CN104802071A - 化学机械抛光方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种化学机械抛光方法。该方法包括以下步骤：步骤S1，将待抛光晶圆置于第一抛光垫上，实施抛光及第一减薄工艺，得到第一晶圆；步骤S2，将所述第一晶圆置于第二抛光垫上，实施第二减薄工艺及第一清洗工艺，得到第二晶圆；步骤S3，将所述第二晶圆置于第三抛光垫上，实施第二清洗工艺。本申请提供的方法解决了晶圆在平坦化过程中存在的残留物难以去除及其导致的晶圆抛光效率低的技术问题，采用本申请提供的方法进行抛光后，晶圆表面的缺陷至少减少了86%。

Description

化学机械抛光方法

技术领域

本申请半导体集成电路制作技术领域，更具体地，涉及一种化学机械抛光方法。

背景技术

在集成电路的制造过程中，随着特征尺寸的缩小和金属互连层数的增加，对晶圆表面平整度的要求也越来越高。目前，化学机械抛光是最有效的全局平坦化技术。化学机械抛光（CMP）是采用旋转的抛光头夹持住晶圆，并将其以一定压力压在旋转的抛光垫上，由磨粒和化学溶液组成的抛光液在晶圆和抛光垫之间流动，晶圆表面在化学和机械的共同作用下实现平坦化。抛光后，通常用清洗液对晶圆进行清洗，以去除残留在晶圆表面的抛光浆料颗粒。

现有的CMP工艺通常采用SiO₂抛光液对晶圆进行抛光，其具体步骤如下所示：首先，在第一抛光垫上对晶圆进行粗抛，去除晶圆的粗糙表面；然后，利用第二抛光垫对晶圆进行抛光减薄；最后，在第三抛光垫上对晶圆进行抛光清洗，去除晶圆表面的缺陷。在该工艺过程中，去除晶圆的粗糙表面需要30-90秒，对晶圆进行减薄需要60-90秒，而去除晶圆表面缺陷需要长达150秒的时间。由于晶圆的抛光效率取决于抛光时间最长的工艺阶段，因此，晶圆的抛光效率很低。

另外，在利用SiO₂抛光液对晶圆进行抛光后，部分抛光液会留在晶圆上，形成残留物缺陷。若不迅速有效地清洗去除这些缺陷，这些缺陷会在晶圆表面继续腐蚀或者随着时间的延长由物理吸附转变为化学吸附最终形成极难去除的化学键合，残留物缺陷会影响芯片的性能。

发明内容

为了解决现有晶圆在平坦化过程中存在的残留物缺陷难以去除及其导致的晶圆抛光效率低的技术问题，本申请提供了一种化学机械抛光方法，该方法将晶圆清洗抛光的时间合理分配到其他抛光工艺阶段中，解决了晶圆在平坦化过程中存在的残留物缺陷难去除及其导致的晶圆抛光效率低的技术问题。本申请提供的化学机械抛光方法可应用于金属氧化物、多晶硅、铜以及介电材料等的抛光，并适用于0.13微米、0.11微米和90纳米制程晶圆的抛光。

本申请提供了一种化学机械抛光方法，该方法包括：步骤S1，将待抛光晶圆置于第一抛光垫上，依序实施抛光工艺和第一减薄工艺，得到第一晶圆；步骤S2，将所述第一晶圆置于第二抛光垫上，依序实施第二减薄工艺和第一清洗工艺，得到第二晶圆；步骤S3，将所述第二晶圆置于第三抛光垫上，实施第二清洗工艺。

进一步地，上述步骤S1包括：将待抛光晶圆置于第一抛光垫上，将第一抛光液滴加到待抛光晶圆，进行机械抛光；滴加第二抛光液实施第一减薄工艺，得到第一晶圆。该步骤S1的实施时间为60-90秒。更优选地，上述机械抛光的实施时间为20-30秒，第一减薄工艺的实施时间为40-60秒。

进一步地，第一抛光液的研磨剂为Si0₂颗粒，SiO₂颗粒平均粒径为50-100纳米，SiO₂颗粒的浓度为10%-50%；第二抛光液的研磨剂为胶状的Si0₂颗粒，SiO₂颗粒的平均粒径为20-80纳米，所述胶状的SiO₂颗粒浓度为5%-30%。

