用于cmp拋光液的紫外催化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及平坦化加工領(lǐng)域，特別是涉及一種用于CMP拋光液的紫外催化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]CMP(化學(xué)機(jī)械拋光，chemical mechanical polishing)是目前幾乎唯一可以實(shí)現(xiàn)全局平坦化的技術(shù)，這種技術(shù)被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體領(lǐng)域中晶圓表面平坦化的加工過程?；瘜W(xué)機(jī)械拋光結(jié)合了化學(xué)腐蝕與機(jī)械去除，通過拋光液中氧化劑與晶圓發(fā)生氧化反應(yīng)以及磨料的機(jī)械磨削作用實(shí)現(xiàn)晶圓表面的材料去除。在真空吸力作用下，拋光頭將晶圓吸附在背膜上，并對(duì)其施加一定的下壓力，使其與拋光墊充分接觸，與此同時(shí)，拋光液在離心力作用下均勻分布在拋光墊上，隨著拋光頭以及拋光盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，在機(jī)械力以及化學(xué)作用的協(xié)同作用下完成晶圓表面的平坦化加工過程。較之機(jī)械研磨，CMP最顯著的不同是借助于拋光液中氧化劑的氧化腐蝕反應(yīng)加速平坦化加工過程，提高效率，節(jié)省工時(shí)。
[0003]但是，對(duì)于某些高硬度、難氧化、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的半導(dǎo)體材料，諸如氮化鎵、碳化硅等，傳統(tǒng)的化學(xué)機(jī)械拋光方法得到的材料去除率始終維持在較低水平，難以快速獲得無缺陷的光滑平坦表面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的上述技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提出一種用于CMP拋光液的紫外催化方法，該方法可以提高材料的去除率，快速獲得平坦表面。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的用于CMP拋光液的紫外催化方法，在所述拋光液中添加N型半導(dǎo)體顆粒催化劑，利用自轉(zhuǎn)的拋光頭夾持晶圓以在拋光盤上對(duì)所述晶圓進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光，其中，在所述化學(xué)機(jī)械拋光過程中，利用紫外線對(duì)在晶圓與拋光盤之間流動(dòng)的拋光液進(jìn)行照射，以使所述拋光液中的N型半導(dǎo)體顆粒催化劑被紫外線催化氧化形成促進(jìn)拋光的氧化性物質(zhì)。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的用于CMP拋光液的紫外催化方法，通過在拋光液中添加N型半導(dǎo)體顆粒催化劑，并在拋光過程中利用紫外線對(duì)于拋光液進(jìn)行照射，使拋光液中的N型半導(dǎo)體顆粒催化劑可以被催化氧化形成氧化性物質(zhì)，促進(jìn)拋光，從而可以提高材料的去除率，在拋光材料上快速獲得平坦表面，拋光效果好。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，利用紫外線發(fā)生器發(fā)出所述紫外線且在所述拋光盤上形成照射區(qū)，利用拋光液供給裝置提供所述拋光液且在所述拋光盤上形成流入點(diǎn)，所述紫外線發(fā)生器的照射方向經(jīng)過所述流入點(diǎn)。
[0008]可選地，將所述拋光液供給裝置的出液口設(shè)置在所述拋光盤上方且與所述述拋光盤同軸設(shè)置，所述紫外線發(fā)生器的照射方向經(jīng)過所述拋光盤的中心。
