研磨颗粒及其制备方法、抛光液、清洗系统技术方案

公开了一种研磨颗粒及其制备方法、抛光液、清洗系统，包括颗粒核和包裹所述颗粒核的第一壳体；其中，所述研磨颗粒还包括研磨层，所述研磨层包裹在所述第一壳体外表面上，所述研磨层的材料包括纳米氧化铈颗粒。本申请的研磨颗粒，包括两个壳体，研磨层采用研磨效果更好的氧化铈，可以降低研磨颗粒对晶圆表面的损伤，同时颗粒核采用磁性材料，方便研磨颗粒的回收。回收。回收。

【技术实现步骤摘要】
研磨颗粒及其制备方法、抛光液、清洗系统


[0001]本申请涉及半导体
，特别涉及一种晶圆研磨颗粒及其制备方法、抛光液、清洗系统。

技术介绍

[0002]在由晶圆制造出半导体组件的过程中，可利用许多半导体制程设备与工具，这些制程机台里，通常会有一种用于研磨晶圆以得到平坦表面的设备，平坦的表面对于半导体器件的制备十分重要，全面性平坦化制程可藉由化学机械研磨(Chemical MechanicalPolishing，简称CMP)技术得以实现，此制程在现代半导体器件中已广泛应用。
[0003]化学机械研磨中，除去研磨垫，研磨抛光液也是CMP的关键要素之一，其性能直接影响抛光后晶圆表面的质量。因此，提高研磨抛光液中提供研磨作用的研磨颗粒的性能很重要。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，本申请的目的在于提供一种晶圆研磨颗粒及其制备方法、抛光液、清洗系统，以使研磨颗粒得以回收利用，降低成本，进一步地，抛光液及清洗系统还可减少CMP工艺对晶圆造成的损伤，实现更好的清洗效果。
[0005]根据本申请的一方面，提供一种研磨颗粒，包括颗粒核和包裹所述颗粒核的第一壳体；其中，所述研磨颗粒还包括研磨层，所述研磨层包裹在所述第一壳体外表面上，所述研磨层的材料包括纳米氧化铈颗粒。
[0006]可选地，所述研磨颗粒为球形或椭球形。
[0007]可选地，所述研磨层通过混合键形成于第一壳体表面。
[0008]可选地，所述颗粒核包括Fe3O4。
[0009]可选地，所述颗粒核采用共沉淀法制成。
[0010]可选地，所述第一壳体包括SiO2。
[0011]可选地，采用水热合成法形成包裹所述颗粒核的所述第一壳体。
[0012]可选地，所述颗粒核包括磁性材料，使所述研磨颗粒可通过磁力回收。
[0013]根据本申请的另一方面，提供一种研磨颗粒的制备方法，包括：采用共沉淀法形成颗粒核；采用水热合成法在所述颗粒核的表面形成第一壳体；将所述第一壳体包裹的所述颗粒核分散在承载液中；加入磨料源，在所述第一壳体表面形成研磨层，其中，所述研磨层的材料包括纳米氧化铈颗粒。
[0014]根据本申请的又一方面，提供一种晶圆抛光液，包括：去离子水；以及如前述所述的研磨颗粒。
[0015]可选地，还包括：抑制剂，表面活性剂、催化剂和稳定剂。
[0016]根据本申请的再一方面，提供一种清洗系统，包括：超声波清洗装置，包含装有清洗液的腔体及超声波发生器；刷洗装置，与所述超声波清洗装置连接，包含喷淋头和清洗
刷；其中，所述超声波清洗装置和所述刷洗装置中均设置有用于产生磁场的磁力装置，通过控制所述磁力装置以回收颗粒核包括磁性材料的研磨颗粒。
[0017]可选地，所述磁力装置的磁场方向与所述晶圆的表面垂直。
[0018]可选地，还包括：干燥装置，与所述刷洗装置连接，用于对晶圆进行烘干。
[0019]本申请实施例提供的研磨颗粒及其制备方法、抛光液、清洗系统，其研磨颗粒的颗粒核包括磁性材料，使得抛光液中的研磨颗粒得以通过磁力实现回收利用，由于研磨颗粒采用内核与两层外壳的三层构造，在正常使用时磨损研磨颗粒的外壳，可通过定期对回收的研磨颗粒进行外壳生成的工艺，即可实现磨损外壳的修补，使研磨颗粒可实现长期的回收利用。
[0020]进一步地，研磨颗粒的研磨层采用纳米氧化铈颗粒形成，由于纳米氧化铈颗粒具有较小的棱角，从而研磨颗粒可以结合氧化铈的优势，在提高研磨速率的同时降低表面刮伤缺陷。
[0021]进一步地，本申请的研磨颗粒第一壳体采用二氧化硅，研磨层采用氧化铈，即使在研磨过程中研磨层被损耗，第一壳体也可以继续研磨，而不会对晶圆表面造成损伤。
[0022]进一步地，研磨颗粒的颗粒核采用的磁性材料，在外加磁场作用下具有磁性，在外加磁场移除后不具有磁性，从而本申请的研磨颗粒具备定向研磨的优势，可应用在晶圆边缘的凹陷比较严重的清洗过程中。
