[发明专利]研磨垫处理方法及化学机械研磨设备

说明书

本发明提供一种研磨垫处理方法以及一种化学机械研磨设备。所述研磨垫处理方法向需要处理的研磨垫表面提供氧化剂以及酸性清洗液，利用氧化剂来使铜以及铜的化合物生成易溶于水的铜离子而易于去除，利用酸性清洗液提供的负离子使包埋在沟槽内的研磨粒子被包裹并与研磨垫表面相斥从而易于被去除，然后再通过去离子水冲洗经过氧化剂以及酸性清洗液处理的研磨垫。该方法对研磨垫的清洁效果好，有助于延长研磨垫的寿命，避免研磨垫清洁不力导致后续研磨均一性差以及可能划伤晶圆的问题。所述化学机械研磨设备用于执行铜金属CMP工艺以及上述研磨垫处理方法，由于研磨垫的清洁效果好，有助于提高铜金属CMP工艺的质量以及产出。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种研磨垫处理方法以及一种化学机械研磨设备。

背景技术

随着大规模集成电路的发展，半导体元件以高密度聚集制造在晶圆表面，并且工艺设计使一些工序中对晶圆进行精细地研磨。化学机械研磨(Chemical MechanicalPolishing，以下简称CMP)即是一种常用的对晶圆同步进行机械研磨和化学研磨的研磨工艺。例如，在使用铜金属双镶嵌技术的多层互连工艺中，需要在具有半导体器件的晶圆上形成层间介质层并在层间介质层开孔，接着在孔内填满铜，然后利用CMP工艺对晶圆进行平坦化处理，去除孔外面多余的铜。

现有CMP设备包括在研磨平台上设置的研磨垫(pad)，研磨垫表面具有很多小突起，在研磨过程中，向研磨垫上供给研磨液(slurry)，研磨液中包括研磨粒子、化学助剂等多种成分，晶圆被研磨头吸附后与研磨垫接触并受压在研磨垫上移动并旋转，而研磨垫以相反方向旋转，使晶圆表面的材料在摩擦作用和化学作用下被去除。此外，现有CMP设备通常还具有研磨垫修整器(pad conditioner)，研磨垫修整器的修整盘(diamond disk)可以在研磨垫上进行往复运动，修整盘上具有金刚石颗粒，通过使修整盘与研磨垫机械摩擦来对研磨垫进行机械修整(dressing)，使变光滑的研磨垫表面被切削来恢复研磨垫对晶圆的研磨能力，同时，通过修整，来实现对残留在研磨垫沟槽内的研磨副产物和研磨粒子的清理。

但是，采用上述研磨垫修整器修整研磨垫的方法对研磨垫的损耗较大，缩短了研磨垫的寿命，并且，对于嵌入到研磨垫表面沟槽内部的研磨副产物和研磨粒子，仅用物理修整的方法并不容易清理干净，清理不干净会导致研磨速率分布不稳定，进而导致研磨晶圆的均一性较差，而且，研磨垫沟槽内聚集的研磨粒子还容易导致晶圆表面刮伤，增加报废风险。

发明内容

为了实现对研磨垫的高效清理，延长研磨垫的可使用时间，提升研磨质量，本发明提供了一种研磨垫处理方法。另外还提供了一种化学机械研磨设备。

一方面，本发明提供一种研磨垫处理方法，用于对铜金属CMP工艺中使用的研磨垫进行清洁，该方法包括：

第一步骤，向所述研磨垫表面提供氧化剂以及酸性清洗液，使所述氧化剂以及酸性清洗液在所述研磨垫上停留一段时间；

第二步骤，利用去离子水冲洗所述研磨垫。

可选的，所述研磨垫上方设置有修整器，在所述第一步骤之前，使所述修整器在研磨垫上进行往复运动，以对所述研磨垫进行打磨切削。

可选的，在对所述研磨垫进行清洁的过程中，使所述研磨垫作旋转运动或者垂直往复运动。

可选的，所述旋转运动的转速为80～150转/min。

可选的，所述氧化剂选自双氧水、过氧乙酸、重铬酸钠、铬酸、硝酸、高锰酸钾、过硫酸铵中的一种或者两种以上的混合液。

可选的，所述氧化剂的溶液浓度为20％～40％。

可选的，所述酸性清洗液选自盐酸、稀硝酸、稀硫酸、乙酸、氢氟酸、氨基磺酸、柠檬酸和草酸中的一种或者两种以上的混合液。

可选的，所述酸性清洗液的PH值的范围为5.8～7.8。