本發(fā)明屬于化學(xué)機械研磨技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種化學(xué)機械研磨方法，及一種化學(xué)機械研磨設(shè)備和一種使用于化學(xué)機械研磨方法的清洗液。

背景技術(shù)：

目前，cmp(chemicalmechanicalpolishing，化學(xué)機械研磨)應(yīng)用于晶圓的拋光，是以化學(xué)機械拋光機為主體，集在線檢測、終點檢測、清洗、甩干等技術(shù)于一體的化學(xué)機械平坦化技術(shù)，隨著半導(dǎo)體器件加工尺寸的不斷微細化，以及金屬互連的金屬層間介質(zhì)的增加，必然導(dǎo)致晶圓表面嚴重的不平整，因此，cmp工藝的重要性日益突出。

化學(xué)機械研磨中，研磨拋光液簡稱研磨液，是cmp的關(guān)鍵要素之一，其性能直接影響拋光后表面的質(zhì)量。研磨液一般由超細固體粒子研磨顆粒(如納米級的sio2、al2o3粒子等)、表面活性劑、穩(wěn)定劑、氧化劑等組成，研磨顆粒提供研磨作用，化學(xué)氧化劑提供腐蝕溶解作用。

通常使用9<ph<11的堿性研磨液，堿性研磨液容易清洗，為了提高研磨率，堿性研磨液的固含量大約為13％～16％，由于高的固含量，在研磨后導(dǎo)致晶圓表面產(chǎn)生刮痕，表面平坦化效果較差。

因此，如何減小晶圓化學(xué)機械研磨后晶圓表面的刮痕率，同時有效清理殘留在晶圓表面的研磨液是本領(lǐng)域技術(shù)人員急需要解決的技術(shù)問題。

在背景技術(shù)中公開的上述信息僅用于加強對本發(fā)明的背景的理解，因此其可能包含沒有形成為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知曉的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明實施例希望提供一種化學(xué)機械研磨方法，以至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

本發(fā)明實施例的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，一種化學(xué)機械研磨方法，包括：

進行研磨步驟，先導(dǎo)入酸性研磨液在一晶圓表面上，所述酸性研磨液包含固含量(solidcontent)小于2.5wt％的研磨顆粒，在化學(xué)機械研磨過程中，所述晶圓表面帶有負電荷，所述酸性研磨液在特定酸堿值范圍內(nèi)，使所述研磨顆粒具有正電荷，而形成相互吸引；及

進行第一清洗步驟，利用陰離子表面活性劑對所述晶圓表面進行清洗，以將殘留在所述晶圓表面上所述研磨顆粒的外圍電荷改變?yōu)樨撾姾桑⑶宜鼍A表面維持負電荷；

其中，所述特定酸堿值范圍為ph值小于6，包括端點值。

優(yōu)選的，在上述化學(xué)機械研磨方法中，還包括：進行第二清洗步驟，利用氫氟酸溶液對所述陰離子表面活性劑清洗后的所述晶圓表面再次清洗。

優(yōu)選的，在上述化學(xué)機械研磨方法中，所述陰離子表面活性劑的質(zhì)量分數(shù)范圍為2wt％～10wt％，包括端點值；利用所述陰離子表面活性劑對所述晶圓表面進行清洗的流速范圍為400～600ml/min，包括端點值；利用所述陰離子表面活性劑對所述晶圓表面進行清洗的清洗時間范圍為40～80s，包括端點值。

優(yōu)選的，在上述化學(xué)機械研磨方法中，所述氫氟酸溶液中氫氟酸溶質(zhì)與溶劑的體積比范圍為1:50～1:100，包括端點值；利用所述氫氟酸溶液再次清洗所述晶圓表面的流速范圍為400～600ml/min，包括端點值；利用所述氫氟酸溶液再次清洗所述晶圓表面的清洗時間范圍為40～80s，包括端點值。

優(yōu)選的，在上述化學(xué)機械研磨方法中，所述酸性研磨液內(nèi)含所述研磨顆粒的固含量范圍為0.5wt％～2.0wt％，包括端點值。

優(yōu)選的，在上述化學(xué)機械研磨方法中，所述酸性研磨液對所述晶圓表面進行化學(xué)機械研磨的研磨壓力范圍為3～4psi，研磨時間范圍為60～90s，研磨液流速范圍為200～350ml/min，研磨速率范圍為2000～4000a/min，包括端點值。

