專利名稱：一種拋光晶圓的方法
一種拋光晶圓的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種拋光晶圓的方法。背景技術(shù)：
在8寸以上的晶圓的制造過程中，由于普遍應用了多層金屬結(jié)構(gòu)，金屬層之間的 氧化物介質(zhì)的不平坦會被疊加以致放大，從而影響了光刻工藝的聚焦。雖然應用了化學機 械拋光(CMP)工藝來解決這個問題，但是由于CMP對于晶圓邊緣區(qū)域的研磨速率要較中心 區(qū)域低，當主要區(qū)域達到研磨的目標厚度時，邊緣區(qū)域仍高于目標厚度很多。如附圖1與附圖2所示為采用CMP工藝對晶圓進行拋光后的晶圓10表面形貌示 意圖，其中附圖2為附圖1沿AA方向的剖面圖，晶圓10包括支撐襯底12及其表面的介質(zhì) 層11，所述介質(zhì)層11進一步包括中心區(qū)域112與邊緣區(qū)域114。由于現(xiàn)有的CMP工藝的缺 陷，導致邊緣區(qū)域114的厚度大于中心區(qū)域112。現(xiàn)有技術(shù)中解決此問題的手段主要包括兩種，一種是通過調(diào)整CMP主要研磨步驟 的研磨參數(shù)來提高對邊緣區(qū)域114的研磨率，另一種是增加一步研磨步驟專門研磨邊緣區(qū) 域 114。附圖3所示為采用上述改進工藝之后獲得的晶圓形貌的剖面圖。雖然邊緣區(qū)域 114的厚度降低了，但是與其相鄰的區(qū)域也不免會收到影響而降低。即在提高了邊緣區(qū)域 114的研磨速率的同時也影響到了中心區(qū)域112與邊緣區(qū)域114臨近部分的厚度，使得這一 部分的厚度要比中心區(qū)域112的其他部分低。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種拋光晶圓的方法，能夠保證待拋光層具 有均勻的厚度，避免邊緣區(qū)域厚度與中心不一致的現(xiàn)象。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種拋光晶圓的方法，包括如下步驟提供一晶 圓，所述晶圓表面具有待拋光層；腐蝕晶圓邊緣區(qū)域的待拋光層，使其厚度達到拋光的目標 厚度；拋光待拋光層中未被腐蝕的部分，使其厚度達到拋光的目標厚度。作為可選的技術(shù)方案，所述腐蝕晶圓邊緣區(qū)域待拋光層的步驟進一步包括在待 拋光層的表面涂覆光刻膠；將晶圓邊緣區(qū)域的光刻膠除去，以暴露出被光刻膠覆蓋的待拋 光層的邊緣區(qū)域；腐蝕待拋光層暴露出來的區(qū)域，使其厚度達到拋光的目標厚度；除去待 拋光層表面剩余的光刻膠。以上步驟為可選步驟，其目的在于腐蝕晶圓邊緣區(qū)域的待拋光 層，使其厚度達到拋光的目標厚度。上述步驟所述的工藝是本領(lǐng)域內(nèi)常見的腐蝕工藝，在 實際操作中，也可以采用離子減薄或者研磨邊緣等方法對晶圓邊緣區(qū)域的待拋光層進行減 薄，以達到將其厚度降低至拋光目標厚度的目的。作為可選的技術(shù)方案，所述腐蝕晶圓邊緣區(qū)域待拋光層的步驟進一步包括在待 拋光層的表面的中心區(qū)域涂覆光刻膠，露出待拋光層的邊緣區(qū)域；腐蝕待拋光層的暴露區(qū) 域，使其厚度達到拋光的目標厚度；除去待拋光層表面的光刻膠。
