研磨墊、研磨機臺及研磨方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種研磨墊，所述研磨墊包括底層，所述底層包括一疏水層表面，所述疏水表面的接觸角大于等于90°。本發(fā)明還提供包括所述研磨墊的研磨機臺及其研磨方法。所述疏水表面的表面張力較大，有利于水從所述研磨墊的表面滑落，在研磨過程中，水分很容易地從所述研磨墊的表面去除，避免水分接觸金屬鋁等薄膜材料，從而避免金屬鋁等薄膜受水分的影響(例如被腐蝕)，提高被研磨薄膜的質(zhì)量；同時，由于水分很容易即被排出，所以，減少了特定化學(xué)試劑的用量，節(jié)約研磨成本。
【專利說明】研磨墊、研磨機臺及研磨方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種研磨墊、研磨機臺及研磨方法。【背景技術(shù)】
[0002]隨著CMOS電路線寬的不斷縮小，晶體管的一個關(guān)鍵指標:柵氧厚度也要不斷縮小。以intel為例90nm時代實際應(yīng)用的柵氧厚度最低達到了 1.2nm,45nm時代更是需要低至Inm以下的柵氧厚度。不過柵氧厚度是不能無限縮小的，因為薄到2nm以下的二氧化硅層不再是理想的絕緣體，會出現(xiàn)明顯的隧穿泄漏，而且將隨厚度減小指數(shù)級上升，Inm以下泄漏就會大到無法接受的程度。所以intel在45nm啟用high-k工藝。high_k工藝就是使用高介電常數(shù)的物質(zhì)替代二氧化硅作為柵介電層。intel采用的介電常數(shù)為25的二氧化鉿作為柵介電層，二氧化鉿的介電常數(shù)相比二氧化硅的4高了 6倍左右，所以同樣電壓同樣電場強度，介電層厚度可以大6倍，這樣就大大減小了柵泄漏。
[0003]HKMG就是high-k柵介電層一金屬柵極技術(shù)，由于使用high_k的晶體管柵電場可以更強，如果繼續(xù)使用多晶硅柵極，柵極耗盡問題會更麻煩，所以采用金屬柵極，可以解決柵極耗盡的問題。目前，金屬柵極的材料一般采用金屬鋁。
[0004]在HKMG集成方案中，金屬鋁化學(xué)機械研磨尤為重要，因為它決定著金屬柵極的質(zhì)量，直接影響器件性能。在現(xiàn)有技術(shù)中，金屬鋁化學(xué)機械研磨過程同傳統(tǒng)的大馬士革銅化學(xué)機械研磨過程相似:
[0005]第一步，在硬研磨墊上用鋁研磨液高移除速率去除大部分鋁，在抓取研磨終點控制晶片內(nèi)(WIW)厚度均勻度的同時，利用實時輪廓控制(RTPC)系統(tǒng)來控制晶粒內(nèi)(WID)厚度均勻度；
[0006]第二步，在較軟的研磨墊上用高選擇比(鋁的移除速率與氧化硅移除速率之比)鋁研磨液和低移除速率去除剩余的各種功函數(shù)金屬和High-k材料，并利用光學(xué)終點偵測系統(tǒng)確定研磨時間，并停留在氧化物層(high-K柵介電層)面上；
[0007]第三步,在軟研磨墊上采用化學(xué)制品擦磨(Buffing)做表面處理。一般的,在第三步中，使用特定化學(xué)劑對金屬鋁表面處理，防止金屬鋁發(fā)生腐蝕。
[0008]然而，采用現(xiàn)有技術(shù)的研磨方法，在第三步需要使用價格高的化學(xué)試劑，成本較高；并且，采用現(xiàn)有技術(shù)的研磨方法得到的金屬柵極具有大量的缺陷，影響器件的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于，提供一種研磨墊、研磨機臺及研磨方法，能夠避免或減少被研磨膜層的缺陷，從而提高產(chǎn)品的良率，并且有利于降低研磨成本。
[0010]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種研磨墊，所述研磨墊包括底層，所述底層包括一疏水層表面，所述疏水表面的接觸角大于等于90°。
[0011 ] 進一步的，在所述研磨墊中，所述疏水表面為一疏水薄膜，所述疏水薄膜位于所述底層上。[0012]進一步的，在所述研磨墊中，所述疏水薄膜為連接在所述底層上的疏水基團。
[0013]進一步的，在所述研磨墊中，所述底層上具有凸起結(jié)構(gòu)，所述凸起結(jié)構(gòu)形成所述疏水表面。
