專利名稱：流體噴布式固定研磨劑拋光墊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域?qū)儆诎雽?dǎo)體制造過程。具體地說，本發(fā)明涉及用于更有效地對半導(dǎo)體晶片進行拋光和平面化的裝置。
背景技術(shù)：
電子系統(tǒng)和電路對現(xiàn)代社會的進步有顯著的貢獻并用于多種應(yīng)用以取得最佳的結(jié)果。諸如數(shù)字計算機、計算器、音頻設(shè)備、視頻設(shè)備和電話系統(tǒng)之類的多種電子技術(shù)均包括有助于在大多數(shù)商業(yè)、科學(xué)、教育和娛樂領(lǐng)域內(nèi)分析和傳遞數(shù)據(jù)、思想及趨勢方面提高生產(chǎn)率并減少成本的處理器。設(shè)計成能提供這種結(jié)果的電子系統(tǒng)通常包括芯片晶片上的集成電路(IC)。通常，由包括拋光步驟以形成平滑的晶片表面在內(nèi)的處理過程來制造晶片。對IC晶片的制造來說，以有效和充分的方式執(zhí)行拋光步驟是個關(guān)鍵。
用于通常IC的原始材料是有很高純度的硅。使純硅材料變成呈實心柱體的單晶體。然后將這種晶體鋸開(類似面包片)以形成晶片，通過用平版印刷術(shù)(例如照相平版印刷術(shù)、X-射線平版印刷術(shù)等)處理在晶片上增加多個層而將電子組件形成在晶片上。通常，平板印刷術(shù)用于形成這樣的電子組件，這些電子組件包括增加給晶片層的有不同電學(xué)特征的區(qū)域。復(fù)雜的IC通常具有多個不同的疊加層，每一層均疊置在前一層的上面并按多種互連方式包括有多個組件。在將IC組件疊加所說的層內(nèi)時，這些復(fù)雜IC的最終表面外形是凸凹不平的(例如，它們通常類似于有多個上升部或“丘陵”或者下降部或“山谷”的凸凹陸地“山脈”)。
平板照相技術(shù)通常能再現(xiàn)非常精細的表面幾何形狀，并能在將更多的組件(例如電阻、二極管、三極管等)集成進基礎(chǔ)芯片或IC內(nèi)的應(yīng)用中實現(xiàn)更多的優(yōu)點和有效性。將更多的組件包括進芯片內(nèi)的主要方式是使得各個組件變得更小。在照相平版印刷過程中，對焦深的限制對會將更精細的圖像投射到光敏層的表面上產(chǎn)生影響。凸凹的外形(例如曲平版印刷過程中產(chǎn)生的層所導(dǎo)致的凸凹的上升部和下降部)會使焦深問題變得嚴重。復(fù)雜IC的“凸凹”外形會放大對焦深有狹窄限制的效果，這又會限制包括在芯片中的組件的數(shù)量。因此，為了使限定了亞微米幾何形狀的預(yù)定掩模圖像以能在單個晶片上有最大數(shù)量的組件的方式聚焦到各個中問光敏層上，應(yīng)該有精確扁平的表面。精確扁平或完全平面化的表面有助于非常小的焦深操作，并且，還有助于限定和在以后制造非常小的組件。
拋光是獲得晶片層完全平面化的最佳方法。這種方法通常包括通過在晶片表面上摩擦一拋光墊而除掉材料的可丟棄部分。拋光會弄平晶片表面上的高度差，因為，會比低外形的區(qū)域(山谷)更快地除掉外形中高的區(qū)域(丘陵)。多數(shù)拋光技術(shù)不具有在毫米級平面距離上使外形變平整的能力，從而會在拋光后導(dǎo)致遠小于一度的最大角度。
最常用的拋光技術(shù)之一包括化學(xué)機械拋光(CMP)處理法，這種處理法使用噴布在拋光墊上的研磨漿，以便有助于使晶片平滑化和以可預(yù)知的方式平面化。研磨漿的平面化屬性一般由研磨摩擦組分和化學(xué)反應(yīng)組分構(gòu)成。研磨摩擦組分源于懸浮在研磨漿中的研磨用顆粒。研磨用顆粒在與晶片表面作摩擦接觸時會增加拋光熱的研磨特性。化學(xué)反應(yīng)組分歸因于拋光劑，拋光劑與晶片層的材料作化學(xué)反應(yīng)。拋光劑通過與要加以拋光的晶片層的表面作化學(xué)反應(yīng)而軟化或分解所說的表面。研磨摩擦組分和化學(xué)反應(yīng)組分有助于拋光墊從晶片表面上除掉材料。
將研磨漿分布給拋光墊的方式會顯著地影響研磨漿在幫助拋光時的研磨和化學(xué)特性的效果，這又會影響除掉率。傳統(tǒng)的研磨漿分布方法是將研磨漿噴布到拋光墊的頂部，拋光墊將研磨漿傳送至晶片表面。拋光墊材料通常具有凸凹的表面，它包括多個形成在拋光墊表面上的非常小的凹坑和鑿溝。所述凸凹表面上的凹坑和凹槽用作貯存器，它們可收集研磨漿，以便傳給或傳自正被拋光的晶片表面。盡管通常化學(xué)機械拋光過程中使用的研磨漿能提供某些好處，但它們也能導(dǎo)致不利的副作用。