进一步地，上述步骤S2包括：将第一晶圆置于第二抛光垫上，将第三抛光液滴加到第一晶圆上实施第二减薄工艺；滴加第四抛光液实施第一清洗工艺，得到第二晶圆；步骤S2的实施时间为60-90秒。优选地，实施第二减薄工艺的时间为20-30秒，实施第一清洗的时间为40-60秒。

进一步地，第三抛光液的研磨剂为胶状的Si0₂颗粒，SiO₂颗粒的平均粒径为20-80纳米，颗粒浓度为5%-30%；第四抛光液的研磨剂为Si0₂颗粒，SiO₂颗粒平均粒径为50-100纳米，颗粒浓度为5%-30%。优选地，第四抛光液中含有氧化剂，更有选地，加入的氧化剂为H₂O₂。

进一步地，步骤S3包括：将第二晶圆置于第三抛光垫上，滴加第五抛光液实施第二清洗工艺，步骤S3的实施时间为60-90秒。

进一步地，第五抛光液的研磨剂为Si0₂颗粒，所述SiO₂颗粒平均粒径为50-100纳米，SiO₂颗粒浓度为5%-30%。优选地，第五抛光液里含有氧化剂，更有选地，采用的氧化剂为H₂O₂。

由上述技术方案可以看出，本申请提供的化学机械抛光方法利用在同一个抛光垫上采用不同的抛光液，从而将晶圆减薄、清洗的时间合理分配到其他抛光工艺阶段中，解决了晶圆在平坦化过程中存在的残留物缺陷难去除及其导致的晶圆抛光效率低的技术问题。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本申请还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本申请作进一步详细的说明。

附图说明

附图构成本说明书的一部分、用于进一步理解本申请，附图示出了本申请的优选实施例，并与说明书一起用来说明本申请的原理。

图1示出了本申请所提供的化学机械抛光方法的流程示意图。

具体实施方式

下面，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。但是本申请可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

由背景技术可知，现有晶圆在平坦化过程中存在残留物缺陷难以去除及其导致的晶圆抛光效率低的技术问题。本申请的发明人针对上述问题进行研究，提出在同一个抛光垫上采用不同的抛光液，从而将晶圆减薄、清洗抛光的时间合理分配到其他工艺阶段中，解决了晶圆在平坦化过程中存在的残留物缺陷难以去除及其导致的晶圆抛光效率低的技术问题。

本申请提供的化学机械抛光方法包括以下步骤：步骤S1，将待抛光晶圆置于第一抛光垫上，实施抛光工艺和第一减薄工艺，得到第一晶圆；步骤S2，将第一晶圆置于第二抛光垫上，实施第二减薄工艺和第一清洗工艺，得到第二晶圆；步骤S3，将第二晶圆置于第三抛光垫上，实施第二清洗工艺。

本申请打破了常规的化学机械抛光方法的工艺步骤，创造性地在在同一个抛光垫上采用不同的抛光液，从而将晶圆减薄及清洗的时间合理分配到不同抛光工艺阶段中，不但提高了抛光效率，而且由于在同一抛光垫上相继实施两种处理工艺，使得不同抛光液在晶圆上的停留均有效缩短。由于停留时间缩短，减少了残留物由物理吸附转化为化学吸附的几率，因此在平坦化过程中残留物缺陷会大幅度减少；另外，因为在同一抛光垫上相继实施两种处理工艺，这样使得原先耗时最长工艺的实施时间被合理分配，由于晶圆的抛光效率取决于抛光时间最长的工艺阶段，因此整个抛光效率被大幅提高。

为了进一步说明本申请所提供的化学机械抛光方法，下面将结合图1进一步阐述该方法。

如图1所示，首先，实施步骤S1，将待抛光晶圆置于第一抛光垫上，实施抛光工艺和第一减薄工艺，得到第一晶圆。具体步骤可以包括：将待抛光的晶圆固定于化学机械抛光仪器的第一抛光垫上，正面朝向抛光垫，将第一抛光液滴在抛光垫上，在研磨头上施加一定压力，并使其旋转，进而对晶圆正面进行机械抛光，以去除晶圆的粗糙面；将第二抛光液滴在第一抛光垫上，对晶圆正面进行化学刻蚀，实现晶圆的部分减薄（第一减薄工艺）。优选地，步骤S1的整体实施时间为60-90秒。更优选地，进行机械抛光的时间为20-30秒，进行第一减薄工艺的时间为40-60秒。研磨头上施加的压力、研磨头的转速以及抛光液的流速为现有技术，在此不再详细叙述。优选地，研磨头上施加的压力为220-270g/cm²，研磨头的转速为60-70r/min，第一抛光液的流速为130-160ml／min。