[0014]進一步的,在所述研磨墊中,所述凸起結(jié)構(gòu)的粒徑范圍為3 μ m?30 μ m。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一面，本發(fā)明還提供一種研磨機臺，包括如上所述的任意一項研磨墊。
[0016]進一步的,在所述研磨機臺中，所述研磨機臺還包括一吹氣裝置,所述吹氣裝置面向所述疏水表面，向所述疏水表面吹掃氣體。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一面，本發(fā)明還提供一種研磨方法，采用如上所述的研磨機臺進行研磨。
[0018]進一步的,在所述研磨方法中，所述研磨機臺還包括一吹氣裝置,所述吹氣裝置面向所述疏水表面，在所述研磨機臺進行研磨時，所述吹氣裝置向所述疏水表面吹掃氣體。
[0019]進一步的，在所述研磨方法中，采用所述研磨機臺對金屬鋁進行研磨。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的研磨墊、研磨機臺及研磨方法具有以下優(yōu)點:
[0021]本發(fā)明提供的研磨墊、研磨機臺及研磨方法中，所述研磨墊包括底層,所述底層包括一疏水層表面，所述疏水表面的接觸角大于等于90°與現(xiàn)有技術(shù)相比，所述疏水表面的表面張力較大，有利于水從所述研磨墊的表面滑落，在研磨過程中，水分很容易地從所述研磨墊的表面去除，避免水分接觸金屬鋁等薄膜材料，從而避免金屬鋁等薄膜受水分的影響(例如被腐蝕)，提高被研磨薄膜的質(zhì)量；同時，由于水分很容易即被排出，所以，減少了特定化學(xué)試劑的用量，節(jié)約研磨成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明第一實施例中研磨墊的示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明第一實施例中疏水基團的不意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明第一實施例中研磨機臺的示意圖；
[0025]圖4為本發(fā)明第二實施例中研磨墊的示意圖。
【具體實施方式】
[0026]發(fā)明人通過對現(xiàn)有技術(shù)的深入研究發(fā)現(xiàn)，由于第三步不能有水的存在，所以不能使用高壓水流對研磨墊進行沖洗，導(dǎo)致研磨墊上副產(chǎn)品容易堆積，容易對晶圓產(chǎn)生大量缺陷。此外，當?shù)诙窖心ネ旰?，依然會有少量水接觸到金屬鋁，在進行第三步表面處理之前金屬鋁可能已經(jīng)就發(fā)生腐蝕，從而造成金屬柵極具有大量的缺陷。
[0027]發(fā)明人進一步研究發(fā)現(xiàn)，如果所述研磨墊本身具有一定的疏水功能，可以及時排掉研磨墊上的水，則可以解決上述問題。
[0028]下面將結(jié)合示意圖對本發(fā)明的研磨墊、研磨機臺及研磨方法進行更詳細的描述，其中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而仍然實現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列描述應(yīng)當被理解為對于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道，而并不作為對本發(fā)明的限制。
[0029]為了清楚，不描述實際實施例的全部特征。在下列描述中，不詳細描述公知的功能和結(jié)構(gòu)，因為它們會使本發(fā)明由于不必要的細節(jié)而混亂。應(yīng)當認為在任何實際實施例的開發(fā)中，必須做出大量實施細節(jié)以實現(xiàn)開發(fā)者的特定目標，例如按照有關(guān)系統(tǒng)或有關(guān)商業(yè)的限制，由一個實施例改變?yōu)榱硪粋€實施例。另外，應(yīng)當認為這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗費時間的，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說僅僅是常規(guī)工作。