通常研磨漿中自由浮動的研磨顆粒一般會有某些問題。通常的CMP研磨漿的一個問題是因大多數(shù)研磨漿中的不充分的散布穩(wěn)定性而導(dǎo)致的不均勻拋光。重要的是研磨漿在拋光墊和晶片上的均勻分布，因此，能均勻地除掉晶片層。大多數(shù)研磨漿中的固體研磨顆粒會在研磨漿溶液中沉淀和/或聚集。如果晶片的一部分曝露成與過量的研磨漿相接觸，則該部分會被按更快的速度除掉，而未曝露給足夠研磨漿的部分則通常會被按更低的速率除掉，從而會形成凸凹的外形而不是平面化的外形。因此，最好更避免因研磨漿顆粒的凝聚和/或不均勻的分布而導(dǎo)致的不利的非均勻的層去除。
傳統(tǒng)研磨漿分布系統(tǒng)一般不提供研磨漿在晶片表面上的均勻分布。例如，大多數(shù)研磨漿分布系統(tǒng)將新研磨漿提供給晶片的邊緣，然后將研磨漿傳至晶片的中心。但是，在研磨漿到達晶片的中心時，研磨漿的某些研磨特征會失效。因此，新研磨漿會使更多的研磨摩擦力作用于晶片的邊緣，從而能較快地除掉材料，而失效的研磨漿則會使較少的研磨力作用于晶片的中心，從而會較慢地除掉材料，結(jié)果會導(dǎo)致有不均勻拋光的晶片表面。
在拋光過程中隨著研磨漿的消耗，會產(chǎn)生廢顆粒，這些顆粒包括失效的研磨用顆粒以及以晶片上“刮下”的廢料。與失效的研磨用顆粒有關(guān)的顆粒污物具有很不利的影響并且與CMP之后的表面清潔度有關(guān)。失效的研磨顆粒通常不易因化學(xué)反應(yīng)而分解。研磨漿中自由的失效研磨顆粒會增加“廢”顆粒沉積到晶片表面上的可能性。此外，失效的研磨顆粒的殘余物會進入拋光墊的有助于將新研磨漿傳至晶片表面的凹槽和凹坑。為了使拋光墊能有效地傳送新研磨漿，需要作經(jīng)常性的拋光墊調(diào)整，因為，所述要傳送新研磨漿的凹坑和凹槽會填充有失效的研磨漿顆粒。拋光墊調(diào)整的最常用方法是除掉拋光墊表面的一層并使之重新具有新的凹坑和凹槽。對拋光墊的經(jīng)常性調(diào)整一般會延誤拋光過程并增加拋光墊磨損的速率。
希望具有這樣的拋光墊，它不需要來自研磨漿的助研磨物質(zhì)。典型的無研磨漿拋光墊具有帶諸如固定研磨組分或顆粒之類的研磨特征的表面，所述固定研磨組分或顆粒能除掉頂部晶片層的一部分。盡管固定研磨劑拋光墊能免除研磨漿，但顆粒狀污物仍然是個問題，因為，存在有在CMP過程中不夠強得足以除掉來自晶片和拋光墊表面的廢物的有限流體流。此外，擦刮也是個問題，因為，正如在流動研磨漿系統(tǒng)中那樣研磨材料不再是移動的，并且，調(diào)整固定研磨拋光墊是不容易的。
所需要的是能便于以充分且有效的方式去拋光IC晶片表面的系統(tǒng)和方法。所述系統(tǒng)和方法不應(yīng)需要自由浮動的研磨顆粒，也不應(yīng)導(dǎo)致晶片表面上有過度的顆粒污物。所述系統(tǒng)和方法還應(yīng)有助于調(diào)整過程去準備供繼續(xù)使用的拋光墊。所述系統(tǒng)和方法應(yīng)有助于能提高集成電路制造可靠性，使缺陷減少(例如有較低的缺陷密度)并使CMP過程更清潔。
發(fā)明概要本發(fā)明包括一種用于對IC晶片進行高效拋光的流體噴布式固定研磨劑拋光墊裝置和方法。本發(fā)明的流體噴布式固定研磨劑拋光墊裝置和方法利用一種固定研磨劑拋光墊而有助于CMP過程獲得高效的晶片平面化，所述固定研磨拋光墊帶有通過該固定研磨到拋光墊中的開孔提供的流體。本發(fā)明能在沒有由研磨漿顆粒所導(dǎo)致的不利的副作用的情況下獲得一致的除掉率和平滑的拋光晶片表面。例如，因固定研磨漿顆粒聚集而導(dǎo)致的不均勻的層去除、沉積在晶片表面上的研磨漿顆粒、失效的研磨顆粒進入拋光墊的有助于將新研磨漿傳給晶片表面的凹槽和凹坑內(nèi)。
在本發(fā)明的一個實施例中，流體噴布式固定研磨劑拋光墊包括一拋光墊主體，它帶有固定研磨組分和流體噴布導(dǎo)管。所述固定研磨組分可在不借助懸浮于研磨漿內(nèi)的研磨顆粒的情況下于摩擦晶片表面時除掉一部分或整個的晶片層，從而不會有與研磨漿有關(guān)的不利副作用。所述流體噴布導(dǎo)管使流體從流體噴布式固定研磨劑拋光墊的表面流至晶片。所述流體噴布式固定研磨劑拋光墊能噴布多種流體，包括含有有助于拋光過程和/或廢顆粒去除的化合物的流體。此外，本發(fā)明中的流體流強得足以能在拋光過程中從晶片和固定研磨拋光墊的表面上除掉廢料(例如反應(yīng)物、晶片削屑、顆粒狀污物等)。在所述流體噴布式固定研磨劑拋光墊的一個實施例中，經(jīng)由流體噴布導(dǎo)管吸回或抽回廢顆粒。
