一种半导体研磨方法技术

一种半导体研磨方法，包括以下步骤：提供固结磨料研磨垫，所述固结磨料研磨垫放置在研磨台上；提供第一溶液，对所述固结磨料研磨垫进行活化处理；提供晶圆，并在固结磨料研磨垫上研磨；进一步，研磨结束后，用第二溶液对固结磨料研磨垫进行清洗处理。本发明专利技术的研磨方法能够改善晶圆表面研磨速率的不均衡性，以及固结磨料研磨垫表面的清洗效果，提高晶圆的研磨平整度，从而提高晶圆的研磨效果及生产良率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制备工艺，特别是。
技术介绍
在半导体制备工艺中，平整的晶圆表面对于器件的小型化和高密度化极其重要， 传统平坦化晶圆表面的方法为化学机械研磨法(CMP)。该方法在晶圆表面与研磨垫之间加入研磨液，利用机械力的作用和研磨液与晶圆表面产生的化学反应，平坦化晶圆表面。由于在化学机械研磨法中研磨液随机分布，密度不均勻，研磨效果比较差，而且研磨液利用率低，研磨液废液容易污染环境，因此逐渐被固结磨料研磨法(Fixed Abrasive Polishing) 取代。固结磨料研磨法，是将磨料和研磨垫结合起来，形成表面具有规则凹凸形状的固结磨料研磨垫，如美国专利20020049027中所介绍的固结磨料研磨垫，然后将固结磨料研磨垫放置在研磨台上，将晶圆放置在固结磨料研磨垫的研磨面进行研磨。现有的固结磨料研磨法的研磨过程，如图1所示，输入滚筒1051和输出滚筒1052将固结磨料研磨垫102输送到研磨台101上，并用研磨剂润湿固结磨料研磨垫102表面；将晶圆103吸附固定在研磨头104上，并使其表面与固结磨料研磨垫102表面相接触；启动动力驱动，研磨台101在轴承100的旋转带动下旋转，晶圆103也在旋转的研磨头104带动下旋转，其与固结磨料研磨垫102作相对运动，使得晶圆103表面不断与固结磨料研磨垫102表面摩擦而被研磨。在上述固结磨料研磨法中，晶圆表面的研磨速率具有不均衡性。如图2所示，以直径为300毫米的空白晶圆为例，横坐标沿晶圆的直径，从左至右由-150毫米至150毫米递增，晶圆中心为0毫米；纵坐标表示研磨速率；由研磨速率分布曲线Q可以看出，在晶圆中心和四周研磨速率高，可达2000埃/分钟以上；而在其他区域，研磨速率则比较低，小于 1000埃/分钟。这种不均衡的研磨速率会导致晶圆表面不平整，影响后续工艺，甚至无法进行后续工艺，引起晶圆报废。而且，在现有研磨方法中，研磨结束后，固结磨料研磨垫102表面上研磨过程中产生的杂质很难被清洗完全去除，影响下一晶圆的研磨，降低了生产良率禾口效率。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供，解决现有研磨方法中由于晶圆表面研磨速率的不均衡导致晶圆表面无法研磨平整，以及固结磨料研磨垫表面杂质很难被去除得问题，改善晶圆的研磨质量，防止晶圆因研磨效果差而影响生产良率和效率的问题。为解决上述问题，本专利技术采用如下技术方案，包括以下步骤提供固结磨料研磨垫，所述固结磨料研磨垫放置在研磨台上；用第一溶液对所述固结磨料研磨垫进行活化处理，使固结磨料研磨垫表面具有亲水性；将晶圆放置于固结磨料研磨垫上进行研磨。优选的，所述第一溶液为阳离子表面活性剂溶液，浓度为重量百分比0. 5 10%。优选的，所述第一溶液阳离子表面活性剂为季铵盐。优选的，所述第一溶液为碱性溶液，pH值大于等于8。优选的，所述活化处理方法为研磨台旋转速度小于20转/分钟，活化时间大于30秒，第一溶液流量大于300毫升/分钟。优选的，所述研磨台旋转速度为15转/分钟，润湿时间为50秒，第一溶液流量为400毫升/分钟。优选的，在将晶圆放置于固结磨料研磨垫上进行研磨后，还包括步骤用第二溶液对固结磨料研磨垫进行清洗处理。优选的，所述第二溶液为阳离子表面活性剂溶液，浓度为重量百分比0. 5 10%。优选的，所述阳离子表面活性剂为季铵盐。优选的，所述第二溶液为碱性溶液，pH值大于等于8。优选的，所述清洗处理方法为研磨台旋转速度小于20转/分钟，清洗时间大于 60秒，第二溶液流量大于300毫升/分钟。