優(yōu)選的，在上述化學(xué)機械研磨方法中，所述特定酸堿值范圍為ph值為3-5，包括端點值。

本發(fā)明還提供了一種化學(xué)機械研磨設(shè)備，包括：

研磨平臺，用于安裝一研磨墊；

工件固定裝置，設(shè)置于所述研磨平臺上，用于固定一晶圓并使所述晶圓表面帶有負電荷并往所述研磨墊施加壓力；

研磨液導(dǎo)入裝置，設(shè)置于所述研磨平臺上，用于提供酸性研磨液在所述晶圓表面上；

第一清洗裝置，設(shè)置于所述研磨平臺上，用于提供陰離子表面活性劑在所述晶圓表面上，對在研磨后的所述晶圓表面進行清洗。

優(yōu)選的，在上述化學(xué)機械研磨設(shè)備中，還包括第二清洗裝置，設(shè)置于所述研磨平臺上，用于提供氫氟酸溶液在所述晶圓表面上，對第一清洗步驟后的所述晶圓表面再次清洗。

優(yōu)選的，在上述化學(xué)機械研磨設(shè)備中，所述工件固定裝置包括研磨頭裝置，用以提供研磨壓力，使所述酸性研磨液對所述晶圓表面的研磨壓力范圍為3～4psi、研磨時間范圍為60～90s、研磨速率范圍為2000～4000a/min，包括端點值；所述研磨液導(dǎo)入裝置提供的研磨液流速范圍為200～350ml/min。

本發(fā)明還提供了一種使用于化學(xué)機械研磨方法的清洗液，包含陰離子表面活性劑，當(dāng)對一晶圓表面進行清洗，所述陰離子表面活性劑將殘留在所述晶圓表面上酸性研磨液的研磨顆粒的外圍電荷改變?yōu)樨撾姾?，所述陰離子表面活性劑的類型可選自于羧酸鹽、硫酸酯鹽、磺酸鹽和磷酸酯鹽所構(gòu)成群組的其中之一，并且所述陰離子表面活性劑在水中解離后生成親水性陰離子，將帶正電的研磨顆粒包覆。

優(yōu)選的，在上述使用于化學(xué)機械研磨方法的清洗液中，所述親水性陰離子包含脂肪醇硫酸基離子。

優(yōu)選的，在上述使用于化學(xué)機械研磨方法的清洗液中，所述陰離子表面活性劑的質(zhì)量分數(shù)范圍為2wt％～10wt％。

本發(fā)明實施例由于采用以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點：酸性研磨液對晶圓表面進行化學(xué)機械研磨之后，對殘留在晶圓表面酸性研磨液進行清洗，在清洗過程中加入陰離子表面活性劑，陰離子將酸性研磨液中帶正電的研磨顆粒的包覆，將原本是正電荷的研磨顆粒轉(zhuǎn)成帶負電荷的研磨顆粒，從而使得帶負電荷的研磨顆粒與帶負電荷的晶圓表面相互排斥，達到有效去除殘留的研磨顆粒的效果，同時也能夠減小晶圓化學(xué)機械研磨后晶圓表面的刮痕率，提高了產(chǎn)品良率。

上述概述僅僅是為了說明書的目的，并不意圖以任何方式進行限制。除上述描述的示意性的方面、實施方式和特征之外，通過參考附圖和以下的詳細描述，本發(fā)明進一步的方面、實施方式和特征將會是容易明白的。

附圖說明

在附圖中，除非另外規(guī)定，否則貫穿多個附圖相同的附圖標(biāo)記表示相同或相似的部件或元素。這些附圖不一定是按照比例繪制的。應(yīng)該理解，這些附圖僅描繪了根據(jù)本發(fā)明公開的一些實施方式，而不應(yīng)將其視為是對本發(fā)明范圍的限制。