[0009]可選地，所述拋光頭設(shè)在所述照射區(qū)外。
[0010]進(jìn)一步地，所述照射區(qū)的外周沿與所述拋光頭之間所間隔的最短距離d為0.5m-1.5m ο
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述拋光液包括拋光顆粒、氧化劑、N型半導(dǎo)體顆粒催化劑和水，所述拋光顆粒、氧化劑、N型半導(dǎo)體顆粒催化劑和水的混合比例為(按100重量份的拋光液計(jì)):3-6:1-4:1-3:余量為水。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述的用于CMP拋光液的紫外催化方法還包括對(duì)所述拋光液進(jìn)行制備的制備方法，所述制備方法包括以下步驟:S1:將所述拋光顆粒、氧化劑、N型半導(dǎo)體顆粒催化劑與水按照所述混合比例混合形成混合溶液，并攪拌均勻；S2:調(diào)節(jié)所述混合溶液的酸堿度，使所述混合溶液的PH值達(dá)到預(yù)定PH值。
[0013]可選地，在步驟S2中，采用氫氧化鉀或者硝酸調(diào)節(jié)所述混合溶液的酸堿度。
[0014]可選地，所述預(yù)定PH值為5-9。
[0015]可選地，所述制備方法還包括以下步驟:S3:將所述步驟S2中的混合溶液放入攪拌容器中并封口，繼續(xù)攪拌預(yù)定時(shí)間。
[0016]可選地，所述預(yù)定時(shí)間T為lh_2h。
【附圖說明】
[0017]圖1是對(duì)CMP拋光液進(jìn)行紫外催化的模型示意圖；
[0018]圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種N型半導(dǎo)體顆粒催化劑的SEM(掃描電鏡)圖；
[0019]圖3是未經(jīng)處理的原始晶圓表面形貌圖；
[0020]圖4是經(jīng)過CMP拋光液進(jìn)行紫外催化氧化15分鐘拋光之后的晶圓表面的形貌圖。
[0021]附圖標(biāo)記:
[0022]1:晶圓；2:拋光頭;3:拋光盤;4:出液口；5:紫外線發(fā)生器;6:拋光墊。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0024]圖1為對(duì)CMP拋光液進(jìn)行紫外催化的模型示意圖，參照?qǐng)D1，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于CMP拋光液的紫外催化方法，在拋光液中添加N型半導(dǎo)體顆粒催化劑，利用自轉(zhuǎn)的拋光頭2夾持晶圓I以在拋光盤3上對(duì)晶圓I進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光。
[0025]具體而言，拋光液中的氧化劑與晶圓I發(fā)生氧化還原反應(yīng)，同時(shí)，隨著拋光頭2與拋光盤3的轉(zhuǎn)動(dòng)，晶圓I表面被磨削，在機(jī)械力以及化學(xué)作用的協(xié)同下，將晶圓I表面的材料去除，實(shí)現(xiàn)晶圓I表面的平坦化加工。
[0026]在化學(xué)機(jī)械拋光過程中，利用紫外線對(duì)在晶圓I與拋光盤3之間流動(dòng)的拋光液進(jìn)行照射，以使拋光液中的N型半導(dǎo)體顆粒催化劑被紫外線催化氧化形成促進(jìn)拋光的氧化性物質(zhì)。
[0027]其中，由于拋光液中加入N型半導(dǎo)體顆粒催化劑，在紫外線的照射下，借助紫外線和N型半導(dǎo)體顆粒發(fā)生催化氧化反應(yīng)而可以產(chǎn)生更多氧化性物質(zhì)，如羥基自由基，加速CMP過程中的氧化腐蝕反應(yīng)，從而提升化學(xué)機(jī)械拋光效率。
[0028]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于CMP拋光液的紫外催化方法，通過在拋光液中添加N型半導(dǎo)體顆粒催化劑，并在化學(xué)機(jī)械拋光過程中，利用紫外線對(duì)在晶圓I與拋光盤3之間流動(dòng)的拋光液進(jìn)行照射，從而使拋光液中的N型半導(dǎo)體顆粒催化劑可以被催化氧化形成氧化性物質(zhì)，促進(jìn)拋光，進(jìn)而可以快速獲得平坦表面，提高材料的去除率，節(jié)約拋光時(shí)間，提高拋光效率。
