发明名称 以电化学机械研磨法进行基材平坦化
摘要 一种将一基材上的材料层平坦化的方法及设备被提供。在一态样中,一种方法被提供来处理一基材,该方法包括形成一钝态层于一基材表面上,在一电解溶液中研磨该基材,施加一阳极篇压至该基材表面,及将材料从该基材表面的至少一部分上去除掉。在另一态样中,一种设备被提供,其包括一部分容器(enclosure),研磨物,一阴极,一电源,一基材载具可移动地设置在该研磨物之上,及一电脑基础的控制器用来将一基材置于一电解液中用以形成一钝态层于一基材表面上,在该电解液中用该研磨物来研磨该基材,及施加一阳极偏压至该基材表面上或至该研磨物上用以将材料从该基材表面的至少一部分上去除掉。
申请公布号 TW590846 申请公布日期 2004.06.11
申请号 TW091103495 申请日期 2002.02.26
申请人 应用材料股份有限公司 发明人 陈良毓;许伟勇;艾伦杜布斯特;罗特森莫拉得;丹尼尔A 卡尔
分类号 B24B37/04;B24B7/24;H01L21/304 主分类号 B24B37/04
代理机构 代理人 蔡坤财 台北市中山区松江路一四八号十二楼
主权项 1.一种处理一基材的方法,该方法至少包含: 形成一钝态层于一基材表面上; 在一电解液中研磨该基材; 施加一阳极偏压至该基材表面;及 将物质从该基材表面的至少一部分上去除掉。2. 如申请专利范围第1项所述之方法,其中该钝态层 为一电流抑制层,其是藉由将一基材表面曝露于一 腐蚀抑制剂,一均化剂,或它们的组合之中而形成 的。3.如申请专利范围第2项所述之方法,其中该腐 蚀抑制剂包含一有机化合物,其含有一唑基,其是 由包含苯并三唑,氢硫基苯并三唑,或5-甲基-1-苯并 三唑,及它们的组合的组群中选取的。4.如申请专 利范围第2项所述之方法,其中该均化剂是从包含 了聚乙二醇及聚乙二醇衍生物及它们的组合的组 群中选取的。5.如申请专利范围第1项所述之方法, 其中该钝态层系藉由在一含有一黏性形成剂的电 解液中沉积该基材而形成的。6.如申请专利范围 第5项所述之方法,其中该黏性形成剂包含一磷酸 盐的化合物或一亚磷酸盐基的化合物。7.如申请 专利范围第6项所述之方法,其中该黏性形成剂包 含磷酸,磷酸铜,或磷酸钾。8.如申请专利范围第1 项所述之方法,其中该钝态层系藉由沉积一介电质 或有机物质于该基材表面上而形成的。9.如申请 专利范围第1项所述之方法,其中该钝态层包含氧 化矽。10.如申请专利范围第1项所述之方法,其中 该电解质是从包含硫酸基的电解质,磷酸基的电解 质,硫酸基的电解质的衍生物,磷酸基的电解质的 衍生物,及它们的组合的组群中选取的。11.如申请 专利范围第10项所述之方法,其中该电解质更包含 研磨颗粒。12.如申请专利范围第1项所述之方法, 其中施加该偏压至该基材表面包含施加一介于0.1 伏至15伏的电压。13.如申请专利范围第1项所述之 方法,其中研磨物在研磨期间施加一约2psi或更小 的压力于该基材上。14.如申请专利范围第2项所述 之方法,其中该腐蚀抑制剂,均化剂,或它们的组合 包含介于该电解质的0.005vol%至10vol%的量。15.一种 处理一基材的方法,该方法至少包含: 将该基材置于一电解液中与设置在该电解液中的 研磨物相邻; 将该基材曝露于一腐蚀抑制剂,均化剂,黏性形成 剂,或它们的组合中,用以形成一电流抑制层于该 基材表面上; 在该电解液中用该研磨物研磨该基材,用以去除掉 该电流抑制层的至少一部分; 施加一偏压于设置在该电解液中的一阳极与一阴 极之间;及 藉由阳极溶解而将物质从该基材表面的至少一部 分上去除掉。16.如申请专利范围第15项所述之方 法,其中施加该偏压包含可控制地施加一随时间变 化的阳极电位至该基材表面。17.如申请专利范围 第15项所述之方法,其中施加于该阳极与该阴极之 间的偏压系介于0.1伏至15伏之间。18.如申请专利 范围第15项所述之方法,其中该电解质是从包含硫 酸基的电解质,磷酸基的电解质,硫酸基的电解质 的衍生物,磷酸基的电解质的衍生物,及它们的组 合的组群中选取的。19.如申请专利范围第15项所 述之方法,其中该腐蚀抑制剂包含一有机化合物, 其含有一唑基,其是由包含苯并三唑,氢硫基苯并 三唑,或5-甲基-1-苯并三唑,及它们的组合的组群中 选取的。20.如申请专利范围第15项所述之方法,其 中该均化剂是从包含了聚乙二醇及聚乙二醇衍生 物及它们的组合的组群中选取的。21.如申请专利 范围第15项所述之方法,其中该黏性形成剂包含一 磷酸盐的化合物或一亚磷酸盐基的化合物。22.如 申请专利范围第21项所述之方法,其中该黏性形成 剂包含磷酸,磷酸铜,或磷酸钾。23.