[0030]在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。
[0031]本發(fā)明的核心思想在于，提供一種研磨墊，所述研磨墊包括底層，所述底層包括一疏水層表面，所述疏水表面的接觸角大于等于90 °。所述疏水表面的表面張力較大,有利于水從所述研磨墊的表面滑落，在研磨過程中，水分很容易地從所述研磨墊的表面去除，避免水分接觸金屬鋁等薄膜材料，從而避免金屬鋁等薄膜受水分的影響(例如被腐蝕)，提高被研磨薄膜的質(zhì)量；同時，由于水分很容易即被排出，所以，減少了特定化學(xué)試劑的用量，節(jié)約研磨成本。
[0032]進一步的，所述研磨機臺包括所述的研磨墊。
[0033]進一步的，在所述研磨方法中，采用所述的研磨機臺進行研磨。
[0034]以下列舉幾個實施例，以清楚說明本發(fā)明的內(nèi)容，應(yīng)當明確的是，本發(fā)明的內(nèi)容并不限制于以下實施例，其他通過本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的常規(guī)技術(shù)手段的改進亦在本發(fā)明的思想范圍之內(nèi)。
[0035]【第一實施例】
[0036]以下請結(jié)合圖1-圖3具體說明本發(fā)明的內(nèi)容，其中，圖1為本發(fā)明第一實施例中研磨墊的示意圖；圖2為本發(fā)明第一實施`例中疏水基團的示意圖；圖3為本發(fā)明第一實施例中研磨機臺的示意圖。在本實施例中，所述疏水表面為一疏水薄膜，所述疏水薄膜位于所述底層上。
[0037]在本實施例中，所述研磨墊I包括底層100，所述底層100的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)并不做具體限制，可以根據(jù)被研磨薄膜的行星進行選擇，此為本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解的，在此不作贅述。所述底層100包括一疏水層表面110，所述疏水表面110位于所述掩膜板I面向晶圓的一側(cè)，所述疏水表面110的接觸角大于等于90°。
[0038]在本實施例中，所述疏水表面110為一疏水薄膜，所述疏水薄膜位于所述底層100上，如圖1所示。所述疏水薄膜的材質(zhì)可以為(疏水聚丙烯薄膜、含有-CF3強疏水性基團的氟硅烷薄膜、聚四氟乙烯等)，可以保證所述疏水表面110的接觸角大于等于90°，從而達到較好的疏水效果。所述疏水薄膜可以直接涂抹在所述底層100上，所述疏水薄膜具有一定的機械強度，可以保證所述掩膜板I可以高效地對被研磨薄膜進行研磨。
[0039]較佳的，所述疏水薄膜為連接在所述底層100上的疏水基團111 (即一層單分子膜)，如圖2所示，所述疏水基團111沉積在所述底層100上，使得所述底層100具有低表面能的表面。其中，所述疏水基團111可以根據(jù)所述底層100的材質(zhì)進行選擇，使得所述疏水基團111既可以牢固地吸附在所述底層100上，又可以保證接觸角大于等于90°。優(yōu)選的，所述疏水基團111具有-CH3基團，所述-CH3基團的表面能僅有mj/m2，使得所述疏水基團111的接觸角達到120°以上,具有較好的疏水效果。例如,所述疏水基團111可以為全氟烷基等，可以用全氟烷基乙基丙烯酸酯對所述底層100進行表面改性，使得所述底層100表面具有所述疏水基團111，從而使得所述底層100具有所述疏水表面。
[0040]本發(fā)明的所述掩膜板I用于研磨機臺10，如圖3所示，一般的，所述研磨機臺10還包括研磨漿臂、研磨頭11以及放置于研磨頭11內(nèi)的晶圓12等必要的部件，此為本領(lǐng)域的公知常識，在此不作贅述。
[0041]較佳的,所述研磨機臺10還包括一吹氣裝置13，所述吹氣裝置13面向所述疏水表面110，向所述疏水表面110吹掃氣體14。其中，所述吹氣裝置13可以為所述研磨機臺10的研磨漿臂，也可以為專門設(shè)置的部件。
[0042]采用所述研磨機臺10可以對被研磨薄膜進行研磨，特別是容易被水等液體腐蝕的薄膜，例如金屬鋁。如圖3所示，研磨過程中，水分15很容易地從所述研磨墊I的表面去除，避免水分接觸金屬鋁等薄膜材料，從而避免金屬鋁等薄膜受水分的影響(例如被腐蝕)，提高被研磨薄膜的質(zhì)量；同時，由于水分很容易即被排出，所以，減少了特定化學(xué)試劑的用量，節(jié)約研磨成本。
