【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体制造，尤其涉及一种化学机械研磨方法。
技术介绍
1、化学机械研磨是晶圆制造的关键步骤，采用将机械摩擦和化学腐蚀相结合的工艺，在化学机械研磨工作过程中，研磨用的抛光液中的化学试剂将使被抛光基底材料氧化，生成一层较软的氧化膜层，然后再通过机械摩擦作用去除氧化膜层，通过反复的氧化成膜-机械去除过程，达到有效研磨抛光的目的。
2、晶圆的金属层化学机械研磨去除工艺通常包括两步，第一步是用金属层对应的研磨液磨掉晶圆表面的大部分金属层，第二步使用与第一步相同的研磨液，但降低研磨速率，精磨与阻挡层接触的金属层，并通过光学终点侦测技术使研磨停在阻挡层上。
3、然而，金属层化学机械研磨去除工艺中的研磨液与晶圆表面金属层的化学作用是一个复杂的氧化物生成过程，该过程中机械摩擦产生的热量、研磨垫表面残留的副产物如果不能及时被疏导，都会对化学作用产生影响，从而导致金属表面钝化形成保护层，打破化学作用和机械去除的平衡，影响终点侦测的准确性，研磨后晶圆表面存在金属残留，影响晶圆的生产效率和产品质量。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决上述技术问题之一，提供一种化学机械研磨方法。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种化学机械研磨方法，用于对晶圆表面的金属层进行研磨，包括以下步骤：
4、提供一化学机械研磨装置和一形成有金属层的晶圆；化学机械研磨装置包括承载台、固定在承载台上的研磨垫和用于固定晶圆的研磨头；p>
5、使用化学机械研磨装置对晶圆表面的金属层进行化学机械研磨，将对金属层进行化学机械研磨的全过程划分为第一阶段和第二阶段；
6、第一阶段将晶圆表面的金属层研磨至预定厚度；第二阶段继续研磨剩余的金属层，直至完全去除晶圆表面的金属层；
7、在第一阶段中加入中间过渡阶段，在中间过渡阶段控制研磨头远离研磨垫，并对研磨垫进行降温和修整。
8、本专利技术一些实施例中，对研磨垫进行降温的方法具体包括以下步骤：
9、向研磨垫输送冷却液，使用冷却液冲洗研磨垫。
10、本专利技术一些实施例中，冷却液的流量为1l/min-2l/min。
11、本专利技术一些实施例中，化学机械研磨装置还包括修整器；对研磨垫进行修整的方法具体包括以下步骤：
12、使用修整器对研磨垫进行修整，去除研磨垫表面的研磨副产物。
13、本专利技术一些实施例中，在第一阶段中加入中间过渡阶段的方法具体包括以下步骤：
14、确定临界时间t1和中间过渡阶段的持续时间t2；
15、在第一阶段进行至临界时间t1时，控制化学机械研磨装置切入中间过渡阶段对研磨垫进行降温和修整，在中间过渡阶段持续t2时间后，控制化学机械研磨装置切回第一阶段继续对晶圆表面的金属层进行粗研磨。
16、本专利技术一些实施例中，确定临界时间t1的方法具体包括以下步骤：
17、分别对多片表面形成有金属层的模拟晶圆进行化学机械研磨，计算各模拟晶圆化学机械研磨第一阶段的研磨速度，确定各模拟晶圆化学机械研磨第一阶段研磨速度产生变化的时间点，基于多片模拟晶圆第一阶段研磨过程中研磨速度产生变化的时间点，确定临界时间t1。
18、本专利技术一些实施例中，确定中间过渡阶段的持续时间t2的方法具体包括以下步骤：
19、基于中间过渡阶段研磨垫温度和研磨垫表面状态确定中间过渡阶段的持续时间t2；研磨垫表面状态用于确定研磨垫对晶圆的研磨率。
20、本专利技术一些实施例中，预设第一阶段的总持续时间，从启动第一阶段研磨开始，当第一阶段的研磨时间进行至总持续时间的40％-50％时，启动中间过渡阶段；中间过渡阶段的持续时间t2为10s-20s。
21、本专利技术一些实施例中，第一阶段和第二阶段，化学机械研磨装置中研磨头对晶圆的压力为1ps i-3ps i、研磨头边缘的加持环对晶圆的压力为5ps i-9ps i、研磨液流量为100m l/min-400m l/min、承载台转速为60rpm-120rpm。
22、本专利技术一些实施例中，中间过渡阶段，化学机械研磨装置中研磨头对晶圆的压力为0ps i-1ps i、研磨头边缘的加持环对晶圆的压力为4ps i-7ps i、研磨液流量为0m l/min-100m l/min、承载台转速为80rpm-100rpm。