如申请专利范 围第15项所述之方法,其中该腐蚀抑制剂,均化剂, 或它们的组合包含介于该电解质的0.005vol%至10vol% 的量。24.如申请专利范围第15项所述之方法,其中 该电解质更包含研磨颗粒。25.一种处理基材的设 备,该设备至少包含: 一部分容器,其界定一处理区且具有一流体入口及 一流体出口; 一阴极,其被设置在该部分容器内; 一研磨物,其被设置于该部分容器内; 一基材载具,其被可移动地设置在该研磨物之上, 该基材载具具有一基材安装表面; 一电源,其经由该部分容器耦合至该基材或耦合至 该研磨物;及 一电脑基础的控制器,其被建构来让该设备将一基 材放置在一电解液中用以形成一钝态层于一基材 表面上,在该电解液中用该研磨物研磨该基材,及 施加一阳极电压至该基材或研磨物用以将物质从 该基材表面的至少一部分上去除掉。26.如申请专 利范围第25项所述之设备,其中该阴极包含一被垂 直地设置在该部分容器内的环。27.如申请专利范 围第25项所述之设备,其中该阴极包含一被水平地 设置在该部分容器内的环。28.如申请专利范围第 25项所述之设备,其中该研磨物为一研磨垫,一线性 的研磨物质卷(web)或带,或一或多个研磨物滚子。 29.如申请专利范围第28项所述之设备,其中该一或 多个研磨物滚子系以成串的方式被设置于该电解 液中用以研磨被水平地或垂直地放置的基材。30. 如申请专利范围第28项所述之设备,其中该研磨物 是导电的。31.如申请专利范围第30项所述之设备, 其中该导电的研磨物包含埋设或形成于聚胺基甲 酸乙酯内的导电元件,其中导电元件彼此被电气地 连接并在一基材与该研磨物接触时会与该基材表 面相接触。32.如申请专利范围第25项所述之设备, 其更包含多个设置在该基材接收表面的周边周围 的电子接点。33.如申请专利范围第25项所述之设 备,其中该电脑基础的控制器被建构来施加一随时 间改变的阳极电位至该基材表面。34.如申请专利 范围第25项所述之设备,其中该电脑基础的控制器 被建构来施加一介于0.1伏至15伏之间的电压至该 基材表面或该研磨物。35.一种电化学沉积系统,该 系统至少包含: 一主机架架架,其具有一主机架架架晶圆输送机械 臂; 一装载站,其被设置成与该主机架架架相连接; 一或多个电化学处理槽,其被设置成与该主机架架 架相连接; 一或多个研磨平台,其被设置成与该主机架架架相 连接; 一电解液供应源,其流体地连接至该一或多个电化 学处理槽;及 一或多个研磨流体供应源,其连接至该一或多个研 磨平台。36.如申请专利范围第35项所述之系统,其 更包含一系统控制器用来控制一电化学沉积处理, 一电化学去除处理,一研磨处理,或它们的组合。37 .如申请专利范围第36项所述之系统,其更包含一旋 转-清洗-乾燥(SRD)站,其被设置在该装载站与该主 机架之间。38.如申请专利范围第36项所述之系统, 其更包含一热回火室,其被设置成与该装载站相连 接。39.如申请专利范围第35项所述之系统,其中该 电化学处理槽包含: 一部分容器,其界定一处理区且具有一流体入口及 一流体出口; 一阴极,其被设置在该部分容器内; 一研磨物,其被设置于该部分容器内; 一基材载具,其被可移动地设置在该研磨物之上, 该基材载具具有一基材安装表面; 一电源,其经由该部分容器耦合至该基材或耦合至 该研磨物;及 一电脑基础的控制器,其被建构来让该设备将一基 材放置在一电解液中用以形成一钝态层于一基材 表面上,在该电解液中用该研磨物研磨该基材,及 施加一阳极电压至该基材或研磨物用以将物质从 该基材表面的至少一部分上去除掉。图式简单说 明: 第1图为装上了本发明的处理设备的实施例之一处 理系统的平面图; 第2图为一电镀系统的一实施例的示意顶视图; 第3图为一电镀系统的另一实施例的示意顶视图; 第4图为本发明的一处理设备的一实施例的剖面图 ,其显示一基材被设置在一可渗透的圆盘上; 第5图为一载具头组件的一实施例的部分剖面图; 第6A图为多个基材夹的部分立体图; 第6B图为沿着第6A图的线6B-6B所取的基材夹剖面图; 第7A至7D图显示一基材被固定于载具头组件上的情 形; 第8图为一载具头组件的另一实施例的部分视图; 第9图为一载具头组件的另一实施例的部分视图; 第10A-10B图为一载具头组件的诸实施例的部分视图 ; 第11A-11D图为用来沉积及平坦化一基材上的金属层 的设备的诸实施例的示意剖面图; 第12图为一流程图,其显示依据本发明的一实施例 的处理步骤;及 第13A-13F图为依据本发明的一平坦化一基材表面的 实施例来研磨一基材的示意图。
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