本申请所采用的抛光液是本领域技术人员所熟知的Si0₂抛光液，可以是市场销售的各种型号的抛光液。优选地，在步骤S1中，抛光工艺采用的第一抛光液的研磨剂为Si0₂颗粒，第一抛光液的机械研磨效率应该大于化学研磨效率。申请人发现，在这一抛光液中如果硬质Si0₂颗粒含量较高、颗粒尺寸较大的话，可使得Si0₂颗粒对晶圆粗糙表面的机械研磨作用更加稳定，从而使得抛光速率比较稳定。优选地，在本申请提供的具体实施方式中，SiO₂颗粒的平均粒径为50-100纳米，SiO₂颗粒浓度为10%-50%。将颗粒浓度和尺寸限定在上述范围内，可提高抛光的速率及稳定性，对粗糙面抛光和打磨的效果也有所提高。而对于第二抛光液而言，化学研磨效率应该大于机械研磨的效率。因此第二抛光液的研磨剂优选为胶状的Si0₂颗粒，更优选地，SiO₂颗粒的平均粒径为20-80纳米，SiO₂颗粒浓度为5%-30%。Si0₂的胶体粒子不会对器件造成物理损伤。第一减薄工艺主要发生化学反应，其反应过程包括粘在抛光机上盘的晶圆表面的原子与抛光机下盘上浸有抛光液的多孔抛光布吸附的抛光液中的氧化剂、催化剂等物质在某一设定温度下反应。上下盘高速反向运转，抛光液连续流动，晶圆表面的反应产物被不断地剥离掉，新抛光液补充进来，反应产物随抛光液被带走。新裸露的原子又被氧化，产物再被剥离下来，如此循环，周而复始。抛光液中氧化剂、催化剂等与晶圆表面的原子发生化学反应；反应产物脱离晶圆表面。

通过以上描述可以看出，在第一抛光垫上同时实施机械抛光和第一减薄工艺，与传统抛光工艺相比，机械抛光的时间缩短了10-80秒，第一抛光液在晶圆上的停留时间也将大大缩短。

然后，实施步骤S2,将第一晶圆置于第二抛光垫上，实施第二减薄工艺和第一清洗工艺，得到第二晶圆。具体步骤可以包括：将第一晶圆固定于化学机械抛光仪器的第二抛光垫上，正面朝向抛光垫，将第三抛光液滴在抛光垫上，在研磨头上施加一定压力，并使其旋转，对晶圆正面进行刻蚀减薄，以达到晶圆的目标厚度；将第四抛光液滴在第二抛光垫上，对晶圆正面进行化学机械清洗，以去除晶圆表面的部分缺陷。优选地，步骤S2的整体实施时间为60-90秒。更优选地，第二减薄工艺的实施时间为20-30秒；第一清洗工艺的实施时间为40-60秒。研磨头上施加的压力、研磨头的转速以及抛光液的流速为现有技术，在此不再详细叙述。

第一减薄工艺与第二减薄工艺在反应原理上是相同的，所以第三抛光液可以是与第二抛光液相同的减薄刻蚀液，也可以是不同的减薄刻蚀液。优选地，第二减薄工艺采用的第三抛光液的研磨剂为胶状的Si0₂颗粒，SiO₂颗粒的平均粒径为20-80纳米，SiO₂颗粒浓度为5%-30%。第一清洗工艺是为了清洗掉刻蚀减薄过程中残留在晶圆上的抛光液及刻蚀残留物。优选地，第四抛光液的研磨剂为Si0₂颗粒，SiO₂颗粒的平均粒径为50-100纳米，SiO₂颗粒浓度为5%-30%。

从这一步骤可以看出，因为将减薄工艺分为了第一减薄阶段及第二减薄阶段，所以将总时长为60-90秒的处理时间分成了40-60秒和20-30秒两个减薄时段，不但每个时段的处理时间变短，而且也不会影响到整体的减薄效果。

