[发明专利]制造集成电路的化学机械研磨方法及其装置

说明书

本发明是涉及一种制造半导体集成电路的化学机械平坦化的方法及其装置，特别是涉及一种使用化学机械研磨技术(一般称为CMP)以制造钨和/或插塞的制造集成电路的化学机械研磨方法及其装置。本发明具有广泛的应用性，也可以使用其他金属如铝和铜，或介电材料如二氧化硅、氮化硅和其他，以应用于不同的集成电路装置。

化学机械研磨是一种研磨材料包括半导体底材和覆于底材上的薄膜的技术，以提供高度的均匀性和平坦性。在底材上制造微电子电路组件的过程中，用以移除薄膜上高出的部分，或移除一薄膜层以显露出埋在薄膜下的电路组件。在一些例子当中，甚至可以在制造微电子电路组件于其上之前将半导体部分平坦化。

现有传统的化学机械研磨过程，是使用一滚筒上的大研磨垫对着底材位置研磨。当研磨垫转动时，研磨位于或倾斜于底材的构件，一具有研磨性材料的化学研浆留在研磨垫上，借以改变研磨垫的研磨特性，以促进研磨底材或薄膜。

不幸的是，化学机械研磨在制造集成电路上无法不受到限制，例如在研磨过程中，研磨垫常常堆积残余的副产物，致使研磨操作的研磨效率降低，而导致研磨过程不稳定，此不稳定的研磨过程造成薄膜或底材表面不完美，且常常不均匀。因此，研磨垫必须经常进行清理或调整，以消除上述的这个限制。

目前已提出许多技术以清理或调整堆积在研磨垫上许多的残余副产物。其中一项技术就是简单换掉研磨垫，然而却造成使机器停止时间增加，以及如需要花费额外的时间以更换研磨垫等其他问题。此外，经常更换研磨垫，会导致制作成本更为增加和集成电路的成本更高。

因此，目前已提出许多其他技术用以调整研磨垫的表面。其中一项调整技术是，经常使用一转动轮以清理研磨垫表面或移除研磨垫上的薄层，以恢复研磨垫的性质。在一些例子中，设有一转动钻石轮，用于移除研磨垫表面所残余的副产物。在此过程中常使用去离子水作为一媒介物，将副产物带离。然而，上述这些技术经常消耗宝贵的生产时间，使制造集成电路的花费更为昂贵；再者，这些技术只能在研磨垫更换之前的有限次数中才用得上，因此，其只是消除上述限制的短暂的补救方法。

由上述可知，现有的化学机械研磨技术仍存在有诸多的缺陷，而丞待加以改进，发展提供一种新的化学机械研磨技术，使其既经济又有效，是产业界迫切需要解决的问题。

有鉴于上述现有的化学机械研磨技术存在的弊端，本发明人基于丰富的实务经验及专业知识，经过不断的研究、设计，并经反复试作及改进后，终于创设出本发明。

本发明的主要目的在于，克服现有的化学机械研磨技术存在的缺陷，而提供一种制造集成电路的化学机械研磨方法及其装置，使其提供一化学机械研磨过程中调整研磨垫的改进技术，成为化学机械平坦化的方法及其装置，使其使用一溶液如氢氧化铵水溶液作为钨制程中研磨垫的一调整溶液，以该溶液将任何不溶且黏附在研磨垫表面的残留副产物溶解。

本发明的目的是由以下技术方案实现的。依据本发明提出的一种制造集成电路的化学机械研磨方法，其步骤包括：提供一半导体底材覆设有一含钨材料的薄膜；使用研磨垫和研浆研磨该薄膜；重复该等提供的薄膜和研磨步骤，以制作一个以上的半导体底材，而形成含有钨氧化物材料的副产物残留于该研磨垫上；以含氢氧化铵的溶液调整该研磨垫，将大部分的钨氧化物材料从该研磨垫移除；以及，回到该重复步骤。

本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。

前述的化学机械研磨方法，其中该研磨垫含有聚尿烷的材料。

前述的化学机械研磨方法，其中该钨氧化物材料是由含钨材料与研浆作用所形成的。

前述的化学机械研磨方法，其中该研浆是由研磨性粒子和氧化剂所组成。

前述的化学机械研磨方法，其中该含钨材料是一化学气相沉积钨。

前述的化学机械研磨方法，其中该含钨材料是一溅镀钨。

前述的化学机械研磨方法，其中该重复步骤是欲形成6000A厚的钨薄膜。

前述的化学机械研磨方法，其中该钨氧化物材料为三氧化钨。

前述的化学机械研磨方法，其中该含氢氧化铵溶液的pH值大于7。

前述的化学机械研磨方法，其中该含氢氧化铵溶液的pH值大于4。

前述的化学机械研磨方法，其中该研浆含一氧化剂。

前述的化学机械研磨方法，其中该研浆含一酸性氧化剂。

前述的化学机械研磨方法，其中该调整步骤由一旋转钻石轮执行。

前述的化学机械研磨方法，其中该调整步骤由一刷状调整器执行。

前述的化学机械研磨方法，其中在该调整步骤中提供去离子水于该研磨垫上。