附圖簡述

圖1A是示出了本發(fā)明一個實施例的流體噴布式固定研磨劑拋光墊的概況的側(cè)視圖；圖1B是本發(fā)明流體噴布式固定研磨劑拋光墊的一個實施例的概況的俯視圖；圖1C示出了本發(fā)明一個實施例中流體噴布導(dǎo)管和研磨組分的一種結(jié)構(gòu)；
圖2A是本發(fā)明一個實施例的流體噴布式固定研磨劑拋光墊CMP系統(tǒng)的俯視圖；圖2B示出了依照本發(fā)明一個實施例的流體噴布式固定研磨劑拋光墊CMP系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖2C是示出了本發(fā)明流體噴布式固定研磨劑拋光墊組件的組成的一個實施例的一部分剪切圖；圖2D是本發(fā)明轉(zhuǎn)動平臺的一個實施例的頂視圖；圖3是依照本發(fā)明一個實施例的流體噴布式固定研磨劑拋光墊方法的步驟的流程圖。
詳細說明以下詳細參照本發(fā)明流體噴布式固定研磨劑拋光勢方法和系統(tǒng)的最佳實施例，附圖中說明了上述實施例的實例。盡管連同所述最佳實施例說明了本發(fā)明，但是，應(yīng)該認識到，它們并不是將本發(fā)明局限于這些實施例。相反，本發(fā)明包括了其它形式、改進形式和等價形式，它們包括在后附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明精神和范圍內(nèi)。此外，在以下對本發(fā)明的詳細說明中，為了能完全地理解本發(fā)明，說明了多種具體的細節(jié)。但是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說很明顯，可在沒有這些具體細節(jié)的情況下實施本發(fā)明。在另外的情況下，為了不去不必要地使本發(fā)明的方面難于理解，故不詳細說明周知的方法、過程、組件和電路。
本發(fā)明是使用拋光墊上固定研磨組分以便借助拋光墊所分布的流體使晶片表面平面化的CMP系統(tǒng)和方法。在進行拋光時，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法經(jīng)過拋光墊中的存取導(dǎo)管噴布流體，以便有效地除掉晶片表面的一部分或整個一層以及在拋光過程中產(chǎn)生的最終廢顆粒。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法使用了拋光墊，該拋光墊包括固定研磨劑并且不依靠研磨漿顆粒，從而能避免源于研磨漿顆粒的不利的副作用。本發(fā)明系統(tǒng)和方法的流體噴布式固定研磨劑拋光墊裝置減少IC晶片制造過程中的生產(chǎn)時間和研磨漿消耗。
圖1A是側(cè)視圖，圖1B是示出了本發(fā)明一個實施例的流體噴布式固定研磨劑拋光墊100概況的俯視圖。流體傳送式固定研磨劑拋光墊100包括拋光墊主體130、固定研磨組分(例如固定研磨組分115)以及流體噴布導(dǎo)管(例如流體噴布導(dǎo)管125)。拋光墊主體130與固定研磨組分115和流體噴布導(dǎo)管125相連。拋光墊主體130具有一定的直徑和基本上與一直徑所限定的平面相平行的下表面以及一基本上與上述直徑所限定的平面相垂直的外部半徑表面。一上表面位于與所述下表面相反的位置處。固定研磨組分115用于在摩擦晶片表面時除掉晶片的一部分。流體噴布導(dǎo)管125從下表面到上表面穿過流體噴布式固定研磨劑拋光墊，其中，流體噴布導(dǎo)管125用于使流體從流體噴布式固定研磨劑拋光墊100的表面流至晶片。流體噴布式固定研磨劑拋光墊100能以有效的方式充分地對晶片進行拋光。
流體噴布式固定研磨劑拋光墊100的固定研磨組分在磨擦晶片表面以除掉整個晶片層的一部分時能提供充分的研磨活動。在流體噴布式固定研磨劑拋光墊100的一個實施例中，固定研磨組分包括與拋光墊表面相連的研磨顆粒，在另一個實施例中，研磨顆粒還被包含成在拋光墊主體的整個體積上均勻地分布。固定研磨組分(例如固定研磨組分125)在流體噴布式固定研磨劑拋光墊100的表面上均勻且密集地分布。在流體噴布式固定研磨劑拋光墊100的某些實施例中，在各流體噴布導(dǎo)管之間存在有多種固定研磨組分或顆粒。流體噴布式固定研磨劑拋光墊100的固定研磨組分不需要來自研磨漿中的研磨顆粒的幫助，所以，使用固定研磨劑拋光墊100的系統(tǒng)和方法不具有與研磨漿有關(guān)的不利的副作用(例如因用過研磨漿顆粒在拋光墊上的聚集或積累而導(dǎo)致的不均勻拋光)。