[0023]进一步地，由于常规的清洗系统对于嵌入晶圆表面或在晶圆表面堆积严重的研磨颗粒难以实现有效的清洁，本申请中的清洗系统中额外加入了可生成磁场的磁力装置，由于研磨颗粒的颗粒核具有磁性，可实现磁力与物理清扫的结合，以提供更强的清扫强度，从而对晶圆进行更彻底的清洗。还可通过控制磁场方向和磁场强度及早的对从晶圆表面脱落的研磨颗粒进行吸附，避免清洗过程中研磨颗粒对晶圆表面造成损伤，提高晶圆的产品良率。
附图说明
[0024]通过以下参照附图对本申请实施例的描述，本申请的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0025]图1示出研磨抛光液及其中的研磨颗粒的示意图。
[0026]图2示出研磨后晶圆的示意图。
[0027]图3a至图3e示出本申请的研磨颗粒的制作示意图。
[0028]图4示出本申请的清洗系统的示意图。
具体实施方式
[0029]以下将参照附图更详细地描述本申请。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。为了简明起见，可以在一幅图中描述经过数个步骤后获得的半导体结构。
[0030]应当理解，在描述器件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将器件翻转，该一层、一个区域将位于另一
层、另一区域“下面”或“下方”。
[0031]如果为了描述直接位于另一层、另一区域上面的情形，本文将采用“直接在
……
上面”或“在
……
上面并与之邻接”的表述方式。
[0032]图1示出研磨抛光液及其中的研磨颗粒的示意图。图2示出研磨后晶圆的示意图。
[0033]如图1所示，抛光液110中通常都具有超细固体颗粒，以提供研磨作用。CMP主要是在晶圆和研磨台的相对运动中，向研磨垫上供应抛光液110，抛光液110中含有超细固体颗粒(研磨颗粒111)和化学物质，晶圆表面与抛光液110中的化学物质发生化学反应，生成一层相对容易去除的表面层，在研磨头的下压力及抛光液中的研磨颗粒111的作用下，在与研磨垫的相对运动中被机械地磨掉，以实现晶圆表面的平坦化。
[0034]在CMP工艺中，用于化学机械研磨抛光液的研磨颗粒111，根据除去对象的膜的种类或特性，而有各式各样的种类。业界常用的有氧化硅(SiO2)、氧化铈(CeO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化钛(TiO2)、氧化锆(ZrO2)、复合粒子(SiO2+CeO2)等，根据研磨对象膜而选择性使用研磨颗粒。
[0035]但是，一方面现有的研磨颗粒都是一次性使用的，回收使用的工艺并不成熟，成本很高。另一方面，晶圆化学机械研磨后的清洗是业界难题，研磨颗粒比较容易黏附在晶圆表面，如果清洗不净会造成晶圆的缺陷，影响良率。在清洗刷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种研磨颗粒，其特征在于，包括颗粒核和包裹所述颗粒核的第一壳体；其中，所述研磨颗粒还包括研磨层，所述研磨层包裹在所述第一壳体外表面上，所述研磨层的材料包括纳米氧化铈颗粒。2.根据权利要求1所述的研磨颗粒，其特征在于，所述研磨颗粒为球形或椭球形。3.根据权利要求1所述的研磨颗粒，其特征在于，所述研磨层通过混合键形成于第一壳体表面。4.根据权利要求1所述的研磨颗粒，其特征在于，所述颗粒核包括Fe3O4。5.根据权利要求1所述的研磨颗粒，其特征在于，所述颗粒核采用共沉淀法制成。6.根据权利要求1所述的研磨颗粒，其特征在于，所述第一壳体包括SiO2。7.根据权利要求1所述的研磨颗粒，其特征在于，采用水热合成法形成包裹所述颗粒核的所述第一壳体。8.根据权利要求1所述的研磨颗粒，其特征在于，所述颗粒核包括磁性材料，使所述研磨颗粒可通过磁力回收。9.一种研磨颗粒的制备方法，其特征在于，包括：采用共沉淀法形成颗粒核；采用水热合成法在所述颗粒核的表面形成第...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘慧超，
申请(专利权)人：长江存储科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：