作為可選的技術(shù)方案，所述腐蝕采用的是干法刻蝕工藝。干法刻蝕工藝是定向的 腐蝕工藝，在刻蝕待拋光層的過程中只會沿垂直于表面的方向腐蝕而不會產(chǎn)生側(cè)向腐蝕現(xiàn) 象而影響工藝精度，并且干法刻蝕工藝的速率容易控制。作為可選的技術(shù)方案，所述邊緣區(qū)域的寬度范圍是晶圓半徑的2% 6%。實踐證 明，化學機械拋光工藝中發(fā)生厚度異常的區(qū)域通常集中在寬度是晶圓半徑2% 6%范圍 的晶圓周邊環(huán)形區(qū)域內(nèi)。作為可選的技術(shù)方案，所述待拋光層的材料選自于金屬、氧化硅、氮化硅、氮氧化 硅和氟硅玻璃中的一種。以上各種材料主要用于形成金屬多層布線結(jié)構(gòu)中的金屬層和金屬 間介質(zhì)層，通常需要經(jīng)過拋光以獲得光滑的表面。本發(fā)明的優(yōu)點在于，首先減薄待拋光層邊緣區(qū)域至拋光工藝的目標厚度，再采用 常規(guī)的拋光工藝拋光其余部分，由于拋光工藝對邊緣的拋光能力弱于對中心區(qū)域的拋光能 力，因此在采用常規(guī)拋光工藝拋光中心區(qū)的過程中，并不會對邊緣區(qū)域造成影響。經(jīng)過上述 結(jié)合減薄邊緣區(qū)域和拋光工藝的方法之后，即能夠獲得具有均勻厚度的待拋光層，避免了 邊緣區(qū)域厚度與中心不一致的現(xiàn)象。
附圖1至附圖3為現(xiàn)有技術(shù)中采用化學機械拋光工藝對晶圓進行拋光后的晶圓表 面形貌示意圖；附圖4為本發(fā)明所述一種拋光晶圓的方法的第一具體實施方式
的實施步驟示意 圖；附圖5至附圖10為本發(fā)明所述一種拋光晶圓的方法的第一具體實施方式
的工藝 示意圖；附圖11為本發(fā)明所述一種拋光晶圓的方法的第二具體實施方式
的實施步驟示意 圖。
具體實施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的一種拋光晶圓的方法的具體實施方式
做詳細說明。首先結(jié)合附圖給出本發(fā)明的第一具體實施方式
。附圖4所示是本具體實施方式
所述方法的實施步驟示意圖，包括步驟S20，提供 一晶圓，所述晶圓表面具有待拋光層；步驟S21，在待拋光層的表面涂覆光刻膠；步驟S22， 將晶圓邊緣區(qū)域的光刻膠除去，以暴露出被光刻膠覆蓋的待拋光層的邊緣區(qū)域；步驟S23， 腐蝕待拋光層暴露出來的區(qū)域，使其厚度達到拋光的目標厚度；步驟S24，除去待拋光層表 面剩余的光刻膠；步驟S25，拋光待拋光層中未被腐蝕的部分，使其厚度達到拋光的目標厚 度。本具體實施方式
中，所述拋光工藝均為化學機械拋光。在其他的實施方式中，也可 以采用不同的拋光工藝，但都應視為不超過本發(fā)明的保護范圍。附圖5至附圖10所示為本具體實施方式
的工藝示意圖。附圖5所示，參考步驟S20，提供晶圓20，所述晶圓20表面具有待拋光層24。所述待拋光層M設(shè)置于支撐襯底22的表面。
所述支撐襯底22的材料可是單晶硅或者其他任何本領(lǐng)域內(nèi)常見的襯底材料。所述待拋光層M的材料選自于金屬、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅和氟硅玻璃中的 一種。以上各種材料主要用于形成金屬多層布線結(jié)構(gòu)中的金屬層和金屬間介質(zhì)層，通常需 要經(jīng)過拋光以獲得光滑的表面。附圖6所示，參考步驟S21，在待拋光層M的表面涂覆光刻膠26。所述光刻膠層沈用于后續(xù)腐蝕待拋光層M邊緣區(qū)域的工藝中作為腐蝕阻擋層。所述涂覆光刻膠沈可以采用噴涂或者旋涂等工藝，并可以進一步采用HMDS等輔 助工藝提高工藝效果。光刻膠26將待拋光層M的表面全部覆蓋。