化学机械研磨装置以及执行氧化铈基化学机械研磨的方法制造方法及图纸

本公开提供了一种执行氧化铈基化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing，简称CMP)过程的方法。方法包括步骤S401至S404。在步骤S401中，将包含氧化铈颗粒的浆料提供至研磨垫上。在步骤S402中，通过浆料在研磨垫上研磨晶圆的氧化物层。在步骤S403中，将温度在0℃至5℃范围内的冷却水提供至研磨垫上。在步骤S404中，通过冷却水在研磨垫上研磨晶圆以从晶圆的氧化物层上去除氧化铈颗粒。

Chemical mechanical lapping device and method for performing chemical mechanical lapping of ceria base

【技术实现步骤摘要】
化学机械研磨装置以及执行氧化铈基化学机械研磨的方法相关申请的交叉引用本申请要求于2018年12月13日提交的第62/778909号美国临时专利申请的权益，其全部内容通过引用并入本文。
本公开总体上涉及一种执行氧化铈基化学机械研磨(ChemicalMechanicalPolishing，简称CMP)过程的方法及其CMP装置。更具体而言，本公开涉及一种执行氧化铈基CMP过程的方法，该方法提供冷却水以减小在CMP工艺之后氧化铈颗粒与晶圆的表面之间的粘着力。
技术介绍
化学机械研磨(CMP)过程是通过在受控的温度、压力和化学成分条件下，将半导体晶圆抵靠在旋转研磨表面上或者以其他方式将晶圆相对于研磨表面移动来完成的。研磨表面可以是由相对柔软的多孔材料(例如发泡聚氨酯)形成的平面状的垫，并用具有化学活性和研磨性的水性浆料润湿。水性浆料可以是酸性或碱性的，通常包括磨料颗粒，诸如过渡金属螯合盐或氧化剂之类的反应性化学试剂，以及诸如溶剂、缓冲剂和钝化剂之类的助剂。在这种浆料中，盐或其他试剂提供化学蚀刻作用，而磨料颗粒与研磨垫配合提供机械研磨作用。图1示出了CMP装置的示例性示意图。CMP装置100包括用于固定住半导体晶圆W的研磨头120。膜130设置在研磨头120与晶圆W之间，晶圆W可利用部分真空或者粘合剂抵靠在膜130上。研磨头120设置成通过驱动马达140沿一方向141持续旋转，并且可选地沿一方向142横向往复运动。因此，晶圆W的旋转和横向的组合运动旨在降低晶圆W表面上的材料去除速率的差异。CMP装置100还包括沿着方向112旋转的平台110。研磨垫111安装在平台110上。浆料供应管151安装在平台110上方，以输送研磨浆153流，研磨浆153从浆料管151的喷嘴152滴到研磨垫111的表面上。如果浆料153中的颗粒形成不需要的大颗粒的聚集，则对晶圆W进行研磨时，晶圆表面会被划伤。因此，需要对浆料153进行过滤，以去除不需要的大颗粒。通常，过滤器组件154联接至浆料供应管151，以分离聚结或过大的颗粒。通常，在晶圆上的氧化物层的CMP过程中使用包括氧化硅(Silica，化学式为SiO2)基磨料或氧化铈(Ceria，化学式为CeO2)基磨料的浆料。为了研磨晶圆的二氧化硅(SiO2)层，通常采用氧化铈基CMP，因为其硬度好，研磨速率较高，并且氧化能力独特。然而，CeO2颗粒对SiO2表面的粘合力很强。难以通过实时过程破坏CeO2颗粒与SiO2表面之间的粘合力。CMP过程之后，需要在单独的湿式清洗室中通过强酸性化学物质进行额外的清洗过程，以去除SiO2表面上残留的CeO2颗粒。额外的清洗过程会引起各种问题，包括成本以及废水处理量增加。因此，仍然需要提供一种执行氧化铈基CMP过程的方法以克服上述问题。
技术实现思路
鉴于上述内容，本公开的目的在于提供一种执行氧化铈基CMP过程的方法及其CMP装置以降低半导体晶圆的制造成本。为了实现上述目的，本公开的实施方式提供了一种执行氧化铈基CMP(Ceria-BasedCMP)过程的方法。方法包括步骤S401至S404。在步骤S401中，将包含氧化铈颗粒的浆料提供至研磨垫上。在步骤S402中，通过浆料在研磨垫上研磨晶圆的氧化物层。在步骤S403中，将温度在0℃至5℃范围内的冷却水提供至研磨垫上。在步骤S404中，通过冷却水在研磨垫上研磨晶圆以从晶圆的氧化物层上去除氧化铈颗粒。为了实现上述目的，本公开的另一种实施方式提供了一种CMP装置。CMP装置包括平台、研磨头、浆料供应模块以及冷却水供应模块。平台具有研磨垫，研磨垫用于通过包含氧化铈颗粒的浆料研磨晶圆。研磨头配置成固定住晶圆。浆料供应模块配置成将浆料供应至平台的研磨垫上。冷却水供应模块配置成将温度在0℃至5℃范围内的冷却水供应至平台的研磨垫上。如上所述，本公开的实施方式中执行氧化铈基CMP过程的方法以及CMP装置提供了冷却水，以在CMP过程之后对晶圆和研磨垫进行降温。冷却水降低氧化铈颗粒与晶圆上的氧化物层之间的粘着力。因此，可以通过在研磨垫上研磨晶圆而轻松去除残留的氧化铈颗粒，无需额外的湿法清洗过程。本公开的方法和CMP装置可以降低晶圆的制造成本。附图说明现在将参考附图，仅通过示例的方式描述本技术的实施。图1是根据现有技术的CMP装置的示意图。图2是根据本公开的实施方式的CMP装置的示意图；图3是示出图2中的晶圆和CMP装置的研磨垫的放大示意图。图4是示出使用氧化铈基浆料对二氧化硅(SiO2)层的去除速率的图示。图5是根据本公开的另一种实施方式执行氧化铈基CMP过程的方法的流程图。具体实施方式现在将在下文中参考附图更充分地描述本公开，在附图中示出了本公开的示例性实施方式。然而，本公开可以以许多不同的形式来实现，并且不应被理解为限于本文所述的示例性实施方式。相反，提供这些示例性实施方式使得本公开变得透彻且完整，并向本领域技术人员充分传达本公开的范围。在全文中，相同的附图标记指代相同的元件。本文使用的术语仅用于描述特定示例性实施方式，而非旨在限制本公开。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外明确指出。还将理解，在本文中使用时，术语“包括”、“包含”或“具有”指定存在所述特征、区域、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、区域、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。将理解的是，术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项的任何和全部组合。还应理解，尽管术语第一、第二、第三等在本文中可以用于描述各种元件、组件、区域、部件和/或部分，但是这些元件、组件、区域、部件和/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件、组件、区域、部件或部分与另一个元件、组件、区域、层或部分进行区分。因此，在不脱离本公开的教导的情况下，下面讨论的第一元件、组件、区域、部件或部分可能被称为第二元件、组件、区域、层或部分。除非另有说明，否则本文中使用的全部术语(包括科技术语)的含义与本公开所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同。还将理解的是，术语(诸如在常用词典中定义的术语)应被解释为其含义与其在相关领域和本公开的上下文中的含义一致，并且将不在理想化或过于正式的意义上来解释，除非本文这样明确指出。将结合图2至图5对本公开的示例性实施方式进行描述。将参照附图对本公开进行详细描述，其中所描绘的元件不必按比例示出，并且其中相同或相似的元件通过几幅视图中相同或相似的附图标记或者相同或相似的术语表示。下文将结合附图进一步描述本公开。参考图2，其示出了根据本公开的实施方式的CMP装置200的示意图。CMP装置200配置成执行晶圆W的CMP过程。如图2所示，CMP装置200包括平台210、研磨头220、浆料供应模块250以及冷却水供应模块260。平台210包括安装在平台210上的研磨垫211。平台210的研磨垫211配置成通过浆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种执行氧化铈基化学机械研磨(ChemicalMechanicalPolishing，简称CMP)过程的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将包含氧化铈颗粒的浆料提供至研磨垫上；/n通过所述浆料在所述研磨垫上研磨晶圆的氧化物层；/n将温度在0℃至5℃范围内的冷却水提供至所述研磨垫上；以及/n通过所述冷却水在所述研磨垫上研磨所述晶圆，以从所述晶圆的所述氧化物层上去除所述氧化铈颗粒。/n

