[发明专利]制造半导体器件的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造半导体器件的方法和设备。更具体地，本发明涉及一种具有抛光晶片工艺的制造半导体器件的方法和设备。

背景技术

在制造半导体器件的工艺中，存在进行抛光以使表面变平的情况。例如，在使层间绝缘膜变平的工艺中、在形成晶体管隔离的工艺中、在形成接触以连接晶体管和上布线层的工艺中、在形成金属布线的工艺中等等，进行抛光。存在这样的情况，不仅为了使表面变平而且还为了移除不需要的膜而进行那些工艺中的表面抛光。

例如，在形成接触的工艺和形成金属布线的工艺，在绝缘膜层中形成凹陷部分，并且通过利用溅射法、CVD法等在该凹陷部分中嵌入金属膜。这里，该金属膜甚至形成在除凹陷部分之外的表面上。形成在凹陷部分之外的部分上的金属膜需要被移除。由于该表面被抛光，所以移除了形成在不需要部分上的金属膜。

作为这种抛光的一个实例，在下面将描述在形成接触的工艺中的抛光。图1A、1B是示出抛光之前和之后的抛光目标的截面图。图1A示出了抛光之前的截面图，而图1B示出了抛光之后的截面图。如图1A所示，在衬底1上提供层间绝缘膜3。在层间绝缘膜3中形成孔4，以获得电极和源/漏区以及上布线层之间的电连接。在孔4中嵌入包括由TiN/Ti形成的叠层21和钨膜层22的金属膜2。除非采用特殊的方法，否则在通过利用溅射法或CVD法嵌入金属膜2时，除了孔4，金属膜2还形成在层间绝缘膜3上。由于形成在孔4之外的部分上的金属膜2是不需要的，所以通过抛光将其移除。通过进行抛光，移除不需要的金属膜2，如图1B中所示。

近几年，由于更加超精细和复杂的器件结构，需要通过这种抛光工艺获得优良的抛光后形状。另一方面，由于大规模生产的要求，一个重要的目的是提高生产率，例如吞吐量等。

结合上述说明，日本特开专利申请JP-P 2004-296596 A公开了一种制造半导体器件的方法。目的是获得高吞吐量。该文献公开了一种具有多个抛光台和抛光头的抛光设备，其中抛光头的数目大于抛光台的数目。该文献公开一种对于不用于抛光的抛光头贴附和分离半导体结构的工艺。

日本特开专利申请JP-P 2000-173959 A(对应US 6432825 B1，GB2344459 A)公开了一种制造半导体器件的方法。该文献公开了一种移除金属膜表面的表面层移除工艺，其中以至少两个阶段进行抛光。在抛光的第一阶段中，在高负荷下进行抛光。在抛光的第二阶段中，在比第一阶段低的负荷下进行抛光。

我们现在已经发现了下面的事实。在对抛光目标抛光时，存在为了移除由抛光不规则所导致的抛光残留物而进行过抛光的情形。也就是，在将抛光目标的表面层抛光预定值之后，进一步进行过抛光，由此移除了抛光残留物。

然而，在进行过抛光时，存在这样的情形，在没有充分进行抛光的抛光初始时间中呈现的时间(培育期(incubation time))变长。在抛光金属膜和绝缘膜都暴露于其上的表面时，这种培育期的增加是严重的。随着培育期变得越长，吞吐量就变得越低。而且，在过抛光金属膜和绝缘膜都暴露于其上的表面时，在培育期中金属材料易于被抛光溶液腐蚀。也就是说，凹陷(由化学溶液的腐蚀作用导致的布线图案的凹陷)和腐蚀(密集布线的局部凹陷)的增加成为问题。由于这些问题的原因，可以考虑到这样的事实：，绝缘膜的暴露致使在过抛光开始之后温度立即上升变得困难，并且抛光金属膜需要的热量没有增加。

JP-P 2000-173959 A公开了一种在晶片的整个表面是金属膜时减少培育期的技术。然而，在任何文献中都没有描述在过抛光金属膜和绝缘膜的表面时用来减少培育时间的技术。因此，期望在过抛光时能够减少培育时间的技术。

发明内容

本发明寻求解决一个或多个上述的问题，或着至少部分地改善上述这些问题。在一个实施例中，一种制造半导体器件的方法，包括：(a)获得抛光目标的表面，其中暴露绝缘膜和金属膜；和(b)抛光具有暴露的绝缘膜和暴露的金属膜的该表面。步骤(b)包括：(b1)在用高摩擦力的条件下抛光该表面，和(b2)在步骤(b1)之后，在比该高摩擦力低的普通摩擦力的条件下，抛光该表面。