專利名稱：用于在半導(dǎo)體制造中實(shí)施拋光工藝的方法和裝置的制作方法
用于在半導(dǎo)體制造中實(shí)施拋光工藝的方法和裝置技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明一般地涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，更具體地來說，涉及半導(dǎo)體制造裝置及其方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體集成電路(IC)工業(yè)經(jīng)歷了快速發(fā)展。IC材料和設(shè)計(jì)的技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)產(chǎn)生 了多代1C，其中，每一代都比前一代具有更小和更復(fù)雜的電路。然而，這些進(jìn)步增加了處理 和制造IC的復(fù)雜度，并且對于這些將被實(shí)現(xiàn)的進(jìn)步，需要IC處理和制造的類似開發(fā)。在集 成電路演進(jìn)的過程中，功能密度(即，每單位芯片面積互連器件的數(shù)量)通常增加，同時(shí)幾 何尺寸(即，可使用制造工藝創(chuàng)建的最小部件(或線))減小。
為了制造這些半導(dǎo)體器件，實(shí)施多個(gè)半導(dǎo)體制造工藝。這些工藝中的一種是化學(xué) 機(jī)械拋光(CMP)工藝，實(shí)施該CMP工藝以拋光晶圓的表面。然而，傳統(tǒng)的CMP工藝會(huì)具有晶 圓擦傷問題，這會(huì)導(dǎo)致晶圓驗(yàn)收測驗(yàn)失敗或低晶圓產(chǎn)量。
因此，雖然現(xiàn)有的CMP工藝一般足以用于它們預(yù)期的目的，但它們不能在每一個(gè) 方面都完全滿足要求。發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的缺陷，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種半導(dǎo)體制 造裝置，包括拋光頭；保持結(jié)構(gòu)，連接至所述拋光頭，其中，所述保持結(jié)構(gòu)用于將晶圓保持 在適當(dāng)位置；以及嵌入所述保持結(jié)構(gòu)的部件，其中，所述部件比所述晶圓軟，以及其中，所述 部件用于與所述晶圓的傾斜區(qū)域進(jìn)行接觸。
在該半導(dǎo)體制造裝置中，所述保持結(jié)構(gòu)通過旋轉(zhuǎn)的柔性機(jī)構(gòu)連接至所述拋光頭， 使得所述保持結(jié)構(gòu)用于圍繞所述晶圓旋轉(zhuǎn)360度。
在該半導(dǎo)體制造裝置中，所述保持結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)用于從所述晶圓去除傾斜缺陷。
在該半導(dǎo)體制造裝置中，所述旋轉(zhuǎn)的柔性機(jī)構(gòu)包括跟蹤球。
在該半導(dǎo)體制造裝置中，所述保持結(jié)構(gòu)用于與所述拋光頭的旋轉(zhuǎn)相獨(dú)立地進(jìn)行旋 轉(zhuǎn)。
該半導(dǎo)體制造裝置還包括噴嘴，連接至所述拋光頭，所述噴嘴用于向所述晶圓散 布清潔溶液。
在該半導(dǎo)體制造裝置中，所述噴嘴通過旋轉(zhuǎn)的柔性機(jī)構(gòu)連接至所述拋光頭，使得 所述噴嘴進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以向所述晶圓的所述傾斜區(qū)域散布所述清潔溶液。
在該半導(dǎo)體制造裝置中，所述部件具有凹部，所述凹部用于在其中容納所述晶圓 的所述傾斜區(qū)域。
在該半導(dǎo)體制造裝置中，所述半導(dǎo)體制造裝置用于實(shí)施化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工 藝。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種在半導(dǎo)體制造中使用的拋光頭，包括保持 環(huán)，可旋轉(zhuǎn)地連接至所述拋光頭，其中，所述保持環(huán)用于緊固將被拋光的晶圓；軟材料部件，位于所述保持環(huán)內(nèi)，其中，所述軟材料部件比硅軟，并且所述軟材料部件用于在拋光工藝期 間研磨所述晶圓的傾斜區(qū)域；以及噴嘴，可旋轉(zhuǎn)地連接至所述拋光頭，其中，所述噴嘴用于 在所述拋光工藝期間向所述晶圓的所述傾斜區(qū)域散布清潔溶液。
