專利名稱：拋光墊設(shè)備和方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)，尤其是CMP設(shè)備所用拋光墊的最佳表面形態(tài)。
在制造集成電路和其它的電子器件中，將多層導(dǎo)體、半導(dǎo)體和介電材料沉積到半導(dǎo)體晶片的表面上，或從中除去。薄的導(dǎo)體、半導(dǎo)體和介電材料層可以通過許多沉積技術(shù)進(jìn)行沉積。在現(xiàn)代工藝中普通的沉積技術(shù)包括物理氣相沉積(PVD)，也稱為濺射、化學(xué)氣相沉積(CVD)、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)和電化學(xué)電鍍(ECP)。
當(dāng)依次沉積和除去材料層時，所述基材的最上層表面變得不平，需要進(jìn)行平坦化處理。平坦化處理表面或“拋光”表面是從晶片表面上除去材料，形成通常平滑的平坦表面的工藝。平坦化處理可用于除去不需要的表面形貌和表面缺陷，如粗糙表面、大塊材料、晶格損傷、劃痕以及污染的層和材料。通過除去過度沉積的材料(用于填充所述面貌)，平坦化處理也可以用于在基材上形成面貌，并為之后的工藝提供平滑的表面。
化學(xué)機(jī)械平坦化處理或者化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)是用于平坦化處理基材如半導(dǎo)體晶片的普通技術(shù)。在常規(guī)CMP中，將晶片載體或拋光頭安裝到載體組件上，并置于和CMP設(shè)備中的拋光墊接觸的位置。所述載體組件施加可控的壓力，使基材緊貼拋光墊。所述墊在外力作用下任選相對基材移動(例如，旋轉(zhuǎn))。同時，使化學(xué)組合物(漿液)或其它流體介質(zhì)流到拋光墊上、以及基材和拋光墊之間。因此，所述基材表面通過墊表面和漿液的化學(xué)和機(jī)械作用以選擇性除去基材表面上材料的方式進(jìn)行拋光。
在拋光過程中，所述拋光墊是“經(jīng)修整的”，---即通過墊修整劑處理的---保持墊的表面特征。若沒有修整墊，則拋光墊表面特征會隨時間而變化。當(dāng)為了最佳的拋光效果在初期就修整拋光墊表面，在拋光過程中墊表面的變化會導(dǎo)致拋光效率降低，這通常認(rèn)為是不合乎要求的。
CMP中拋光效率用幾個拋光參數(shù)來描述，即基材和拋光墊之間的壓力、漿液的性質(zhì)、基材和拋光墊的相對旋轉(zhuǎn)速度、基材表面的性質(zhì)以及拋光墊表面的性質(zhì)。
在此，“效率”定量表示為在除去最少量材料時降低晶片表面上梯段高度的能力。平坦化效率PE定量表示為 式1式中，RR高是從相對較高的隆起面貌除去材料的去除率，RR低是從相對較低的隆起面貌除去材料的去除率。按照式1，0≤PE≤1。


圖1是拋光墊10的近視特寫截面示意圖，10的表面12和具有表面22的基材(下文為“晶片”)接觸。墊表面12的表面形狀(形態(tài))通常描述為“表面粗糙度”。晶片表面22具有低區(qū)域30和高區(qū)域32，使所述表面具有形貌。在一個實(shí)施方式中，低區(qū)域20和高區(qū)域32是因形成集成電路(IC)過程中在晶片中形成的器件結(jié)構(gòu)(例如，通路、溝槽、互連等)所產(chǎn)生的。
圖2A是理想的平坦化效率的圖。在平坦化的初期I，低區(qū)域30不接觸所述墊，使這些區(qū)域的去除率(RR低)等于零，PE＝1。而且，在中間階段II時，同時接觸低區(qū)域和高區(qū)域，但是，墊的壓縮以及晶片梯段高度決定了RR高＞RR低，使0＜PE＜1。在最后階段III，當(dāng)已經(jīng)有效除去高區(qū)域時，所述高區(qū)域和低區(qū)域的效率相等，PE＝0。在理想的平坦化過程中，所述工藝從階段I基本上瞬間進(jìn)行到階段II，使理想的PE曲線是階梯函數(shù)。
