本技术涉及半导体抛光,具体涉及一种电化学机械抛光工艺、装置及生产线体。
背景技术:
1、集成电路制造工艺过程通常是指将导体、半导体、绝缘层以一定的工艺顺序沉积在特定的基板上(如硅基晶圆);在制造工艺过程中,cmp(chemical mechanicalpolishing,化学机械抛光)设备主要用于对晶圆在膜沉积工艺后的微观粗糙表面进行全局平坦化处理,以便进行后续的半导体工艺过程;ecmp(electrochemical mechanicalplanarization,电化学机械抛光)则是利用电化学原理实现更高的氧化速率,并结合机械作用实现高效率、高质量的抛光工艺。
2、相关技术中,在电化学反应过程中,sic(碳化硅)晶圆连接电源正极并作为电化学阳极,在电压作用下电解质溶液中电子发生定向移动并使sic表面发生氧化反应,转化为硬度更低的sio2(二氧化硅),以便在之后的机械研磨工艺迅速去除氧化层进行平坦化处理。
3、然而,市场上不论是cmp还是ecmp,均采用在抛光液中添加磨粒,通过旋转的抛光盘与抛光液中的磨粒共同作用来去除晶圆表面的氧化层,但此种抛光效率较低,需要投入较多的抛光设备,才能满足生产线体的节拍,增加了生产线体的投入成本。
技术实现思路
1、有鉴于此,本技术提供了一种电化学机械抛光工艺、装置及生产线体,以解决半导体抛光效率低,以及生产线体成本高的问题。
2、第一方面,本技术提供了一种电化学机械抛光工艺,包括步骤:
3、向抛光盘的研磨面上喷洒抛光液,其中,所述抛光液中含有抛光磨粒;
4、将晶圆的待抛光面与所述抛光盘上的研磨区转动接触,以进行抛光处理,其中,所述抛光盘的所述研磨面上至少有一部分设置有研磨粒,形成所述研磨区。
5、有益效果:采用在抛光盘的研磨面上至少有一部分设置有研磨粒,形成研磨区,通过抛光盘上的研磨区与晶圆的待抛光面进行转动接触,并结合抛光液中抛光磨粒,两者结合共同对晶圆进行抛光,能够极大的提高对晶圆的抛光效率,来降低抛光设备的投入数量,从而降低生产线体的投入成本。
6、在一种可选的实施方式中,在所述晶圆的待抛光面与所述抛光盘转动接触前,进行氧化处理,在所述抛光处理过程中,将晶圆与电源组件的正极电性连接。
7、有益效果:采用先将晶圆的待抛光面进行氧化处理,先在晶圆上形成一定厚度的氧化层,便于抛光盘直接开始最大效率的抛光,且在抛光过程中,将晶圆与电源组件的正极电性连接,能够使晶圆进行阳极氧化反应,从而在抛光处理过程中,能够不断的生成氧化层,来进一步地提高抛光效率。
8、在一种可选的实施方式中,循环对晶圆依次进行所述氧化处理和所述抛光处理。
9、有益效果:通过循环对晶圆进行氧化处理和抛光处理,能够使晶圆的待抛光面上保持有足够的氧化层,使抛光盘的抛光效率进一步提高,减少抛光时间。
10、在一种可选的实施方式中,所述研磨粒为金刚石、氧化铝和二氧化铈中的至少一种;和/或,所述抛光磨粒为金刚石、氧化铝和二氧化铈中的至少一种。
11、有益效果:采用研磨粒为金刚石、氧化铝和二氧化铈中的至少一种,其硬度与晶圆表面生成的氧化层(二氧化硅)的硬度相当,能够便于进行研磨抛光,提高抛光效率;还采用抛光磨粒为金刚石、氧化铝和二氧化铈中的至少一种,其硬度能够满足抛光要求,提高抛光效率;且二氧化铈中的正四价铈离子能够对二氧化硅氧化层有独特的氧化作用,两者之间可以发生化学反应,从而促进cmp机械作用,提高材料去除率,进一步地提高抛光效率。
12、第二方面,本技术还提供了一种电化学机械抛光装置,包括抛光组件和供液组件,所述抛光组件包括抛光盘、抓取头和驱动部件,所述抛光盘的研磨面上至少有一部分设置有研磨粒,以形成研磨区,适于与晶圆的待抛光面转动接触;所述抓取头适于抓取晶圆与所述研磨区接触;所述驱动部件驱动所述抛光盘或所述抓取头转动,以实现晶圆相对于所述研磨区转动接触;所述供液组件适于向所述研磨面上喷洒含有抛光磨粒的抛光液。
13、有益效果:采用在抛光盘的研磨面上至少有一部分设置有研磨粒,形成研磨区,通过抛光盘上的研磨区与晶圆的待抛光面进行转动接触,并结合抛光液中抛光磨粒,两者结合共同对晶圆进行抛光,能够极大的提高对晶圆的抛光效率,来降低抛光设备的投入数量,从而降低生产线体的投入成本。
14、在一种可选的实施方式中,还包括氧化池组件和电源组件,所述氧化池组件适于对晶圆进行氧化处理,所述电源组件的正极与所述抓取头电性连接,以对晶圆进行通电。
15、有益效果:采用先将晶圆的待抛光面在氧化池组件内进行氧化处理,先在晶圆上形成一定厚度的氧化层,便于抛光盘直接开始最大效率的抛光,且在抛光过程中,将晶圆与电源组件的正极电性连接,能够使晶圆进行阳极氧化反应,从而在抛光处理过程中,能够不断的生成氧化层,来进一步地提高抛光效率。