在該拋光頭中，所述保持環(huán)和所述噴嘴都通過跟蹤球連接至所述拋光頭，所述跟 蹤球允許進(jìn)行360度旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
在該拋光頭中，與所述拋光頭相對于所述晶圓的表面的移動(dòng)獨(dú)立地實(shí)施所述保持 環(huán)圍繞所述晶圓的所述傾斜區(qū)域的旋轉(zhuǎn)。
在該拋光頭中，所述保持環(huán)用于通過循環(huán)地圍繞所述傾斜區(qū)域研磨所述軟材料部 件來松動(dòng)位于所述傾斜區(qū)域的不期望有的顆粒；以及所述噴嘴用于通過所述清潔溶液從所 述晶圓沖洗掉所述顆粒來去除松動(dòng)的不期望有的顆粒。
在該拋光頭中，所述軟材料部件被成型為具有有角凹部，在所述有角凹部中容納 所述晶圓的所述傾斜區(qū)域。
在該拋光頭中，所述拋光頭用于實(shí)施化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種半導(dǎo)體制造的方法，包括在保持結(jié)構(gòu)內(nèi)放置 晶圓，所述保持結(jié)構(gòu)包括比所述晶圓軟且用于與所述晶圓的傾斜區(qū)域進(jìn)行接觸的部件；圍 繞所述晶圓的所述傾斜區(qū)域旋轉(zhuǎn)所述保持結(jié)構(gòu)，以通過所述保持結(jié)構(gòu)的所述部件拋光所述 晶圓的所述傾斜區(qū)域；向所述晶圓散布清潔溶液；以及拋光所述晶圓的表面。
在該方法中，旋轉(zhuǎn)包括傾斜缺陷從所述晶圓的所述傾斜區(qū)域松動(dòng)；以及散布包括 從所述晶圓洗掉所述松動(dòng)的傾斜缺陷。
在該方法中，所述保持結(jié)構(gòu)和所述噴嘴都可旋轉(zhuǎn)地連接至所述拋光頭，以及其中， 通過相對于拋光墊移動(dòng)所述拋光頭來實(shí)施拋光。
在該方法中，相互獨(dú)立地實(shí)施旋轉(zhuǎn)所述保持結(jié)構(gòu)和拋光。
在該方法中，所述保持結(jié)構(gòu)和所述噴嘴都通過跟蹤球連接至所述拋光頭。


當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，根據(jù)以下詳細(xì)描述更好地理解本發(fā)明的多個(gè)方面。應(yīng)該 強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)工業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各種部件沒有按比例繪制。實(shí)際上，為了討論的清楚，可以 任意增加或減小各種部件的尺寸。
圖1是根據(jù)本發(fā)明各個(gè)方面的晶圓拋光頭的簡化示意圖。
圖2A至圖2C是根據(jù)本發(fā)明各個(gè)方面的圖1的晶圓拋光頭的各個(gè)部件的示意圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明各個(gè)方面的晶圓和作為圖1的晶圓拋光頭的一部分的保持結(jié)構(gòu) 的不意性俯視圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明各個(gè)方面的保持結(jié)構(gòu)和耦合機(jī)構(gòu)的示意圖。
圖5A和圖5B是根據(jù)本發(fā)明各個(gè)方面的晶圓的傾斜區(qū)域和保持結(jié)構(gòu)的一部分的示 意性幾何形狀和尺寸圖。
圖6至圖8是根據(jù)本發(fā)明各個(gè)方面的處于各個(gè)制造階段的晶圓拋光頭的示意圖。
圖9是示出根據(jù)本發(fā)明各個(gè)方面的實(shí)施晶圓拋光工藝的方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