最后，实施步骤S3，将第二晶圆置于第三抛光垫上，实施第二清洗工艺，完成本申请提供的化学机械抛光工艺。具体步骤可以包括：将上述晶圆固定于化学机械抛光仪器的第三抛光垫上，正面朝向抛光垫，将第五抛光液滴在抛光垫上，在研磨头上施加一定压力，并使其旋转，利用第五抛光液对晶圆正面进行化学机械清洗，完成晶圆表面缺陷的去除。优选地，第二清洗工艺的时间为60-90秒。第二清洗工艺及第一清洗工艺的工艺原理是相同的，所以第四抛光液和第五抛光液可以相同，也可以不同。优选地，这一清洗工艺所采用的第五抛光液的研磨剂为亲水性的Si0₂颗粒，其中SiO₂颗粒的平均粒径为50-100纳米，所述SiO₂颗粒浓度为5%-30%。研磨头上施加的压力、研磨头的转速以及抛光液的流速为现有技术，在此不再详细叙述。从以上描述可以看出，申请将耗时150秒的清洗工艺分为第一清洗阶段和第二阶段，每一清洗阶段的处理时间变短，从而使得整个抛光工艺的处理时间显著缩短。

另外，第一清洗工艺和第二清洗工艺中采用的第四抛光液或第五抛光液里面还可以含有氧化剂，例如Fe(NO₃)₃、H₂O₂或者二者的混合物。氧化剂可以把硅表面氧化成极薄的一层二氧化硅（厚度<1纳米），而这层极薄的二氧化硅具有亲水性，从而增大了抛光液与晶圆表面之间的接触面积，并且使抛光液对晶圆表面残留物的去除能力得到增加。通过一定时间的物理研磨作用后，黏附在硅表面的抛光液残留被完全去除，同时晶圆表面的缺陷也被去除。而现有用于清洗工艺的抛光液是去离子水DIW，去离子水不能将晶圆表面氧化，故不能够使硅表面变成斥水性，很难去除抛光液残留。

从以上步骤可以看出，由于本申请在同一个抛光垫上采用不同的抛光液，实施了不同的抛光工艺步骤，从而将晶圆的抛光、减薄和清洗时间合理分配到其他抛光工艺阶段中，明显缩短了各个工艺步骤时间，在每一个抛光垫的处理时间均不超过90秒，从而大大提高了抛光效率。而且由于在同一抛光垫上相继实施两种处理工艺，使得不同抛光液在晶圆上的停留均有效缩短，无法形成较为顽固的残留物，因此有效解决了晶圆在平坦化过程中存在的残留物缺陷难去除的问题。

另外，在实际生产中，在对第n批次晶圆在第一研磨垫上研磨后，将其置于第二研磨垫上进行研磨的同时，可以将第n+1批次的研磨垫置于第一研磨垫上研磨；而第n批次晶圆置于第三研磨垫上研磨的同时，第二研磨垫研磨第n+1批次的晶圆，而第一研磨垫开始研磨第n+2批次的晶圆。

以下将通过实施例进一步说明本申请所提供的化学机械抛光方法。但是，本申请所提供的化学机械抛光方法并不仅仅限于以下实施例所提供的硅片，现有半导体集成电路产业中见到的金属氧化物、多晶硅、铜以及介电材料等的抛光都可以采用本申请提供的方法。

实施例1

本实施例所采用的第一抛光液中的研磨剂为纳米SiO₂颗粒，SiO₂颗粒的平均粒径为100纳米，SiO₂颗粒浓度为50%，碱性组分为KOH，pH值为11；第二抛光液中的研磨剂为胶状SiO₂颗粒，SiO₂颗粒的粒径为80纳米，SiO₂颗粒的浓度为30%，碱性组分为KOH，pH值为9.5；第三抛光液中的研磨剂为胶状SiO₂颗粒，SiO₂颗粒的粒径为60纳米，SiO₂颗粒的浓度为20%，碱性组分为KOH，pH值为9.0；第四、第五抛光液中的研磨剂为亲水性SiO₂，SiO₂颗粒的粒径为100纳米，SiO₂颗粒的浓度为38%，碱性组分为KOH，pH值为10，含有0.5%的H₂O₂。

