專利名稱：一種化學(xué)機(jī)械研磨方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種化學(xué)機(jī)械研磨方法。
背景技術(shù)：
隨著超大規(guī)模集成電路(Ultra Large Scale Intergration, ULSI)的飛速發(fā)展，集成電路制造工藝變得越來越復(fù)雜和精細(xì)。為了提高集成度，降低制造成本，器件的特征尺寸(Feature Size)不斷變小，芯片單位面積的元件數(shù)量不斷增加，平面布線已難滿足元件高密度分布的要求，只能采用多層布線技術(shù)，利用芯片的垂直空間，進(jìn)一步提高器件的集成
山/又ο但多層布線技術(shù)的應(yīng)用會造成硅片表面起伏不平，對圖形制作極其不利。為此，需要對不平坦的晶片表面進(jìn)行平坦化(Planarization)處理。目前，化學(xué)機(jī)械研磨法(Chemical Mechanical Polishing, CMP)是達(dá)成全局平坦化的最佳方法,尤其在半導(dǎo)體制作工藝進(jìn)入亞微米(sub micron)領(lǐng)域后,化學(xué)機(jī)械研磨已成為一項不可或缺的制作工藝技術(shù)。化學(xué)機(jī)械研磨法(CMP)是通過化學(xué)反應(yīng)和機(jī)械研磨相結(jié)合的方式將半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面的材料層去除的一種平坦化方法。請參見圖1，圖I是一種現(xiàn)有的化學(xué)機(jī)械研磨裝置。該裝置包括外殼101,表面貼有研磨墊(polish pad)的轉(zhuǎn)臺(platen) 102,研磨頭103a、103b和用于輸送研磨液(slurry) 105的研磨液供應(yīng)管104。研磨時，先將待研磨的晶圓吸附在研磨頭103上，通過在研磨頭103上施加壓力，使晶圓緊壓到研磨墊上；然后，表面貼有研磨墊的轉(zhuǎn)臺102在電機(jī)的帶動下旋轉(zhuǎn)，研磨頭103也進(jìn)行同向轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)機(jī)械研磨；同時,研磨液105通過研磨液供應(yīng)管104輸送到研磨墊上，并利用轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)的離心力均勻的分布在研磨墊上，在待研磨晶圓和研磨墊之間形成一層液體薄膜，該薄膜與待研磨晶圓的表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成易去除的產(chǎn)物，該產(chǎn)物再在機(jī)械研磨作用下被去除。研磨工藝一般需要分?jǐn)?shù)個階段進(jìn)行，例如粗磨、細(xì)磨等。當(dāng)完成一階段的研磨進(jìn)入下一階段的研磨時，往往會使用一塊新的研磨墊以方便研磨液的更換等步驟。為了簡化工藝，工廠端在整個研磨工藝中使用的研磨墊往往具有同一規(guī)格的表面形狀，同時出于機(jī)械控制上的原因，研磨頭會在兩塊研磨墊上以相同的運動方式和運動路勁進(jìn)行研磨，這種方式會對研磨效果帶來一些負(fù)面影響，因為晶圓在一次研磨過程中，無可避免的會在晶圓表面某些區(qū)域出現(xiàn)研磨加強(qiáng)區(qū)，而某些區(qū)域則出現(xiàn)研磨減弱區(qū)，如果前后兩次研磨使用的研磨墊表面形狀相同，且晶圓在研磨墊上走過的路徑也相同的話，則上述晶圓表面研磨被加強(qiáng)的區(qū)域再次被加強(qiáng)，容易產(chǎn)生過磨的現(xiàn)象，而上述晶圓表面研磨被減弱的區(qū)域依舊沒有辦法有效的研磨到，使這些地方研磨不充分。這些問題對研磨工藝來說是無法接受的
