[发明专利]抛光垫修整方法及包含其的化学机械抛光方法

说明书

本发明提供了一种抛光垫修整方法及包含其的化学机械抛光方法，涉及化学机械抛光领域，该抛光垫修整方法，沿抛光垫的径向方向，修整器在所述抛光垫的边缘和所述抛光垫的中心之间做往复运动对所述抛光垫进行修整；沿抛光垫的径向方向，所述抛光垫从边缘至中心依次划分不同的修整区域，修整器不同修整区域内的相对修整时间和下压压力不同，以缓解利用现有修整方法容易导致抛光垫表面过抛，容易导致晶圆平整度下降和表面缺陷增加的问题，达到延长抛光垫使用寿命和降低晶圆表面缺陷的目的。

技术领域

本发明涉及晶圆的化学机械抛光技术领域，尤其是涉及一种抛光垫修整方法及包含其的化学机械抛光方法。

背景技术

随着半导体器件特征尺寸的减小，如果晶圆表面出现过大的起伏，那么后续的一系列的工艺对线宽的控制将会变得越来越困难。因此，在半导体工艺流程中，化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，简称CMP)是非常重要的一道工序，有时也称之为化学机械平坦化(Chemical Mechanical Planarization，简称CMP)。所谓化学机械抛光，它是采用化学与机械综合作用从半导体硅片上去除多余材料，并使其获得平坦表面的工艺过程。

化学机械平坦化是半导体制程中实现多种材料全局平坦化的关键工艺，平坦化后晶圆表面平整度、均匀性及缺陷数量是评价化学机械平坦化制程优劣的关键指标，其工艺过程参数及影响因素众多(包括抛光时间、抛光头压力、抛光头及抛光盘转速、抛光液组分流量及落点、抛光垫表面特性及形貌等)，相互作用机理复杂。

在实际化学机械平坦化工艺过程中，抛光垫在使用后期，其沟槽及表面形貌开始恶化，经常出现边缘区域沟槽过抛的现象，从而导致抛光后的晶圆的平整度下降，晶圆表面缺陷增加。已有技术方案从硬件、耗材及特定工艺参数入手改善化学机械平坦化工艺，例如从硬件角度入手，对抛光头进行分区域压力控制，将Titan Head升级为Profiler Head和Contour Head；或对保持环进行结构优化，改善平坦化过程中晶圆边缘区域的应力突变；或从耗材组分入手，开发不同成分的抛光液，优化微观平坦化机理。以上从硬件、耗材及单一因素角度优化的技术方案，具有实施成本高、与现有设备工艺兼容性差、重复性及稳定性低等缺点，不利于实际生产过程中的晶圆全局平整度及表面缺陷的优化。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种抛光垫修整方法，以缓解利用现有修整方法容易导致抛光垫边缘过抛，容易导致晶圆平整度下降和表面缺陷增加的问题。

本发明的第二目的在于提供一种化学机械抛光方法，利用该抛光方法可以减少抛光垫边缘区域厚度消耗量，控制抛光垫表面形貌，进而提高抛光后晶圆的平整度，减少晶圆的表面缺陷。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种抛光垫修整方法，沿抛光垫的径向方向，修整器在所述抛光垫的边缘和所述抛光垫的中心之间做往复运动对所述抛光垫进行修整；

沿抛光垫的径向方向，所述抛光垫从边缘至中心依次划分第一修整区域、第二修整区域、……、第N修整区域，修整器依次在第一修整区域、第二修整区域、……、第N修整区域内的相对修整时间先逐渐降低再逐渐升高；相应地，修整器依次在第一修整区域、第二修整区域、……、第N修整区域内的下压压力先逐渐增大再逐渐降低；

其中，N≥3。

进一步的，所述修整器在第一修整区域内的相对修整时间为3～6，修整器的下压压力为3～7lbf；

优选地，所述修整器在第N修整区域内的相对修整时间为2～4，修整器的下压压力为4～7.5lbf；

优选地，所述修整器在第二修整区域至第N-1修整区域内的相对修整时间独立地为1～3，修整器的下压压力独立地为5～10lbf。