附圖7所示，參考步驟S22，將晶圓10邊緣區(qū)域的光刻膠沈除去，以暴露出被光刻 膠覆蓋的待拋光層M的邊緣區(qū)域。實踐證明，化學機械拋光工藝中發(fā)生厚度異常的區(qū)域通常集中在寬度是晶圓半徑 2% 6%范圍的晶圓周邊環(huán)形區(qū)域內(nèi)，因此本步驟所述邊緣區(qū)域的寬度范圍優(yōu)選是晶圓半 徑的2% 6%，并優(yōu)選為5%。例如對于直徑8英寸晶圓而言，所述邊緣區(qū)域的寬度優(yōu)選為 2mm 6mm，并優(yōu)選為5mm0除去光刻膠沈的方法可以采用常見的曝光顯影方法，此處不再贅述。附圖8所示，參考步驟S23，腐蝕待拋光層M暴露出來的區(qū)域，使其厚度達到拋光 的目標厚度。所述腐蝕優(yōu)選采用的是干法刻蝕工藝，原因在于干法刻蝕工藝是定向的腐蝕工 藝，在刻蝕待拋光層M的過程中只會沿垂直于表面的方向腐蝕而不會產(chǎn)生側(cè)向腐蝕現(xiàn)象 而影響工藝精度，并且干法刻蝕工藝的速率容易控制。所述側(cè)向腐蝕現(xiàn)象是指采用濕法腐 蝕工藝或者其他各向同性腐蝕工藝時，除了在垂直于腐蝕表面的方向進行腐蝕之外，還會 腐蝕光刻膠沈下方的待拋光層24，從而影響到腐蝕的工藝精度，且濕法腐蝕受到腐蝕液濃 度的影響非常明顯，不易控制速度。附圖9所示，步驟S24，除去待拋光層M表面剩余的光刻膠。以上步驟S21至步驟SM為可選步驟，其目的在于腐蝕晶圓邊緣區(qū)域的待拋光層， 使其厚度達到拋光的目標厚度。上述步驟S21至步驟SM所述的工藝是本領(lǐng)域內(nèi)常見的腐 蝕工藝，在實際操作中，也可以采用離子減薄或者研磨邊緣等方法對晶圓邊緣區(qū)域的待拋 光層進行減薄，以達到將其厚度降低至拋光目標厚度的目的。參考步驟S25，拋光待拋光層M中未被腐蝕的部分，使其厚度達到拋光的目標厚 度，拋光完畢后的結(jié)構(gòu)示意圖如附圖10所示。由于晶圓20邊緣部分的待拋光層M已經(jīng)被 減薄至目標厚度，而拋光工藝中通常對中央部分的拋光速度大于對邊緣部分的拋光速度， 因此步驟S25中的拋光工藝并不會對邊緣造成影響。待未被腐蝕部分經(jīng)拋光至目標厚度后，所述待拋光層的厚度即全部達到拋光的目 標厚度。接下來結(jié)合附圖給出本發(fā)明的第二具體實施方式
。附圖11所示是本具體實施方式
所述方法的實施步驟示意圖，包括步驟S30，提 供一晶圓，所述晶圓表面具有待拋光層；步驟S31，在待拋光層的表面的中心區(qū)域涂覆光刻 膠，露出待拋光層的邊緣區(qū)域；步驟S32，腐蝕待拋光層暴露出來的區(qū)域，使其厚度達到拋 光的目標厚度；步驟S33，除去待拋光層表面的光刻膠；步驟S34，拋光待拋光層中未被腐蝕的部分，使其厚度達到拋光的目標厚度。以上步驟的實施工藝示意圖可以參考前一具體實施方式
中的內(nèi)容，其中步驟S30 可以參考附圖5，步驟S31實施完畢后的示意圖可以參考附圖7，步驟S32至S34的實施效 果可以依次參考附圖8至附圖10，本具體實施方式
中不再另行繪制附圖。與前一個具體實施方式
相比，本具體實施方式
采用了選擇性涂膠的方法，即僅在 待拋光層的表面的中心區(qū)域涂覆光刻膠，露出待拋光層的邊緣區(qū)域；然后腐蝕待拋光層的 暴露區(qū)域，使其厚度達到拋光的目標厚度；最后除去待拋光層表面的光刻膠。以上方法亦可 以獲得與前一個具體實施方式