發(fā)明內(nèi)容
·
有鑒于此，本發(fā)明提出一種化學(xué)機(jī)械研磨方法，可以實現(xiàn)在不同研磨墊上執(zhí)行研磨所產(chǎn)生的研磨效果能夠互補(bǔ)，即在第一研磨階段造成的研磨加強(qiáng)區(qū)，在第二研磨階段則形成研磨減弱區(qū)，在第一階段造成的研磨減弱區(qū)，在第二階段則形成研磨加強(qiáng)區(qū)。以此實現(xiàn)研磨量的平均分布，避免過磨或者研磨不足的現(xiàn)象出現(xiàn)。
根據(jù)上述目的提出的一種化學(xué)機(jī)械研磨方法，包括步驟
I)提供具有第一研磨墊和第二研磨墊的研磨設(shè)備，將待研磨的晶圓材料裝載到研磨頭上；
2)研磨頭攜帶晶圓移動到第一研磨墊上，并向下施加壓力，使得晶圓向下接觸第一研磨墊表面；
3)在第一研磨墊和晶圓之間注入研磨液，旋轉(zhuǎn)所述第一研磨墊和所述研磨頭；
4)研磨頭攜帶晶圓在轉(zhuǎn)動的同時，在研磨墊表面沿第一研磨路徑進(jìn)行來回的周期性移動，以完成第一階段的研磨；
5)研磨頭攜帶晶圓移動到第二研磨墊上，并向下施加壓力，使得晶圓向下接觸第二研磨墊表面；
6)在第二研磨墊和晶圓之間注入研磨液，旋轉(zhuǎn)所述第二研磨墊和所述研磨頭；
7)研磨頭攜帶晶圓在轉(zhuǎn)動的同時，在研磨墊表面沿第二研磨路徑進(jìn)行來回的周期性移動，以完成第二階段的 研磨。
可選的，所述第一研磨墊或者第二研磨墊的表面具有多條溝槽和凸島，所述溝槽和凸島以同心圓結(jié)構(gòu)間隔排列。
可選的，所述第一研磨墊和第二研磨墊具有不同的表面結(jié)構(gòu)，在所述第一研磨墊的表面為溝槽的區(qū)域，在所述第二研磨墊上則為凸島；在所述第一研磨墊的表面為凸島的區(qū)域，在所述第二研磨墊上則為溝槽。
可選的，所述第一研磨墊或者第二研磨墊的表面具有多條溝槽和凸島，所述溝槽為以圓心向外發(fā)散性的條形溝槽，或者密布在研磨墊表面的圓孔型溝槽。
可選的，所述第一研磨路徑或第二研磨路徑在一個周期下的運動軌跡為直線擺動。
可選的，所述晶圓沿第一研磨路徑到達(dá)研磨墊最外側(cè)時，其圓心位于凸島上；所述晶圓沿第二研磨路徑到達(dá)研磨墊最外側(cè)時，其圓心位于溝槽上。
可選的，所述晶圓沿第一研磨路徑到達(dá)研磨墊最外側(cè)時，其圓心位于溝槽上；所述晶圓沿第二研磨路徑到達(dá)研磨墊最外側(cè)時，其圓心位于凸島上。
可選的，所述第一研磨路徑或第二研磨路徑在一個周期下的運動軌跡為直線擺動、圓周擺動、圓弧擺動、S形曲線擺動、矩形擺動或三角形擺動中的一個。
可選的，所述第一研磨路徑的起點、運動軌跡或運動方向中的一個或多個與所述第二研磨路徑的不同，使得晶圓在第一研磨墊上的第一研磨效果與第二研磨墊上的第二研磨效果具有互補(bǔ)的作用。
上述的化學(xué)機(jī)械研磨方法，通過改變第二研磨路徑，與第一研磨路徑不同，或者通過改變第二研磨墊上的表面結(jié)構(gòu)，與第一研磨墊不同，來實現(xiàn)第一階段研磨對晶圓表面造成第一研磨效果與第二階段的研磨對晶圓表面造成第二研磨效果互補(bǔ)的作用，從而實現(xiàn)研磨量的平均分布，避免過磨或者研磨不足的現(xiàn)象出現(xiàn)。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所 需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I是一種現(xiàn)有的化學(xué)機(jī)械研磨裝置。