[发明专利]改善晶圆抛光均匀度的方法

说明书

本发明涉及一种改善晶圆抛光均匀度的方法，主要在于确定初始转速ω的合理范围，并在某一给定的初始转速ω值下，控制X轴上其他各点的转速以实现对晶圆进行均匀抛光的目的。按照本发明方法选取相应的ω值，同时按照本方法确定的抛光方式对晶圆进行抛光，可以保证抛光后的晶圆在中心区域的“V形貌”满足晶圆均匀性要求，同时中心区域以外的各点也能得到均匀的抛光，大大提高了后续产品制造的良品率。

技术领域

本发明涉及半导体电子领域，更具体地说，涉及一种改善晶圆抛光均匀度的方法。

背景技术

在半导体加工工艺中，对晶圆进行无应力抛光处理时，控制晶圆表面抛光的均匀度，尽可能地保证晶圆表面各处，尤其是晶圆的中心和边缘区域抛去的厚度相当，对后续工艺的顺利进行以及对产品良品率的提高均具有非凡的意义。

现有的SFP(Stress-free-polish)技术当中，采用晶圆(wafer)悬空，电源两极分别通过喷头喷出的抛光液联通在wafer上，在实际的抛光过程中，wafer首先在垂直方向上达到抛光位置，再进行水平方向上的旋转运动和平移运动，从而达到全局抛光均匀性的目的。在这个过程中，当抛光液喷头到达晶圆不同半径位置的时候，其抛光点在晶圆固定盘(chuck)旋转的作用下可以抛光半径所在圆环区域，由于半径大小不一，导致在相同转速下，单位时间内抛光的区域大小就不相同，继而在相同的电流密度的作用下，抛去的金属层(一般为铜层)厚度就会不同；另一方面，由于抛光液喷头的出液口有一定的面积，其在抛光晶圆中心的位置时，由于电流密度分布不均匀，在抛光晶圆圆心时就会出现一些特殊的“V形貌”。可以看到，抛光速率不一和“V”型抛光形貌的出现都会导致抛光的均匀性变差。

发明内容

本发明的目的在于，在SFP工艺过程中，通过合理调节chuck的旋转速率ω，来提高对晶圆抛光的均匀性；更进一步地，还在于确定ω的合理范围，以降低“V形貌”对晶圆均匀性的影响。

为了达到上述目的，本发明所采用的方法包括如下步骤：

(1)提供一抛光工作腔，所述工作腔内至少包括一晶圆固定盘和一抛光液喷头，所述晶圆固定盘具有绕垂直于盘面且穿过晶圆固定盘中心O的直线Y旋转的自由度，所述晶圆固定盘至少能够在其所在平面内沿一个过中心O的直线方向X相对于抛光液喷头平移；

(2)将晶圆片固定在所述晶圆固定盘表面，所述晶圆片的中心与所述晶圆固定盘的中心O同处于直线Y上；

(3)调整所述晶圆固定盘与抛光液喷头的相对初始位置，使所述抛光液喷头的中心与晶圆固定盘的中心O同处于直线Y上；

(4)设置所述晶圆固定盘绕直线Y旋转的初始转速为ω；

(5)向所述抛光工作腔供能，驱动所述晶圆固定盘绕直线Y转动，同时沿着直线方向X相对于所述抛光液喷头平移，对所述晶圆片进行抛光，在抛光所述晶圆片的中心区域时，所述晶圆固定盘的转速满足ωx＝ω的关系，在抛光晶圆中心区域以外的部分时，晶圆固定盘的转速满足ωx＝(a/R_X)*ω的关系；

(6)停止向抛光工作腔的供能并对所述晶圆片表面各处的抛光去除厚度进行测量；

(7)根据步骤(6)的测量结果，判断在该ω的转速下所得的“V形貌”特征是否满足晶圆均匀性要求；

(8)根据步骤(7)的判断结果，如果在ω的转速下“V形貌”不满足晶圆均匀性要求，则重复步骤(3)—(7)，其中在步骤(4)中重新给定初始转速ω’，所述ω’＞ω，直至得到的初始转速ωmin，在此初始转速ωmin下产生的“V形貌”满足晶圆均匀性要求；

(9)根据步骤(7)的判断结果，如果在ω的转速下“V形貌”满足晶圆均匀性要求，则重复步骤(3)—(7)，其中在步骤(4)中重新给定初始速度ω”，所述ω”＜ω，直至得到初始转速ωmin，在此初始转速ωmin下产生的“V形貌”已不能满足晶圆均匀性要求；