首先，将待抛光的硅衬底固定于化学机械抛光仪器的第一抛光垫上，正面朝向抛光垫，将第一抛光液滴在抛光垫上，在研磨头上施加一定压力，并使其旋转，进而对硅衬底正面进行机械抛光，其工艺条件为：研磨头上施加的压力为260g/cm²，研磨头的转速为75r/min，抛光液的流速200ml／min，抛光温度为24℃，抛光时间为20秒。经测定，抛光去除的硅材料的厚度为0.2微米，抛光速率为0.6微米/分钟。

然后，将第二抛光液滴在第一抛光垫上，对硅衬底正面进行化学刻蚀，实现硅衬底的部分减薄，其工艺条件为：研磨头上施加的压力为200g/cm²，研磨头的转速为75r/min，抛光液的流速200ml／min，抛光温度为24℃，抛光时间为40秒。经测定，抛光去除的硅材料的厚度为0.7微米，抛光速率为1微米/分钟。

接下来，将上述硅衬底固定于化学机械抛光仪器的第二抛光垫上，正面朝向抛光垫，将第三抛光液滴在抛光垫上，在研磨头上施加一定压力，并使其旋转，对硅衬底正面进行刻蚀减薄，其工艺条件为：研磨头上施加的压力为200g/cm²，研磨头的转速为75r/min，抛光液的流速200ml／min，抛光温度为24℃，抛光时间为20秒。经测定，抛光去除的硅材料的厚度为0.3微米，抛光速率为1微米/分钟。

接下来，将第四抛光液滴在第二抛光垫上，对晶圆正面进行化学机械清洗，其工艺条件为：研磨头上施加的压力为200g/cm²，研磨头的转速为75r/min，抛光液的流速240ml／min，抛光温度为24℃，抛光时间为40秒。

最后，将上述硅衬底固定于化学机械抛光仪器的第三抛光垫上，正面朝向抛光垫，将第五抛光液滴在抛光垫上，在研磨头上施加一定压力，并使其旋转，利用第五抛光液对硅衬底正面进行化学机械清洗，其工艺条件为：研磨头上施加的压力为200g/cm²，研磨头的转速为75r/min，抛光液的流速240ml／min，抛光温度为24℃，抛光时间为60秒。用SEM扫描电子显微镜对全片进行缺陷检测，指标是检测>0.2um大小的缺陷。经测定，抛光清洗后，缺陷减少了90%。

实施例2

本实施例所采用的第一抛光液中的研磨剂为纳米SiO₂颗粒，SiO₂颗粒的平均粒径为50纳米，SiO₂颗粒浓度为10%，碱性组分为KOH，pH值为11；第二、三抛光液中的研磨剂为胶状SiO₂颗粒，SiO₂颗粒的粒径为20纳米，SiO₂颗粒的浓度为5%，碱性组分为KOH，pH值为9.5；第四抛光液中的研磨剂为SiO₂，SiO₂颗粒的平均粒径为70纳米，SiO₂颗粒的浓度为5%，碱性组分为KOH，pH值为10；第五抛光液中的研磨剂为亲水性SiO₂，SiO₂颗粒的粒径为50纳米，SiO₂颗粒的浓度为5%，碱性组分为KOH，pH值为10，含有0.5%的H₂O₂。

首先，将待抛光的硅衬底固定于化学机械抛光仪器的第一抛光垫上，正面朝向抛光垫，将第一抛光液滴在抛光垫上，在研磨头上施加一定压力，并使其旋转，进而对硅衬底正面进行机械抛光，其工艺条件为：研磨头上施加的压力为260g/cm²，研磨头的转速为75r/min，抛光液的流速200ml／min，抛光温度为24℃，抛光时间为30秒。经测定，抛光去除的硅材料的厚度为0.2微米，抛光速率为0.4微米/分钟。

然后，将第二抛光液滴在第一抛光垫上，对硅衬底正面进行化学刻蚀，实现硅衬底的部分减薄，其工艺条件为：研磨头上施加的压力为200g/cm²，研磨头的转速为75r/min，抛光液的流速200ml／min，抛光温度为24℃，抛光时间为60秒。经测定，抛光去除的硅材料的厚度为0.6微米，抛光速率为0.6微米/分钟。