本發(fā)明能噴布多種流體并適用于多種情形。在本發(fā)明的一個實施例中，流體噴布式固定研磨劑拋光墊可噴布水，在另一個實施例中，流體噴布式固定研磨劑拋光墊可噴布包含某些化合物的溶液，所述化合物在借助于固定研磨組分的情況下與晶片作反應(yīng)。例如，將包括化合物(例如堿或酸)的流體逐漸引導(dǎo)至流體分布式固定研磨劑拋光墊的表面。在另一個實施例中，高pH液體(例如NH4OH)流至流體噴布式固定研磨劑拋光墊的表面并以靜電的方式阻止顆粒粘合于晶片表面并形成缺陷。此外，本發(fā)明除簡單地對到達流體噴布式固定研磨劑拋光墊的某些流體進行開關(guān)控制以外還能連續(xù)地改變流體的化學(xué)組分。這就避免了時間消耗和洗掉含有一種化學(xué)組分的“較舊”溶液和增加含有不同化學(xué)組分(例如用一個以上的步驟和一種化學(xué)性質(zhì)的銅CMP
通過流體噴布式固定研磨劑拋光墊100的導(dǎo)管(例如流體噴布導(dǎo)管125)噴布的流體以多種方式有助于固定組分使晶片平面化。本發(fā)明中的流體流可調(diào)整成使固定研磨組分對晶片表面的刮擦達到最小限度。如上所述，在一個實施例中，流體與晶片表面作化學(xué)反應(yīng)以便軟化該表面，從而通過固定研磨劑拋光墊100的固定研磨組分更容易地使晶片平面化。通過拋光墊將流體直接噴布到晶片表面上能使流體與晶片非常有效和均勻地發(fā)生反應(yīng)。此外，所述流體不包括研磨漿顆粒，從而能避免研磨漿顆粒堵塞拋光墊流體噴布導(dǎo)管。再有，經(jīng)由流體噴布式固定研磨劑拋光墊100的導(dǎo)管噴布的流體有助于除掉顆粒污物。
用流體從晶片表面上和流體噴布式固定研磨劑拋光墊的表面除掉廢料顯著地優(yōu)于單獨的固定研磨劑拋光墊。本發(fā)明中的流體流強得足以在拋光過程中從晶片和固定研磨劑拋光墊的表面上除掉廢物(例如反應(yīng)物、晶片削屑、顆粒污物等)。除掉廢料能使固定研磨劑拋光墊的研磨組分在不受廢顆粒干擾的情況下更有效地接觸和除掉晶片表面。此外，從晶片表面上除掉廢料會減少在晶片表面上由廢顆粒導(dǎo)致缺陷的可能性。再有，就本發(fā)明的噴布式固定研磨劑拋光墊而言，拋光墊調(diào)整是較為簡單的，因為，清潔的流體會被迫經(jīng)過流體噴布導(dǎo)管，從而使得污物廢顆粒離開流體噴布導(dǎo)管以及固定研磨組分周圍的空間。因此，不經(jīng)常需要進行拋光墊調(diào)整，因為，被噴布的流體會使廢物顆粒離開所說的凹坑和凹槽。
存在有多種利用本發(fā)明流體噴布導(dǎo)管的方式。在本發(fā)明的一個實例中，流體噴布式固定研磨劑拋光墊會在將污物顆粒沖刷掉的過程中并在將污物顆粒沖刷掉之后沖刷晶片和流體噴布式固定研磨劑拋光墊的表面。在本發(fā)明的一個實施例中，用流體噴布導(dǎo)管在一定間隔期間噴布流體并按另一預(yù)定間隔收集拋光副產(chǎn)品。例如，流體首先被噴布到流體噴布式固定研磨劑拋光墊的表面上、與廢顆粒相混合，然后通過經(jīng)過流體噴布導(dǎo)管抽取廢顆粒而除掉流體和廢顆粒。在本發(fā)明的一個實施例中，引入較高pH的流體或表面活性劑以便有助于通過經(jīng)過流體噴布導(dǎo)管將顆粒抽離基層而再除掉顆粒，從而能在拋光過程結(jié)束時除掉顆粒。
應(yīng)該認識到，存在有多種本發(fā)明流體噴布式固定研磨劑拋光墊結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的一個實施例中，經(jīng)由所述平臺中心的流體噴布導(dǎo)管引入流體，然后用流體噴布式固定研磨劑拋光墊表面上的導(dǎo)管來分配流體。本發(fā)明流體噴布式固定研磨劑拋光墊的不同實施例具有設(shè)置成能滿足特定環(huán)境具體需求的結(jié)構(gòu)(例如流體噴布導(dǎo)管結(jié)構(gòu))。圖1C示出了本發(fā)明流體噴布式固定研磨劑拋光墊100A的一個實施例中的流體噴布導(dǎo)管和研磨組分的另一種結(jié)構(gòu)。流體噴布式固定研磨劑拋光墊100A包括拋光墊主體173、固定研磨組分(例如固定研磨組分172)以及流體噴布導(dǎo)管(例如流體噴布導(dǎo)管171)。在本發(fā)明的一個實施例中，流體噴布導(dǎo)管的寬度或直徑在1微米至200微米的范圍內(nèi)并且是在制造流體噴布式固定研磨劑拋光墊過程中形成的。
