CN104097118A - 无应力抛光集成装置 - Google Patents

无应力抛光集成装置 Download PDF

Info

Publication number
CN104097118A
CN104097118A CN201310113493.5A CN201310113493A CN104097118A CN 104097118 A CN104097118 A CN 104097118A CN 201310113493 A CN201310113493 A CN 201310113493A CN 104097118 A CN104097118 A CN 104097118A
Authority
CN
China
Prior art keywords
polishing
wafer
film thickness
stress
measuring instrument
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201310113493.5A
Other languages
English (en)
Inventor
王坚
金一诺
王晖
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ACM (SHANGHAI) Inc
ACM Research Shanghai Inc
Original Assignee
ACM (SHANGHAI) Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ACM (SHANGHAI) Inc filed Critical ACM (SHANGHAI) Inc
Priority to CN201310113493.5A priority Critical patent/CN104097118A/zh
Publication of CN104097118A publication Critical patent/CN104097118A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F3/00—Electrolytic etching or polishing
    • C25F3/16—Polishing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic removal of material from objects; Servicing or operating

Abstract

本发明公开了一种无应力抛光集成装置，包括：晶圆夹盘、膜厚测量仪及无应力抛光装置。晶圆夹盘夹持晶圆并沿水平方向或竖直方向运动或旋转。膜厚测量仪测量晶圆上待去除的铜膜的厚度。无应力抛光装置根据膜厚测量仪测量到的铜膜厚度对晶圆进行无应力抛光，无应力抛光装置包括无应力抛光腔、抛光喷头及电源。抛光喷头设置在无应力抛光腔内，抛光喷头向晶圆喷射电解液。电源的阳极与晶圆夹盘电连接，电源的阴极与抛光喷头电连接。本发明将膜厚测量装置与无应力抛光装置集成，降低了抛光工艺成本，且该集成装置结构简单，所占空间小。