圖1為本發(fā)明實施例提供的化學(xué)機械研磨方法流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的對晶圓表面進行化學(xué)機械研磨示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的化學(xué)機械研磨之后對晶圓的清洗示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的化學(xué)機械研磨設(shè)備示意圖。

附圖標(biāo)記

1-晶圓2-研磨顆粒3-親水性陰離子；

11-工件固定裝置12-研磨液導(dǎo)入裝置13-第一清洗裝置14-第二清洗裝置15-研磨平臺16-研磨墊17-研磨頭裝置。

具體實施方式

在下文中，僅簡單地描述了某些示例性實施例。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員可認識到的那樣，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可通過各種不同方式修改所描述的實施例。因此，附圖和描述被認為本質(zhì)上是示例性的而非限制性的。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語"中心"、"縱向"、"橫向"、"長度"、"寬度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"豎直"、"水平"、"頂"、"底"、"內(nèi)"、"外"、"順時針"、"逆時針"等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語"第一"、"第二"僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個所述特征。在本發(fā)明的描述中，"多個"的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語"安裝"、"相連"、"連接"應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接：可以是機械連接，也可以是電連接或可以相互通訊；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公開提供了許多不同的實施方式或例子用來實現(xiàn)本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)。為了簡化本發(fā)明的公開，下文中對特定例子的部件和設(shè)置進行描述。當(dāng)然，它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本發(fā)明。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或參考字母，這種重復(fù)是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施方式和/或設(shè)置之間的關(guān)系。此外，本發(fā)明提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識到其他工藝的應(yīng)用和/或其他材料的使用。

在一種具體實施方式中，提供一種化學(xué)機械研磨方法，下面結(jié)合圖1所示的方法流程以及圖2和圖3所示的對晶圓表面進行化學(xué)機械研磨以及清洗示意圖來具體介紹，該化學(xué)機械研磨方法包括：

步驟s1：進行研磨步驟，先導(dǎo)入酸性研磨液在一晶圓1表面上，酸性研磨液包含固含量(solidcontent)小于2.5wt％的研磨顆粒2，在化學(xué)機械研磨過程中，晶圓1表面帶有負電荷，酸性研磨液在特定酸堿值范圍內(nèi)，使研磨顆粒2具有正電荷，，而形成相互吸引，其中，所述特定酸堿值范圍為ph值小于6，包括端點值。在一實施例中，所述晶圓表面被磨除的物質(zhì)為氧化物(oxide)。

通常情況下，酸性研磨液主要包含有去離子水以及研磨顆粒2，研磨顆粒2包括硅系研磨顆粒、鈰系研磨顆粒，硅系研磨顆粒包括二氧化硅、氮化硅等，鈰系研磨顆粒包括二氧化鈰、氫氧化鈰、硝酸銨鈰等，用酸性研磨液對晶圓1表面進行化學(xué)機械研磨，具有可溶性好、酸性范圍內(nèi)氧化劑較多、研磨速率高、研磨后晶圓1表面刮痕較少等優(yōu)點，本實施方式中，提供的酸性研磨液包含固含量(solidcontent)小于2.5wt％的研磨顆粒2。所述研磨顆粒2具體為二氧化硅。

酸性研磨液中還可包含高分子分散劑，高分子分散劑可以為聚氧乙烯(polyethyleneglycol)、兩性聚電介質(zhì)(polyampholyte)及壬酸鉀(potassiumnonanoicacid)中的一種，高分子分散劑的含量最好為0.0001至10wt％。

本實施方式中，提供的酸性研磨液在特定酸堿值范圍內(nèi)，特定酸堿值范圍為ph值小于6，包括端點值，使研磨顆粒2具有正電荷，具體研磨液的流速、粘性以及溫度不做具體限定，根據(jù)不同的需要進行適應(yīng)性調(diào)整，均在保護范圍內(nèi)。此外，具體的研磨過程為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。

步驟s2：進行第一清洗步驟，利用陰離子表面活性劑對晶圓1表面進行清洗，以將殘留在晶圓1表面上研磨顆粒2的外圍電荷改變?yōu)樨撾姾?，并且晶圓1表面維持負電荷。

