[發(fā)明專利]用于從顆粒漿液中選擇性移除大顆粒的過濾器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980149648.2
• 申請日: 2009-12-09
• 公開（公告）號: CN102271782A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: Y·K·維盧;T·F·坎普頓
• 申請（專利權(quán)）人: 納幕爾杜邦公司
• 主分類號: B01D39/16
• 分類號: B01D39/16
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王倫偉;李炳愛

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明大體涉及用于從包含大顆粒和小顆粒的漿液中分離大尺寸顆粒部分的過濾器，具體地講涉及化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)漿液。

發(fā)明背景

在半導(dǎo)體裝置的一般大規(guī)模生產(chǎn)中，在單個半導(dǎo)體晶圓的若干層上對數(shù)百個相同的“集成”電路跡線進(jìn)行光刻成像，然后將此半導(dǎo)體晶圓切割成數(shù)百個相同的裸片或芯片。在每個裸片層中，電路跡線均與下一層通過絕緣材料實現(xiàn)絕緣。希望使所提供的絕緣層具有平滑的表面形貌。就這一點(diǎn)而言，相對粗糙的表面形貌可導(dǎo)致隨后沉積的層覆蓋不良，且層與層之間形成空隙。隨著半導(dǎo)體裸片中的電路密度繼續(xù)增大，任何此類缺陷都將是不可接受的，并且可使該電路不工作或達(dá)不到其最佳性能。

為達(dá)到生產(chǎn)基本無缺陷的裸片所需的較高平面度，化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝逐漸普及起來。這種工藝涉及對晶圓表面進(jìn)行化學(xué)蝕刻與機(jī)械拋光或碾磨相結(jié)合。化學(xué)和機(jī)械操作相結(jié)合可控制材料的移除。通過在受控的溫度、壓力和化學(xué)組成條件下，將半導(dǎo)體晶圓緊靠旋轉(zhuǎn)的拋光表面固定，或換句話講相對于拋光表面移動晶圓而完成CMP。拋光表面可以是由較軟和多孔的材料形成的平面墊，用化學(xué)反應(yīng)性和研磨劑含水漿液將拋光表面浸濕。該含水漿液可以是酸性的或堿性的，其通常包含磨粒；諸如過渡金屬螯合鹽或氧化劑之類的反應(yīng)性化學(xué)試劑；以及輔劑，如溶劑、緩沖液和鈍化劑。在該漿液中，鹽或其他試劑提供化學(xué)蝕刻作用，而磨粒則與拋光墊相配合地提供機(jī)械拋光作用。基本CMP工藝在以下美國專利中有進(jìn)一步描述：5,709,593；5,707,274；5,705,435；5,700,383；5,665,201；5,658,185；5,655,954；5,650,039；5,645,682；5,643,406；5,643,053；5,637,185；5,618,227；5,607,718；5,607,341；5,597,443；5,407,526；5,395,801；5,314,843；5,232,875；和5,084,071。

用于CMP的漿液在以下美國專利中有進(jìn)一步描述：5,516,346；5,318,927；5,264,010；5,209,816；4,954,142，它可以是氧化物型(即陶瓷型)磨粒，或是金屬型磨粒。常用的氧化物型顆粒包括二氧化硅(SiO₂)、二氧化鈰(CeO₂)、碳化硅(SiC)、氮化硅(Si₃N₄)、氧化鐵(Fe₂O₃)、氧化鋁(Al₂O₃)等，常用的金屬顆粒包括鎢和銅。對于氧化物型漿液，該漿液可以具有低至介于約0.02至0.3μm之間的平均磨粒粒度。

由于暴露于空氣，以及在其自身的平面化進(jìn)程中出現(xiàn)的聚集和干燥，漿液中會形成較大的顆粒。雖然金屬型漿液通常比氧化物型漿液更易聚集，但根據(jù)漿液的組成和環(huán)境條件，這兩種類型中的任一種漿液都可能會存在此問題。如果CMP漿液中夾帶有聚集的顆粒，將會嚴(yán)重?fù)p壞正在進(jìn)行平面化的晶圓表面。此外，已知為實現(xiàn)低缺陷率和高晶圓產(chǎn)量，各連續(xù)晶圓基底都應(yīng)在基本相似的條件下進(jìn)行拋光。

CMP工藝液流可在使用時進(jìn)行過濾，以便從剩余的漿液中分離尺寸大于預(yù)定限值的聚集顆粒。最初，提出使用具有常規(guī)膜元件的過濾器，這些過濾器可為相轉(zhuǎn)化類型或雙向軸向拉伸類型，其通常具有介于0.3至0.65μm之間的顆粒保留額定值。但在使用時觀察到此類型的膜過濾器幾乎瞬間就載滿顆粒，隨即判斷其不適用于CMP工藝。常規(guī)膜過濾介質(zhì)的特性在以下美國專利中有更詳細(xì)的描述：5,449,917；4,863,604；4,795,559；4,791,144；4,770,785；4,728,394和3,852,134。