應(yīng)該理解，以下發(fā)明提供了用于實(shí)施各個(gè)實(shí)施例的不同特征的許多不同的實(shí)施例 或?qū)嵗?。以下描述部件和配置的具體實(shí)例以簡化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅僅是實(shí)例而不用于 限制。例如，以下第一部件形成在第二部件上方的描述可以包括第一和第二部件被形成為 直接接觸的實(shí)施例，并且還可以包括附加部件可以形成在第一和第二部件之間使得第一和 第二部件沒有直接接觸的實(shí)施例。此外，本發(fā)明可以在各個(gè)實(shí)例中重復(fù)參考標(biāo)號和/或字 母。這種重復(fù)是為了簡化和清楚的目的，并且其本身并沒有指定所討論的各個(gè)實(shí)施例和/ 或結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。
在半導(dǎo)體制造期間，可以實(shí)施諸如化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝的拋光工藝以拋光和 平坦化晶圓的表面。然而，通過先前工藝(例如，通過先前的光刻或沉積工藝)在晶圓上積 聚殘留顆粒。尤其是，如果在晶圓的傾斜區(qū)域上(即，在晶圓的側(cè)面上)積聚顆粒，則這些 顆粒難以去除。這至少部分由于晶圓的傾斜區(qū)域(bevel region)比晶圓的頂面和底面更 不容易接近且更加難以沖洗的事實(shí)。換言之，可以在晶圓表面上散布沖洗溶液，以洗掉表面 上的顆粒或殘留物，但是相同的沖洗溶液不能夠有效地到達(dá)傾斜區(qū)域。因此，沖洗溶液不能 夠有效且充分地洗掉沉積在晶圓的傾斜區(qū)域上的顆?；驓埩粑?。在CMP工藝期間，這些顆 ?？梢耘cCMP拋光頭的拋光墊接觸，并且導(dǎo)致晶圓表面的擦傷。晶圓上的擦傷導(dǎo)致晶圓故 障或產(chǎn)量降低。
根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面，以下討論實(shí)施充分減少晶圓擦傷的晶圓拋光工藝的改進(jìn) 方法和裝置。圖1是CMP拋光頭100的簡化示意性部分截面圖。晶圓110被放置在拋光頭 的下方。在實(shí)施例中，晶圓Iio為摻雜諸如硼的P型摻雜物的硅襯底(例如，P型襯底)或 者摻雜諸如磷的N型摻雜物的硅襯底(例如，N型襯底)。在其他實(shí)施例中，晶圓110可以 包括其他元素半導(dǎo)體，諸如鍺和金剛石。在又一些實(shí)施例中，晶圓110可以任選地包括化合 物半導(dǎo)體和/或合金半導(dǎo)體。此外，晶圓110可包括外延層(印i層)，可以發(fā)生應(yīng)變來用于 性能提高，并且可以包括絕緣體上硅(SOI)結(jié)構(gòu)。晶圓110還可以包括通過半導(dǎo)體器件形 成的電路。這些半導(dǎo)體器件可包括晶體管、電阻器、電容器、電感器等。
晶圓110具有傾斜區(qū)域110A，其包括位于其側(cè)面上的部分晶圓110。通過先前的 制造工藝，殘留物或顆粒115形成在晶圓110的傾斜區(qū)域IlOA上方。殘留物或顆粒115還 可以被稱為傾斜缺陷115。在以下段落中，更加詳細(xì)地描述去除傾斜缺陷115的方法和裝置 (以避免拋光期間的晶圓擦傷)。
CMP拋光頭包括位于晶圓110上方的隔膜120。隔膜120可包括柔性或柔韌材料， 例如合成橡膠。在一個(gè)實(shí)施例中，在拋光期間，隔膜120壓在晶圓110上并與晶圓表面接觸。 晶圓拋光工藝期間隔膜120的使用可以減小晶圓110的變形。
CMP拋光頭包括保持環(huán)130 (也被稱為保持器環(huán))。在拋光工藝期間，晶圓110通 過保持環(huán)130來緊固。保持環(huán)130包括相對較硬的材料組成，例如，其中密封不銹鋼環(huán)的聚 亞苯基硫化物或聚碳酸酯。如果保持環(huán)130與晶圓110的傾斜區(qū)域IlOA進(jìn)行直接接觸，則 保持環(huán)130的硬度可能引起問題。例如，如果在傾斜區(qū)域被拋光的同時(shí)保持環(huán)130與晶圓 110的傾斜區(qū)域IlOA進(jìn)行物理接觸，則晶圓110會(huì)經(jīng)歷破裂。此外，傾斜缺陷115會(huì)粘在保 持環(huán)130和晶圓110的傾斜區(qū)域IlOA之間，結(jié)果將不利于去除。這些是傳統(tǒng)CMP拋光頭所 面對的一些問題。
