[發(fā)明專利]使用多個調(diào)節(jié)盤調(diào)節(jié)化學(xué)機械拋光設(shè)備的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010169032.6
• 申請日: 2010-05-11
• 公開（公告）號: CN101898327A
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃循康;洪昆谷;魏正泉;陳其賢
• 申請（專利權(quán)）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: B24B29/00
• 分類號: B24B29/00;B24B53/00
• 代理公司: 北京市德恒律師事務(wù)所 11306
• 代理人: 孫征;陸鑫

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般地涉及半導(dǎo)體器件制造設(shè)備。更具體地，本發(fā)明涉及化學(xué)機械拋光(CMP)設(shè)備和半導(dǎo)體晶片的化學(xué)機械拋光方法和調(diào)節(jié)CMP設(shè)備的方法。

背景技術(shù)

在目前快速進(jìn)步的半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)中，化學(xué)機械拋光(CMP)是平坦化和拋光半導(dǎo)體襯底以從半導(dǎo)體襯底的表面之上移除過量材料的先進(jìn)和有利的方法。以這種方式，鑲嵌技術(shù)可以用于在形成于絕緣層中的開口如溝槽、通孔或接觸孔內(nèi)形成導(dǎo)電構(gòu)型，然后使用化學(xué)機械拋光從絕緣層的頂表面之上移除。在過量的導(dǎo)電材料從絕緣層的頂部移除之后，形成的結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)體材料填充不同的開口，并向上延伸到絕緣層的頂表面。

化學(xué)機械拋光涉及拋光墊，并包括機械和化學(xué)組件。拋光墊旋轉(zhuǎn)，需要拋光的晶片表面在晶片拋光位置與旋轉(zhuǎn)的拋光墊相接觸。晶片，如襯底，優(yōu)選地旋轉(zhuǎn)以促進(jìn)拋光。分配頭將拋光液配送到拋光墊上。拋光墊通常由聚亞安酯制成，墊表面通常滲透包括亞微米磨料和化學(xué)品的拋光液。拋光墊表面的品質(zhì)和均勻性對于對被拋光的晶片提供均勻的拋光是關(guān)鍵性的。特別地，在使用設(shè)備對幾個晶片連續(xù)拋光時，拋光墊的表面粗糙度必須維持相同的狀態(tài)。

調(diào)節(jié)工藝用于調(diào)節(jié)拋光墊表面以維持其處于所需要的和均勻的狀態(tài)。調(diào)節(jié)復(fù)原拋光墊表面，從拋光墊上移除碎屑，并維持穩(wěn)定的去除率。調(diào)節(jié)構(gòu)件一般為具有金剛石表面的盤，在調(diào)節(jié)期間相對旋轉(zhuǎn)的拋光墊被上壓。調(diào)節(jié)操作可以發(fā)生在晶片拋光操作的同時，或晶片拋光操作之前或之后。

因為拋光墊一般大于傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)盤，所以調(diào)節(jié)盤一般在拋光墊旋轉(zhuǎn)時沿拋光墊表面滑動，這樣整個拋光墊表面能夠通過相對較小的傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)盤進(jìn)行調(diào)節(jié)，該傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)盤的直徑可以是大約4英寸或更小。一般地，期望在給定的時間范圍中確定穿過拋光墊的徑向的具體的掃描或掠過的數(shù)目，以提供所需要的調(diào)節(jié)級別。由于拋光墊的尺寸增加了，掃描穿過拋光墊表面的調(diào)節(jié)盤的掃描速度必須增加以維持給定的每分鐘掃描數(shù)目。然而，隨著穿過表面滑動的調(diào)節(jié)盤的速度增加了，調(diào)節(jié)操作的質(zhì)量降低了。

