[发明专利]化学机械抛光的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶片平坦化的方法，尤其涉及一种化学机械抛光的方法。

背景技术

在半导体工艺技术中，没有高低落差的平坦表面才能避免曝光散射，才能达成精密的图案转移(pattern transfer)，因此表面平坦化是处理高密度光刻的一项重要技术。其中，化学机械抛光技术是提供现阶段集成电路工艺“全面性平坦化”(global planarization)的一项重要技术。

化学机械抛光主要是利用研浆中的化学助剂(reagent)，在晶片的正面上产生化学反应，形成一易抛光层，再配合晶片在抛光垫上，通过研浆中的研磨颗粒(abrasive particles)辅助的机械抛光，将易抛光层的凸出部份抛光，反复上述化学反应与机械抛光，即可形成平坦的表面。而影响化学机械抛光工艺的变量有：抛光头所施的压力、晶片的平坦度、晶片与抛光垫的旋转速度、研浆与研磨颗粒的化学成份、温度以及抛光垫的材料与磨损性等等。

在一般化学机械抛光工艺中，通常会使用两次以上不同研浆的抛光工艺完成，举例来说，浅沟槽隔离结构的抛光中，会先使用硅酸盐类研浆(silicatebase slurry)，如SS25(由Cabot Microelectronics制造)做外观轮廓的调整，接着再使用高选择性研浆(high selective slurry，HSS)，例如铈氧类研浆(Ceria baseslurry)，如Silect6000(由Cabot Microelectronics制造)，抛光对终止处的判断更精确，最后使用去离子水来清除晶片上的残留物。而每一种研浆内通常皆具有抛光作用的成分，例如研磨颗粒，其可以是氧化铝、氧化硅或氧化铈。

值得注意的是，上述的研浆SS25的pH值(酸碱值)为10～11，而研浆Silect6000的pH值为5～6，因此当SS25残留在晶片上，直接进入下一抛光工艺，而与Silect6000混和，会造成酸碱冲击(pH shock)，而使氧化铈与氧化硅集结成块。而且两种不同研浆的混和，也会造成交叉污染(crosscontamination)。另外，氧化铈带正电，而氧化硅在pH值5的环境下带负电则，当SS25的残留与接触到Silect6000(pH＝5)，则可能因电荷相吸，而结成块状残留形成大型颗粒。

如图1所示的颗粒大小(横轴)与出现频率(纵轴)关系图，曲线1表示Silect6000中所含的研磨颗粒；曲线2为SS25所含的研磨颗粒；曲线3表示残留的SS25对Silect6000的比例为1∶100时，混合液内研磨颗粒以及结块的颗粒；而曲线4则为残留的SS25对Silect6000的比例为1∶1000时，混合液内研磨颗粒以及结块的颗粒。由图中A区块可知，一旦有残留的SS25在晶片上时，当其与Silect6000混和便会出现大型颗粒，而这些大型颗粒会造成被抛光的晶片出现刮伤(scratch)的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种化学机械抛光的方法，以防止酸碱冲击与交叉污染的发生。

本发明的另一目的是提供一种化学机械抛光的方法，以避免刮伤被抛光的晶片。

本发明提出一种化学机械抛光的方法，包括先以第一硬抛光垫对晶片进行第一抛光工艺，并使用第一研浆。接着，以第一软抛光垫与清洗剂对晶片进行缓冲工艺，以缓冲第一抛光工艺的pH值，并通过与第一软抛光垫的接触去除至少部分的第一研浆与清洗剂。然后，以第二硬抛光垫对晶片进行第二抛光工艺，并使用第二研浆，且缓冲工艺后的pH值介于第一研浆的pH值与第二研浆的pH值之间。

依照本发明的一实施例所述，上述的第一软抛光垫的材料包括Polytex(由Rohm and Haas制造)。

依照本发明的一实施例所述，于缓冲工艺的步骤中，第一软抛光垫的下压力(downforce)例如是介于0.1至5psi(磅/平方英寸)之间，而工艺时间例如是介于1至100秒之间。

依照本发明的一实施例所述，于第二抛光工艺之后，还包括以第二软抛光垫清洗晶片。

依照本发明的一实施例所述，上述的第一研浆包括具抛光作用的成分，例如是氧化铝(alumina)、氧化硅(silicon dioxide)或氧化铈(cerium oxide)。

依照本发明的一实施例所述，上述的第二研浆包括具抛光作用的成分，例如是氧化铝、氧化硅或氧化铈。

依照本发明的一实施例所述，上述的缓冲工艺使用加压方式注入该清洗剂。