在實(shí)踐中，晶片上不同有效密度的區(qū)域以不同的速度達(dá)到平坦化，使得階段II不可能無限地短。在這種情況下，所述平坦化效率(PE)曲線在階段II中具有斜率，如圖2B所示。PE明顯低于1所需時間(即，從階段I過渡到階段II所需的時間)稱為“誘導(dǎo)時間”T1。通常較好的是誘導(dǎo)時間相對較長，使得僅拋光晶片的高區(qū)域，之后在階段II出現(xiàn)陡的斜率，盡可能少地拋光晶片上位置低的區(qū)域。其特征誘導(dǎo)時間長的工藝通常使多種材料組成的表面上的凹陷和侵蝕更低，如拋光淺凹槽隔離以及銅雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的最后階段中所遇到的情況。
已經(jīng)描述了用于提高拋光效率的技術(shù)。例如，美國專利No.6497613(Meyer)，題為“Methods and apparatus for chemical mechanical planarization usinga microreplicated surface(《采用微復(fù)制表面進(jìn)行化學(xué)機(jī)械平坦化的方法與設(shè)備》)”說明了具有帶銳利末梢頂點(diǎn)的規(guī)則陣列結(jié)構(gòu)的拋光墊結(jié)構(gòu)。所述末梢頂點(diǎn)在拋光過程中和工件表面接觸，在此它們被磨去，并變鈍。因此，所述平坦化工藝從侵蝕性拋光和高去除率開始，以精細(xì)拋光和低去除率結(jié)束。這種技術(shù)要求在每次拋光操作中替換所述拋光墊，并且不適用保持最佳墊表面形態(tài)的修整工藝。
由于盡可能高效的平坦化處理表面、盡可能少地?fù)p傷材料以及盡可能少的產(chǎn)生損傷涉及大大節(jié)省成本，因此，要求研制一種具有能使平坦化性能最佳的形態(tài)的拋光墊，以及修整所述墊以獲得和保持最佳形態(tài)的方法。
發(fā)明概述本發(fā)明一方面是用于CMP的拋光墊，它包括非多孔的經(jīng)修整的墊表面，其特征在于表面粗糙度Ra≤3微米的表面粗糙度分布。
本發(fā)明另一方面是用于CMP的拋光墊，它包括多孔的經(jīng)修整的墊表面，它具有基本上平的表面；其特征在于具有墊表面高度比R≥60％或R≥70％的表面高度概率分布。
本發(fā)明另一方面是用于CMP的拋光墊，它包括多孔的經(jīng)修整的墊表面，其特征在于不對稱因子A10≤0.50的不對稱表面高度概率分布。
本發(fā)明另一方面是修整非多孔拋光墊表面的方法。所述方法包括使墊修整劑表面與非多孔拋光墊表面接觸，在提供將表面擠壓在一起的作用力的同時相對非多孔拋光墊表面移動所述墊修整劑表面，由此在非多孔拋光墊表面中形成表面粗糙度，其特征在于表面粗糙度Ra≤3微米。
本發(fā)明另一方面是修整多孔拋光墊表面的方法。所述方法包括使墊修整劑表面和多孔拋光墊表面接觸，在提供將表面擠壓在一起的作用力的同時相對非多孔拋光墊表面移動所述墊修整劑表面，由此在非多孔拋光墊表面中形成表面粗糙度，其特征在于具有墊表面高度比R≥60％或R≥70％的不對稱表面高度概率分布。
本發(fā)明另一方面是修整多孔拋光墊表面的方法。所述方法包括使墊修整劑表面和多孔拋光墊表面接觸，在提供將表面擠壓在一起的作用力的同時相對非多孔拋光墊表面移動所述墊修整劑表面，由此在非多孔拋光墊表面中形成表面粗糙度，其特征在于不對稱因子A10≤0.50的不對稱表面高度概率分布。
附圖簡述圖1A是拋光墊和晶片的部分截面圖，說明晶片上高和低晶片面貌的平坦化。
圖2A是具有器件形貌的晶片的拋光效率(PE)和時間(或材料除去量，AMR)的關(guān)系圖，說明理想的拋光效率(PE)。
圖2B是具有器件形貌的晶片的拋光效率和時間(或材料除去量，AMR)的關(guān)系圖，說明典型的拋光效率(PE)。
圖3A是使用具有常規(guī)表面形貌的非多孔拋光墊平坦化處理晶片所形成的一系列PE對AMR曲線。
圖3B是常規(guī)非多孔拋光墊(如用于形成圖3A所示曲線的拋光墊)的高度概率分布(即，頻率對高度)的關(guān)系圖。