接下来，将上述硅衬底固定于化学机械抛光仪器的第二抛光垫上，正面朝向抛光垫，将第三抛光液滴在抛光垫上，在研磨头上施加一定压力，并使其旋转，对硅衬底正面进行刻蚀减薄，其工艺条件为：研磨头上施加的压力为200g/cm²，研磨头的转速为75r/min，抛光液的流速200ml／min，抛光温度为24℃，抛光时间为30秒。经测定，抛光去除的硅材料的厚度为0.3微米，抛光速率为1微米/分钟。

接下来，将第四抛光液滴在第二抛光垫上，对晶圆正面进行化学机械清洗，其工艺条件为：研磨头上施加的压力为200g/cm²，研磨头的转速为75r/min，抛光液的流速240ml／min，抛光温度为24℃，抛光时间为60秒。

最后，将上述硅衬底固定于化学机械抛光仪器的第三抛光垫上，正面朝向抛光垫，将第五抛光液滴在抛光垫上，在研磨头上施加一定压力，并使其旋转，利用第五抛光液对硅衬底正面进行化学机械清洗，其工艺条件为：研磨头上施加的压力为200g/cm²，研磨头的转速为75r/min，抛光液的流速240ml／min，抛光温度为24℃，抛光时间为90秒。用SEM扫描电子显微镜对全片进行缺陷检测，指标是检测>0.2um大小的缺陷。经测定，抛光清洗后，缺陷减少85%。

实施例3

本实施例所采用的第一抛光液中的研磨剂为纳米SiO₂颗粒，SiO₂颗粒粒径为80纳米，SiO₂颗粒浓度为30%，碱性组分为KOH，pH值为11；第二、三抛光液中的研磨剂为胶状SiO₂颗粒，SiO₂颗粒的粒径为50纳米，SiO₂颗粒的浓度为20%，碱性组分为KOH，pH值为9.5；第四、五抛光液中的研磨剂为亲水性SiO₂，SiO₂颗粒的粒径为80纳米，SiO₂颗粒的浓度为20%，碱性组分为KOH，pH值为10，含有1%的Fe(NO₃)₃。

首先，将待抛光的硅衬底固定于化学机械抛光仪器的第一抛光垫上，正面朝向抛光垫，将第一抛光液滴在抛光垫上，在研磨头上施加一定压力，并使其旋转，进而对硅衬底正面进行机械抛光，其工艺条件为：研磨头上施加的压力为260g/cm²，研磨头的转速为75r/min，抛光液的流速200ml／min，抛光温度为24℃，抛光时间为30秒。经测定，抛光去除的硅材料的厚度为0.15微米，抛光速率为0.3微米/分钟。

然后，将第二抛光液滴在第一抛光垫上，对硅衬底正面进行化学刻蚀，实现硅衬底的部分减薄，其工艺条件为：研磨头上施加的压力为200g/cm²，研磨头的转速为75r/min，抛光液的流速300ml／min，抛光温度为24℃，抛光时间为50秒。经测定，抛光去除的硅材料的厚度为0.7微米，抛光速率为0.8微米/分钟。

接下来，将上述硅衬底固定于化学机械抛光仪器的第二抛光垫上，正面朝向抛光垫，将第三抛光液滴在抛光垫上，在研磨头上施加一定压力，并使其旋转，对硅衬底正面进行刻蚀减薄，其工艺条件为：研磨头上施加的压力为200g/cm²，研磨头的转速为75r/min，抛光液的流速300ml／min，抛光温度为24℃，抛光时间为30秒。经测定，抛光去除的硅材料的厚度为0.4微米，抛光速率为0.8微米/分钟。

接下来，将第四抛光液滴在第二抛光垫上，对晶圆正面进行化学机械清洗，其工艺条件为：研磨头上施加的压力为200g/cm²，研磨头的转速为75r/min，抛光液的流速240ml／min，抛光温度为24℃，抛光时间为50秒。

最后，将上述硅衬底固定于化学机械抛光仪器的第三抛光垫上，正面朝向抛光垫，将第五抛光液滴在抛光垫上，在研磨头上施加一定压力，并使其旋转，利用第五抛光液对硅衬底正面进行化学机械清洗，其工艺条件为：研磨头上施加的压力为200g/cm²，研磨头的转速为75r/min，抛光液的流速240ml／min，抛光温度为24℃，抛光时间为80秒。用SEM扫描电子显微镜对全片进行缺陷检测，指标是检测>0.2um大小的缺陷。经测定，抛光清洗后，缺陷减少了86%。