隨著半導(dǎo)體晶片尺寸的增加，調(diào)節(jié)整個拋光墊表面變得更加有挑戰(zhàn)性。半導(dǎo)體晶片尺寸的增加導(dǎo)致了拋光墊的尺寸的相應(yīng)增加。例如，晶片尺寸現(xiàn)在直徑達(dá)到450毫米，這樣的晶片使用直徑可能達(dá)到1米到45英寸的拋光墊進(jìn)行拋光。在調(diào)節(jié)工藝期間，如上所述，該增加的尺寸需要覆蓋更大的表面積。由于制造大尺寸的調(diào)節(jié)盤的金剛石表面的難度，調(diào)節(jié)整個拋光墊表面尤其具有挑戰(zhàn)性。維持直徑大于大約四英寸的金剛石調(diào)節(jié)盤的均勻性和質(zhì)量是困難的，因為這樣的盤必須基本完全是平坦的，平面度的任何偏差將導(dǎo)致金剛石脫離表面，導(dǎo)致拋光墊和晶片表面上的污染和劃痕。

因此，隨著拋光墊的尺寸增加，提供一種調(diào)節(jié)CMP拋光墊的系統(tǒng)和方法是重要的。本發(fā)明解決了這些缺點和難題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決這些以及其他的需求，并針對其目的，在一個方面，本發(fā)明提供了一種用于在襯底上進(jìn)行化學(xué)機械拋光(CMP)的方法。該方法包括在CMP設(shè)備的拋光墊上同時拋光襯底或形成在襯底之上的材料，使用多于一個獨立的可控調(diào)節(jié)構(gòu)件通過促使每個調(diào)節(jié)構(gòu)件的金剛石表面壓住拋光墊而調(diào)節(jié)拋光墊。

根據(jù)另一個方面，本發(fā)明提供了一種用于調(diào)節(jié)CMP設(shè)備的拋光墊的方法，包括同時促使多于一個獨立的可控的調(diào)節(jié)構(gòu)件的調(diào)節(jié)表面抵到CMP設(shè)備的旋轉(zhuǎn)的拋光墊上。

根據(jù)又一個方面，本發(fā)明提供了一種化學(xué)機械拋光設(shè)備。該設(shè)備包括固定設(shè)置在可旋轉(zhuǎn)的臺板上的拋光墊。該設(shè)備還包括載體，其固定待拋光的半導(dǎo)體晶片，壓到拋光墊上。化學(xué)機械拋光設(shè)備還包括多于一個分離的，獨立的可控調(diào)節(jié)裝置，每個包括與拋光墊相接觸的調(diào)節(jié)盤。

附圖說明

本發(fā)明通過以下的詳細(xì)描述結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀能夠得到更好的理解。需要強調(diào)的是，根據(jù)常規(guī)實際做法，附圖的不同特征不需要按比例繪制。正相反，為了清楚，不同特征的尺寸可以任意增大或減小。說明書和附圖中相同的數(shù)字指示相同的特征。

圖1為根據(jù)本發(fā)明的化學(xué)機械拋光設(shè)備的方面的透視圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明的多調(diào)節(jié)盤CMP設(shè)備的另一個方面的透視圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明的一個方面的多個調(diào)節(jié)構(gòu)件的示例性的配置的頂視圖；以及

圖4為根據(jù)本發(fā)明的一個方面的多個調(diào)節(jié)構(gòu)件的另一個示例性的配置的頂視圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供了使用多個調(diào)節(jié)盤同時調(diào)節(jié)CMP設(shè)備中的拋光墊。調(diào)節(jié)可以發(fā)生在原位，如與進(jìn)行晶片拋光操作的同時，或其可以發(fā)生于在半導(dǎo)體晶片上進(jìn)行晶片拋光操作之前或之后。本發(fā)明公開了對于不同尺寸的拋光墊和用于拋光不同尺寸的半導(dǎo)體晶片的應(yīng)用。多個調(diào)節(jié)盤的設(shè)置和方法可以結(jié)合CMP設(shè)備的不同方向和設(shè)置使用。調(diào)節(jié)盤可以是獨立可控的。