圖2A是本發(fā)明一個實施例的流體噴布式固定研磨劑拋光墊CMP系統(tǒng)200A的俯視圖。CMP系統(tǒng)200包括晶片支架220、流體噴布式固定研磨劑拋光墊組件230以及CMP機250。CMP機250與晶片支架220和流體噴布式固定研磨劑拋光墊組件230相連。CMP系統(tǒng)200的組件相互配合以使IC晶片平面化。晶片支架220將IC片保持在流體噴布式固定研磨劑拋光墊組件230上。流體噴布式固定研磨劑拋光墊組件230通過將流體和物理摩擦力施加給晶片表面而對IC片拋光并使該IC晶片平面化。CMP機250提供一接口以便控制流體噴布式固定研磨劑拋光墊CMP系統(tǒng)200A。
圖2B示出了流體噴布式固定研磨劑拋光墊CMP系統(tǒng)200A的一個實施例的流體噴布式固定研磨劑拋光墊CMP系統(tǒng)200B的側(cè)視圖。流體噴布式固定研磨劑拋光墊CMP系統(tǒng)200B包括晶片支架220、流體噴布式固定研磨劑拋光墊組件230以及CMP機250。CMP機250與晶片支架220和流體噴布式固定研磨劑拋光墊組件230相連。流體噴布式固定研磨劑拋光墊CMP系統(tǒng)200B的組件相互配合以便拋光集成電路(IC)晶片224并使該晶片平面化。
用流體噴布式固定研磨劑拋光墊組件230將流體傳給晶片(例如晶片224)并將研磨摩擦力施加給晶片表面。流體噴布式固定研磨劑拋光墊組件230包括流體噴布式固定研磨劑拋光墊100和轉(zhuǎn)動平臺231。流體噴布式固定研磨劑拋光墊100與轉(zhuǎn)動平臺231相連。流體噴布式固定研磨劑拋光墊100用于使晶片表面平面化。轉(zhuǎn)動平臺231用于使流體噴布式固定研磨劑拋光墊100按預(yù)定速度旋轉(zhuǎn)并將流體傳給流體嘖布式固定研磨劑拋光墊100的流體噴布導(dǎo)管。在本發(fā)明的一個實施例中，流體噴布式固定研磨劑拋光墊100由包括固定研磨顆粒和流體噴布導(dǎo)管的彈性材料制成，以便在不使用上述懸浮在研磨漿中的研磨顆粒的情況下有助于拋光處理。
圖2C是示出了流體噴布式固定研磨劑拋光墊組件230A的組成的一個實施例的一部分的剪切圖。圖2D是本發(fā)明轉(zhuǎn)動平臺231A的一個實施例的頂視圖。轉(zhuǎn)動平臺231A包括轉(zhuǎn)動平臺主體237以及流體噴布導(dǎo)管溝槽(例如流體噴布導(dǎo)管溝槽238或239)。所述流體噴布導(dǎo)管溝槽用于將流體傳給流體噴布式固定研磨劑拋光墊100的流體噴布導(dǎo)管。
晶片支架220托住晶片(例如晶片224)并使其在流體噴布式固定研磨劑拋光墊100上固定就位。晶片支架220包括支架臂221、承載件222以及承載環(huán)223。支架臂221與CMP機250及承載件222相連，而承載件222則與承載環(huán)223相連。晶片224的下表面貼靠在流體噴布式固定研磨劑拋光墊100上。晶片224的上表面靠在承載件222的下表面上。流體噴布式固定研磨劑拋光墊100旋轉(zhuǎn)時，承載件222也使晶片224按預(yù)定速率旋轉(zhuǎn)，同時用預(yù)定量的向下的力迫使晶片達到流體噴布式固定研磨劑拋光墊100上。源于由流體噴布式固定研磨劑拋光墊100和晶片224的旋轉(zhuǎn)活動所引起的摩擦力的研磨相結(jié)合，以便對晶片224拋光并使該片平面化。
流體噴布式固定研磨劑拋光墊CMP系統(tǒng)200A的一個實施例包括一拋光墊調(diào)整器，它有助于保持拋光墊的研磨特征。所述拋光墊調(diào)整器便于除掉磨損和或帶有廢料的拋光墊表面并且便于重構(gòu)拋光墊表面上的凹槽和凹坑。帶有連續(xù)的凸凹表面的拋光墊能產(chǎn)生較快且更加恒定的除掉率。本發(fā)明的流體噴布式固定研磨劑拋光墊有助于上述調(diào)整過程。該流體噴布式固定研磨劑拋光墊有助于阻止累積在拋光墊表面上的多種顆粒(例如失效的研磨漿顆粒、廢晶片顆粒等)堵塞拋光墊表面上的凹槽和凹坑。在本發(fā)明的一個實施例中，來自本發(fā)明流體噴布式固定研磨劑拋光墊的流體會迫使足夠的廢顆粒離開拋光墊表面上的凹坑和凹槽，因此不需要獨立的調(diào)整器來清潔和調(diào)整拋光墊。