為了解決傳統(tǒng)CMP拋光頭的這些缺點(diǎn)，圖1中的CMP拋光頭100的保持環(huán)130包括嵌入式軟材料部件140。軟材料部件140具有比晶圓軟的材料組成。在實(shí)施例中，軟材 料部件140比硅軟。例如，軟材料部件140可包括海綿材料。在一些實(shí)施例中，軟材料部件 140與傾斜缺陷115進(jìn)行直接的物理接觸。軟材料部件140的軟度允許從晶圓110擦掉傾 斜缺陷115而不引起晶圓110的破裂。
保持環(huán)130通過旋轉(zhuǎn)的柔性結(jié)構(gòu)(例如，圓筒(cylinder) 150)連接至CMP拋光頭 100的剩余部分。圓筒150其中包括跟蹤球，其連接至保持環(huán)130并允許保持環(huán)130旋轉(zhuǎn) 360度。圓筒150還可以上下移動(dòng)以調(diào)整保持環(huán)130的位置。保持環(huán)130的位置和旋轉(zhuǎn)移 動(dòng)(通過圓筒150進(jìn)行)的靈活性允許保持環(huán)130用于拋光晶圓110的傾斜區(qū)域110A，以 去除傾斜缺陷115。
CMP拋光頭100還包括一個(gè)或多個(gè)噴嘴160。噴嘴160被定位為與晶圓110的傾 斜區(qū)域IlOA相鄰。在拋光工藝期間，噴嘴160用于散布清潔溶液(諸如去離子水(DIW)或 化學(xué)物質(zhì))來清潔傾斜區(qū)域IlOA并沖掉傾斜缺陷115。
CMP拋光頭100還包括內(nèi)管170，其為用于壓力檢測的傳感器部件。
圖2A至圖2C是圖1的CMP拋光頭100的各種部件的分解截面圖。圖2A示出了 CMP拋光頭100的部件100A。其中，部件100A包括隔膜120、噴嘴160和內(nèi)管170。圖2B 示出了 CMP拋光頭100的部件100B。其中，部件IOB包括圓筒150。圖2C示出了 CMP拋光 頭100的部件100C。部件100C包括保持環(huán)130、其包括軟材料部件140。
在拋光工藝期間，壓力通過部件100A傳送至晶圓110，并且CMP拋光頭部件100A、 100B和100C可以組合在一起以實(shí)施拋光頭的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)。拋光頭可以穿過晶圓110的上表 面(或下表面)進(jìn)行移動(dòng)(圖1)，以對晶圓表面進(jìn)行平坦化。同時(shí)，CMP拋光頭部件100B 和100C可以進(jìn)行組合以實(shí)施保持環(huán)130的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，可以與拋光頭的旋轉(zhuǎn)獨(dú)立地實(shí)施該旋 轉(zhuǎn)移動(dòng)。換句話說，可以與移動(dòng)拋光頭以拋光晶圓110的表面同時(shí)地旋轉(zhuǎn)保持環(huán)130(具體 地，軟材料部件140)以拋光晶圓110的傾斜區(qū)域110A。
在圖3中示出了拋光晶圓的傾斜區(qū)域IIOA的工藝，該圖3示出了保持環(huán)130和晶 圓Iio的示意性俯視圖。如圖3所示，晶圓110位于包含嵌入式軟材料部件140的保持環(huán) 130內(nèi)。傾斜缺陷115駐留在晶圓110的邊緣或傾斜區(qū)域IlOA上。隨著在拋光工藝期間晶 圓110的上表面被拋光，保持環(huán)130也進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。保持環(huán)130的旋轉(zhuǎn)使得保持環(huán)130的軟 材料部件140與傾斜缺陷115進(jìn)行物理接觸并研磨缺陷以使其松動(dòng)。
在傾斜缺陷115松動(dòng)的同時(shí)，噴嘴160(圖3中未示出)向傾斜區(qū)域IlOA散布諸 如DIW或化學(xué)物質(zhì)的清潔溶液，以洗掉傾斜缺陷115。應(yīng)該理解，在一些實(shí)施例中，噴嘴160 還可以在拋光工藝結(jié)束之后散布溶液。如上所討論的，保持環(huán)110的軟材料部件140允許 傾斜缺陷115被去除而沒有使晶圓破裂。此外，噴嘴160洗掉傾斜缺陷115的實(shí)施簡化了 傾斜缺陷區(qū)域工藝，這是因?yàn)楝F(xiàn)有的CMP拋光頭可以要求獨(dú)立的清潔拋光頭以散布清潔溶 液來洗掉傾斜缺陷。相比較，噴嘴160在CMP拋光頭100內(nèi)的集成幫助節(jié)省成本并減少制 造工藝時(shí)間。