圖2是本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械研磨方法的步驟流程圖。。圖3A-3B是一種現(xiàn)有的同心圓結(jié)構(gòu)的研磨墊。圖4是在圓心位于凸島上時，晶圓各個位置上對應(yīng)的研磨量的曲線圖。圖5是在圓心位于溝槽上時，晶圓各個位置上對應(yīng)的研磨量的曲線圖。 圖6是晶圓的圓心處線速度隨時間的變化曲線圖。圖7是兩次研磨后，研磨效果的疊加示意圖。圖8是實施例二中兩種不同表面結(jié)構(gòu)的研磨墊對比圖
具體實施例方式正如背景技術(shù)部分所述，現(xiàn)有的研磨工藝，由于在不同階段使用的研磨墊具有相同的表面結(jié)構(gòu)，且研磨時，研磨頭攜帶晶圓在研磨墊表面走過相同的路徑，使得晶圓表面研磨加強(qiáng)的區(qū)域被反復(fù)加強(qiáng)，容易產(chǎn)生過磨的現(xiàn)象，而晶圓表面研磨減弱的區(qū)域則始終沒有辦法進(jìn)行有效的研磨，使這些地方研磨不充分。針對這一情況，本發(fā)明提出了一種化學(xué)機(jī)械研磨方法，該化學(xué)機(jī)械研磨方法通過兩種改進(jìn)方式，第一種是改進(jìn)前后兩塊研磨墊上的研磨路徑，比如改變第一研磨路徑和第二研磨路徑的起始點、運動軌跡或者運動方向中的一個或多個；第二種是改變兩塊研磨墊的表面結(jié)構(gòu)，比如改變第一研磨墊和第二研磨墊表面溝槽和凸島的位置，或者改變溝槽的形狀和分布等。使得在研磨過程中，晶圓在前后兩塊研磨墊上產(chǎn)生的研磨量能被有效的互補(bǔ)，即在第一塊研磨墊上被研磨加強(qiáng)的區(qū)域，在第二塊研磨墊上則研磨減弱，而在第一塊研磨墊上被研磨減弱的區(qū)域，則在第二塊研磨墊上被研磨加強(qiáng)。如此一來，整個晶圓表面的研磨量更加均勻，也不會產(chǎn)生過磨和研磨不充分的問題。下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細(xì)說明。請參見圖2，圖2是本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械研磨方法的步驟流程圖。如圖所示，該化學(xué)機(jī)械研磨方法包括步驟S10:提供具有第一研磨墊和第二研磨墊的研磨設(shè)備，將待研磨的晶圓材料裝載到研磨頭上。Sll :研磨頭攜帶晶圓移動到第一研磨墊上，并向下施加壓力，使得晶圓向下接觸
第一研磨墊表面。S12 :在第一研磨墊和晶圓之間通入第一研磨液，旋轉(zhuǎn)所述第一研磨墊和所述研磨頭。S13:研磨頭攜帶晶圓在轉(zhuǎn)動的同時，在研磨墊表面沿第一路徑進(jìn)行來回的周期性平移，以完成第一階段的研磨。S14:研磨頭攜帶晶圓移動到第二研磨墊上，并向下施加壓力，使得晶圓向下接觸第二研磨墊表面。
S15 :在第二研磨墊和晶圓之間通入第二研磨液，旋轉(zhuǎn)所述第二研磨墊和所述研磨頭。
S16:研磨頭攜帶晶圓在轉(zhuǎn)動的同時，在研磨墊表面沿第二路徑進(jìn)行來回的周期性平移，以完成第二階段的研磨。
所述第一階段研磨對晶圓表面造成第一研磨效果，所述第一研磨效果為晶圓某些區(qū)域為研磨加強(qiáng)區(qū)，即該區(qū)域得到的研磨量比較大，某些區(qū)域為研磨減弱區(qū)，即該區(qū)域得到的研磨量比較小。所述第二階段的研磨對晶圓表面造成第二研磨效果，所述第二研磨效果與第一研磨效果互補(bǔ)，即在第一研磨階段造成的研磨加強(qiáng)區(qū)，在第二研磨階段則形成研磨減弱區(qū)，在第一階段造成的研磨減弱區(qū)，在第二階段則形成研磨加強(qiáng)區(qū)。