表1为本申请具体实施例中的抛光时间和缺陷去除率统计数据。如表1所示，通过利用本申请提供的化学机械抛光方法，硅片上的缺陷大部分被除去，缺陷去除率为85%-90%。在化学机械抛光过程中，三个不同抛光垫上所用的时间相同。在实际工业生产中，在对第n批次晶圆在第一研磨垫上研磨后，将其置于第二研磨垫上进行研磨的同时，可以将第n+1批次的研磨垫置于第一研磨垫上研磨；而第n批次晶圆置于第三研磨垫上研磨的同时，第二研磨垫研磨第n+1批次的晶圆，而第一研磨垫开始研磨第n+2批次的晶圆。因此，提高了化学机械抛光的效率。

表1

由以上实施例可以看出，本申请上述的实例实现了如下技术效果：利用三个不同的抛光液对晶圆进行抛光，并且在同一个抛光垫上采用不同的抛光液，从而将晶圆清洗抛光的时间合理分配到不同抛光工艺阶段中，解决了晶圆在平坦化过程中存在的残留物缺陷难去除及其导致的晶圆抛光效率低的技术问题；采用本申请提供的方法进行抛光后，晶圆表面的缺陷减少了86%。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种化学机械抛光方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤S1，将待抛光晶圆置于第一抛光垫上，实施抛光工艺及第一减薄工艺，得到第一晶圆；

步骤S2，将所述第一晶圆置于第二抛光垫上，实施第二减薄工艺和第一清洗工艺，得到第二晶圆；

步骤S3，将所述第二晶圆置于第三抛光垫上，实施第二清洗工艺。

2.根据权利要求1所述的化学机械抛光方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

待所述抛光晶圆置于所述第一抛光垫上，将第一抛光液滴加到所述待抛光晶圆，进行机械抛光；

滴加第二抛光液实施第一减薄工艺，得到所述第一晶圆；

所述步骤S1的实施时间为60-90秒。

3.根据权利要求2所述的化学机械抛光方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述机械抛光的实施时间为20-30秒，所述第一减薄工艺的实施时间为40-60秒。

4.根据权利要求2或3所述的化学机械抛光方法，其特征在于，所述第一抛光液的研磨剂为Si0₂颗粒，所述SiO₂颗粒的平均粒径为50-100纳米，所述SiO₂颗粒的浓度为10%-50%；所述第二抛光液的研磨剂为胶状的Si0₂颗粒，所述SiO₂颗粒的平均粒径为20-80纳米，所述胶状的SiO₂颗粒浓度为5%-30%。

5.根据权利要求1所述的化学机械抛光方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

将所述第一晶圆置于所述第二抛光垫上，将第三抛光液滴加到所述第一晶圆上实施第二减薄工艺；

滴加第四抛光液实施第一清洗工艺，得到第二晶圆；

所述步骤S2的实施时间为60-90秒。

6.根据权利要求5所述的化学机械抛光方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述第二减薄工艺的时间为20-30秒，所述第一清洗的时间为40-60秒。

7.根据权利要求5或6所述的化学机械抛光方法，其特征在于，所述第三抛光液的研磨剂为胶状的Si0₂颗粒，所述SiO₂颗粒的平均粒径为20-80纳米，所述胶状的SiO₂颗粒的浓度为5%-30%；所述第四抛光液的研磨剂为Si0₂颗粒，所述SiO₂颗粒平均粒径为50-100纳米，所述SiO₂颗粒浓度为5%-30%。

8.根据权利要求7所述的化学机械抛光方法，其特征在于，所述第四抛光液中含有氧化剂，所述氧化剂优选为H₂O₂。

9.根据权利要求1所述的化学机械抛光方法，其特征在于，所述步骤S3包括：将所述第二晶圆置于所述第三抛光垫上，滴加第五抛光液实施第二清洗工艺，所述步骤S3的实施时间为60-90秒。

10.根据权利要求9所述的化学机械抛光方法，其特征在于，所述第五抛光液的研磨剂为Si0₂颗粒，所述SiO₂颗粒平均粒径为50-100纳米，所述SiO₂颗粒浓度为5%-30%。

11.根据权利要求10所述的化学机械抛光方法，其特征在于，所述第五抛光液里含有氧化剂，所述氧化剂优选为H₂O₂。