CMP機250作為流體噴布式固定研磨劑CMP系統(tǒng)200B的主接口和電機機構(gòu)而進行操作。在本發(fā)明的一個實施例中，CMP機250包括一電機，它使拋光墊組件230旋轉(zhuǎn)。在CMP系統(tǒng)流體噴布式固定研磨劑200B的一個實例中，CMP機250包括—計算機系統(tǒng)，它控制諸如流體流速、承載件222的向下的力和旋轉(zhuǎn)速率、拋光墊組件230的向上的力和旋轉(zhuǎn)速率之類的CMP操作。
圖3是依照本發(fā)明一個實施例的流體噴布式固定研磨劑拋光墊方法300的步驟的流程圖。流體噴布式固定研磨劑拋光墊方法300用固定研磨劑使晶片平面化，同時在沒有研磨顆粒的情況下提供流體。本發(fā)明的方法通過便于固定研磨劑拋光和廢顆粒的去除而有助于CMP過程獲得充分的晶片平面化。本發(fā)明的流體噴布式固定研磨劑拋光墊方法300能減少生產(chǎn)時間以及IC晶片制造過程中的研磨漿消耗。
在步驟310中，噴布流體。在本發(fā)明的一個實施例中，通過流體噴布式固定研磨劑拋光墊來噴布流體。例如，流體噴布式固定研磨劑拋光墊經(jīng)由流體噴布導(dǎo)管(例如流體噴布導(dǎo)管125)來噴布流體。在步驟310中噴布的流體有助于固定組分以多種方式使晶片平面化。本發(fā)明中的流體流可調(diào)整成使固定研磨組分對晶片表面的刮擦達到最小限度。在流體噴布式固定研磨劑拋光墊方法300的一個實施例中，直接通過拋光墊將流體非常有效地直接噴布到晶片表面上。在步驟310中噴布的流體不包括研磨漿顆粒，從而能避免與研磨漿顆粒有關(guān)的不利的副作用。再有，經(jīng)由流體噴布式固定研磨劑拋光墊100的導(dǎo)管噴布的流體有助于除掉顆粒污物。例如，所噴布的流體會迫使廢顆粒(例如反應(yīng)物、晶片削屑、顆粒污物等)離開流體噴布式固定研磨劑拋光墊的凹槽、凹坑和流體噴布導(dǎo)管。
本發(fā)明能噴布多種流體并適用于多種情況。在一個實施例中，將包括化合物(例如堿或酸)的流體逐漸引導(dǎo)至流體分布式固定研磨劑拋光墊的表面，以便以靜電的方式阻止顆粒粘合于晶片表面并形成缺陷。此外，本發(fā)明除簡單地對到達流體噴布式固定研磨劑拋光墊的某些流體進行開關(guān)控制以外還能連續(xù)地改變流體的化學(xué)組分。
在步驟320中，將晶片放置到CMP系統(tǒng)的流體噴布式固定研磨劑拋光墊上。在流體噴布式固定研磨劑拋光墊方法300的一個實施例中，用晶片支架(例如晶片支架220)將晶片(例如晶片224)放置到流體噴布式固定研磨劑拋光墊上。晶片支架使晶片旋轉(zhuǎn)，同時將向下的壓力施加到晶片上，從而使該晶片到達流體噴布式固定研磨劑拋光墊表面上。
在步驟330，用流體噴布式固定研磨劑拋光墊除掉晶片的一部分或整個一層。流體噴布式固定研磨劑拋光墊按預(yù)定的速度旋轉(zhuǎn)并且由帶固定研磨組分的彈性材料制成。在步驟330的一個實施例中，流體噴布式固定研磨劑拋光墊的固定研磨成分(例如嵌入的研磨顆粒)可通過對晶片表面施加摩擦力而除掉晶片的一部分或整個一層。在一個實施例中，流體噴布式固定研磨劑拋光墊在沒有來自研磨漿中研磨顆粒的幫助的情況下除掉晶片的表面。隨著流體噴布式固定研磨劑拋光墊方法300的繼續(xù)，會連續(xù)地從晶片的表面上除掉介電材料，從而獲得預(yù)定的平整度。
在步驟340中，在業(yè)已將晶片完全平面化時，從流體噴布式固定研磨劑拋光墊上拆下晶片。在流體噴布式固定研磨劑拋光墊方法300的一個實施例中，CMP機隨后將晶片(目前處于拋光狀態(tài))向前傳送給生產(chǎn)線中處理的下一個步驟并準備來自隊列中的下一個晶片。
在流體噴布式固定研磨劑拋光墊方法300的一個實施例中，存在有另一個步驟，其中，經(jīng)由流體噴布式固定研磨劑拋光墊吸回流體和廢顆粒。在本發(fā)明的一個實施例中，流體噴布導(dǎo)管在一定間隔期間噴布流體并按另一預(yù)定間隔收集拋光副產(chǎn)品。例如，流體首先被噴布到流體噴布式固定研磨劑拋光墊的表面上，然后，在廢顆粒懸浮在流體中之后，通過流體噴布導(dǎo)管吸回廢顆粒。在本發(fā)明的一個實施例中，引入較高pH的流體或表面活性劑以便有助于除掉廢顆粒。