其中，陰離子表面活性劑是表面活性劑的一類，其類型可選自于羧酸鹽、硫酸酯鹽、磺酸鹽和磷酸酯鹽所構(gòu)成群組的其中之一，具體可為月桂基硫酸三乙醇胺、月桂基硫酸銨、聚氧化乙烯烷基醚硫酸三乙醇胺等。上述陰離子表面活性劑均能夠在水中解離后，生成親水性陰離子3，將帶正電的研磨顆粒2如sio2研磨顆粒包覆，與帶負電荷的晶圓1表面相互排斥，達到去除殘留的酸性研磨液的效果。如作為一種陰離子表面活性劑的脂肪醇硫酸鈉在水分子的包圍下，即解離為[roso2-o-]^-和na⁺兩部分，帶負電荷的[roso2-o-]^-與帶正電的研磨顆粒sio2結(jié)合后使得研磨顆粒2表面帶有負電荷，進而使得帶有負電荷的研磨顆粒2與帶負電荷的晶圓1表面相互排斥，達到既有效去除殘留的研磨顆粒2、又減少晶圓1表面劃痕的效果。

需要指出的是，本發(fā)明實施例包括但不限于上述所舉的陰離子表面活性劑。

在上述化學(xué)機械研磨方法的基礎(chǔ)上，還包括：

步驟s3：進行第二清洗步驟，利用氫氟酸溶液對陰離子表面活性劑清洗后的晶圓1表面再次清洗。

為了獲得潔凈的晶圓1表面，利用稀釋后的氫氟酸即氫氟酸溶液對其再次進行清洗，去掉晶圓1表面的無機殘余物等雜質(zhì)。

進一步的，在上述化學(xué)機械研磨方法中，陰離子表面活性劑的質(zhì)量分數(shù)范圍為2wt％～10wt％，包括端點值；利用陰離子表面活性劑對晶圓1表面進行清洗的流速范圍為400～600ml/min，包括端點值；利用陰離子表面活性劑對晶圓1表面進行清洗的清洗時間范圍為40～80s，包括端點值。

其中，本實施方式中，表面活性劑的質(zhì)量分數(shù)范圍為2wt％～10wt％時，可達到最佳的清洗效果，相對于現(xiàn)有技術(shù)使用堿性研磨液的對比下可減少70～90％顆粒殘留。需要指出的是，表面活性劑的質(zhì)量分數(shù)范圍包括但不限于上述范圍，根據(jù)實際情況進行適應(yīng)性調(diào)整得到的其他質(zhì)量分數(shù)范圍，均在本發(fā)明實施例的保護范圍內(nèi)。

本實施方式中，利用陰離子表面活性劑對晶圓1表面進行清洗的流速范圍為400～600ml/min，包括端點值。在上述流速范圍能夠有效去除酸性研磨液中的帶正電的研磨顆粒2，需要指出的是，清洗的流速范圍包括但不限于上述范圍，根據(jù)實際情況進行適應(yīng)性調(diào)整得到的其他流速范圍，均在本發(fā)明實施例的保護范圍內(nèi)。

本實施方式中，利用陰離子表面活性劑對晶圓1表面進行清洗的清洗時間范圍為40～80s，包括端點值。在上述清洗時間范圍能夠有效去除酸性研磨液中的帶正電的研磨顆粒2，需要指出的是，清洗時間范圍包括但不限于上述范圍，根據(jù)實際情況進行適應(yīng)性調(diào)整得到的其他清洗時間范圍，均在本發(fā)明實施例的保護范圍內(nèi)。

在上述化學(xué)機械研磨方法的基礎(chǔ)上，為了達到更好的清洗效果，氫氟酸溶液中氫氟酸溶質(zhì)與溶劑的體積比范圍為1:50～1:100，包括端點值；利用所述氫氟酸溶液再次清洗晶圓1表面的流速范圍為400～600ml/min，包括端點值；利用氫氟酸溶液再次清洗晶圓1表面的清洗時間范圍為40～80s，包括端點值。

需要指出的是，氫氟酸溶質(zhì)與溶劑的體積比、氫氟酸溶液的流速以及清洗時間包括但不限于上述范圍，根據(jù)實際情況進行適應(yīng)性調(diào)整得到的其他取值范圍，均在本發(fā)明實施例的保護范圍內(nèi)。