圖4A是使用本發(fā)明非多孔拋光墊平坦化處理晶片所形成的一系列PE對AMR曲線。
圖4B是本發(fā)明非多孔拋光墊(如用于形成圖4A所示曲線的拋光墊)的高度概率分布(即，頻率對高度)的關(guān)系圖。
圖5A是使用具有常規(guī)表面形貌的非多孔拋光墊平坦化處理晶片所形成的一系列PE對AMR曲線。
圖5B是常規(guī)非多孔拋光墊(如用于形成圖5A所示曲線的拋光墊)的高度概率分布(即，頻率對高度)的關(guān)系圖。
圖5C是整個墊表面上和圖5B所示高度概率分布相一致的沿著墊表面的高度h對距離X的關(guān)系圖，說明常規(guī)多孔拋光墊的表面形態(tài)。
圖6A是使用本發(fā)明多孔拋光墊平坦化處理晶片所形成的一系列PE對AMR曲線。
圖6B是本發(fā)明非多孔拋光墊(如用于形成圖6A所示曲線的拋光墊)的高度概率分布(即，頻率對高度)的關(guān)系圖。
圖6C是整個墊表面上和圖6B所示高度概率分布相一致的表面高度h對距離X的關(guān)系圖，說明本發(fā)明孔拋光墊修平的表面形態(tài)。
圖7是具有本發(fā)明拋光墊的CMP設(shè)備的側(cè)視圖。
發(fā)明詳述本發(fā)明涉及化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)，尤其是CMP設(shè)備所用最佳的拋光墊表面形態(tài)。本發(fā)明涉及實(shí)心(即，非多孔的)拋光墊和多孔拋光墊。本發(fā)明包括具有最佳表面形態(tài)(即和已有技術(shù)相比具有高平坦化效率的表面特征)的拋光墊，以及修整所述墊以獲得最佳表面形態(tài)的方法。本發(fā)明首先結(jié)合最佳的實(shí)心(非多孔)拋光墊進(jìn)行說明，之后結(jié)合最佳的多孔拋光墊進(jìn)行說明。
實(shí)心(即非多孔)拋光墊參考圖3A，顯示了使用具有常規(guī)表面粗糙度的實(shí)心(即非多孔)拋光墊平坦化處理晶片所形成的一系列PE對材料去除量或AMR(埃)的曲線。在所有情況下使用常規(guī)漿液(即，Rodel ILD1300)。所用晶片是200mm TEOS(原硅酸四乙酯)晶片，從SKW Associates，Santa Clara，CA以SKW 7-2購得。所述晶片包含不同晶片圖案密度。圖3A的圖例顯示面貌規(guī)模的密度，為硅晶片上氧化層中形成的表面積百分?jǐn)?shù)。字母“G”和“S”各自是指“逐漸的”和“分階段的”，是指在晶片上相鄰區(qū)域之間密度變化的性質(zhì)。
圖3B是常規(guī)非多孔拋光墊(如用于形成圖3A所示曲線的拋光墊)的高度概率分布的關(guān)系圖。具體是，所用墊表面具有表面粗糙度Ra＝5微米的高斯(Gaussian)表面粗糙度概率分布。常規(guī)經(jīng)修整的拋光墊的表面粗糙度Ra≥3.5微米。因此，圖3A表示已有技術(shù)的拋光墊表面的平坦化效率。
現(xiàn)在參考圖4A，顯示和圖3A所述相同的PE對AMR關(guān)系圖，除了所用拋光表面具有表面粗糙度Ra＝2微米的高斯表面粗糙度概率分布以外，如圖4B中圖例所示。這種低表面粗糙度是非典型的常規(guī)拋光墊表面。
通常，不同密度的面貌以不同速度被拋光，低密度的面貌比高密度的面貌拋光得更快(即，去除率更高)且更快平坦化。但是，從圖4B明顯可知，即使拋光墊的表面粗糙度小得多，所得拋光效率也比已有技術(shù)的拋光效率高得多。例如，對于本發(fā)明低粗糙度的墊來說，在除去約6000埃時有10％和20％的面貌實(shí)現(xiàn)了平坦化。另一方面，對于已有技術(shù)的常規(guī)粗糙度的墊來說，直到除去約9000埃時才達(dá)到平坦化。