因此，本發(fā)明的流體噴布式固定研磨劑拋光墊系統(tǒng)和方法便于以充分且有效的方式去拋光IC晶片表面。所述系統(tǒng)和方法不需要自由浮動的研磨顆粒，從而不會導(dǎo)致由研磨漿顆粒引起的不利的副作用，諸如固定研磨漿顆粒聚集而導(dǎo)致的不均勻的層去除、沉積在晶片表面上的研磨漿顆粒污染、失效的研磨顆粒進入拋光墊的有助于將新研磨漿傳給晶片表面的凹槽和凹坑內(nèi)等。所述系統(tǒng)和方法還便于流體均勻地分布至晶片表面的中心，從而避免與晶片表面中心相比不均勻地拋光晶片邊緣。所述系統(tǒng)和方法還有助于調(diào)整過程去準備供繼續(xù)更用的拋光墊。所述系統(tǒng)和方法有助于能提高集成電路制造可靠性的缺陷減少(例如有較低的缺陷密度)和更清潔的CMP過程。使用本發(fā)明的CMP過程比依靠含研磨顆粒的研磨漿的過程更為清潔，因為，沒有失效的研磨顆粒去污染晶片表面。保持CMP工具較清潔的能力會增加該工具對晶片進行處理的可用性，從而因有較少的預(yù)防性維護而使得每一晶片均有較低的成本。
業(yè)已就說明的目的提供了以上對本發(fā)明具體實施例的描述。這些說明并不是窮舉的或者將本發(fā)明局限于所公開的精確形式，很明顯，依照上述內(nèi)容，可以有多種改進形式和變化形式。為了最佳地說明本發(fā)明原理及其實際應(yīng)用而選定并說明了上述應(yīng)用，以使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能最佳地使用本發(fā)明及有多種改進形式的多種實施例，它們適用于預(yù)期的特定用途。后附權(quán)利要求及其等價形式限定了本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種流體噴布式固定研磨劑拋光墊，該拋光墊包括一拋光墊主體，它具有基本上與一直徑所限定的平面相平行并彼此相對的下表面和上表面，這兩個表面均帶有一流體噴布導(dǎo)管，所述流體噴布導(dǎo)管用于使流體從流體噴布式固定研磨劑拋光墊流至晶片；以及與上述拋光墊主體相連的固定研磨組分，該固定研磨組分在摩擦上述晶片表面時除掉該晶片的一部分。
2.如權(quán)利要求1的流體噴布式固定研磨劑拋光墊，其特征在于，所述固定研磨組分不需要來自研磨漿中研磨顆粒的幫助。
3.如權(quán)利要求1的流體噴布式固定研磨劑拋光墊，其特征在于，所述固定研磨組分還包括這樣的研磨顆粒，這些顆粒以在前述拋光墊的上下表面上均勻且密集分布的方式與該上下表面相連。
4.如權(quán)利要求1的流體噴布式固定研磨劑拋光墊，其特征在于，將包括化合物的流體逐漸引導(dǎo)至前述上表面。
5.如權(quán)利要求1的流體噴布式固定研磨劑拋光墊，其特征在于，所述流體流強得足以在拋光過程中從晶片和固定研磨劑拋光墊的表面上除掉廢料。
6.如權(quán)利要求1的流體噴布式固定研磨劑拋光墊，其特征在于，所述流體包括清潔流體，該清潔流體被迫經(jīng)過上述流體噴布導(dǎo)管，并且，所述清潔流體能使得污物廢顆粒離開上述流體噴布導(dǎo)管以及固定研磨組分周圍的空間。
7.一種流體噴布式固定研磨劑拋光墊化學(xué)機械拋光(CMP)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一CMP機，它用于提供一接口以便控制上述流體噴布式固定研磨劑拋光墊CMP系統(tǒng)；一流體噴布式固定研磨劑拋光墊組件，它與上述CMP相連，所述流體噴布式固定研磨劑拋光墊組件用于通過將流體和物理摩擦力施加給所述晶片表面而對IC晶片拋光并使該IC晶片平面化；一晶片支架，它與上述CMP相連，所述晶片支架用于將IC晶片保持在流體噴布式固定研磨劑拋光墊組件上。
8.如權(quán)利要求7的流體噴布式固定研磨劑拋光墊化學(xué)機械拋光(CMP)系統(tǒng)，其特征在于，所述流體噴布式固定研磨劑拋光墊組件包括一流體噴布式固定研磨劑拋光墊，它用于使晶片表面平面化；一轉(zhuǎn)動平臺，它與上述流體噴布式固定研磨劑拋光墊相連，所述轉(zhuǎn)動平臺用于使上述流體噴布式固定研磨劑拋光墊按預(yù)定速度旋轉(zhuǎn)并將流體傳給該流體噴布式固定研磨劑拋光墊。
9.如權(quán)利要求8的流體噴布式固定研磨劑拋光墊化學(xué)機械拋光(CMP)系統(tǒng)，其特征在于，所述流體噴布式固定研磨劑拋光墊包括一拋光墊主體，它具有基本上與一直徑所限定的平面相平行并彼此相對的下表面和上表面，這兩個表面均帶有一流體噴布導(dǎo)管，所述流體噴布導(dǎo)管用于使流體從流體噴布式固定研磨劑拋光墊流至晶片；以及與上述拋光墊主體相連的固定研磨組分，該固定研磨組分在摩擦上述晶片表面時除掉該晶片的一部分。
10.如權(quán)利要求9的流體噴布式固定研磨劑拋光墊化學(xué)機械拋光(CMP)系統(tǒng)，其特征在于，所述研磨組分還包括這樣的研磨顆粒，這些顆粒以均勻且密集分布的方式與前述拋光墊的上下表面相連。
