化學(xué)機(jī)械研磨的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種化學(xué)機(jī)械研磨的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]化學(xué)機(jī)械研磨是一種常用的實(shí)現(xiàn)表面全局平坦化的方法，其是化學(xué)腐蝕作用和機(jī)械去除作用相結(jié)合的加工技術(shù)?，F(xiàn)有的化學(xué)機(jī)械研磨的方法一般是將基片夾持在研磨頭上，并通過研磨頭向基片施加一定的壓力，使其在研磨頭的帶動(dòng)下在研磨盤上旋轉(zhuǎn)而研磨。在該過程中，基片的中心區(qū)域內(nèi)各處的研磨速率基本相等，而隨著時(shí)間的延長，基片的邊緣區(qū)域的研磨速率會(huì)大于中心區(qū)域的研磨速率。舉例來說，當(dāng)研磨時(shí)間達(dá)到240秒時(shí)，基片的邊緣區(qū)域的最大去除量約等于中心區(qū)域的去除量的1.28倍，因此，很容易導(dǎo)致基片的邊緣區(qū)域比中心區(qū)域薄，而影響基片的片內(nèi)均勻性。
[0003]因此，有必要提出一種化學(xué)機(jī)械研磨的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在
【發(fā)明內(nèi)容】
部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在【具體實(shí)施方式】部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種化學(xué)機(jī)械研磨的方法。所述方法包括:對基片進(jìn)行第一研磨，直到所述基片的邊緣區(qū)域的厚度達(dá)到第一預(yù)定值且所述基片的所述邊緣區(qū)域的厚度小于所述基片的中心區(qū)域的厚度；對所述基片進(jìn)行第二研磨，直到所述基片的所述中心區(qū)域的厚度達(dá)到第二預(yù)定值，在所述第二研磨過程中對所述邊緣區(qū)域和所述中心區(qū)域施加的壓力比小于在所述第一研磨過程中對所述邊緣區(qū)域和所述中心區(qū)域施加的壓力比；以及對所述基片進(jìn)行第三研磨，在所述第三研磨過程中所述基片往復(fù)移動(dòng)。
[0006]優(yōu)選地，所述第一研磨包括:對所述基片進(jìn)行初研磨，直到所述基片上任何一個(gè)位置處的厚度達(dá)到大于所述第一預(yù)定值的預(yù)定厚度，在所述初研磨過程中所述基片往復(fù)移動(dòng)；以及對所述基片進(jìn)行再研磨，直到所述邊緣區(qū)域的厚度達(dá)到所述第一預(yù)定值，其中在所述再研磨過程中所述基片的中心位置不變且使所述基片旋轉(zhuǎn)。
[0007]優(yōu)選地,所述預(yù)定厚度為3μηι?6μηι,和/或第一預(yù)定值為3 μ m?5 μ m。
[0008]優(yōu)選地,所述第二預(yù)定值為2 μ m?4 μ m。
[0009]優(yōu)選地，在所述第一研磨過程中，對所述邊緣區(qū)域施加的壓力大于對所述中心區(qū)域施加的壓力。
[0010]優(yōu)選地，所述邊緣區(qū)域包括靠近所述基片的最外沿的第一區(qū)域和位于所述第一區(qū)域和所述中心區(qū)域之間的第二區(qū)域，在所述第二研磨過程中對所述第一區(qū)域的施加的壓力為在所述第一研磨過程中對所述第一區(qū)域施加的壓力的85%?90% ;且在所述第二研磨過程中對所述第二區(qū)域施加的壓力為在所述第一研磨過程中對所述第二區(qū)域施加的壓力的70% ?80%。
[0011]優(yōu)選地，在所述第二研磨過程中對所述中心區(qū)域施加的壓力與在所述第一研磨過程中對所述中心區(qū)域施加的壓力相等。
[0012]優(yōu)選地，在所述第一研磨過程中施加至所述第一區(qū)域、所述第二區(qū)域和所述中心區(qū)域的壓力分別為210?350g/cm2、210?350g/cm2和130?220g/cm2。
[0013]優(yōu)選地，在所述第二研磨過程中施加至所述第一區(qū)域、所述第二區(qū)域和所述中心區(qū)域的壓力分別為185?305g/cm2、140?280g/cm2和130?220g/cm2。
[0014]優(yōu)選地，所述第三研磨的時(shí)間為10秒?30秒。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械研磨的方法，在研磨過程中，通過對施加至不同區(qū)域的壓力的大小進(jìn)行調(diào)整，提高研磨后的片內(nèi)均勻性。同時(shí)，該方法不需要對現(xiàn)有的化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，能夠節(jié)省成本。
