(pH调节剂)18份；聚乙二醇400(表面活性剂)0.05份以及去离子水376份。
实施例4
一种提高PSG去除速率及其一致性的化学机械抛光方法，其特征在于,该方法包括如下步骤：
S1、提供8英寸待抛光的半导体晶圆，并将所述晶圆固定于化学机械抛光机的抛光头上，且使所述晶圆的待抛光面朝向抛光垫；
S2、将酸性的化学机械抛光液滴加于所述抛光垫上，同时使所述晶圆的待抛光面与所述化学机械抛光液和所述抛光垫接触；其中：化学机械抛光液的流速为250ml/min；
S3、如图1所示，将所述抛光垫的半径五等分，按所述抛光垫半径的1/5、2/5、3/5、4/5且与所述抛光垫共圆心分别作四个圆，以所作的圆形为边界，将所述抛光垫划分为五个部分，由所述抛光垫的边缘至内依次称为第一部分Z1、第二部分Z2、第三部分Z3、第四部分Z4以及第五部分Z5；
S4、驱动所述抛光头和抛光垫旋转，使所述抛光垫与化学机械抛光液摩擦所述晶圆的待抛光面，对晶圆的待抛光面进行化学机械抛光；
其中：摩擦时所述抛光垫对所述晶圆产生的压力如下：
Z1＝6.9psi；Z2＝6.6psi；Z3＝3.3psi；Z4＝3.0psi；Z5＝2.85psi；
所述抛光头的转速为87rpm；所述抛光垫的转速为93rpm；化学机械抛光时间为60秒；
其中：所述的化学机械抛光液包括如下重量份数的组分：
胶体二氧化硅(粒径40nm)750份；乙二胺四乙酸(金属螯合剂)5份；乳酸(pH调节剂)12份；烷基酚聚氧乙烯醚(表面活性剂)0.20；份以及去离子水238份。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于：摩擦时所述抛光垫对所述晶圆产生的压力不同，对比例1的压力具体为：Z1＝7.1psi；Z2＝5.25psi；Z3＝3.5psi；Z4＝3.0psi；Z5＝2.85psi；其余条件与实施例1相同。
对比例2
对比例2与实施例2的区别在于：摩擦时所述抛光垫对所述晶圆产生的压力不同，对比例2的压力具体为：Z1＝7.1psi；Z2＝6.8psi；Z3＝3.5psi；Z4＝3.0psi；Z5＝2.85psi；其余条件与实施例2相同。
对比例3
对比例3与实施例3的区别在于：摩擦时所述抛光垫对所述晶圆产生的压力不同，对比例3的压力具体为：Z1＝6.9psi；Z2＝5.25psi；Z3＝3.5psi；Z4＝3.0psi；Z5＝2.85psi；其余条件与实施例3相同。
上述实施例1～4以及对比例1～3的化学机械抛光条件如下表1：
测试：
上述实施例1～4以及对比例1～3的化学机械抛光测试结果如下表2：
| PSG去除速率(A/min) | 一致性(％) | |
| 实施例1 | 7725 | 4.63 |
| 实施例2 | 7592 | 4.69 |
| 实施例3 | 9942 | 3.54 |
| 实施例4 | 12864 | 2.72 |
| 对比例1 | 7554 | 8.34 |
| 对比例2 | 7623 | 7.59 |
| 对比例3 | 10024 | 6.04 |
结论：
(1)如图2所示，采用对比例1和实施例1的抛光工艺对晶圆进行CMP后的速率Profile图，由图2可以看出，采用对比例1CMP方法后的晶圆边缘PSG去除较快，中间去除较慢，导致速率一致性较差。通过对比例1～2与实施例1～2的比较以及图2和表2的结果可以看出，通过降低第一部分Z1、第二部分Z2的压力可以降低晶圆边缘的去除速率，从而提高整个晶圆表面PSG去除的一致性。
(2)如图3所以，采用对比例3和实施例3的抛光工艺对晶圆进行CMP后的速率Profile图，由图3可以看出，采用对比例3CMP方法后的晶圆仍然边缘去除较快，中间去除较慢，速率一致性较差。本发明的方法通过降低第一部分Z1、第二部分Z2的压力后，可以把一致性较好地控制在5％以下。
如图4所示，采用实施例4的抛光液及工艺对晶圆进行CMP后的速率Profile图，由图4可以看出，酸性胶体二氧化硅不仅对PSG有较高的去除速率(＞1μm/min)，其一致性也更好(＜3％)，这是由于酸性条件下会增加SiO2磨粒与PSG之间的静电吸引力，从而增大PSG的去除速率，而小粒径硅溶胶更容易实现全局平坦化。
上述为本发明的较佳实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。凡由本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (7)
1.一种提高PSG去除速率及其一致性的化学机械抛光方法，其特征在于,该方法包括如下步骤：
S1、提供待抛光的半导体晶圆，并将所述晶圆固定于化学机械抛光机的抛光头上，且使所述晶圆的待抛光面朝向抛光垫；
S2、将酸性的化学机械抛光液滴加于所述抛光垫上，同时使所述晶圆的待抛光面与所述化学机械抛光液和所述抛光垫接触；
S3、将所述抛光垫的半径五等分，按所述抛光垫半径的1/5、2/5、3/5、4/5分别作四个圆，将所述抛光垫划分为五个部分，由所述抛光垫的边缘至内依次称为第一部分Z1、第二部分Z2、第三部分Z3、第四部分Z4以及第五部分Z5；
S4、驱动所述抛光头和抛光垫旋转，使所述抛光垫与化学机械抛光液摩擦所述晶圆的待抛光面，对晶圆的待抛光面进行化学机械抛光；
其中：摩擦时所述抛光垫对所述晶圆产生的压力如下：
Z1＝6.7～6.9psi；Z2＝6.4～6.6psi；Z3＝3.0～3.3psi；
Z4＝3.0psi；Z5＝2.85psi；
所述的化学机械抛光液包括如下重量份数的组分：