這是和直覺相反的結(jié)果。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)經(jīng)修整的拋光墊的表面粗糙度值Ra小于3.5微米，使平坦化效率最佳(相對于常規(guī)修整的拋光墊表面所達(dá)到的平坦化效率而言)。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，所述經(jīng)修整的拋光墊表面具有表面粗糙度Ra≤3微米。在本發(fā)明另一實(shí)施方式中，所述經(jīng)修整的拋光墊具有表面粗糙度Ra≤2微米。
所述最佳拋光墊表面形態(tài)的好處是在拋光墊和晶片之間使用比通常所需更小的接觸壓力進(jìn)行平坦化或拋光的能力。這是因為表面粗糙度降低使拋光墊和晶片接觸的表面積更多，使得晶片上為在每單位面積上獲得相同量的作用力所需的下壓力較少。這種好處對拋光敏感的薄膜來說尤其有利，如介電參數(shù)低或超低的薄膜。已知這種薄膜當(dāng)遭受在接觸壓力高的條件下進(jìn)行CMP所產(chǎn)生的高應(yīng)力時容易損壞。
非多孔墊修整如上所述，非多孔拋光墊(如OXP 4000，由Rodel，Inc.，Newark，Delaware制造)的常規(guī)修整的表面粗糙度Ra≥3.5微米。在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，非多孔拋光墊使用常規(guī)技術(shù)進(jìn)行修整，使表面粗糙度Ra＜3.5微米。較好的是，所述非多孔拋光墊進(jìn)行修整，使表面粗糙度Ra等于1-3微米。最好的是，所述經(jīng)修整的非多孔拋光墊的表面粗糙度Ra等于1-2微米。較好的是，所述墊是非多孔聚合物材料。最好的是，所述非多孔墊是聚氨酯基聚合物。因此，在兩個實(shí)施方式中，進(jìn)行修整，使墊表面的表面粗糙度明顯小于已有技術(shù)的粗糙度。
使用常規(guī)修整技術(shù)來獲得和保持本發(fā)明低表面粗糙度形態(tài)。這種技術(shù)包括用埋入金剛石的墊修整劑(如購自Kinik Company，Taipei，Taiwan的那些)接觸拋光墊表面。使用修整劑裝置獲得表面粗糙度低的墊形態(tài)，其特征在于相比已有技術(shù)，當(dāng)用在典型工藝參數(shù)設(shè)定上時其切割率相對較低。
在一個實(shí)施方式中，使用安裝在旋轉(zhuǎn)臂上的常規(guī)原位修整工具進(jìn)行多孔拋光墊的修整，以獲得和保持本發(fā)明的形態(tài)。所述修整以原位模式施加約25nm/(lbcdf-rpm平臺-小時)或以下的切割率，其中，lbcdf表示施加到修整劑上的作用力(以磅計)，rpm平臺是拋光平臺的旋轉(zhuǎn)速度(以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)計)。最好的是，所述修整以原位方式施加10-25nm/(lbcdf-rpm平臺-小時)的切割率。在這一實(shí)施方式中，所述修整臂運(yùn)動進(jìn)行優(yōu)化，形成在大致徑向掃過整個20-23英寸直徑的平臺時基本上平滑的切割率曲線。
這些實(shí)施例和已有技術(shù)的高侵蝕性修整不同，已有技術(shù)以原位模式施加大于40nm/(lbcdf-rpm平臺-小時)的切割率。
用于獲得所需切割率和墊表面形態(tài)的低侵蝕性修整劑的一個實(shí)施方式使用立方-八面體金剛石，其特征在于平均直徑為195微米或以上，表面密度為1-15/cm2。
多孔拋光墊參考圖5A，顯示了使用Rodel IC1000多孔拋光墊平坦化處理晶片所產(chǎn)生的一系列PE對AMR曲線。在所有情況下使用常規(guī)漿液(即，Rodel IC1000)。在非多孔墊的情況下，所用晶片是200mm TEOS SiO2晶片，具有不同的晶片圖案密度。圖中的圖例以表面積百分?jǐn)?shù)來表示面貌-規(guī)模密度。所用面貌是在硅晶片上的氧化物層中形成梯段面貌。字母“G”和“S”是指“逐步的”和“分階段的”。
參考圖5B，所用墊表面具有基本上對稱的表面高度概率分布，表面粗糙度Ra＝8微米。圖5C是對應(yīng)圖5B所示高度概率分布(光譜)的墊表面的表面高度h(微米計)對距離x(微米)的關(guān)系圖。
