[发明专利]研磨垫的使用方法和晶圆的研磨方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及的是一种研磨垫的使用方法和晶圆的研磨方法。

背景技术

化学机械抛光(CMP)工艺是一种平坦化工艺，在1990年被引入集成电路制造工艺以来，经过不断实践和发展，已成为推动集成电路技术节点不断缩小的关键工艺。目前CMP已经广泛应用在浅沟槽隔离结构平坦化、多晶硅平坦化、栅电极平坦化、钨塞平坦化、铜互连平坦化等工艺中。CMP工艺也被应用于基底表面上的其他薄膜层的抛光。

CMP的机理是：在一定的压力下通过晶圆和一个研磨垫之间的相对运动来平坦化晶圆表面，其中晶圆固定在研磨头上，并面向研磨平台上的研磨垫（pad）；研磨垫上有大量含有研磨颗粒的研磨液，晶圆表面材料与研磨液发生化学反应，生成一层相对容易去除的表面层，在研磨液中的研磨颗粒的作用下，在与研磨垫的相对运动中被机械地磨掉。

由于CMP工艺是整个半导体制程中经常使用的一个工艺步骤，因此对化学机械抛光设备的使用频率很高。其中，研磨垫作为日常保养中化学机械抛光设备的消耗品需要经常更换。

当采用同一研磨垫对同类型的晶圆半成品进行抛光处理时，对每个晶圆半成品研磨时的时间、压力和速率等参数均相同。但是在实际应用中，参考图1所示，在一个无纺布研磨垫（即软研磨垫）的使用周期中，在研磨垫的使用前期存在图形负载效应（pattern loading effect）问题，比如研磨前700~800片晶圆时，在晶圆特殊图形区域（如：多晶硅研磨中的多晶硅线，source poly line）被研磨层被去除的厚度值往往比目标值小（即CD偏大），从而导致产品的性能偏离正常值。在使用一段时间后，研磨垫在研磨后面的晶圆时，去除的晶圆厚度值与目标值之间的偏移量比较小，可以保证产品的性能。尤其是生产0.25微米及以下的集成电路芯片时，上述图形负载效应问题更加显著。

针对研磨垫在使用前后期的研磨性能差异的问题，现有技术使研磨垫在使用前期去研磨空白的晶圆（即挡片），经过一段时间，待研磨垫的研磨性能满足要求时，才使研磨垫去研磨晶圆的半成品。但是此种方法不但增长了日常保养的复机时间导致机器使用率降低，缩短了研磨垫的有效使用时间；并会浪费大量的空白晶圆和研磨液等材料，从而提高了研磨成本，降低了研磨效率。一般情况下，可能会浪费300~500个空白晶圆，且损耗一个研磨垫20%~30%的使用时间。

因此，如何保证研磨垫在整个使用周期的研磨均匀性就成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种研磨垫的使用方法和晶圆的研磨方法，在保证研磨均匀性的前提下，提高研磨垫的有效使用时间，且降低研磨成本。

为解决上述问题，本发明提供了一种研磨垫的使用方法，包括：在采用同一研磨垫对晶圆进行研磨时，将研磨垫的使用周期划分为两个以上的阶段，所述研磨垫在不同的阶段对应不同的研磨参数。

可选地，所述研磨参数包括：研磨时间、研磨压力和研磨转速中的一种或任意组合。

可选地，所述将研磨垫的使用周期划分为两个以上的阶段包括：获取研磨垫在使用周期中研磨每个所述晶圆时的研磨性能；根据所述研磨性能将研磨垫的使用周期划分为两个以上的阶段。

可选地，所述研磨性能包括：晶圆研磨后目标值与实际值之间的偏移量。

可选地，每个所述阶段对应的使用时间不同。

可选地，每个所述阶段对应的使用时间相同。

可选地，为时间靠前的所述阶段提供较大的所述研磨参数。

可选地，所述研磨垫的使用周期包括前期阶段和后期阶段，所述前期阶段的研磨参数是所述后期阶段对应的研磨参数的1.05倍~1.2倍。

可选地，所述研磨垫为无纺布研磨垫。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种晶圆的研磨方法，采用前述的研磨垫的使用方法使用研磨垫。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1）在采用同一研磨垫对晶圆进行研磨时，将研磨垫的使用周期划分为两个以上的阶段，所述研磨垫在不同的阶段对应不同的研磨参数，从而可以通过调节研磨参数，保证研磨垫在各个阶段的研磨均匀性，从而提高了研磨垫的有效使用时间和机器的利用率避免浪费研磨液，提高了对晶圆的研磨效率，降低了研磨成本。

2）可选方案中，研磨参数包括研磨时间、研磨压力和研磨转速中的一种或任意组合，从而可以根据实际情况，选择其中更容易控制的参数，最终可以减低控制的复杂度。

附图说明

图1是现有技术中一个研磨垫在不同使用时间研磨同样的晶圆时的偏差量示意图；