圖4是上面根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例討論的圓筒150和保持環(huán)130更加詳細(xì)的示意性 截面圖。保持環(huán)130 (包含嵌入式軟材料部件140)通過可旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)200連接至圓筒150。 可旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)200能夠在所有方向上旋轉(zhuǎn)360度。在本文所示的實(shí)施例中，可旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)200 包括跟蹤球。在可選實(shí)施例中，其他適當(dāng)?shù)脑O(shè)備可用于實(shí)施可旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)200。
可旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)200的旋轉(zhuǎn)靈活性允許保持環(huán)130以預(yù)期方式動(dòng)態(tài)地旋轉(zhuǎn)，例如，圍繞晶圓110的傾斜區(qū)域IlOA旋轉(zhuǎn)360度(圖1和圖3)。應(yīng)該理解，噴嘴160均可以通過諸如跟蹤球的類似可旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接至CMP拋光頭的部件100A。如此，噴嘴160的定位和噴射角度可以通過跟蹤球進(jìn)行靈活調(diào)整。
圓筒150還包括桿210，圓筒150通過桿210連接至CMP拋光頭部件100A。在實(shí)施例中，桿210可伸縮，這允許圓筒150垂直上下移動(dòng)(因此允許保持環(huán)130垂直上下移動(dòng))。 例如，一旦完成晶圓傾斜拋光工藝，保持環(huán)130可以向上移動(dòng)。
圖5A和圖5B分別是晶圓110的一部分和包含軟材料部件140的保持環(huán)130的示意性部分截面圖。更詳細(xì)地，圖5A示出了根據(jù)實(shí)施例的晶圓110的傾斜區(qū)域IlOA的幾何形狀和尺寸條件，以及圖5B示出了根據(jù)實(shí)施例的用于嵌入式軟材料部件140的幾何形狀和尺寸要求。
參照圖5A，傾斜區(qū)域IlOA是晶圓110的有角(或彎曲)端部。有角端部的曲率 (其可以通過角度來測量)在圖5A中表示為&和1 2。有角端部具有傾斜上表面和下表面， 該傾斜上表面和下表面分別與晶圓110的上表面和下表面形成角度Angle1和Angle2。有角端部的這些傾斜上表面和下表面分別具有橫向尺寸(寬度M1和A2以及分別具有垂直尺寸(高度)82和^。有角端部的側(cè)面具有垂直尺寸I。晶圓110具有厚度(垂直尺寸)T。 在所不實(shí)施例中，T基本上等于BpB2和B3的總和。
參照圖5B，軟材料部件140具有有角凹部240，其被配置為容納晶圓110的傾斜區(qū)域110A。有角凹部240具有在圖5B中表示為！^和^的曲率。有角凹部240具有傾斜上表面和下表面，該傾斜上表面和下表面分別與平行于晶圓110的上表面和下表面的線形成角度An gle3和八叩164。有角凹部240的這些傾斜上表面和下表面分別具有橫向尺寸(寬度) B1和a2以及分別具有垂直尺寸(高度)b2和b3。有角凹部240的側(cè)面具有垂直尺寸Iv有角凹部240具有垂直尺寸t，在所示實(shí)施例中，t基本上等于bp b2和b3的總和。嵌入式軟材料部件140具有垂直尺寸t’。軟材料部件140還具有用于其頂邊的水平尺寸a3和用于其底邊的水平尺寸a4。
在實(shí)施例中，以下幾何形狀和尺寸條件為真
t，> t > T
aj, a2 > A1, A2
￡!3，〉過1，
b1 > B1