圖5B所述表面粗糙度概率分布的不對稱性質(zhì)部分來自墊材料的固有孔隙率。常規(guī)多孔拋光墊的表面粗糙度為5-8微米，6σ高度范圍為50-75微米。因此，圖5A表示已有技術(shù)的多孔拋光墊表面有關(guān)的平坦化效率。
現(xiàn)在參考圖6A，顯示了相同的PE對AMR曲線，除了所用拋光表面具有相關(guān)表面粗糙度Ra＝6.5微米的不對稱高度概率分布(如圖6B所示)。這種低表面粗糙度和不對稱高度概率分布是非典型常規(guī)拋光墊表面。
圖6B所示表面高度概率分布的不對稱性可以通過測量在最大頻率(fMAX)的10％(f10)處分布的半寬(相對存在fMAX時的高度hM)來定量表示。所述值WL表示左邊所測的半寬，值WR表示右邊所測的半寬。之比定義為不對稱因子A10。完美的高斯分布具有不對稱因子1。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)最佳多孔墊表面形態(tài)具有關(guān)聯(lián)的不對稱因子A10≤0.50。
通常，不同密度的面貌以不同速度被拋光，低密度面貌比高密度面貌拋光更快(即，具有更高的去除率)，平坦化處理更快。但是，從圖6A明顯可知即使拋光墊的表面粗糙度更低，所得拋光效率比已有技術(shù)高得多。這是和直覺相反的結(jié)果。
圖6C是和圖6B所示表面高度概率分布(光譜)一致的墊表面的表面高度h(微米)對距離x(微米)的關(guān)系圖。和圖5C所示常規(guī)(即，已有技術(shù))高斯表面相比，更多墊表面具有給定高度hA(下文稱為“墊表面高度”)。所述墊表面高度hA表示分布的統(tǒng)計學(xué)“最可幾值”，即所述高度值經(jīng)常出現(xiàn)。因此，所述圖6C的墊表面比已有技術(shù)的拋光墊更平。
所述平滑的拋光墊也描述為具有“平面”，其特征在于墊表面高度比R≥X％---是指所述表面的X％或以上是低于或等于墊表面高度hA(在最大頻率下存在的)。在本發(fā)明代表性實(shí)施方式中，所述經(jīng)修整的拋光墊表面具有墊表面高度比R≥60％。較好的是，所述經(jīng)修整的拋光墊表面具有墊表面高度比R＝60-95％。更好地是，所述經(jīng)修整的拋光墊表面具有墊表面高度比R＝70-90％。較好的是，所述多孔墊是聚合物材料。最好的是，所述多孔墊是包含平均尺寸小于100微米的包含聚氨酯基聚合物的孔隙。
比較圖5A-圖6A，顯示和常規(guī)多孔拋光墊表面相比，本發(fā)明所述平滑的多孔拋光墊表面提供更高的平坦化效率。
多孔拋光墊修整在一個實(shí)施方式中，使用安裝在旋轉(zhuǎn)臂上的常規(guī)原位修整工具進(jìn)行多孔拋光墊的修整，以獲得本發(fā)明的形態(tài)。在一個實(shí)施方式中，在使用原位修整的CMP系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)CMP工藝中，對于多孔拋光墊(如Rodel IC1000)，所述估計墊-晶片接觸面積約為10％(常規(guī)工藝參數(shù)設(shè)定)。所述涉及已有技術(shù)的墊修整的侵蝕性修整使墊-晶片接觸面積在類似條件下為2-5％的數(shù)量級。因此，相比已有技術(shù)，本發(fā)明修整方法中在墊-晶片界面處施加的壓力低2-5倍。
在一個實(shí)施方式中，所述修整以原位模式施加約25nm/(lbcdf-rpm平臺-小時)或以下的切割率。在這一實(shí)施方式中，對所述修整臂運(yùn)動進(jìn)行優(yōu)化，形成在大致徑向掃過整個20-23英寸直徑的平臺時基本上平滑的切割率曲線。
在另一實(shí)施方式中，墊修整使墊表面特征為不對稱因子≤0.50。較好的是，所述修整使墊表面特征在于不對稱因子＝0.10-0.50。最好的是，所述修整使墊表面的特征在于不對稱因子＝0.25-0.50。
