晶圆表面的铜层的研磨方法技术

本发明专利技术提供了一种晶圆表面的铜层的研磨方法，向具有多个同心的环形凹槽的研磨垫注入研磨液时，在不同时间段内选定所述研磨垫上距离研磨垫中心不同位置的环形凹槽注入柠檬酸，利用柠檬酸去除不同位置的环形凹槽内的化学残留物，以去除研磨垫上不同位置所残留的化学残留物，较好的去除研磨垫上残留的化学残留物，避免出现晶圆表面的铜层上刮痕、表面粒子等缺陷，提高了产品的良率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，特别涉及一种晶圆表面的铜层的研磨方法。
技术介绍
在半导体制造工艺中，随着半导体器件的高度集成化和小型化，对晶圆表面的平坦化工艺要求也相应越来越高，通常采用化学机械研磨实现对晶圆的平坦化工艺，化学机械研磨也是半导体器件制造过程中十分重要的一道工序，通过研磨液腐蚀晶圆表面的铜层及多余的金属，达到表面平坦化的处理效果。图1所示为化学机械研磨设备的基本结构的俯视图。该CMP设备主要包括研磨平台(图中未示出)、置于研磨平台上面的研磨垫(Pad)140、研磨头(Polishing head)130、浆料传送装置(Slurry delivery)120以及研磨垫调整装置(Pad Conditioner)110。在进行CMP(化学机械研磨)时，将需要平坦化处理的晶圆置于研磨头130中，在研磨头130的一定压力(Down force)的作用下，使待平坦化的晶圆表面紧压到研磨垫140上；然后，承载研磨垫140的转盘在动力装置的带动下旋转，研磨头130也进行同向旋转(例如均为逆时针旋转)，从而在浆料的同时作用下实现化学机械研磨。实践中发现，当对晶圆表面的铜层进行化学机械研磨时，会产生化学残留物，该化学残留物主要是研磨液中柠檬酸与铜(Cu)络合生成，此种化学残留物具有较为稳定的化学结构及较强的黏附性，若要去除化学残留物必须采用机械刮刷的方式，但这就会导致在晶圆表面的铜层上形成刮痕、表面粒子等缺陷，从而影响产品的良率，甚至可能导致晶圆报废。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种晶圆表面的铜层的研磨方法，以解决现有的去
除晶圆表面的铜层进行化学机械研磨时所产生的化学残留物的方法，无法彻底去除化学残留物，导致在晶圆表面的铜层上形成刮痕、表面粒子等缺陷，使得产品的良率下降的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种晶圆表面的铜层的研磨方法，所述晶圆表面的铜层的研磨方法包括以下步骤：将一表面形成有铜层的晶圆置于研磨头上，所述研磨头施加一定压力使所述晶圆的铜层表面紧压到研磨垫上，所述研磨垫上具有多个同心的环形凹槽；向所述研磨垫注入研磨液，同时选定所述研磨垫上距离研磨垫中心不同位置的环形凹槽注入柠檬酸，以对所述晶圆表面的铜层进行研磨并去除所述研磨垫上的化学残留物。可选的，在所述的晶圆表面的铜层的研磨方法中，在不同时间段内选定所述研磨垫上距离研磨垫中心不同位置的环形凹槽注入柠檬酸，距离所述研磨垫中心位置越远的环形凹槽注入柠檬酸的时间越晚。可选的，在所述的晶圆表面的铜层的研磨方法中，在同一时间段内选定所述研磨垫上距离研磨垫中心不同位置的环形凹槽注入柠檬酸。可选的，在所述的晶圆表面的铜层的研磨方法中，距离所述研磨垫中心位置越远的环形凹槽注入的柠檬酸的浓度越高。可选的，在所述的晶圆表面的铜层的研磨方法中，在时间为0sec～10sec内，选定距离研磨垫中心的第五个环形凹槽时，注入浓度为20％～25％的柠檬酸。可选的，在所述的晶圆表面的铜层的研磨方法中，在时间为11sec～20sec内，选定距离研磨垫中心的第七个环形凹槽时，注入浓度为25％～30％的柠檬酸。可选的，在所述的晶圆表面的铜层的研磨方法中，在时间为21sec～30sec内，选定距离研磨垫中心的第九个环形凹槽时，注入浓度为30％～35％的柠檬酸。可选的，在所述的晶圆表面的铜层的研磨方法中，在时间为31sec～40sec内，选定距离研磨垫中心的第十一个环形凹槽时，注入浓度为35％～40％的柠檬酸。可选的，在所述的晶圆表面的铜层的研磨方法中，向所述研磨垫上距离研磨垫中心不同位置的环形凹槽注入柠檬酸时，所述研磨头的转速以及承载所述研磨垫的转盘的转速相同。可选的，在所述的晶圆表面的铜层的研磨方法中，所述研磨头的转速为