11.如權(quán)利要求9的流體噴布式固定研磨劑拋光墊化學(xué)機械拋光(CMP)系統(tǒng)，其特征在于，所述研磨組分還包括這樣的研磨顆粒，這些顆粒在前述拋光墊主體的整個體積上均勻地分布。
12.如權(quán)利要求8的流體噴布式固定研磨劑拋光墊化學(xué)機械拋光(CMP)系統(tǒng)，其特征在于，所述流體噴布式固定研磨劑拋光墊由包括固定研磨顆粒和流體噴布導(dǎo)管的彈性材料制成，以便在不使用上述懸浮在研磨漿中的研磨顆粒的情況下有助于拋光處理。
13.如權(quán)利要求8的流體噴布式固定研磨劑拋光墊化學(xué)機械拋光(CMP)系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動平臺包括轉(zhuǎn)動平臺主體，它帶有流體噴布導(dǎo)管溝槽，這些流體噴布導(dǎo)管溝槽用于將流體傳給上述流體噴布式固定研磨劑拋光墊的流體噴布導(dǎo)管。
14.如權(quán)利要求8的流體噴布式固定研磨劑拋光墊化學(xué)機械拋光(CMP)系統(tǒng)，其特征在于，所述流體流強得足以在拋光過程中從晶片和固定研磨劑拋光墊的表面上除掉廢料。
15.一種流體噴布式固定研磨劑拋光墊方法，該方法包括下列步驟將晶片放置到CMP系統(tǒng)的流體噴布式固定研磨劑拋光墊上；用一流體噴布式固定研磨劑拋光墊除掉晶片的一部分或整個一層；流體噴布；以及在業(yè)已將所述晶片完全平面化時從流體噴布式固定研磨劑拋光墊上拆下晶片。
16.如權(quán)利要求15的流體噴布式固定研磨劑拋光墊方法，其特征在于，該方法還包括下列步驟使上述由帶固定研磨組分的彈性材料制成的流體噴布式固定研磨劑拋光墊按預(yù)定的速度旋轉(zhuǎn)；以及對晶片表面施加摩擦力而除掉該晶片的一部分或整個一層，以便在沒有來自研磨漿中研磨顆粒的幫助的情況下獲得預(yù)定的平整度。
17.如權(quán)利要求15的流體噴布式固定研磨劑拋光墊方法，其特征在于，經(jīng)由流體噴布式固定研磨劑拋光墊的流體噴布導(dǎo)管來噴布所述流體。
18.如權(quán)利要求15的流體噴布式固定研磨劑拋光墊方法，其特征在于，該方法還包括這樣的步驟將所述流體流調(diào)整成使固定研磨組分對前述晶片表面的刮擦達到最小限度。
19.如權(quán)利要求15的流體噴布式固定研磨劑拋光墊方法，其特征在于，該方法還包括這樣的步驟迫使廢顆粒離開前述流體噴布式固定研磨劑拋光墊的凹槽、凹坑和流體噴布導(dǎo)管。
20.如權(quán)利要求15的流體噴布式固定研磨劑拋光墊方法，其特征在于，該方法還包括這樣的步驟將流體逐漸引導(dǎo)至前進流體噴布式固定研磨劑拋光墊的表面；以及以靜電的方式阻止廢顆粒粘合于所述晶片表面并形成缺陷。
21.如權(quán)利要求15的流體噴布式固定研磨劑拋光墊方法，其特征在于，該方法還包括這樣的步驟經(jīng)由所述流體噴布式固定研磨劑拋光墊吸回廢顆粒。
22.如權(quán)利要求15的流體噴布式固定研磨劑拋光墊方法，其特征在于，該方法還包括這樣的步驟經(jīng)由流體噴布導(dǎo)管抽回廢顆粒。
全文摘要
本發(fā)明是一種使用固定研磨組分以便在將沒有懸浮研磨顆粒的流體噴布到晶片表面上的同時除掉該晶片的一部分或整個一層的流體噴布式固定研磨劑拋光墊CMP系統(tǒng)和方法。流體噴布式固定研磨劑拋光墊壓在晶片表面上同時旋轉(zhuǎn),并且,固定研磨成分提供使晶片表面平面化的摩擦力。所述流體噴布式固定研磨劑拋光墊所噴布的流體有助于固定組分以多種方式達到晶片平面化,包括使晶片表面的刮擦達到最小限度、與晶片表面作化學(xué)反應(yīng)以軟化該表面以及有助于除掉顆粒污物。本發(fā)明中的流體流強得足以能在拋光過程中從晶片和固定研磨拋光墊的表面上除掉廢物(例如反應(yīng)物、晶片削屑、顆粒狀污物等)。在本發(fā)明的一個實施例中,廢顆粒懸浮在流體中,并且,經(jīng)由所述流體噴布式固定研磨劑拋光墊的流體噴布導(dǎo)管吸回所述廢顆粒。
文檔編號B24B37/04GK1337898SQ00803144
公開日2002年2月27日 申請日期2000年9月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月30日
發(fā)明者L·張, A·布拉克, L·維尼斯 申請人:皇家菲利浦電子有限公司