這些實(shí)施方式和已有技術(shù)的高侵蝕性修整相反，已有技術(shù)以原位模式施加大于40nm/(lbcdf-rpm平臺-小時)的切割率。
本發(fā)明多孔拋光墊的低侵蝕性修整的一個實(shí)施方式使用立方-八面體金剛石，其特征在于平均直徑為195微米或以上，表面密度為1-15/cm2。
在另一實(shí)施方式中，用修整的墊進(jìn)行修整，所述墊具有刺穿至多50微米深度的磨粒(例如金剛石)，還具有背層，所述背層抹去或“修剪”所述墊表面，形成平截的粗糙度。
在另一實(shí)施方式中，以平截表面粗糙度的方式修整多孔拋光墊，使更多墊表面低于墊表面高度hA，如圖6C所示。多孔拋光墊的粗糙度結(jié)構(gòu)變少，并隨修整劑侵蝕性增大而截短較少，如圖5C所示。
截短的粗糙度不太可能將材料從晶片表面的隱藏部件上除去，不太可能有助于在CMP過程中凹陷和侵蝕。而且，其特征在于截短粗糙度的墊表面具有更多的表面積和晶片表面接觸，因此，在拋光過程中所需表面壓力呈按比例減小。即，在CMP過程中減少對表面造成損傷的可能性。
因此，在一個實(shí)施方式中，修整非多孔拋光墊通過使修整墊具有上凸至多50微米的磨粒，然后使經(jīng)修整的墊表面接觸非多孔拋光墊表面來進(jìn)行。然后，在提供將表面擠壓在一起的作用力的同時，所述經(jīng)修整的墊表面相對非多孔拋光墊表面來移動。進(jìn)行所述工藝，形成和保持非多孔拋光墊表面的表面粗糙度，其特征在于不對稱表面高度概率分布具有不對稱因子A10≤0.50。
在另一實(shí)施方式中，進(jìn)行相同的工藝，所述表面高度概率表面分布具有墊表面高度比R≥60。在另一實(shí)施方式中，進(jìn)行所述工藝，使R≥70％。
CMP系統(tǒng)如上詳細(xì)所述，圖7顯示CMP系統(tǒng)200，它使用本發(fā)明拋光墊202的一個實(shí)施方式。拋光墊202具有上表面204。系統(tǒng)200包括可沿軸A1旋轉(zhuǎn)的拋光平臺210。平臺210具有其上安裝有墊202的上表面212?？裳剌SA2旋轉(zhuǎn)的晶片載體220支撐在拋光墊表面204上。晶片載體220具有和墊上表面204平行的下表面222。晶片226安裝在下表面222上。晶片226具有面向拋光墊表面204的表面228。晶片載體220用于提供下壓力F，使晶片表面228擠壓到拋光墊表面204上。
系統(tǒng)200也包括具有儲槽242(例如，溫控的，用于容納漿液244)的漿液供給系統(tǒng)240。漿液供應(yīng)系統(tǒng)240包括在第一末端247和儲槽相連的導(dǎo)管，第二末端和墊的上表面204流體連通，用于將漿液244分散到墊上。
系統(tǒng)200還包括和墊的上表面204可操作的連接在一起的墊修整組件250。如上所述，墊修整組件250可用于修整本發(fā)明所述墊的上表面204。在一個實(shí)施方式中，墊修整組件250包括在其一端具有修整工具(例如，修整墊)的常規(guī)掃描修整臂。在另一實(shí)施方式中，墊修整部件250是常規(guī)的修整環(huán)。
系統(tǒng)200也包括控制器270，它通過接頭274耦聯(lián)到漿液供應(yīng)系統(tǒng)240上，通過接頭276耦聯(lián)到晶片載體220，通過接頭278耦聯(lián)到拋光平臺210上，以及通過接頭279耦聯(lián)到墊修整部件250上?？刂破?70在拋光過程中控制這些系統(tǒng)元件。在一個實(shí)施方式中，控制器270包括處理器(例如，CPU)280、連接到處理器上的存儲器282、用于支持處理器運(yùn)行的支持電路284、在控制器中的存儲器和其它元件。
參考圖7，在操作中，控制器270激活了漿液供應(yīng)系統(tǒng)240，將漿液244分散到旋轉(zhuǎn)拋光墊的上表面204上。所述漿液擴(kuò)散到整個拋光墊上表面，包括表面下晶片226的部分?？刂破?70也激活晶片載體220，以所選擇的速度旋轉(zhuǎn)(例如0-150轉(zhuǎn)/分鐘即rpm)，使晶片表面228相對拋光墊表面204移動。
