发明名称 活化研浆化学机械平坦化系统及其实施方法
摘要 本发明提供一种用以促进化学机械平坦化(CMP)系统中,一晶圆之一上层材料移除速率的方法。此方法包含在供给研浆至此晶圆上层之前,对此一定量之研浆进行照射。在一实例中,此方法亦包含设置一研磨垫以及用以固定此晶圆之一支撑头。此方法更包含藉由使研磨垫与支撑头接触,而在研磨垫、晶圆与照射曝光过之研浆之间产生一机械研磨介面。
申请公布号 TWI271795 申请公布日期 2007.01.21
申请号 TW090124597 申请日期 2001.10.04
申请人 兰姆研究公司 发明人 叶海 高金斯
分类号 H01L21/304(2006.01) 主分类号 H01L21/304(2006.01)
代理机构 代理人 许峻荣 新竹市民族路37号10楼
主权项 1.一种化学机械平坦化(CMP)系统,系包含: 一研磨垫,设置用以接收一研浆化学品; 一支撑头,设置用以固定具有一金属表面层之一晶 圆,此支撑头及该研磨垫系设置成在透过该研浆化 学品研磨该金属表面层时,二者会机械性地接合; 以及 一照射单元,设置用以在一研浆输送位置之后、研 磨垫移至晶圆下方前之位置,作用于研磨垫之上, 俾以在该晶圆之金属表面层与该研磨垫间之机械 接合之前,使该研浆化学品曝露于此照射下;其中 以加热研浆化学品但不会加热研磨垫的方式照射 该研浆化学品。 2.根据申请专利范围第1项之化学机械平坦化(CMP) 系统,其中,该照射单元系为一红外线(IR)照射器及 紫外线(UV)照射器其中之一。 3.根据申请专利范围第1项之化学机械平坦化(CMP) 系统,其中,该研磨垫为一带型垫,且该研浆输送位 置系设于一晶圆供给位置之上游,而该照射单元则 配置于该研浆输送位置与该晶圆供给位置之间。 4.根据申请专利范围第1项之化学机械平坦化(CMP) 系统,其中,该研磨垫系为一旋转型CMP垫,且该研浆 输送位置系设于一晶圆供给位置之上游,而该照射 单元则配置于该研浆输送位置与该晶圆供给位置 之间。 5.根据申请专利范围第3项之化学机械平坦化(CMP) 系统,其中,该照射单元为一多段式单元,该多段式 单元之每一段系设置用以供应一不同或相同之照 射程度至在该带型垫上移动之化学研浆。 6.根据申请专利范围第1项之化学机械平坦化(CMP) 系统,其中,该金属表面层系为铜及钨其中之一。 7.一种化学机械平坦化(CMP)系统,系包含: 一研磨垫,设置用以旋转; 一支撑架,设置用以固定一欲研磨之晶圆; 一调节垫,配置于该支撑架旁,该研磨垫系设置为, 当其在部分该支撑架与部分该调节垫之上方旋转 时,其亦会移动,俾以逐渐地完全离开该支撑架及 完全覆盖该调节垫; 一研浆输送单元,此研浆输送单元系设置用以供给 研浆至该调节垫之上,使该研磨垫旋转时可供给该 研浆至该晶圆与该研磨垫之间;以及 一照射源,此照射源系设置用以照射欲供给至晶圆 与研磨垫之间之该研浆; 其中以加热研浆化学品但不会加热研磨垫的方式 照射该研浆化学品。 8.如申请专利范围第7项之化学机械平坦化(CMP)系 统,其中,该照射源系设置用以活化该研浆。 9.如申请专利范围第7项之化学机械平坦化系统,其 中,该照射源系为一红外线(IR)照射器及紫外线(UV) 照射器其中之一。 10.如申请专利范围第7项之化学机械平坦化(CMP)系 统,其中,当该研浆供给至该晶圆与该研磨垫之间 时,所使用之照射会照射至该研浆。 11.如申请专利范围第7项之化学机械平坦化(CMP)系 统,其中,该晶圆具有一金属表面层,该金属表面层 系设置用以经历由于使用照射曝光过之研浆研磨, 因而产生之变大的氧化程度。 12.如申请专利范围第11项之化学机械平坦化(CMP)系 统,其中,该金属表面层系为铜及钨其中之一。 13.如申请专利范围第7项之化学机械平坦化(CMP)系 统,其中,该研磨垫系设置成以一可程控之速率振 动,此振动则设定成使该研磨垫在其部分位于该支 撑架上方、而部分位于该调节垫上方之位置,与其 完全远离支撑架并完全覆盖在该调节垫上之位置 之间移动。 