所述第一研磨墊和第二研磨墊可以具有相同規(guī)格的表面結(jié)構(gòu)，也可以具有不同規(guī)格的表面結(jié)構(gòu)。
當(dāng)?shù)谝谎心|和第二研磨墊的表面結(jié)構(gòu)相同時，所述第一路徑與所述第二路徑具有不同的起始點、運動軌跡或者運動方向中的一個或多個，并且這種不同導(dǎo)致了第二研磨效果和第一研磨效果互補(bǔ)的作用。
當(dāng)?shù)谝谎心|和第二研磨墊的表面結(jié)構(gòu)不同時，所述第一路徑與所述第二路徑可以具有不同的起始點、運動軌跡或運動方向中的一個或多個，也可以具有相同的起始點、運動軌跡和運動方向。無論第一路徑與第二路勁是否相同，其選擇的目的都是使得產(chǎn)生的第二 研磨效果和第一研磨效果具有互補(bǔ)的作用。
下面，在以幾個具體的實施方式對上述本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械研磨方法做進(jìn)一步的說明。
實施方式一
實施例一是采用相同的研磨墊，不同的研磨路徑對本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械研磨方法進(jìn)行說明，所采用的研磨墊為具有同心圓結(jié)構(gòu)的研磨墊。
請參考圖3A-3B，圖3A-3B是一種現(xiàn)有的同心圓結(jié)構(gòu)的研磨墊。如圖所示，在研磨墊110表面，設(shè)有多條同心圓結(jié)構(gòu)的溝槽111和凸島112，所述溝槽111與凸島112間隔的排列在研磨墊110上。通過這些溝槽111，可以改善研磨液在研磨墊110上的分布、新鮮研磨液在研磨區(qū)內(nèi)的流動、用過的研磨液從研磨區(qū)流出的流動和流過研磨區(qū)而基本未被使用的研磨液的比重等。
具體地，以研磨8寸晶圓(直徑約200mm)為例,通常研磨墊的直徑大于500mm,此時，可以選取溝槽111的寬度為IOmm,凸島112的寬度為20mm。
先考慮最簡單的運動方式，假設(shè)研磨頭120在研磨墊110上沒有平移的運動，則此時所考慮的運動就是研磨頭120的轉(zhuǎn)動和研磨墊110的轉(zhuǎn)動。此時當(dāng)研磨頭120攜帶晶圓 130在研磨墊上研磨時，晶圓的圓心會有兩種情況
第一種情況是是圓心位于研磨墊的凸島112上，則此時晶圓圓心處始終與研磨墊機(jī)械接觸處于機(jī)械研磨狀態(tài)然而，圓心處的研磨量為最大，視為100%的研磨。按研磨墊的徑向方向往外，在離圓心半個凸島的寬度處(假設(shè)圓心正好落在凸島112的中間位置)，來到一個溝槽111所對應(yīng)的位置，在溝槽111的上方是不會對晶圓有研磨作用的，因此在這個區(qū)域的晶圓研磨量為極小值。但是應(yīng)該注意的是，此處研磨量并非為零，因為晶圓在研磨頭的帶動下自身有轉(zhuǎn)動，同時研磨墊也在做轉(zhuǎn)動，因此晶圓距離圓心半個凸島寬度的地方是一會處于凸島上、一會處于溝槽上交替變化的。考察晶圓上距離圓心半個凸島寬度到一個溝槽寬度的圓環(huán)上的某一點的研磨量時，其計算方法應(yīng)該為晶圓相對研磨墊轉(zhuǎn)動一周，處于凸島上的時間/處于溝槽上的時間 *100%。依次類推，可以計算出整個晶圓在徑向方向上的研磨量曲線，參考圖4,圖4是在圓心位于凸島上時，晶圓各個位置上對應(yīng)的研磨量的曲線圖。如圖所示，其中橫坐標(biāo)是晶圓直徑，縱坐標(biāo)是研磨量。