b2, b3 > B2, B3
r1； r2 > R1, R2
Angle3, Angle4 > Angle1, Angle2
上面列出的這些幾何形狀和尺寸條件幫助確保晶圓110的傾斜區(qū)域IlOA可以充分且有效地容納在保持環(huán)130的軟材料部件140的凹部240內(nèi)。此外，上面列出的這些幾何形狀和尺寸條件還幫助確保在傾斜區(qū)域IlOA和軟材料部件140之間創(chuàng)建物理接觸的最佳量。以這種方式，傾斜區(qū)域IlOA(和形成在其上的缺陷)可以在上述傾斜拋光和噴嘴沖洗工藝期間有效地松動(dòng)并洗掉。
圖6至圖8是處于拋光工藝的各個(gè)階段的CMP拋光頭100的簡化示意性截面圖。參照圖6，在制造的晶圓傾斜拋光階段中，通過CMP拋光頭100來拋光晶圓110的傾斜區(qū)域 IlOA0通過保持環(huán)130緊固晶圓110。晶圓110的傾斜區(qū)域IlOA與嵌入保持環(huán)130內(nèi)的 軟材料部件140進(jìn)行物理接觸。如上所討論的，保持環(huán)130能夠圍繞晶圓110旋轉(zhuǎn)360度。 以這種方式,傾斜缺陷115從傾斜區(qū)域IlOA中松動(dòng)。
參照圖7，在制造的沖洗階段，噴嘴160向晶圓110的傾斜區(qū)域IlOA噴射沖洗溶 液，例如DIW或化學(xué)物質(zhì)。由于傾斜缺陷115已經(jīng)通過保持環(huán)130的旋轉(zhuǎn)從圖6所示先前 的制造階段松動(dòng)，所以沖洗溶液的噴射幫助從晶圓110沖掉傾斜缺陷115。還應(yīng)該理解，由 于噴嘴160靈活旋轉(zhuǎn)，所以可以將噴嘴配置為還向晶圓110的前表面上噴射清潔溶液，從而 去除駐留在晶圓110的前表面上的任何缺陷。噴嘴160在CMP拋光頭100 (與獨(dú)立的處理 拋光頭相對)內(nèi)的集成幫助簡化制造工藝并減少制造成本，這是因?yàn)榭梢允褂脝蝹€(gè)制造拋 光頭在一個(gè)制造階段中同時(shí)進(jìn)行晶圓拋光和清潔。
在該階段期間，位于晶圓110下方的內(nèi)部壓盤300可用于向晶圓110的底面或背 面散布清潔溶液。內(nèi)部壓盤300可以裝配有類似于噴嘴160的旋轉(zhuǎn)柔性噴嘴。可以從這些 噴嘴散布清潔溶液以清洗晶圓110的背面并去除設(shè)置在其上的缺陷。
參照圖8，在制造的晶圓表面拋光階段中，保持環(huán)130向上移動(dòng)(例如，通過圖4的 可伸縮棒210)。晶圓110的背面壓在拋光墊350上。拋光墊具有硬且平滑的表面。CMP拋 光頭100旋轉(zhuǎn)晶圓110，并使該晶圓相對于拋光墊350橫向移動(dòng)。以這種方式，晶圓110的 背面可以通過拋光墊進(jìn)行平坦化。應(yīng)該理解，可以以相同方式平坦化晶圓110的正面或頂 面(通過使晶圓110倒裝)。由于已經(jīng)在先前工藝中有效去除了傾斜缺陷，所以缺陷顆粒不 太可能粘在拋光墊和晶圓表面之間。因此，充分消除了晶圓擦傷。
圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面的實(shí)施拋光工藝的方法400的流程圖。然而， 應(yīng)該理解，可以在圖9的方法400之前、之間和之后實(shí)施附加工藝，但是為了簡化本文沒有 討論這些工藝。方法400包括框410，其中，將晶圓置于保持環(huán)結(jié)構(gòu)內(nèi)。保持環(huán)結(jié)構(gòu)包括比 晶圓軟且用于與晶圓的傾斜區(qū)域進(jìn)行接觸的部件。方法400包括框420，其中，保持環(huán)結(jié)構(gòu) 圍繞晶圓的傾斜區(qū)域旋轉(zhuǎn)，以通過保持結(jié)構(gòu)的部件拋光晶圓的傾斜區(qū)域。方法400包括框 430，其中，向晶圓散布清潔溶液。方法400包括框440，其中，晶圓的表面被拋光并進(jìn)行后清 潔。
根據(jù)本發(fā)明各個(gè)方面公開的CMP拋光頭相對于傳統(tǒng)的CMP拋光頭提供了許多優(yōu) 點(diǎn)，應(yīng)該理解，CMP拋光頭的其他實(shí)施例可以提供不同的優(yōu)點(diǎn)，并且對于所有實(shí)施例并不要 求特定優(yōu)點(diǎn)。通過嵌入保持環(huán)的軟材料部件提供了一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。軟材料部件可以用于研磨晶 圓的傾斜區(qū)域。嵌入部件的軟度減小了晶圓傾斜拋光工藝期間晶圓斷裂的可能性，從而提聞了晶圓廣量。