23、本专利技术的有益效果在于：
24、本专利技术通过将晶圆表面金属层化学机械研磨的全过程划分为第一阶段和第二阶段，并在第一阶段中插入中间过渡阶段，对用于研磨晶圆的研磨垫进行降温和修整处理，以降低研磨垫温度与清除研磨垫表面残留的研磨副产物，有效避免了研磨垫与晶圆机械摩擦产生的热量影响研磨液与金属层之间的化学作用，改善了研磨副产物对研磨液ph值的影响，进而避免了金属层表面产生保护层打破化学与机械去除的平衡，降低了研磨后晶圆表面存在金属残留的概率，提高了晶圆的生产效率和产品质量。
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1.一种化学机械研磨方法，用于对晶圆表面的金属层进行研磨，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的化学机械研磨方法，其特征在于，对所述研磨垫进行降温的方法具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的化学机械研磨方法，其特征在于，所述冷却液的流量为1L/min-2L/min。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的化学机械研磨方法，其特征在于，所述化学机械研磨装置还包括修整器；对所述研磨垫进行修整的方法具体包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的化学机械研磨方法，其特征在于，在所述第一阶段中加入中间过渡阶段的方法具体包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的化学机械研磨方法，其特征在于，确定临界时间T1的方法具体包括以下步骤：
7.根据权利要求5所述的化学机械研磨方法，其特征在于，确定中间过渡阶段的持续时间T2的方法具体包括以下步骤：
8.根据权利要求5-7任意一项所述的化学机械研磨方法，其特征在于，预设第一阶段的总持续时间，从启动第一阶段研磨开始，当第一阶段的研磨时间进行至总持续时间的40
9.根据权利要求1所述的化学机械研磨方法，其特征在于，所述第一阶段和所述第二阶段，所述化学机械研磨装置中研磨头对晶圆的压力为1psi-3psi、研磨头边缘的加持环对晶圆的压力为5psi-9psi、研磨液流量为100ml/min-400ml/min、承载台转速为60rpm-120rpm。
10.根据权利要求1或9所述的化学机械研磨方法，其特征在于，所述中间过渡阶段，所述化学机械研磨装置中研磨头对晶圆的压力为0psi-1psi、研磨头边缘的加持环对晶圆的压力为4psi-7psi、研磨液流量为0ml/min-100ml/min、承载台转速为80rpm-100rpm。
...【技术特征摘要】
1.一种化学机械研磨方法，用于对晶圆表面的金属层进行研磨，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的化学机械研磨方法，其特征在于，对所述研磨垫进行降温的方法具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的化学机械研磨方法，其特征在于，所述冷却液的流量为1l/min-2l/min。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的化学机械研磨方法，其特征在于，所述化学机械研磨装置还包括修整器；对所述研磨垫进行修整的方法具体包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的化学机械研磨方法，其特征在于，在所述第一阶段中加入中间过渡阶段的方法具体包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的化学机械研磨方法，其特征在于，确定临界时间t1的方法具体包括以下步骤：
7.根据权利要求5所述的化学机械研磨方法，其特征在于，确定中间过渡阶段的持续时间t2的方法具体包括以下步骤：
【专利技术属性】
技术研发人员：郭顺华，林本付，张玉瑞，
申请(专利权)人：物元半导体技术青岛有限公司，
类型：发明
国别省市：
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