[發明專利]全序列金屬和阻擋層電化學機械處理

無效

• 申請號: 200710163291.6
• 申請日: 2005-08-18
• 公開（公告）號: CN101172310A
• 公開（公告）日: 2008-05-07
• 發明（設計）人: 毛大新;賈仁合;王志弘;田園;劉鳳Q;弗拉蒂米爾·加爾伯特;柯圣豪;斯坦·D·蔡;陳良毓;胡永其
• 申請（專利權）人: 應用材料股份有限公司
• 主分類號: B23H5/08
• 分類號: B23H5/08;B23H5/12;C25F5/00;C25F7/00;H01L21/321
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司
• 代理人: 徐金國;梁揮

本申請為2005年8月18日提交的進入國家階段的申請號為2005800277047(國際申請號PCT/US2005/029357)申請的分案申請。

技術領域

本發明有關于一種用于電化學處理的方法。

背景技術

電化學機械研磨(ECMP)的技術用以借由電化學溶解而由一基板表面去除傳導材料，而同時以較傳統研磨程序為弱的機械研磨對該表面進行研磨。ECMP系統通常適用于借由反轉偏壓極性，而在基板上沉積傳導材料。借由在陽極與基板表面之間施加偏壓，即可執行電化學溶解，而將基板表面的傳導材料溶入周圍的電解液。典型地，會借由進行處理的基板上的傳導性研磨材料，將偏壓施加至基板表面。而基板與傳導性研磨材料間的相對運動，則有助于將傳導材料由基板去除，而執行研磨程序。

在許多傳統系統中，于傳導膜層執行ECMP之后，會執行用以去除阻擋層的傳統化學機械處理。兩部分的處理程序(例，在單一系統上的ECMP及CMP)須要不同的設備及處理消耗品，會導致成本增加。再者，因大部分的ECMP在待處理的基板與已處理的表面間使用較低接觸壓力，因此當處理期間用以固持基板的頭端被用在傳統CMP時(其典型需要較高的接觸壓力)，該等頭端將無法提供高處理效能，而導致位于溝槽或其它特征中的傳導材料被高度侵蝕。因傳統低壓CMP阻擋層處理的去除率通常低于100A/min，故使用低壓的傳統CMP阻擋材料處理過程，并不適用于較大規模的商業化生產。因此，對一系統而言，若可經由電化學處理而去除阻擋材料(如，釕，鉭，硝酸鉭，鈦，硝酸鈦等)，會很有助益。

因此，存在對用于金屬及阻擋材料的電化學處理的改良方法及裝置的需要。

發明內容

本發明提供一種用于電處理基板的方法，包含：以小于約2磅/平方英寸的力推壓基板使其抵靠著處理墊組件并且在互相接觸的所述基板和墊組件之間提供相對運動；經由電解液在所述處理墊的第一電極和在所述基板上暴露的阻擋材料層之間建立到所述處理墊的第二電極的導電路徑；以及在第一電化學處理步驟期間，在阻擋層處理工作站中，以電化學方式去除所述暴露層的一部分。

其中所述第一電化學處理步驟進一步包含：在所述暴露的阻擋材料層被貫穿時，或之前，檢測所述第一電化學處理步驟的終點；在第二電化學處理步驟中，在所述阻擋層處理工作站中，電化學處理所述暴露的阻擋材料層；以及檢測所述第二電化學處理步驟的終點。

所述建立導電路徑的步驟進一步包含：使電解液由所述第二電極下方流經所述處理墊組件而與所述基板接觸。

所述第二電化學處理步驟進一步包含：檢測第一終點；以較慢速率電處理所述基板；以及檢測代表殘留阻擋材料已從所述基板清除的第二終點。

檢測所述第一終點的所述步驟進一步包含：檢測流經所述基板與所述電極之間的電流的第一中斷。

檢測所述第二終點的所述步驟進一步包含：檢測流經所述基板與所述電極之間的電流的第二中斷。

所述電解液進一步包含催化劑和以下至少其中之一：硫酸、磷酸、胺基酸、有機胺、鄰苯二甲酸、有機石碳酸或砒碇甲酸或其衍生物。

所述電處理基板的方法進一步包含：在所述處理系統內，以電化學方式去除設置在所述阻擋層上方的導電層。

所述阻擋材料為以下至少其中之一：釕、鈦、鈦氮化物、鉭及鉭氮化物。

本發明提供一種電化學處理基板的方法，該基板具有暴露的導電層及位于該導電層下的阻擋層，該方法包含：在具有第一和第二電極的處理墊組件上設置所述基板；在所述第一和第二電極之間建立導電路徑，所述導電路徑通過電解液和所述基板上導電材料的暴露層限定，所述第一電極接觸所述導電材料而所述第二層與所述導電材料隔開；在互相接觸的所述處理墊組件和所述基板之間提供拋光相對運動；在第一電化學處理步驟期間以電化學方式去除所述暴露層的一部分；恰在所述暴露的導電材料層被貫穿時，或之前，檢測所述第一電化學處理步驟的終點；在第二電化學處理步驟中電化學處理所述導電材料的暴露層；檢測所述第二電化學處理步驟的終點；通過電解液和所述阻擋層在所述第一和第二電極之間建立導電路徑；在第一電化學阻擋層處理步驟期間以電化學方式去除所述阻擋層的一部分；恰在所述阻擋材料層被貫穿時，或之前，檢測所述第一電化學阻擋層處理步驟的終點；在第二電化學阻擋層處理步驟中電化學處理所述阻擋材料；以及檢測所述第二電化學處理步驟的終點。

所述檢測所述阻擋層和導電材料處理步驟的終點的至少兩個的步驟進一步包含：檢測在所述基板和所述第二電極之間的電勢差的中斷。