16、在一种可选的实施方式中,所述抛光组件还包括升降转轴,所述抛光盘设置有多个,且固定设置,所述抓取头设置有多个,所述抓取头的数量不少于与所述抛光盘的数量,多个所述抓取头绕所述升降转轴呈圆形阵列排布,且与所述升降转轴固定连接,多个所述抛光盘沿所述升降转轴的轴向与多个所述抓取头中的一部分一一对应,且与所述抛光盘对应的多个所述抓取头依次相邻设置,所述升降转轴能够延其轴向升降,以使所述抓取头上抓取的晶圆与所述抛光盘接触。
17、有益效果:采用多个抓取头绕升降转轴呈圆形阵列排布,且与升降转轴固定连接,多个抛光盘沿升降转轴的轴向与多个抓取头中的一部分一一对应,且与抛光盘对应的多个抓取头依次相邻设置,升降转轴能够延其轴向升降,在工作过程中,通过将经过氧化处理的晶圆安装在与抛光盘不对应的抓取头上,然后转动升降转轴,使安装有待抛光的晶圆移动至抛光盘上方,并下降与抛光盘接触进行抛光,同时,安装抛光后晶圆的抓取头随升降转轴移动至与抛光盘不对应的位置,然后将抛光后的晶圆取下,并安装新的待抛光的晶圆,重复上述循环,能够提高抛光效率。
18、在一种可选的实施方式中,所述还包括输送机构和转运机构,所述输送机构用于输送晶圆,所述转运机构用于将所述输送机构上未抛光的晶圆转运进行抛光处理,并将抛光后的晶圆转运至输送机构上。
19、有益效果:输送机构和转运机构,能够提高晶圆的氧化处理和抛光处理的智能化,降低人工成本,提高生产安全性。
20、在一种可选的实施方式中,所述研磨粒为金刚石、氧化铝和二氧化铈中的至少一种;和/或,所述抛光磨粒为金刚石、氧化铝和二氧化铈中的至少一种。
21、有益效果:采用研磨粒为金刚石、氧化铝和二氧化铈中的至少一种,其硬度与晶圆表面生成的氧化层(二氧化硅)的硬度相当,能够便于进行研磨抛光,提高抛光效率;还采用抛光磨粒为金刚石、氧化铝和二氧化铈中的至少一种,其硬度能够满足抛光要求,提高抛光效率;且二氧化铈中的正四价铈离子能够对二氧化硅氧化层有独特的氧化作用,两者之间可以发生化学反应,从而促进cmp机械作用,提高材料去除率,进一步地提高抛光效率。
22、在一种可选的实施方式中,所述抛光盘的研磨面上设置有排液槽,用于排出抛光液。
23、有益效果:排液槽的设置,便于抛光液以及抛光下的碎屑进行收集,防止其在抛光盘的研磨面上堆积,影响抛光质量。
24、第三方面,本技术还提供了一种生产线体,包括如上任意一种实施方式中所述的电化学机械抛光装置。
25、有益效果:因为生产线体包括电化学机械抛光装置,具有与电化学机械抛光装置相同的效果,在此不再赘述。
1.一种电化学机械抛光工艺,其特征在于,包括步骤:
2.根据权利要求1所述的电化学机械抛光工艺,其特征在于,在所述晶圆(6)的待抛光面与所述抛光盘(101)转动接触前,进行氧化处理,在所述抛光处理过程中,将晶圆(6)与电源组件的正极电性连接。
3.根据权利要求2所述的电化学机械抛光工艺,其特征在于,循环对晶圆(6)依次进行所述氧化处理和所述抛光处理。
4.根据权利要求1~3中任意一项所述的电化学机械抛光工艺,其特征在于,所述研磨粒(1013)为金刚石、氧化铝和二氧化铈中的至少一种;
5.一种电化学机械抛光装置,其特征在于,包括:
6.根据权利要求5所述的电化学机械抛光装置,其特征在于,还包括氧化池组件(2)和电源组件,所述氧化池组件(2)适于对晶圆(6)进行氧化处理,所述电源组件的正极与所述抓取头(102)电性连接,以对晶圆(6)进行通电。
7.根据权利要求5或6所述的电化学机械抛光装置,其特征在于,所述抛光组件(1)还包括升降转轴(104),所述抛光盘(101)设置有多个,且固定设置,所述抓取头(102)设置有多个,所述抓取头(102)的数量不少于与所述抛光盘(101)的数量,多个所述抓取头(102)绕所述升降转轴(104)呈圆形阵列排布,且与所述升降转轴(104)固定连接,多个所述抛光盘(101)沿所述升降转轴(104)的轴向与多个所述抓取头(102)中的一部分一一对应,且与所述抛光盘(101)对应的多个所述抓取头(102)依次相邻设置,所述升降转轴(104)能够延其轴向升降,以使所述抓取头(102)上抓取的晶圆(6)与所述抛光盘(101)接触。
8.根据权利要求5或6所述的电化学机械抛光装置,其特征在于,所述抛光盘(101)的研磨面(1011)上设置有排液槽(1014),用于排出抛光液。
9.根据权利要求5或6所述的电化学机械抛光装置,其特征在于,所述研磨粒(1013)为金刚石、氧化铝和二氧化铈中的至少一种;和/或,所述抛光磨粒为金刚石、氧化铝和二氧化铈中的至少一种。
10.一种生产线体,其特征在于,包括:如权利要求6~9中任意一项所述的电化学机械抛光装置。