通過旋轉(zhuǎn)柔性耦合機(jī)構(gòu)(例如，跟蹤球)提高了另一優(yōu)點(diǎn)，保持環(huán)通過該機(jī)構(gòu)連接 至CMP拋光頭。旋轉(zhuǎn)柔性連接機(jī)構(gòu)允許保持環(huán)具有動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)移動(dòng)。因此，保持環(huán)可用于通 過圍繞晶圓旋轉(zhuǎn)并利用其嵌入式軟材料部件研磨晶圓的傾斜區(qū)域來拋光晶圓的傾斜區(qū)域。 傾斜區(qū)域的拋光松動(dòng)傾斜缺陷(該傾斜缺陷可以是在先前制造工藝中形成在晶圓上的不 期望的顆?；驓埩粑?，使得稍后可以有效去除該傾斜缺陷。
通過噴嘴提供了又一優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面，噴嘴集成到CMP拋光頭中，例 如，其可以旋轉(zhuǎn)地連接至CMP拋光頭。因此，可以在晶圓拋光工藝期間在晶圓上散布清潔溶液以洗掉缺陷顆粒。相比較，傳統(tǒng)的CMP方法和裝置可以要求獨(dú)立的清潔拋光頭用于清潔 晶圓表面。因此，本文噴嘴的集成縮短了制造時(shí)間并減少了制造成本。此外，噴嘴可以通過 旋轉(zhuǎn)柔性連接機(jī)構(gòu)連接至CMP拋光頭，這允許噴嘴指向精確的預(yù)期清潔區(qū)域，因此有效地 清潔該區(qū)域。
本發(fā)明的一種寬泛形式涉及半導(dǎo)體制造裝置。該半導(dǎo)體制造裝置包括拋光頭； 保持結(jié)構(gòu)，連接至拋光頭，其中，保持結(jié)構(gòu)用于將晶圓保持在適當(dāng)位置；以及嵌入保持結(jié)構(gòu) 的部件，其中，該部件比晶圓軟，以及其中，該部件用于與晶圓的傾斜區(qū)域進(jìn)行接觸。
拋光頭包括保持環(huán)，可旋轉(zhuǎn)地耦合至拋光頭，其中，保持環(huán)用于緊固將被拋光的 晶圓；軟材料部件，位于保持環(huán)內(nèi)，其中，軟材料部件比硅軟，并且其中，軟材料部件用于在 拋光工藝期間研磨晶圓的傾斜區(qū)域；以及噴嘴，可旋轉(zhuǎn)地連接至拋光頭，其中，噴嘴用于在 拋光工藝期間向晶圓的傾斜區(qū)域散布清潔溶液。
本發(fā)明的又一寬泛形式涉及制造半導(dǎo)體器件的方法。該方法包括在保持結(jié)構(gòu)內(nèi) 放置晶圓，保持結(jié)構(gòu)包括比晶圓軟且用于與晶圓的傾斜區(qū)域進(jìn)行接觸的部件；保持結(jié)構(gòu)圍 繞晶圓的傾斜區(qū)域旋轉(zhuǎn)以通過保持結(jié)構(gòu)的部件拋光晶圓的傾斜區(qū)域；向晶圓散布清潔溶 液；以及拋光晶圓的表面。
前面概述了多個(gè)實(shí)施例的特征，使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好地理解以上詳細(xì) 描述。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，他們可以容易地將本發(fā)明作為基礎(chǔ)來設(shè)計(jì)或修改用 于實(shí)施與本文引入實(shí)施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)點(diǎn)的其他工藝和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域的技 術(shù)人員還應(yīng)該意識(shí)到，這種等效構(gòu)造不背離本發(fā)明的主旨和范圍，并且他們可以進(jìn)行各種 改變、替換和修改而不背離本發(fā)明的主旨和范圍。