相同的技術(shù)效果。本實施方式所述的中心區(qū)域的寬度范圍優(yōu)選是晶圓半徑的98% 94%，并優(yōu)選 為95%，即露出的邊緣區(qū)域的寬度范圍優(yōu)選是晶圓半徑的2% 6%，并優(yōu)選為5%。例如 對于直徑8英寸晶圓而言，所述邊緣區(qū)域的寬度應當優(yōu)選為2mm 6mm，并優(yōu)選為5mm。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為 本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種拋光晶圓的方法，其特征在于，包括如下步驟 提供一晶圓，所述晶圓表面具有待拋光層；腐蝕晶圓邊緣區(qū)域的待拋光層，使其厚度達到拋光的目標厚度； 拋光待拋光層中未被腐蝕的部分，使其厚度達到拋光的目標厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光晶圓的方法，其特征在于，所述腐蝕晶圓邊緣區(qū)域待拋 光層的步驟進一步包括在待拋光層的表面涂覆光刻膠；將晶圓邊緣區(qū)域的光刻膠除去，以暴露出被光刻膠覆蓋的待拋光層的邊緣區(qū)域； 腐蝕待拋光層暴露出來的區(qū)域，使其厚度達到拋光的目標厚度； 除去待拋光層表面剩余的光刻膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光晶圓的方法，其特征在于，所述腐蝕晶圓邊緣區(qū)域待拋 光層的步驟進一步包括在待拋光層的表面的中心區(qū)域涂覆光刻膠，露出待拋光層的邊緣區(qū)域； 腐蝕待拋光層的暴露區(qū)域，使其厚度達到拋光的目標厚度； 除去待拋光層表面的光刻膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項所述的拋光晶圓的方法，其特征在于，所述腐蝕采用的 是干法刻蝕工藝。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項所述的拋光晶圓的方法，其特征在于，所述邊緣區(qū)域的 寬度范圍是晶圓半徑的2% 6%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項所述的拋光晶圓的方法，其特征在于，所述待拋光層的 材料選自于金屬、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅和氟硅玻璃中的一種。
全文摘要
一種拋光晶圓的方法，包括如下步驟提供一晶圓，所述晶圓表面具有待拋光層；腐蝕晶圓邊緣區(qū)域的待拋光層，使其厚度達到拋光的目標厚度；拋光待拋光層中未被腐蝕的部分，使其厚度達到拋光的目標厚度。本發(fā)明的優(yōu)點在于，首先減薄待拋光層邊緣區(qū)域至拋光工藝的目標厚度，再采用常規(guī)的拋光工藝拋光其余部分，由于拋光工藝對邊緣的拋光能力弱于對中心區(qū)域的拋光能力，因此在采用常規(guī)拋光工藝拋光中心區(qū)的過程中，并不會對邊緣區(qū)域造成影響。經(jīng)過上述結(jié)合減薄邊緣區(qū)域和拋光工藝的方法之后，即能夠獲得具有均勻厚度的待拋光層，避免了邊緣區(qū)域厚度與中心不一致的現(xiàn)象。
文檔編號H01L21/3213GK102044430SQ20091019762
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者曾明, 李健, 李勇, 蔣昆坤, 馬擎天 申請人:無錫華潤上華半導體有限公司, 無錫華潤上華科技有限公司