[发明专利]一种化学机械抛光工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学机械抛光工艺方法。

背景技术

随着微电子技术的发展，超大规模集成电路芯片集成度已达几十亿个元器件，特征尺寸已经进入纳米级，这就要求微电子工艺中的几百道工序，尤其是多层布线、衬底、介质必须要经过全局平坦化。化学机械平坦化被认为是最好的全局平坦化方法。而先进制程中不断引进低介电材料对化学机械平坦化提出更高要求，低介电材料由于本身特性对摩擦力较为敏感。常用的化学机械平坦化在高下压力下对低介电材料很容易造成各种各样的损伤；同时，金属(铜，铝，钽等)表面因高摩擦引起的晶界腐蚀以及表面粗糙度是造成腐蚀的另一重要原因，因而特别需要提供一种能够有效控制表面摩擦的化学机械抛光方法以满足先进制程的需要。

化学机械抛光是一门与摩擦联系十分紧密的交叉学科，目前，关于化学机械抛光中的摩擦得研究较多地集中在抛光垫的研究上和抛光过程温度的变化上。Norm Gitis等用Padprobe来实时检测抛光垫在抛光过程的损耗(Gitis N，Vinogradov M，Meyman A，Xiao J，“Padprobe ^TM for quantitative control of padsurface conditions and wear”，CMP User group Conference，2002；Kalenian B，Pautsch B，Sennett B，Gitis N，Vinogradov M，”CMP insitu pad condition monitorwith Padprobe^TM”，CMP-MIC Conference，2003；)。以及进行抛光垫恢复过程出现的抛光垫损耗；Lu等研究了抛光过程抛光垫温度的变化与摩擦的关系(Lu J，Rogers C，Manno V，Philipossian A，Anjur S，Moinpur M.“Measurment of slurryfilm thickness and wafer drag during CMP”，J.Electrochem Soc.2004，151)。但是目前还没有专利通过化学机械抛光工艺来有效控制表面摩擦系数的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可降低化学机械抛光过程中基底表面的磨擦系数和摩擦力的化学机械抛光工艺方法。

本发明的化学机械抛光工艺方法，包括如下步骤：将待抛光的晶圆固定于化学机械抛光仪器的研磨头上，正面朝向研磨垫，将化学机械抛光液滴流在抛光垫上，在研磨头上施加一下压力，并使其旋转，对晶圆正面进行化学机械抛光，所述的下压力为0.5～6磅/平方英寸(psi)；所述的抛光头的转速为50～150转/分钟(rpm)；所述的和抛光液流速为30-150毫升/分钟(ml/min)。

其中，所述的下压力较佳的为1-4psi，更佳的为1-2psi。

其中，所述的抛光头的转速的较佳的为80-120rpm。

其中，所述的抛光液的流速较佳的为65-100ml/分钟。

本发明的化学机械抛光工艺方法可应用于铝、铜、钽、氮化钽、钛、银、钨及它们的合金和氧化物，以及二氧化硅、低介电材料、超低介电材料等材料的抛光。

本发明的积极进步效果在于：本发明的化学机械抛光工艺方法可在保证抛光速率的同时，有效的降低摩擦系数和摩擦力，减少表面明显的缺陷(划伤，腐蚀等等)，以满足先进制程的需要。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1～8

将待抛光的晶圆固定于化学机械抛光仪器的研磨头上，正面超向研磨垫，将化学机械抛光液滴流在抛光垫上，使晶圆正面与抛光液，抛光垫相接触。在研磨头上施加一下压力，并使其旋转，对晶圆正面进行化学机械抛光，工艺参数如表所示。

表1 本发明的化学机械抛光工艺实施例1～8