磨料250～750份；金属螯合剂5～10份；pH调节剂5～18份；表面活性剂0.01～0.20份以及去离子水221～740份；所述化学机械抛光液的pH值为2～6；
所述的磨料选自气相二氧化硅；所述磨料的粒径为40～80nm。
2.根据权利要求1所述的一种提高PSG去除速率及其一致性的化学机械抛光方法，其特征在于,所述抛光头的转速为80～90rpm；所述抛光垫的转速为90～100rpm。
3.根据权利要求1所述的一种提高PSG去除速率及其一致性的化学机械抛光方法，其特征在于,所述化学机械抛光液的流量为200～300ml/min。
4.根据权利要求1所述的一种提高PSG去除速率及其一致性的化学机械抛光方法，其特征在于,抛光时间为60±5秒。
5.根据权利要求1所述的一种提高PSG去除速率及其一致性的化学机械抛光方法，其特征在于,所述的金属螯合剂选自二乙烯三胺五乙酸、乙二胺四乙酸中的一种或其混合物。
6.根据权利要求1所述的一种提高PSG去除速率及其一致性的化学机械抛光方法，其特征在于,所述的pH调节剂选自柠檬酸、甘氨酸、乳酸中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种提高PSG去除速率及其一致性的化学机械抛光方法，其特征在于,所述的表面活性剂选自脂肪醇醚磷酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇2000中的一种或多种。
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Citations (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0851143A (ja) * | 1992-07-20 | 1996-02-20 | Nikon Corp | 基板保持装置 |
| EP1072662A1 (en) * | 1999-07-28 | 2001-01-31 | Eternal Chemical Co., Ltd. | Chemical-mechanical abrasive composition and method |
| US6764387B1 (en) * | 2003-03-07 | 2004-07-20 | Applied Materials Inc. | Control of a multi-chamber carrier head |
| CN101049681A (zh) * | 2007-05-11 | 2007-10-10 | 江苏海迅实业有限公司 | 硅片研磨表面划伤的控制方法 |
| JP2008198673A (ja) * | 2007-02-09 | 2008-08-28 | Ebara Corp | 複合電解研磨装置 |
| JP2008221346A (ja) * | 2007-03-08 | 2008-09-25 | Ebara Corp | 複合電解研磨装置 |
| CN101342679A (zh) * | 2008-08-19 | 2009-01-14 | 清华大学 | 一种用于化学机械抛光的抛光头 |
| CN102054683A (zh) * | 2009-11-10 | 2011-05-11 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 铜互连工艺中化学机械抛光的返工方法 |
| CN102786879A (zh) * | 2012-07-17 | 2012-11-21 | 清华大学 | 钛酸钡化学机械抛光水性组合物及其应用 |
| CN102796460A (zh) * | 2012-08-31 | 2012-11-28 | 安特迪（天津）科技有限公司 | 一种二氧化硅基cmp抛光液及其制备方法 |
| CN105397609A (zh) * | 2015-11-03 | 2016-03-16 | 大连理工大学 | 一种光学零件高精度平面的修形加工方法 |
| CN106811751A (zh) * | 2017-02-16 | 2017-06-09 | 河南科技学院 | 一种304不锈钢化学机械抛光用抛光剂和抛光液及其制备方法 |
| CN107471084A (zh) * | 2017-08-31 | 2017-12-15 | 清华大学 | 抛光设备的抛光平面度控制方法、装置和抛光设备 |
| CN107953259A (zh) * | 2017-12-01 | 2018-04-24 | 北京半导体专用设备研究所（中国电子科技集团公司第四十五研究所） | 抛光垫修整方法及包含其的化学机械抛光方法 |
| CN107987732A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-05-04 | 北京航天赛德科技发展有限公司 | 一种用于蓝宝石平面抛光的抛光液及其制备方法 |
| WO2019067009A1 (en) * | 2017-09-26 | 2019-04-04 | Intel Corporation | MULTI-ABRASIVE SUSPENSION AND METHOD FOR MECHANICAL CHEMICAL POLISHING |
| CN110193776A (zh) * | 2019-06-11 | 2019-09-03 | 英特尔半导体(大连)有限公司 | 晶圆抛光的抛光压力控制方法、装置和设备 |