25rpm/min～35rpm/min，承载所述研磨垫的转盘的转速为50rpm/min～65rpm/min。可选的，在所述的晶圆表面的铜层的研磨方法中，向所述研磨垫上距离研磨垫中心不同位置的环形凹槽注入柠檬酸时，所述研磨头施加的压力相同。可选的，在所述的晶圆表面的铜层的研磨方法中，所述研磨头施加的压力为4psi～6psi。可选的，在所述的晶圆表面的铜层的研磨方法中，向所述研磨垫上距离研磨垫中心不同位置的环形凹槽注入柠檬酸时，所述柠檬酸的流量相同。可选的，在所述的晶圆表面的铜层的研磨方法中，所述柠檬酸的流量为3.5ml/min～4.5ml/min。在本专利技术所提供的晶圆表面的铜层的研磨方法中，向具有多个同心的环形凹槽的研磨垫注入研磨液时，在不同时间段内选定所述研磨垫上距离研磨垫中心不同位置的环形凹槽注入柠檬酸，利用柠檬酸去除不同位置的环形凹槽内的化学残留物，以去除研磨垫上不同位置所残留的化学残留物，较好的去除研磨垫上残留的化学残留物，避免出现晶圆表面的铜层上刮痕、表面粒子等缺陷，提高了产品的良率。附图说明图1是化学机械研磨设备的基本结构的俯视图；图2是本专利技术一实施例中晶圆表面的铜层的研磨方法的流程图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的晶圆表面的铜层的研磨方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。请参考图1及图2，图2为本专利技术一实施例中晶圆表面的铜层的研磨方法的流程图，如图2所示，所述的晶圆表面的铜层的研磨方法包括以下步骤：首先，执行步骤S1，将一表面形成有铜层的晶圆置于研磨头130上，所述研磨头130施加一定压力使所述晶圆的表面紧压到研磨垫140上，所述研磨垫
140上具有多个同心的环形凹槽。具体请继续参考图1进行理解。接着，执行步骤S2，向所述研磨垫140注入研磨液，同时选定所述研磨垫140上距离研磨垫140中心不同位置的环形凹槽注入柠檬酸，以对所述晶圆表面的铜层进行研磨并去除所述研磨垫140上的化学残留物。经过研究发现，晶圆表面的铜层进行研磨时,柠檬酸与Cu络合产生的化学残留物在研磨垫上不同位置的分布量有所差异，化学残留物最初主要集中于靠近研磨垫140的中心位置的环形凹槽，由于研磨垫140始终作逆时针或顺时针转动时，化学残留物在研磨垫140的环形凹槽中受离心力的作用，出现距离研磨垫140中心越远的环形凹槽中残留的化学残留物越多的现象。基于此点发现，为了彻底去除研磨垫140上的化学残留物，专利技术人在向所述研磨垫注入研磨液，同时选定所述研磨垫上距离研磨垫中心不同位置的环形凹槽注入柠檬酸，以对所述晶圆表面的铜层进行研磨并去除所述研磨垫上的化学残留物。实施例一在向所述研磨垫140注入研磨液，同时在不同时间段内选定所述研磨垫140上距离研磨垫140中心不同位置的环形凹槽注入柠檬酸，距离所述研磨垫140中心位置越远的环形凹槽注入柠檬酸的时间越晚。本实施例中，采用距离所述研磨垫140中心位置越远的环形凹槽注入柠檬酸的时间越晚，距离所述研磨垫140中心位置越远的环形凹槽注入的柠檬酸的浓度越高的方式，有针对性的去除距离研磨垫140中心不同位置的环形凹槽中的化学残留物。例如，若将同一片晶圆表面的铜层进行研磨的时间分为四个时间段，选定所述研磨垫140上距离研磨垫140中心不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶圆表面的铜层的研磨方法，其特征在于，包括以下步骤：将一表面形成有铜层的晶圆置于研磨头上，所述研磨头施加一定压力使所述晶圆的铜层表面紧压到研磨垫上，所述研磨垫上具有多个同心的环形凹槽；向所述研磨垫注入研磨液，同时选定所述研磨垫上距离研磨垫中心不同位置的环形凹槽注入柠檬酸，以对所述晶圆表面的铜层进行研磨并去除所述研磨垫上的化学残留物。

【技术特征摘要】
1.一种晶圆表面的铜层的研磨方法，其特征在于，包括以下步骤：将一表面形成有铜层的晶圆置于研磨头上，所述研磨头施加一定压力使所述晶圆的铜层表面紧压到研磨垫上，所述研磨垫上具有多个同心的环形凹槽；向所述研磨垫注入研磨液，同时选定所述研磨垫上距离研磨垫中心不同位置的环形凹槽注入柠檬酸，以对所述晶圆表面的铜层进行研磨并去除所述研磨垫上的化学残留物。2.如权利要求1所述的晶圆表面的铜层的研磨方法，其特征在于，在不同时间段内选定所述研磨垫上距离研磨垫中心不同位置的环形凹槽注入柠檬酸，距离所述研磨垫中心位置越远的环形凹槽注入柠檬酸的时间越晚。3.如权利要求1所述的晶圆表面的铜层的研磨方法，其特征在于，在同一时间段内选定所述研磨垫上距离研磨垫中心不同位置的环形凹槽注入柠檬酸。4.如权利要求1所述的晶圆表面的铜层的研磨方法，其特征在于，距离所述研磨垫中心位置越远的环形凹槽注入的柠檬酸的浓度越高。5.如权利要求1或2或4所述的晶圆表面的铜层的研磨方法，其特征在于，在时间为0sec～10sec内，选定距离研磨垫中心的第五个环形凹槽时，注入浓度为20％～25％的柠檬酸。6.如权利要求1或2或4所述的晶圆表面的铜层的研磨方法，其特征在于，在时间为11sec～20sec内，选定距离研磨垫中心的第七个环形凹槽时，注入浓度为25％～30％的柠檬酸。7.如权利要求1或2或4所述的晶圆表面的铜层的研磨方法，其特征在于，在时...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐强，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31