在晶圓圓心位置(即橫坐標(biāo)的O點位置)處的研磨量最大，而圓心兩側(cè)出現(xiàn)的第一研磨量極小值所對應(yīng)的位置正好是研磨墊上溝槽出現(xiàn)的位置，然后按凸島-溝槽-凸島…的順序依次出現(xiàn)研磨量極大值和極小值，且極大值和極小值依次振蕩且逐步縮小第二種情況是晶圓的圓心位于溝槽111上，此時正好與上一種情況相反，晶圓的圓心始終沒有被研磨到，其研磨量記為0%。請參考圖5，圖5是晶圓的圓心位于溝槽上時，晶圓各個位置上對應(yīng)的研磨量曲線圖。如圖所示，其中橫坐標(biāo)是晶圓直徑，縱坐標(biāo)是研磨量。在晶圓圓心位置(即橫坐標(biāo)的O點位置)處的研磨量最小，而圓心兩側(cè)出現(xiàn)的第一研磨量極大值所對應(yīng)的位置正好是研磨墊上凸島出現(xiàn)的位置，然后按溝槽-凸島-溝槽…的順序依次出現(xiàn)研磨量極小值和極大值，且極小值和極大值依次振蕩且逐步縮小。而當(dāng)研磨頭120攜帶晶圓130在研磨墊上還沿研磨墊的徑向方向做來回的直線擺動時，研磨墊對晶圓的研磨量除了要考慮圓心在研磨墊上位置因素外，還需要考慮在某一時刻圓心處的線速度。如果圓心的線速度越大，則單位時間里產(chǎn)生的研磨量越大，反之，則研磨量越小。如圖6所示，圖6是晶圓的圓心處線速度隨時間的變化曲線圖。如圖所示，其中橫坐標(biāo)是晶圓運動的時間，縱坐標(biāo)是晶圓圓心處的現(xiàn)速度。假設(shè)研磨頭攜帶晶圓做來回運動的周期為6秒，運動的最大位移是50mm。在60秒的時間內(nèi)，研磨頭攜帶著晶圓共做了 10次來回擺動。其線速度最大值出現(xiàn)在晶圓移動到研磨墊的最外側(cè)時，而線速度的最小值則出現(xiàn)在晶圓移動到距離研磨墊圓心最近的地方。如果圓心的起始點是靠近研磨墊的圓心側(cè)，且研磨方向是沿研磨墊徑向往外。則根據(jù)研磨量和圓心線速度的關(guān)系，圓心越往外移動，它的線速度越大，研磨量就越大。因此判斷一個周期后總體研磨量的大小，主要依賴圓心位于最外側(cè)時，即擺動半個周期時的終點處，研磨墊的表面是凸島還是溝槽。如果終點是凸島，則整體研磨量與圓心只在在凸島上研磨時的情況相似，即圓心處的研磨量最大，研磨量極大值和極小值依次振蕩且逐步縮小。如果終點是溝槽，則整體研磨量與圓心只在在溝槽上研磨時的情況相似，即圓心處的研磨量最小，研磨量的極小值和極大值依次振蕩且逐步縮小。如果圓心的起始點是遠(yuǎn)離研磨墊的圓心外側(cè)，且研磨方向是沿研磨墊徑向往里。則根據(jù)研磨量和圓心線速度的關(guān)系，圓心越往里移動，它的線速度越小，研磨量就越小。因此判斷一個周期后總體研磨量的大小，主要依賴圓心位于最外側(cè)時，即直線擺動起點處，研磨墊的表面是凸島還是溝槽。如果起點是凸島，則整體研磨量與圓心只在在凸島上研磨時的情況相似，即圓心處的研磨量最大，研磨量極大值和極小值依次振蕩且逐步縮小。如果起點是溝槽，則整體研磨量與圓心只在在溝槽上研磨時的情況相似，即圓心處的研磨量最小，研磨量的極小值和極大值依次振蕩且逐步縮小。根據(jù)上述分析，當(dāng)本實施例中的研磨墊運用到本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械方法時，第一研磨墊上的第一研磨路徑如果使得晶圓上第一研磨效果的分布呈現(xiàn)圓心處研磨量最大，研磨量極大值和極小值依次振蕩且逐步縮小，即晶圓圓心處和研磨量極大值處是研磨加強(qiáng)區(qū)， 晶圓的研磨量極小值處是研磨減弱區(qū)時，則在第二研磨墊上的第二研磨路徑選擇使得晶圓上的第二研磨效果具有和第一研磨效果互補(bǔ)的方式進(jìn)行，即圓心處研磨量最小，研磨極小值和極大值依次震蕩且逐步縮小，如圖7所示，圖7是兩次研磨后，研磨效果的疊加示意圖。 其中實線表示第一研磨路徑下產(chǎn)生的研磨量分布圖，虛線表示第二研磨路徑下產(chǎn)生的研磨量分布圖，中間的實線表示兩次研磨合成后的研磨量分布圖。