優(yōu)選的，為了達到更好的研磨效果，酸性研磨液內(nèi)含研磨顆粒2的固含量范圍為0.5wt％～2.0wt％，包括端點值。

進一步的，在上述化學(xué)機械研磨方法中，為了得到較好的表面質(zhì)量，保證了表面平整度以及研磨效率，酸性研磨液對晶圓1表面進行化學(xué)機械研磨的研磨壓力范圍為3～4psi，研磨時間范圍為60～90s，研磨液流速范圍為200～350ml/min，研磨速率范圍為2000～4000a/min，包括端點值。

優(yōu)選的，所述特定酸堿值范圍為ph值為3-5，包括端點值。具體可添加硝酸(nitricacid)在去離子水中，以調(diào)整所述酸性研磨液的ph值在預(yù)定范圍內(nèi)。

需要指出的是，在利用酸性研磨液對晶圓1進行研磨時，特定酸堿值范圍、研磨壓力范圍、研磨時間范圍、研磨液流速范圍、研磨速率范圍包括但不限于上述范圍，根據(jù)實際情況做適應(yīng)性調(diào)整得到的其他取值范圍，均在本發(fā)明實施例的保護范圍內(nèi)。

采用本發(fā)明實施例提供的一種化學(xué)機械研磨方法，刮痕率改善了80％，凹陷率改善了60％，成本節(jié)省了約50％，產(chǎn)率提高了0.5％～1.0％，不僅達到去除殘留的酸性研磨液的效果，同時減小晶圓1化學(xué)機械研磨后晶圓1表面的刮痕率，提高了產(chǎn)品良率。

在另一種具體的實施方式中，如圖4所示，本發(fā)明還提供了化學(xué)機械研磨設(shè)備，包括：

研磨平臺15，用于安裝一研磨墊16；

工件固定裝置11，設(shè)置于研磨平臺15上，用于固定一晶圓1并使晶圓1表面帶有負電荷并往研磨墊16施加壓力；

研磨液導(dǎo)入裝置12，設(shè)置于研磨平臺15上，用于提供酸性研磨液在晶圓1表面上；

第一清洗裝置13，設(shè)置于研磨平臺15上，用于提供陰離子表面活性劑在晶圓1表面上，對在研磨后的晶圓1表面進行清洗。

進一步的，在上述化學(xué)機械研磨設(shè)備基礎(chǔ)上，還包括第二清洗裝置14，設(shè)置于所述研磨平臺15上，用于提供氫氟酸溶液在所述晶圓1表面上，對第一清洗步驟后的所述晶圓1表面再次清洗。

進一步的，在上述化學(xué)機械研磨設(shè)備上，所述工件固定裝置11包括研磨頭裝置17，設(shè)置于工件固定裝置11上，用以提供研磨壓力，使酸性研磨液對晶圓1表面的研磨壓力范圍為3～4psi、研磨時間范圍為60～90s、研磨速率范圍為2000～4000a/min，包括端點值；研磨液導(dǎo)入裝置12提供的研磨液流速范圍為200～350ml/min。

本發(fā)明還提供了一種使用于化學(xué)機械研磨方法的清洗液，包含陰離子表面活性劑，當(dāng)對一晶圓表面進行清洗，所述陰離子表面活性劑將殘留在所述晶圓表面上酸性研磨液的研磨顆粒的外圍電荷改變?yōu)樨撾姾?，所述陰離子表面活性劑的類型可選自于羧酸鹽、硫酸酯鹽、磺酸鹽和磷酸酯鹽所構(gòu)成群組的其中之一，并且所述陰離子表面活性劑在水中解離后生成親水性陰離子，將帶正電的研磨顆粒包覆。

進一步的，在上述使用于化學(xué)機械研磨方法的清洗液中，所述親水性陰離子包含脂肪醇硫酸基離子。

進一步的，在上述使用于化學(xué)機械研磨方法的清洗液中，所述陰離子表面活性劑的質(zhì)量分數(shù)范圍為2wt％～10wt％。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到其各種變化或替換，這些都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護范圍為準(zhǔn)。