[0043]同時，所述吹氣裝置13向所述疏水表面110吹掃氣體14，有利于加速水分15從所述研磨墊I的表面去除。[0044]【第二實施例】
[0045]以下請參考圖4，圖4為本發(fā)明第二實施例中研磨墊的示意圖。在圖中，相同的參考標號表不等同于圖1中的標號。第二實施例在第一實施例的基礎(chǔ)上，區(qū)別在于，所述底層100上具有凸起結(jié)構(gòu)210，所述凸起結(jié)構(gòu)210形成所述疏水表面。其中，所述凸起結(jié)構(gòu)210可以為圓柱形凸起、方柱形凸起、山形凸起等形狀，所述凸起結(jié)構(gòu)的橫截面形狀并不做具體的限制。所述凸起結(jié)構(gòu)210與所述底層100的材質(zhì)相同，所述凸起結(jié)構(gòu)210可以與所述底層100 —體成型，也可以在所述底層100形成后，通過刻蝕等方法形成所述凸起結(jié)構(gòu)210。所述凸起結(jié)構(gòu)210可以使得所述底層100的表面具有較大的接觸角，有利于水分的滑落。
[0046]較佳的，所述凸起結(jié)構(gòu)210的粒徑范圍為3 μ m~30 μ m，可以使得所述研磨墊2的表面接觸角達到150°左右,有利于水分的滑落。
[0047]在本實施例中，所述研磨墊2亦可應(yīng)用于研磨機臺，并對金屬鋁等薄膜材料進行研磨，其研磨機臺的結(jié)構(gòu)和研磨方法類似于第一實施例，此為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解的，在此不作贅述。
[0048]本發(fā)明提供一種研磨墊、研磨機臺及研磨方法，所述研磨墊包括底層，所述底層包括一疏水層表面，所述疏水表面的接觸角大于等于90°。與現(xiàn)有技術(shù)下，本發(fā)明的研磨墊、研磨機臺及研磨方法具有以下優(yōu)點:
[0049]所述疏水表面的表面張力較大，有利于水從所述研磨墊的表面滑落，在研磨過程中，水分很容易地從所述研磨墊的表面去除，避免水分接觸金屬鋁等薄膜材料，從而避免金屬鋁等薄膜受水分的影響(例如被腐蝕)，提高被研磨薄膜的質(zhì)量；同時，由于水分很容易即被排出，所以，減少了特定化學(xué)試劑的用量，節(jié)約研磨成本。
[0050]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種研磨墊，其特征在于，所述研磨墊包括底層，所述底層包括一疏水層表面，所述疏水表面的接觸角大于等于90°。
2.如權(quán)利要求1所述的研磨墊，其特征在于，所述疏水表面為一疏水薄膜，所述疏水薄膜位于所述底層上。
3.如權(quán)利要求2所述的研磨墊，其特征在于，所述疏水薄膜為連接在所述底層上的疏水基團。
4.如權(quán)利要求1所述的研磨墊，其特征在于，所述底層上具有凸起結(jié)構(gòu)，所述凸起結(jié)構(gòu)形成所述疏水表面。
5.如權(quán)利要求4所述的研磨墊，其特征在于，所述凸起結(jié)構(gòu)的粒徑范圍為3μπι?30 μ m0
6.—種研磨機臺,其特征在于,包括如權(quán)利要求1-5中任意一項所述的研磨墊。
7.如權(quán)利要求6所述的研磨機臺，其特征在于，所述研磨機臺還包括一吹氣裝置，所述吹氣裝置面向所述疏水表面，向所述疏水表面吹掃氣體。
8.一種研磨方法，其特征在于，采用如權(quán)利要求6所述的研磨機臺進行研磨。
9.如權(quán)利要求8所述的研磨方法，其特征在于，所述研磨機臺還包括一吹氣裝置，所述吹氣裝置面向所述疏水表面，在所述研磨機臺進行研磨時，所述吹氣裝置向所述疏水表面吹掃氣體。
10.如權(quán)利要求8所述的研磨方法，其特征在于，采用所述研磨機臺對金屬鋁進行研磨。
【文檔編號】B24B37/34GK103862364SQ201410110064
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月24日
【發(fā)明者】丁弋, 朱也方, 嚴鈞華 申請人:上海華力微電子有限公司