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體制造裝置，包括 拋光頭； 保持結(jié)構(gòu)，連接至所述拋光頭，其中，所述保持結(jié)構(gòu)用于將晶圓保持在適當(dāng)位置；以及 嵌入所述保持結(jié)構(gòu)的部件，其中，所述部件比所述晶圓軟，以及其中，所述部件用于與所述晶圓的傾斜區(qū)域進(jìn)行接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體制造裝置，其中，所述保持結(jié)構(gòu)通過旋轉(zhuǎn)的柔性機(jī)構(gòu)連接至所述拋光頭，使得所述保持結(jié)構(gòu)用于圍繞所述晶圓旋轉(zhuǎn)360度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體制造裝置，其中，所述保持結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)用于從所述晶圓去除傾斜缺陷。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體制造裝置，其中，所述旋轉(zhuǎn)的柔性機(jī)構(gòu)包括跟蹤球。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體制造裝置，其中，所述保持結(jié)構(gòu)用于與所述拋光頭的旋轉(zhuǎn)相獨(dú)立地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體制造裝置，還包括噴嘴，連接至所述拋光頭，所述噴嘴用于向所述晶圓散布清潔溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體制造裝置，其中，所述噴嘴通過旋轉(zhuǎn)的柔性機(jī)構(gòu)連接至所述拋光頭，使得所述噴嘴進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以向所述晶圓的所述傾斜區(qū)域散布所述清潔溶液。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體制造裝置，其中，所述部件具有凹部，所述凹部用于在其中容納所述晶圓的所述傾斜區(qū)域。
9.一種在半導(dǎo)體制造中使用的拋光頭，包括 保持環(huán)，可旋轉(zhuǎn)地連接至所述拋光頭，其中，所述保持環(huán)用于緊固將被拋光的晶圓； 軟材料部件，位于所述保持環(huán)內(nèi)，其中，所述軟材料部件比硅軟，并且所述軟材料部件用于在拋光工藝期間研磨所述晶圓的傾斜區(qū)域；以及 噴嘴，可旋轉(zhuǎn)地連接至所述拋光頭，其中，所述噴嘴用于在所述拋光工藝期間向所述晶圓的所述傾斜區(qū)域散布清潔溶液。
10.一種半導(dǎo)體制造的方法，包括 在保持結(jié)構(gòu)內(nèi)放置晶圓，所述保持結(jié)構(gòu)包括比所述晶圓軟且用于與所述晶圓的傾斜區(qū)域進(jìn)行接觸的部件； 圍繞所述晶圓的所述傾斜區(qū)域旋轉(zhuǎn)所述保持結(jié)構(gòu)，以通過所述保持結(jié)構(gòu)的所述部件拋光所述晶圓的所述傾斜區(qū)域； 向所述晶圓散布清潔溶液；以及 拋光所述晶圓的表面。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于制造半導(dǎo)體器件的裝置。該裝置包括用于對晶圓實(shí)施拋光工藝的拋光頭。該裝置包括可旋轉(zhuǎn)地連接至拋光頭的保持環(huán)。保持環(huán)可用于緊固將被拋光的晶圓。該裝置包括位于保持環(huán)內(nèi)的軟材料部件。軟材料部件比硅軟。軟材料部件用于在拋光工藝期間研磨晶圓的傾斜區(qū)域。該裝置包括可旋轉(zhuǎn)地連接至拋光頭的噴嘴。噴嘴用于在拋光工藝期間向晶圓的傾斜區(qū)域散布清潔溶液。本發(fā)明還提供了用于在半導(dǎo)體制造中實(shí)施拋光工藝的方法和裝置。
文檔編號B24B37/07GK103009236SQ20121004556
公開日2013年4月3日 申請日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者李柏毅, 黃循康, 楊棋銘, 林進(jìn)祥 申請人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司