优选的，所述研磨台旋转速度为10转/分钟，清洗时间为80秒，第二溶液流量为400毫升/分钟。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点通过在研磨前，先用第一溶液对固结磨料研磨垫进行活化处理，使固结磨料研磨垫表面具有很好的亲水性，研磨剂能够均勻分布在固结磨料研磨垫表面上；然后开始研磨晶圆；达到提高晶圆表面研磨速率的均衡性的目的。进一步，研磨结束后，利用第二溶液清洗固结磨料研磨垫表面，所述第二溶液能够改善固结磨料研磨垫表面的亲水性，对研磨中产生、附着在固结磨料研磨垫表面上的杂质具有良好的清洗效果，提高了后续晶圆的研磨质量，从而提高晶圆的研磨良率和效率。附图说明图1是现有固结磨料研磨法的示意图；图2是现有固结磨料研磨法中研磨速率在晶圆表面的分布曲线图；图3是本专利技术半导体研磨方法的具体实施例流程图；图4是固结磨料研磨垫结构剖面示意图。具体实施例方式本专利技术人发现现有固结磨料研磨法中，研磨速率在晶圆表面分布的不均衡性是由于研磨过程中，研磨剂不能够均勻分布在晶圆表面引起的。这是因为固结磨料研磨垫与晶圆接触的磨料层是由有机聚合物(organic polymer)和研磨颗粒，比如二氧化铈(ceria)， 混合压制而成，使得固结磨料研磨垫表面具有较强的疏水性；而固结磨料研磨法使用的研磨剂为水溶液，无法很好地润湿疏水性的固结磨料研磨垫表面，不能均勻分布在整个固结磨料研磨垫表面上，使得研磨时，晶圆表面与固结磨料研磨垫接触后，晶圆表面的中心和四周区域研磨剂较少，导致晶圆表面的中心和四周区域研磨速率比其他区域快，无法获得平整的研磨表面。进一步，在研磨结束后，由于固结磨料研磨垫表面的疏水性也使得研磨过程产生的杂质很难用去离子水清洗去除，影响了下一晶圆的研磨。因此，现有的研磨法对晶圆的生产良率和效率产生不利的影响。专利技术人针对上述问题，经过不断研究分析，提出一种解决方案，具体为提供固结磨料研磨垫，所述固结磨料研磨垫放置在研磨台上；用第一溶液对所述固结磨料研磨垫进行活化处理，使固结磨料研磨垫表面具有亲水性；将晶圆放置于固结磨料研磨垫上进行研磨。本专利技术的半导体研磨方法，在进行晶圆研磨之前，先用第一溶液活化固结磨料研磨垫表面，改善固结磨料研磨垫表面的亲水性，使得后续研磨时，添加的研磨剂能够均勻分布在固结磨料研磨垫表面上，保证晶圆表面与固结磨料研磨垫接触后，研磨剂均勻分布在整个晶圆表面，提高晶圆表面研磨速率的均衡性。进一步，研磨结束后，用第二溶液对固结磨料研磨垫进行清洗处理，所述第二溶液能够改善固结磨料研磨垫表面的亲水性，使得研磨过程中残留在固结磨料研磨垫上的杂质可以被完全清洗去除，避免影响下一晶圆的研磨。图3为本专利技术半导体研磨方法的具体实施例流程图。下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作详细说明。步骤S11，提供固结磨料研磨垫，所述固结磨料研磨垫放置在研磨台上。图1是现有固结磨料研磨法的示意图。结合图1，通过输入滚筒1051和输出滚筒 1052配合滚动，将所述固结磨料研磨垫102送入到研磨台101上，并展开固定在研磨台101 上。在研磨过程中，输入滚筒1051和输出滚筒1052不滚动，固结磨料研磨垫102相对研磨台101静止；研磨结束后，输入滚筒1051和输出滚筒1052滚动，使固结磨料研磨垫102相对研磨台101移动一小段距离，以便进行后续晶圆研磨；所述固结磨料研磨垫102固定在与研磨台101相同的底座(未示出)上，二者相对静止。图4是固结磨料研磨垫结构剖面示意图。结合图4，所述固结磨料研磨垫102由表面的磨料层1022和基底的刚性层1021构成，所述磨料层1022由研磨颗粒和有机聚合物混合压制而成。常用的研磨颗粒有二氧化硅、二氧化铈、三氧化二铝、碳化硅、碳化硼、氧化锆、金刚石本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋莉，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：