晶片載體220也提供所選向下的壓力F(例如，0-15psi)，使晶片表面228擠壓到拋光墊表面204上?？刂破?70還控制拋光平臺的旋轉(zhuǎn)速度，其速度通常為0-150rpm。關(guān)于晶片226的拋光，控制器270控制了墊修整部件250，以修整拋光墊表面204。所述墊表面修整如以上詳細(xì)所述的方式進(jìn)行，具體的修整方法取決于拋光墊表面204是非多孔的還是多孔的。
由于拋光墊表面204具有最佳的表面形態(tài)，所述平坦化效率大于常規(guī)方式可獲得的效率。平坦化效率提高使從晶片上除去的材料更少。梯段高度的除去更高效，且在本發(fā)明中晶片表面損傷的幾率更小。
權(quán)利要求
1.一種修整非多孔拋光墊表面的方法，所述方法包括使墊修整劑表面和非多孔拋光墊表面接觸，在提供將表面擠壓在一起的作用力的同時相對非多孔拋光墊表面移動所述墊修整劑表面，由此在非多孔拋光墊表面中形成表面粗糙度，其特征在于表面粗糙度Ra≤3微米。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述墊修整劑的特征在于切割率約為25nm/(lbcdf-rpm平臺-小時)或以下。
3.一種修整多孔拋光墊表面的方法，所述方法包括使墊修整劑表面和多孔拋光墊表面接觸，在提供將表面擠壓在一起的作用力的同時相對非多孔拋光墊表面移動所述墊修整劑表面，由此在非多孔拋光墊表面中形成表面粗糙度，其特征在于具有墊表面高度比R≥60％的不對稱表面高度概率分布。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，R≥70％。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述墊修整劑的特征在于切割率約為25nm/(lbcdf-rpm平臺-小時)或以下。
6.一種修整多孔拋光墊表面的方法，所述方法包括使墊修整劑表面和多孔拋光墊表面接觸，在提供將表面擠壓在一起的作用力的同時相對非多孔拋光墊表面移動所述墊修整劑表面，由此在非多孔拋光墊表面中形成表面粗糙度，其特征在于不對稱因子A10≤0.50的不對稱表面高度概率分布。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述墊修整劑的特征在于切割率約為25nm/(lbcdf-rpm平臺-小時)或以下。
8.一種平坦化處理晶片表面的方法，所述方法包括提供并保持具有表面粗糙度Ra≤3微米表面的非多孔拋光墊；使拋光墊表面可移動地接觸晶片表面；將晶片表面擠壓到拋光墊表面上；并在漿液存在下相對晶片表面移動拋光墊表面。
9.一種平坦化處理晶片表面的方法，所述方法包括提供并保持具有表面粗糙度的特征在于表面高度概率分布的墊表面高度比R≥60％的多孔拋光墊；使拋光墊表面可移動地接觸晶片表面；將晶片表面擠壓到拋光墊表面上；并在漿液存在下相對晶片表面移動拋光墊表面。
10.一種平坦化處理晶片表面的方法，所述方法包括提供并保持具有表面粗糙度的特征在于不對稱表面高度概率分布的不對稱因子A10≤0.50的多孔拋光墊；使拋光墊表面可移動地接觸晶片表面；將晶片表面擠壓到拋光墊表面上；并在漿液存在下相對晶片表面移動拋光墊表面。
全文摘要
公開了一種表面形態(tài)的拋光墊，當(dāng)平坦化處理晶片表面時產(chǎn)生高度平坦化效率。一種經(jīng)修整的拋光墊是非多孔的，具有表面粗糙度Ra小于3微米的表面高度分布。另一種經(jīng)修整的拋光墊是多孔的，具有墊表面高度比R≥60％的表面高度概率分布，或者具有其特征在于不對稱因子A
文檔編號B24B53/007GK1771110SQ200480004831
公開日2006年5月10日 申請日期2004年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月25日
發(fā)明者A·S·拉文 申請人:羅門哈斯電子材料Cmp控股股份有限公司