[發明專利]拋光裝置及拋光副產物的去除方法

有效

• 申請號: 201110145429.6
• 申請日: 2011-05-31
• 公開（公告）號: CN102806525A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 陳楓;黎銘琦
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: B24B55/12
• 分類號: B24B55/12;B24B29/02;H01L21/02;H01L21/321
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，特別涉及一種拋光裝置及拋光副產物的去除方法。

背景技術

隨著半導體產業的不斷發展，半導體制作工藝已經進入納米時代，在進行超大規模集成電路芯片的生產時，需要在幾平方厘米的芯片面積上形成數千萬個晶體管和數千萬條互連線，而多層金屬技術使單個集成電路中百萬晶體管和支持元件的內部互連成為可能。而化學機械拋光(CMP，Chemical?Mechanical?Polishing)則成為實現多層金屬技術的主要平坦化技術。

化學機械拋光工藝由IBM于1984年引入集成電路制造工業，并首先用在后道工藝的金屬間絕緣介質(IMD，Inter?Metal?Dielectric)的平坦化，然后通過設備和工藝的改進用于鎢的平坦化，隨后用于淺溝槽隔離(STI)和銅的平坦化?；瘜W機械拋光為近年來IC制程中成長最快、最受重視的一項技術。

化學機械拋光的機理是表面材料與研磨料發生化學反應生成一層相對容易去除的表面層，所述表面層通過研磨料中研磨劑和研磨壓力與拋光墊的相對運動被機械地磨去。特別地，在對金屬材料進行拋光時，研磨料與金屬表面接觸并產生金屬氧化物，并通過研磨去除所述金屬氧化物以達到拋光的效果。

然而，在對金屬材料進行拋光操作時會產生大量的包含金屬離子(例如Cu+、Cu++)的拋光副產物，這個問題在以高去除率對金屬材料進行拋光時顯得尤其嚴重，例如在頂層金屬層和硅通孔(TSV，through?silicon?via)的3D封裝時對銅的拋光操作。金屬層的高去除率將導致高濃度拋光副產物的產生，而這些拋光副產物又會降低對金屬層的去除率，由此影響去除率的穩定性以及增加形成的缺陷。因此，在進行金屬材料的拋光過程中如何高效減少或去除拋光副產物是重要的考慮因素。

圖1是現有技術去除拋光副產物的俯視示意圖。如圖1所示，晶圓101在處于旋轉狀態的拋光臺(圖1中未示出)上的拋光墊103上進行拋光操作，如上所述，對晶圓101表面的金屬材料進行拋光時，會產生大量的包含金屬離子的拋光副產物102(圖中僅對其中一個進行了標識)。在晶圓101在拋光墊103上進行拋光操作時，由于拋光臺處于旋轉狀態，一部分的拋光副產物102會在離心力的作用下隨著拋光液一起被帶走。后續步驟中(此時已將晶圓101從拋光墊103上取走)以去離子水或化學清洗劑對拋光臺上的拋光墊103進行清洗時，拋光臺也處于旋轉狀態，一部分的拋光副產物102會在離心力的作用下隨著去離子水或化學清洗劑一起被帶走。圖2是現有技術去除拋光副產物的正視示意圖，如圖2所示，拋光頭104真空吸附住晶圓101，置于拋光臺100上的拋光墊103上進行拋光操作，拋光臺100在轉軸105的帶動下旋轉，拋光頭104也可以旋轉，拋光副產物102在離心力的作用下隨著拋光液、去離子水或化學清洗劑被一起帶走。但是，現有技術對拋光副產物的去除效率十分有限，特別是對于具有較長拋光時間和去除較厚金屬層的拋光過程。

相關技術還可參考申請號為US20010031558A1的美國專利申請，該專利公開了一種在鋁金屬進行化學機械拋光時消除拋光墊因殘留的拋光副產物而使晶圓刮傷的方法。

發明內容

本發明要解決的問題是現有技術中對金屬材料進行拋光操作后產生的拋光副產物的去除效率較低。

為解決上述問題，本發明提供一種拋光副產物的去除方法，包括：

在拋光臺的中心位置設置正電極，在拋光臺的邊緣位置設置負電極，

對金屬材料進行拋光后，在所述正電極與負電極之間施加電壓；

旋轉所述拋光臺，以去離子水或化學清洗劑沖洗拋光墊，去除對金屬材料進行拋光后產生的拋光副產物。

可選的，將所述負電極環繞設置于所述拋光臺表面的邊緣位置。

可選的，在以去離子水或化學清洗劑沖洗拋光墊后，還包括對拋光墊進行修整。

可選的，所述對拋光墊進行修整是通過金剛石拋光墊修整器完成的。

可選的，所述拋光臺的轉速為10～120轉/分鐘(RPM，Revolutions?Per?Minute)。

可選的，施加于所述正電極與負電極之間的電壓為0～10V。

可選的，所述正電極和負電極的材料為金屬或其表面電鍍有金屬。

為解決上述問題，本發明還提供了一種拋光裝置，包括：電源、設置于拋光臺的中心位置的正電極以及設置于拋光臺的邊緣位置的負電極，所述正電極與所述電源的正極連接，所述負電極與所述電源的負極連接。

可選的，所述負電極為環狀電極，環繞設置于所述拋光臺表面的邊緣位置。