【附圖說明】
[0016]本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。在附圖中，
[0017]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的化學(xué)機(jī)械研磨方法的流程圖；
[0018]圖2A-2D是圖1中示出的化學(xué)機(jī)械研磨的方法的各個(gè)步驟的示意圖；以及
[0019]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的基片內(nèi)的各個(gè)區(qū)域的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]接下來，將結(jié)合附圖更加完整地描述本發(fā)明，附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例。但是，本發(fā)明能夠以不同形式實(shí)施，而不應(yīng)當(dāng)解釋為局限于這里提出的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例將使公開徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚，層和區(qū)的尺寸以及相對尺寸可能被夸大。自始至終相同附圖標(biāo)記表示相同的元件。
[0021]應(yīng)當(dāng)明白，當(dāng)元件或?qū)颖环Q為“在...上”、“與...相鄰”、“連接到”或“耦合到”其它元件或?qū)訒r(shí)，其可以直接地在其它元件或?qū)由?、與之相鄰、連接或耦合到其他元件或?qū)?，或者可以存在居間的元件或?qū)?。相反，?dāng)元件被稱為“直接在...上”、“與...直接相鄰”、“直接連接到”或“直接耦合到”其它元件或?qū)訒r(shí)，則不存在居間的元件或?qū)印?br>[0022]本發(fā)明提供一種化學(xué)機(jī)械研磨的方法。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的化學(xué)機(jī)械研磨的方法的流程圖，圖2A-2D示出了根據(jù)圖1中示出的化學(xué)機(jī)械研磨的方法的各個(gè)步驟的示意圖，圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的基片內(nèi)的各個(gè)區(qū)域的示意圖。下面將結(jié)合圖1、圖2A-2D以及圖3詳細(xì)描述本發(fā)明。
[0023]步驟SllO:對基片進(jìn)行第一研磨，直到基片的邊緣區(qū)域的厚度達(dá)到第一預(yù)定值且基片的邊緣區(qū)域的厚度小于基片的中心區(qū)域的厚度。
[0024]如圖2A-2B所示，對基片210進(jìn)行第一研磨?；?10可以是任何待研磨的基片，例如，半導(dǎo)體基片、石英片、玻璃片或上述材料的復(fù)合片等，半導(dǎo)體基片可以為以下所提到的材料中的任何一種:硅片、絕緣體上硅(SOI)、絕緣體上層疊硅(SS0I)、絕緣體上層疊鍺化硅(S-SiGeOI)、絕緣體上鍺化硅(SiGeOI)以及絕緣體上鍺(GeOI)等等。基片210可以包括邊緣區(qū)域211和中心區(qū)域212，如圖3所示。
[0025]應(yīng)當(dāng)注意，這里所說的“邊緣區(qū)域”和“中心區(qū)域”是一個(gè)相對概念，邊緣區(qū)域211不僅僅包括基片210的最外沿的區(qū)域，還可以從基片210的最外沿的區(qū)域向基片210的最中心延伸一定距離。類似地，中心區(qū)域212不僅僅包括基片210的最中心的區(qū)域，還可以從基片210的最中心的區(qū)域向基片210的最外沿延伸一定距尚?；?10的邊緣區(qū)域211和中心區(qū)域212的劃分與研磨過程中的研磨速率有關(guān)，具體地，中心區(qū)域212內(nèi)各處的研磨速率基本相等，而隨著時(shí)間的延長，邊緣區(qū)域211內(nèi)的研磨速率會(huì)大于中心區(qū)域的研磨速率。而基片210上各處的研磨速率與研磨設(shè)備等有很大關(guān)系。例如,在使用TITAN-1型研磨設(shè)備的研磨直徑為8英寸(203.2mm)的基片210的情況下，中心區(qū)域212可以定義為包括距離基片的中心點(diǎn)0-70_的區(qū)域，而剩余部分為邊緣區(qū)域211。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解的是，在使用不同的研磨設(shè)備研磨不同的基片時(shí)，上述邊緣區(qū)域211和中心區(qū)域212的劃分可能會(huì)改變，并且研磨參數(shù)的改變也可能會(huì)影響基片上各處的研磨速率的分布，因此，在使用本發(fā)明提供的方法之前，最好針對所使用的研磨設(shè)備以及待研磨基片能夠通過實(shí)驗(yàn)來確定基片上的區(qū)域劃分情況。