| CN113150697A (zh) * | 2021-03-01 | 2021-07-23 | 广州凌玮科技股份有限公司 | 一种用于单晶硅片表面抛光的抛光液及其制备方法 |
| CN115172224A (zh) * | 2022-07-29 | 2022-10-11 | 北京烁科精微电子装备有限公司 | 抛光装置修整方法、抛光装置及化学机械研磨设备 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106716604A (zh) * | 2014-10-09 | 2017-05-24 | 应用材料公司 | 具有内部通道的化学机械研磨垫 |
-
2023
- 2023-03-29 CN CN202310321694.8A patent/CN116276624B/zh active Active
Patent Citations (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0851143A (ja) * | 1992-07-20 | 1996-02-20 | Nikon Corp | 基板保持装置 |
| EP1072662A1 (en) * | 1999-07-28 | 2001-01-31 | Eternal Chemical Co., Ltd. | Chemical-mechanical abrasive composition and method |
| US6764387B1 (en) * | 2003-03-07 | 2004-07-20 | Applied Materials Inc. | Control of a multi-chamber carrier head |
| JP2008198673A (ja) * | 2007-02-09 | 2008-08-28 | Ebara Corp | 複合電解研磨装置 |
| JP2008221346A (ja) * | 2007-03-08 | 2008-09-25 | Ebara Corp | 複合電解研磨装置 |
| CN101049681A (zh) * | 2007-05-11 | 2007-10-10 | 江苏海迅实业有限公司 | 硅片研磨表面划伤的控制方法 |
| CN101342679A (zh) * | 2008-08-19 | 2009-01-14 | 清华大学 | 一种用于化学机械抛光的抛光头 |
| CN102054683A (zh) * | 2009-11-10 | 2011-05-11 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 铜互连工艺中化学机械抛光的返工方法 |
| CN102786879A (zh) * | 2012-07-17 | 2012-11-21 | 清华大学 | 钛酸钡化学机械抛光水性组合物及其应用 |
| CN102796460A (zh) * | 2012-08-31 | 2012-11-28 | 安特迪（天津）科技有限公司 | 一种二氧化硅基cmp抛光液及其制备方法 |
| CN105397609A (zh) * | 2015-11-03 | 2016-03-16 | 大连理工大学 | 一种光学零件高精度平面的修形加工方法 |
| CN106811751A (zh) * | 2017-02-16 | 2017-06-09 | 河南科技学院 | 一种304不锈钢化学机械抛光用抛光剂和抛光液及其制备方法 |
| CN107471084A (zh) * | 2017-08-31 | 2017-12-15 | 清华大学 | 抛光设备的抛光平面度控制方法、装置和抛光设备 |
| WO2019067009A1 (en) * | 2017-09-26 | 2019-04-04 | Intel Corporation | MULTI-ABRASIVE SUSPENSION AND METHOD FOR MECHANICAL CHEMICAL POLISHING |
| CN107953259A (zh) * | 2017-12-01 | 2018-04-24 | 北京半导体专用设备研究所（中国电子科技集团公司第四十五研究所） | 抛光垫修整方法及包含其的化学机械抛光方法 |
| CN107987732A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-05-04 | 北京航天赛德科技发展有限公司 | 一种用于蓝宝石平面抛光的抛光液及其制备方法 |
| CN110193776A (zh) * | 2019-06-11 | 2019-09-03 | 英特尔半导体(大连)有限公司 | 晶圆抛光的抛光压力控制方法、装置和设备 |
| CN113150697A (zh) * | 2021-03-01 | 2021-07-23 | 广州凌玮科技股份有限公司 | 一种用于单晶硅片表面抛光的抛光液及其制备方法 |
| CN115172224A (zh) * | 2022-07-29 | 2022-10-11 | 北京烁科精微电子装备有限公司 | 抛光装置修整方法、抛光装置及化学机械研磨设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116276624A (zh) | 2023-06-23 |
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