【技术特征摘要】
20181213 US 62/778909;20191122 US 16/6927211.一种执行氧化铈基化学机械研磨(ChemicalMechanicalPolishing，简称CMP)过程的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将包含氧化铈颗粒的浆料提供至研磨垫上；
通过所述浆料在所述研磨垫上研磨晶圆的氧化物层；
将温度在0℃至5℃范围内的冷却水提供至所述研磨垫上；以及
通过所述冷却水在所述研磨垫上研磨所述晶圆，以从所述晶圆的所述氧化物层上去除所述氧化铈颗粒。


2.如权利要求1所述的执行氧化铈基化学机械研磨过程的方法，其特征在于，
所述晶圆的所述氧化物层是氧化硅层。


3.如权利要求1所述的执行氧化铈基化学机械研磨过程的方法，其特征在于，
提供所述冷却水以将所述晶圆和所述研磨垫冷却至0℃至20℃。


4.如权利要求1所述的执行氧化铈基化学机械研磨过程的方法，其特征在于，
在室温下通过所述浆料在所述研磨垫上研磨所述晶圆的所述氧化物层。


5.一种化学机械研磨(CMP)装置，其特征在于，包括：
平台，具有研磨垫，所述研磨垫用于通过包含氧化铈颗粒的浆料研磨晶圆；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李善雄，
申请(专利权)人：夏泰鑫半导体青岛有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37