具體的選擇第二研磨路徑的方式，可以根據(jù)起點和研磨方向的不同或者半周期后終點的位置不同等決定。
進(jìn)一步的，研磨頭攜帶晶圓在研磨墊上的研磨路徑并非僅限于來回的直線擺動， 其一個周期下的運動軌跡也可以是圓周擺動、圓弧擺動、S形曲線擺動、矩形擺動、三角形擺動等等。此時，考慮晶圓的圓心處線速度的變化情況，還需加入研磨路徑的軌跡方程作為其考量因素，具體的計算方法將不做展開，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)數(shù)學(xué)的矢量合成方法計算出線速度的具體情況，然后根據(jù)研磨量的總體判斷方法，在第一研磨路徑和第二研磨路徑的研磨軌跡上，按照本發(fā)明的主旨做出具體的選擇。
實施方式二
實施例二是采用不同的兩塊研磨墊，相同或不同的研磨路徑作出的一種化學(xué)機(jī)械研磨方法。該實施例二實質(zhì)是實施例一的一種變形。即第一研磨墊210和第二研磨墊210’ 溝槽和凸島的分布正好相反，在第一研磨墊210上是溝槽的位置，在第二研磨墊210’上恰好是凸島，在第一研磨墊210上是凸島的位置，在第二研磨墊210’上正好是溝槽。如圖8 所示，圖8是實施例二中兩種不同表面結(jié)構(gòu)的研磨墊對比圖。這種情況下，即使不改變第一研磨路徑和第二研磨路徑的軌跡，所產(chǎn)生的研磨效果也能起到互補(bǔ)的作用。
進(jìn)一步的，如果溝槽和凸島的變化不僅有位置上的不同，還有寬度上的不同時，可以計算具體的研磨路徑，采用不同的起點或者終點，或者研磨的具體軌跡不同，使得第二研磨效果與第一研磨效果形成互補(bǔ)的作用。
值得一提的是，除了上述同心圓結(jié)構(gòu)的研磨墊外，其他規(guī)格的研磨墊，比如溝槽的形狀是以圓心向外發(fā)散性的條形溝槽，或者密布在研磨墊表面的圓孔型溝槽，也可以根據(jù)本發(fā)明的主旨，得到具體的研磨路徑的選擇，使得第一研磨效果和第二研磨效果具有互補(bǔ)的作用。
另外，本發(fā)明中只列舉了兩塊研磨墊的情況，在實際應(yīng)用中，也有可能使用超過兩塊研磨墊的情況，這時，本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械研磨方法則演變?yōu)槊恳粔K研磨墊產(chǎn)生的研磨效果，與其它所有研磨墊產(chǎn)生的研磨效果互補(bǔ)。
綜上所述，本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械研磨方法，在第一研磨墊和第二研磨墊上進(jìn)行研磨時，由于研磨路徑或者研磨墊表面結(jié)構(gòu)的不同，使得前后兩次研磨產(chǎn)生的研磨效果互補(bǔ)，即在第一研磨墊上研磨時，晶圓上研磨量加強(qiáng)的區(qū)域，在第二研磨墊上恰好處于研磨減弱區(qū)， 而在第一研磨墊上研磨時，晶圓上研磨量減弱的地方，在第一研磨墊上恰好處于研磨加強(qiáng)的區(qū)域。以此將前后兩次研磨的研磨量平均化，使得晶圓表面即不會因研磨過度而造成器件損壞，也不會因研磨不充分而出現(xiàn)表面不均勻的現(xiàn)象。