[0029]較之前傳統(tǒng)的CMP方法，本發(fā)明對(duì)拋光液進(jìn)行紫外催化氧化，在拋光液中以一種全新的手段加速了氧化腐蝕反應(yīng)，從而提高了平坦化加工效率，進(jìn)而可以快速獲得光滑平坦的晶圓表面。
[0030]并且，本發(fā)明利用紫外線照射在晶圓I與拋光盤3之間流動(dòng)的拋光液，所以可以更廣泛地適用于各種尺寸晶圓的制備過程，不局限與兩英寸小尺寸晶圓，因此在工業(yè)制造環(huán)境中更加普適。
[0031]可選地，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，拋光盤3的上表面上還可以設(shè)置拋光墊6，如圖1所示，拋光墊6可以在拋光盤3的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，拋光頭可以?shī)A持著晶圓I在拋光墊6上移動(dòng)，拋光液可以在晶圓I和拋光墊6之間流動(dòng)，并且在紫外線的照射下實(shí)現(xiàn)催化氧化。由此，也可以實(shí)現(xiàn)較好的拋光效果，同時(shí)晶圓直接與拋光墊6摩擦，不與拋光盤3直接摩擦，可以保護(hù)拋光盤3。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，如圖1所示，可以利用紫外線發(fā)生器5發(fā)出紫外線，并且，外線發(fā)生器5可以在拋光盤3上形成照射區(qū)?？梢岳脪伖庖汗┙o裝置提供拋光液，并且在拋光盤3上形成流入點(diǎn)，紫外線發(fā)生器5的照射方向可以經(jīng)過該流入點(diǎn)。由于紫外線發(fā)生器5發(fā)出的紫外光場(chǎng)是發(fā)散的，不同位置處光強(qiáng)不一，通過讓紫外線發(fā)生器5發(fā)出的紫外線可在流入點(diǎn)處照射拋光液，可以保證拋光液供給裝置的出液口4對(duì)準(zhǔn)紫外線的照射方向，使拋光液流向晶圓I表面時(shí)紫外線能夠照射拋光液，以獲取最大光能，從而可以保證能夠生成促進(jìn)拋光的氧化性物質(zhì)，提高材料的去除率。
[0033]為了產(chǎn)生更好的催化性能，N型半導(dǎo)體顆粒催化劑盡可能選擇禁帶寬度較窄、顆粒直徑較小的N型半導(dǎo)體顆粒，越小的禁帶寬度及粒徑容易產(chǎn)生更好的催化性能，促進(jìn)拋光。
[0034]作為可選的實(shí)施方式，如圖1所示，可以將拋光液供給裝置的出液口4設(shè)置在拋光盤3上方，并且，拋光液供給裝置的出液口 4可與拋光盤3同軸設(shè)置，紫外線發(fā)生器5的照射方向可以經(jīng)過拋光盤3的中心。由于紫外催化氧化反應(yīng)產(chǎn)生的氧化性物質(zhì)存在時(shí)間短，可以將出液口4處靠近晶圓I位置，以保證氧化性物質(zhì)能夠盡快利用，參與氧化腐蝕反應(yīng)，進(jìn)而可以進(jìn)一步提升化學(xué)機(jī)械拋光效率，達(dá)到高效去除的目的。
[0035]可選地，如圖1所示，拋光頭2可設(shè)在照射區(qū)外，以防止紫外線的照射對(duì)拋光頭2產(chǎn)生損壞。
[0036]為了進(jìn)一步避免紫外線對(duì)機(jī)器上的塑膠管等材料的損壞，需保持紫外線發(fā)生器5到拋光頭2—定的距離間隔，照射區(qū)的外周沿與拋光頭2之間所間隔的最短距離d可為0.5m-1.5m，一方面，可以避免強(qiáng)大的紫外線對(duì)拋光頭2產(chǎn)生損壞，另一方面，可以保證紫外線能夠照射拋光液，生成氧化性物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)加速拋光的作用，提高拋光效率。例如，在本發(fā)明的一些具體示例中，