化学机械研磨系统技术方案

本实用新型专利技术提供化学机械研磨系统，包括：研磨平台；研磨垫，位于研磨平台的上表面；研磨头，位于研磨垫的上方；研磨液供给系统，用于向研磨垫的表面提供研磨液，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、输液管及喷头；其中，输液管一端与第一研磨液供给源及第二研磨液供给源相连接，另一端与喷头相连接，喷头位于所述研磨垫上方；控制模块，与研磨液供给系统相连接，至少用于调整研磨液供给系统向研磨垫提供所述研磨液的温度。本实用新型专利技术不仅可以控制研磨时间、节约生产成本，而且研磨后得到的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。

【技术实现步骤摘要】
化学机械研磨系统
本技术属于半导体制造
，特别是涉及一种化学机械研磨系统。
技术介绍
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，由于研磨液以恒定温度供给，在研磨结束之后，如图2所示，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。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种化学机械研磨系统，用于解决现有技术中由于化学机械研磨工艺中研磨液以恒定温度供给，若研磨液温度过高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，本技术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，研磨液以第一温度供给，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厚度的60％～99％，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，所述介质层表面残留的所述金属层去除，其中，所述第二次化学机械研磨过程中，所述研磨液以第二温度供给，所述第二温度小于所述第一温度，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。作为本技术的一种优选方案，所述第二温度小于所述第一温度在20摄氏度以上，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40％。作为本技术的一种优选方案，所述金属层包括钨层。作为本技术的一种优选方案，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，在所述介质层上的所述氮化钛层和在所述基底上的部分的所述介质层在步骤3)中被去除。作为本技术的一种优选方案，所述介质层包括绝缘氧化层，且在步骤3)后所述金属层形成为多个在所述介质层中的金属插塞，所述金属插塞的顶面相对于研磨后所述介质层的上表面为平坦形态或凹陷在15埃～150埃之间。作为本技术的一种优选方案，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，所述双氧水的质量百分比介于2.5％～3.5％。作为本技术的一种优选方案，所述研磨液包含二氧化硅颗粒、去离子水、表面活性剂及双氧水，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％。作为本技术的一种优选方案，所述第一次化学机械研磨过程中研磨液的流速与所述第二次化学机械研磨过程中研磨液的流速相同，所述第一次化学机械研磨过程中研磨液的流速与所述第二次化学机械研磨过程中研磨液的流速均介于50毫升/分钟～150毫升/分钟。作为本技术的一种优选方案，所述第一次化学机械研磨过程中研磨液的流速与所述第二次化学机械研磨过程中研磨液的流速不同，且所述第二次化学机械研磨过程中研磨液的流速大于所述第一次化学机械研磨过程中研磨液的流速。作为本技术的一种优选方案，所述第一次化学机械研磨过程中研磨液的流速介于25毫升/分钟～75毫升/分钟，所述第二次化学机械研磨过程中研磨液的流速介于100毫升/分钟～200毫升/分钟。作为本技术的一种优选方案，所述第一温度介于40℃～45℃；所述第二温度介于10℃～15℃；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，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厚度的70％～90％。本技术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温度供给，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厚度的60％～99％，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温度供给，所述第二温度小于所述第一温度，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。作为本技术的一种优选方案，所述第二温度小于所述第一温度20摄氏度以上，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40％。作为本技术的一种优选方案，所述金属层包括钨层。作为本技术的一种优选方案，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，在所述介质层上的所述氮化钛层和在所述基底上的部分的所述介质层在步骤3)中被去除。作为本技术的一种优选方案，所述介质层包括绝缘氧化层，且在步骤3)后所述金属层形成为多个在所述介质层中的金属插塞，所述金属插塞的顶面相对于研磨后所述介质层的上表面为平坦形态或凹陷在15埃～150埃之间。作为本技术的一种优选方案，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，所述第二研磨液包含二氧化铈颗粒、去离子水、表面活性剂及双氧水。作为本技术的一种优选方案，所述第一研磨液中，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％；所述第二研磨液中，所述双氧水的质量百分比介于2.5％～3.5％。作为本技术的一种优选方案，所述第一研磨液的流速与所述第二研磨液的流速相同，所述第二研磨液的流速与所述第一研磨液的流速均介于50毫升/分钟～150毫升/分钟。作为本技术的一种优选方案，所述第一研磨液的流速与所述第二研磨液的流速不同，且所述第二研磨液的流速大于所述第一研磨液的流速。作为本技术的一种优选方案，所述第一研磨液的流速介于25毫升/分钟～75毫升/分钟，所述第二研磨液的流速介于100毫升/分钟～200毫升/分钟。作为本技术的一种优选方案，所述第一温度介于40℃～45℃；所述第二温度介于10℃～15℃；所述第一次化学机械研磨的研磨速率介于800埃/分钟～2000埃/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一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、输液管及喷头；其中，所述输液管一端与所述第一研磨液供给源及所述第二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；及，控制模块，与所述研磨液供给系统相连接，至少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温度。

【技术特征摘要】
1.一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、输液管及喷头；其中，所述输液管一端与所述第一研磨液供给源及所述第二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；及，控制模块，与所述研磨液供给系统相连接，至少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温度。2.根据权利要求1所述的化学机械研磨系统，其特征在于，所述控制模块包括第一控制单元，所述第一控制单元与所述第一研磨液供给源及所述第二研磨液供给源相连接，用于控制所述第一研磨液供给源在第一次化学机械研磨过程中以第一温度向所述研磨垫提供所述研磨液，并控制所述第二研磨液供给源在第二次化学机械研磨过程中以第二温度向所述研磨垫提供所述研磨液；其中，所述第二温度小于所述第一温度。3.根据权利要求2所述的化学机械研磨系统，其特征在于，所述控制模块还包括第二控制单元，所述第二控制单元与所述第一研磨液供给源及所述第二研磨液供给源相连接，用于控制所述第一研磨液供给源在第一次化学机械研磨过程中以第一流速向所述研磨垫提供所述研磨液，并控制所述第二研磨液供给源在第二次化学机械研磨过程中以第二流速向所述研磨垫提供所述研磨液；其中，所述第二流速大于所述第一流速。4.根据权利要求3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量测模块，所述量测模块与所述第一控制单元及所述第二控制单元相连接，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第一控制单元及所述第二控制单元；所述第一控制单元依据所述量测模块的量测结果调整所述研磨液的温度，且所述第二控制单元依据所述量测模块的量测结果调整所述研磨液的流速。5.根据权利要求1所述的化学机械研磨系统，其特征在于，所述输液管包括第一输液管及第二输液管，所述喷头包括第一喷头...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡长益，
申请(专利权)人：睿力集成电路有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽,34