對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫 離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)機(jī)械研磨方法，其特征在于所述化學(xué)機(jī)械研磨方法包括步驟 1)提供具有第一研磨墊和第二研磨墊的研磨設(shè)備，將待研磨的晶圓材料裝載到研磨頭上； 2)研磨頭攜帶晶圓移動到第一研磨墊上，并向下施加壓力，使得晶圓向下接觸第一研磨墊表面； 3)在第一研磨墊和晶圓之間注入研磨液，旋轉(zhuǎn)所述第一研磨墊和所述研磨頭； 4)研磨頭攜帶晶圓在轉(zhuǎn)動的同時，在研磨墊表面沿第一研磨路徑進(jìn)行來回的周期性移動，以完成第一階段的研磨； 5)研磨頭攜帶晶圓移動到第二研磨墊上，并向下施加壓力，使得晶圓向下接觸第二研磨墊表面； 6)在第二研磨墊和晶圓之間注入研磨液，旋轉(zhuǎn)所述第二研磨墊和所述研磨頭； 7)研磨頭攜帶晶圓在轉(zhuǎn)動的同時，在研磨墊表面沿第二研磨路徑進(jìn)行來回的周期性移動，以完成第二階段的研磨。
2.如權(quán)利要求I所述的一種化學(xué)機(jī)械研磨方法，其特征在于所述第一研磨墊或者第二研磨墊的表面具有多條溝槽和凸島，所述溝槽和凸島以同心圓結(jié)構(gòu)間隔排列。
3.如權(quán)利要求2所述的一種化學(xué)機(jī)械研磨方法，其特征在于所述第一研磨墊和第二研磨墊具有不同的表面結(jié)構(gòu)，在所述第一研磨墊的表面為溝槽的區(qū)域，在所述第二研磨墊上則為凸島；在所述第一研磨墊的表面為凸島的區(qū)域，在所述第二研磨墊上則為溝槽。
4.如權(quán)利要求I所述的一種化學(xué)機(jī)械研磨方法，其特征在于所述第一研磨墊或者第二研磨墊的表面具有多條溝槽和凸島，所述溝槽為以圓心向外發(fā)散性的條形溝槽，或者密布在研磨墊表面的圓孔型溝槽。
5.如權(quán)利要求I所述的一種化學(xué)機(jī)械研磨方法，其特征在于所述第一研磨路徑或第二研磨路徑在一個周期下的運動軌跡為直線擺動。
6.如權(quán)利要求5所述的一種化學(xué)機(jī)械研磨方法，其特征在于所述晶圓沿第一研磨路徑到達(dá)研磨墊最外側(cè)時，其圓心位于凸島上；所述晶圓沿第二研磨路徑到達(dá)研磨墊最外側(cè)時，其圓心位于溝槽上。
7.如權(quán)利要求5所述的一種化學(xué)機(jī)械研磨方法，其特征在于所述晶圓沿第一研磨路徑到達(dá)研磨墊最外側(cè)時，其圓心位于溝槽上；所述晶圓沿第二研磨路徑到達(dá)研磨墊最外側(cè)時，其圓心位于凸島上。
8.如權(quán)利要求I所述的一種化學(xué)機(jī)械研磨方法，其特征在于所述第一研磨路徑或第二研磨路徑在一個周期下的運動軌跡為直線擺動、圓周擺動、圓弧擺動、S形曲線擺動、矩形擺動或三角形擺動中的一個。
9.如權(quán)利要求I所述的一種化學(xué)機(jī)械研磨方法，其特征在于所述第一研磨路徑的起點、運動軌跡或運動方向中的一個或多個與所述第二研磨路徑的不同，使得晶圓在第一研磨墊上的第一研磨效果與第二研磨墊上的第二研磨效果具有互補(bǔ)的作用。
全文摘要
一種化學(xué)機(jī)械研磨方法，該化學(xué)機(jī)械研磨方法是在兩塊研磨墊上分別執(zhí)行不同階段的研磨，其中通過該兩塊研磨墊的表面結(jié)構(gòu)，或者改變不同階段的研磨路徑，使得第一階段研磨對晶圓表面造成第一研磨效果與第二階段的研磨對晶圓表面造成第二研磨效果互補(bǔ)，即在第一研磨階段造成的研磨加強(qiáng)區(qū)，在第二研磨階段則形成研磨減弱區(qū)，在第一階段造成的研磨減弱區(qū)，在第二階段則形成研磨加強(qiáng)區(qū)。以此實現(xiàn)研磨量的平均分布，避免過磨或者研磨不足的現(xiàn)象出現(xiàn)。
文檔編號B24B37/04GK102922413SQ20111023174
公開日2013年2月13日 申請日期2011年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月12日
發(fā)明者張禮麗 申請人:無錫華潤上華科技有限公司