[0026]第一研磨可以在現(xiàn)有的化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備上進(jìn)行。其中，該化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備上設(shè)置有檢測器，該檢測器可以為任何能夠檢測基片210的厚度的檢測器，例如終點(diǎn)檢測器(endpoint detected system)。檢測器可以設(shè)置在研磨盤之內(nèi)。研磨墊上對應(yīng)的部分可以使用透光材料制作，從而形成能夠透光的窗口。用于化學(xué)機(jī)械研磨的研磨墊可以是固結(jié)研磨漿料的研磨墊，此時(shí)，研磨漿料被固定于研磨墊上。用于化學(xué)機(jī)械研磨的研磨墊還可以是非固結(jié)研磨漿料的研磨墊，此時(shí)，研磨漿料可以呈顆粒狀態(tài)并懸浮于液體載劑中，并通過專門的研磨漿料傳輸裝置輸送至研磨墊上。
[0027]如前所述的，在化學(xué)機(jī)械研磨過程中，研磨時(shí)間越長，基片的邊緣區(qū)域211的研磨速率越大。因此，基片210的邊緣區(qū)域211—般會(huì)先達(dá)到一個(gè)預(yù)定值。在本發(fā)明中，當(dāng)基片的邊緣區(qū)域211的厚度達(dá)到第一預(yù)定值時(shí)，停止第一研磨。此時(shí)，基片的邊緣區(qū)域211的厚度小于基片的中心區(qū)域212的厚度。第一預(yù)定值可以根據(jù)實(shí)際情況確定。例如，在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一預(yù)定值可以為3?5μηι,例如4μηι。
[0028]雖然在一般情況下，當(dāng)研磨時(shí)間較長時(shí)，基片的邊緣區(qū)域211的研磨速率比中心區(qū)域212的研磨速率大，然而在實(shí)踐中，有可能會(huì)由于其他因素，例如時(shí)間不夠長等因素，導(dǎo)致邊緣區(qū)域211的研磨速率比中心區(qū)域212的研磨速率小。由于這種不確定因素的存在，導(dǎo)致無法判斷在第一研磨結(jié)束時(shí)，基片的邊緣區(qū)域211和中心區(qū)域212的厚度的大小關(guān)系，因此，隨后進(jìn)行第二研磨時(shí)，不好選擇研磨時(shí)對基片的邊緣區(qū)域211和中間區(qū)域212施加的壓力的大小。因此，在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在第一研磨過程中，對邊緣區(qū)域211施加的壓力可以大于對中心區(qū)域212施加的壓力，例如，對邊緣區(qū)域211施加的壓力可以為280g/cm2，對中心區(qū)域212施加的壓力可以為175g/cm2，以確保在第一研磨過程結(jié)束時(shí)，基片210的邊緣區(qū)域211的厚度小于基片的中心區(qū)域212的厚度。
[0029]在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一研磨可以分兩步進(jìn)行。如圖2A所示，首先對基片210進(jìn)行初研磨，以縮短整個(gè)研磨工藝的時(shí)間。對基片210進(jìn)行的初研磨過程直到基片210上的任何一個(gè)位置處的厚度達(dá)到一個(gè)預(yù)定值時(shí)結(jié)束。該預(yù)定值需大于第一研磨過程結(jié)束時(shí)的第一預(yù)定厚度，具體數(shù)值可以根據(jù)實(shí)際情況合理地選擇。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在第一預(yù)定厚度為3 μ m?5 μ m的情況下,該預(yù)定值可以為3 μ m?6 μ m,例如3.5μπι。申請人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)預(yù)定值在該范圍內(nèi)時(shí)，可以獲得較好的初研磨表面質(zhì)量，同時(shí)可以給后期的研磨過程中留出合適的研磨量。
[0030]需要說明的是，在初研磨的過程中，基片210可以在研磨頭的帶動(dòng)下如圖2Α所示地在研磨墊220上以箭頭A所示的方向往復(fù)移動(dòng)。由于基片210在研磨墊上往復(fù)移動(dòng)，因此檢測器在不同時(shí)刻檢測到的是基片210上的不同區(qū)域的厚度。
[0031]然后，如圖2Β所示，對基片210進(jìn)行再研磨，直到基片210的邊緣區(qū)域的厚度達(dá)到第一預(yù)定值。與初研磨的過程中不同的是，在再研磨的過程中，基片210在研磨墊220上旋轉(zhuǎn)，但是基片2