14.如申请专利范围第7项之化学机械平坦化(CMP)系 统,其中,所使用之照射系在该研浆透过该研浆输 送单元供给至该调节垫上之前,照射至该研浆上。 15.如申请专利范围第10项之化学机械平坦化(CMP)系 统,其中,该金属表面层之一氧化层的机械移除程 度,系设定成会因为该金属表面层的氧化程度增加 而增加。 16.一种在化学机械平坦化系统中用以促进一晶圆 之晶圆层移除的方法,此方法包含: 照射一定量之研浆,此动作系在该研浆供给至晶圆 层之前;其中以加热研浆但不会加热研磨垫的方式 照射该研浆。 17.如申请专利范围第16项之在化学机械平坦化系 统中用以促进一晶圆之晶圆层移除的方法,其中, 此方法更包含下列步骤: 设置一研磨垫; 设置一支撑头,用以固定该晶圆;以及 制造一机械研磨介面,此介面系利用使该研磨垫与 该支撑头接合,而在该研磨垫、该晶圆及照射曝光 过之研浆间产生。 18.如申请专利范围第17项之在化学机械平坦化系 统中用以促进一晶圆之晶圆层移除的方法,其中, 该晶圆层为一金属表面层。 19.如申请专利范围第18项之在化学机械平坦化系 统中用以促进一晶圆之晶圆层移除的方法,其中, 利用使该研磨垫与该支撑头接合,而在该研磨垫、 该晶圆及照射曝光过之研浆间制造一机械研磨介 面之步骤更包含: 供给该照射曝光过之研浆至该金属表面层,以产生 一上表面层;以及 藉由使该上表面层与该研磨垫接触,而移除该上表 面层。 20.如申请专利范围第19项之在化学机械平坦化系 统中用以促进一晶圆之晶圆层移除的方法,其中, 供给该照射曝光过之研浆至该金属表面层,以产生 一上表面层之步骤更包含: 使具有一金属键结之该金属表面层变成具有一分 子键结之该上表面层。 21.如申请专利范围第19项之在化学机械平坦化系 统中用以促进一晶圆之晶圆层移除的方法,其中, 供给该照射曝光过之研浆至该金属表面层,以产生 一上表面层之步骤更包含: 氧化该金属表面层,以产生一氧化金属表面层。 22.如申请专利范围第21项之在化学机械平坦化系 统中用以促进一晶圆之晶圆层移除的方法,其中, 供给照射曝光过之研浆至该金属表面层系为使该 金属表面层之机械移除程度,随该金属表面层之氧 化程度增加而增加。 图式简单说明: 图1显示一示范用之习用CMP系统。 图2A为本发明一实施例之式子列表,显示一金属化 层因为其与复数种氧化剂间之化学反应,而产生溶 解金属与金属副产物之式子。 图2B为图2A所示化学式之图形,显示根据本发明之 一实施例,当温度上升时,所需用以克服活化能障 之能量会降低。 图3A-1为一带型CMP系统之上视图,显示根据本发明 另一实施例,在一研浆透过研磨垫到达一晶圆表面 之前,活化此研将之情形。 图3A-2为图3A-1所示CMP系统之简化局部横剖面图,显 示根据本发明又另一实施例,利用一单一灯管活化 研浆之情形。 图3B-1为本发明一实施态样之一带型CMP系统之简化 、局部上视图,其中研浆系利用复数个具有不同照 射强度之灯管进行活化。 图3B-2为图3B-1所示CMP系统之局部分解横剖面图,显 示根据本发明之另一实施态样,得以产生具有不同 活化程度之研浆的情形。 图3C-1为本发明又另一实施例之具有一铜层之晶圆 的局部分解横剖面图。 图3C-2为本发明另一实施态样之具有一活化铜层之 晶圆上层部位的局部分解横剖面图,其中,此活化 铜层具有复数种深度。 图3C-3为本发明又一实施例之具有一活化铜层之晶 圆上层部位的局部分解横剖面图,其中,此活化铜 层的复数种深度之一已与活化研浆反应。 图3C-4为本发明又一实施例之具有一活化铜层之晶 圆上层部位的局部分解横剖面图,其中,此活化铜 层的深度之一已被移除。 图3C-5为本发明另一实施例之具有一活化铜层之晶 圆上层部位的局部分解横剖面图,其中,此活化铜 层的复数种深度已全部被移除。 图4显示本发明实施方法之一种可变局部重叠(亦 即,次孔径)CMP系统。
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