Description

无应力抛光集成装置
技术领域
本发明涉及集成电路制造技术领域，尤其涉及一种无应力抛光集成装置。
背景技术
随着半导体工业的快速发展，极大规模集成电路（VLSI）以及超大规模集成电路（ULSI）已经被广泛的应用。相比以往的集成电路，极大规模集成电路和超大规模集成电路具有更复杂的多层结构，更小的特征尺寸。众所周知，在阻容电路中，电路电阻和电路电容，决定了电路的阻容迟滞(RC)，以及电路的能量消耗(E＝CV2f)。所以集成电路的电阻值和电容值直接决定了集成电路的性能，尤其是在超微细特征尺寸集成电路。现有的极大和超大规模集成电路的性能发展受限于电路中的阻容迟滞和能量消耗。为了降低电路中的阻容迟滞和能量消耗，铜由于其具有更高的电导率，已经逐步取代了铝来构成集成电路中的金属结构；低K介电质材料或超低K介电质材料也被用来代替传统的介电质材料如SiO2(k～4.0)。但是，由于铜和低K介电质材料或超低K介电质材料的机械强度较弱，传统的化学机械抛光工艺已难以适用于铜表面的平坦化，化学机械抛光工艺所产生的下压力，会对铜互联结构产生机械应力，造成互联结构的损坏。
为了解决上述技术问题，无应力抛光工艺已逐步应用于铜互联结构的制作工艺中，无应力抛光工艺基于电化学抛光原理，能够对铜互联结构进行无应力、无损伤抛光。无应力抛光工艺的实施通常是先测出晶圆上待去除的铜膜的厚度，然后将晶圆移入无应力抛光腔，根据先前测量的待去除的铜膜的厚度，精确的选择性的去除铜膜。目前，无应力抛光工艺中的铜膜的厚度测量与去除是在完全独立分开的两套装置中进行的，两套装置各有一套运动传输机构，导致无应力抛光装置所占空间较大，成本较高，而且延长了晶圆传输时间，从而使无应力抛光工艺总的时间较长，降低了无应力抛光效率，无法满足现代生产低成本，高效率的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种无应力抛光集成装置，该装置结构简单、所占空间小，并且能够降低无应力抛光工艺成本，提高无应力抛光效率。
为实现上述目的，本发明提供的一种无应力抛光集成装置，包括：晶圆夹盘、膜厚测量仪及无应力抛光装置。晶圆夹盘夹持晶圆并沿水平方向或竖直方向运动或旋转。膜厚测量仪测量晶圆上待去除的铜膜的厚度。无应力抛光装置根据膜厚测量仪测量到的铜膜厚度对晶圆进行无应力抛光，无应力抛光装置包括无应力抛光腔、抛光喷头及电源。抛光喷头设置在无应力抛光腔内，抛光喷头向晶圆喷射电解液。电源的阳极与晶圆夹盘电连接，电源的阴极与抛光喷头电连接。
在一个实施例中，该无应力抛光集成装置还包括基座，基座设置在无应力抛光腔内，抛光喷头及膜厚测量仪安装在基座上。膜厚测量仪在基座上升起或下降，膜厚测量仪升起时，膜厚测量仪的高度不低于抛光喷头的高度，膜厚测量仪下降时，膜厚测量仪的高度低于抛光喷头的高度。
在一个实施例中，该无应力抛光集成装置还包括晶圆承载台，晶圆承载台载置晶圆，晶圆夹盘从晶圆承载台上提取待加工的晶圆进行无应力抛光并将经过无应力抛光的晶圆放置晶圆承载台上。
在一个实施例中，膜厚测量仪安装在晶圆承载台内。膜厚测量仪在晶圆承载台内升起或下降，膜厚测量仪升起时，膜厚测量仪的高度不低于晶圆承载台的高度，膜厚测量仪下降时，膜厚测量仪的高度低于晶圆承载台的高度。
在一个实施例中，膜厚测量仪为非接触式膜厚测量仪。
综上所述，本发明无应力抛光集成装置通过将膜厚测量装置与无应力抛光装置集成在一起，且共用一套晶圆传输机构，降低了无应力抛光工艺成本，提高了无应力抛光效率，且该集成装置结构简单，所占空间小。
附图说明
图1是根据本发明的无应力抛光集成装置的第一实施例的剖面结构示意图，示出了测量晶圆铜膜厚度时的状态。
图2是根据本发明的无应力抛光集成装置的第一实施例的又一剖面结构示意图，示出了无应力去除晶圆铜膜时的状态。
图3是根据本发明的无应力抛光集成装置的第一实施例的俯视图。
图4是根据本发明的无应力抛光集成装置的第二实施例的剖面结构示意图，示出了测量晶圆铜膜厚度时的状态。
图5是根据本发明的无应力抛光集成装置的第二实施例的又一剖面结构示意图，示出了无应力去除晶圆铜膜时的状态。
图6是根据本发明的无应力抛光集成装置的第二实施例的膜厚测量仪安装在晶圆承载台内的俯视图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合图式予以详细说明。
参阅图1、图2和图3，揭示了根据本发明的无应力抛光集成装置的第一实施例。本发明的无应力抛光集成装置包括晶圆夹盘110、膜厚测量仪140及无应力抛光装置，其中，无应力抛光装置包括无应力抛光腔160、抛光喷头150及电源（电源在图中未示出）。
晶圆夹盘110用于夹持晶圆120，晶圆夹盘110在驱动装置的驱动下，可以沿水平方向或竖直方向运动，或者进行旋转。在无应力抛光过程中，晶圆夹盘110与电源（图中未示）的阳极电连接。晶圆120具有待抛光去除的铜膜。
在无应力抛光腔160内设置有基座130，基座130上安装有膜厚测量仪140，该膜厚测量仪140用于测量晶圆120上待去除的铜膜的厚度。优选地，膜厚测量仪140为非接触式膜厚测量仪，且膜厚测量仪140在基座130上可以升起或下降。基座130上还安装有抛光喷头150，抛光喷头150用于向晶圆120喷射抛光液，在无应力抛光过程中，抛光喷头150与电源的阴极电连接。
该无应力抛光集成装置还包括晶圆承载台。晶圆承载台载置晶圆。虽然在第一实施例的无应力抛光集成装置中没有图示晶圆承载台，该晶圆承载台的结构示意图可参考图4所示的晶圆承载台270。晶圆夹盘110从晶圆承载台上提取待加工的晶圆120进行无应力抛光并将经过无应力抛光的晶圆120放置晶圆承载台上。
使用该无应力抛光集成装置对晶圆120进行无应力抛光时，首先，晶圆夹盘110从晶圆承载台（可参考图4所示）上夹持晶圆120并移动至膜厚测量仪140的上方，膜厚测量仪140升起，其高度不低于抛光喷头150的高度，膜厚测量仪140开始测量晶圆120上待去除的铜膜的厚度，此时，晶圆夹盘110带着晶圆120自转并沿晶圆120的圆心向晶圆120的边缘水平移动。膜厚测量仪140测量完毕晶圆120上待去除的铜膜的厚度后，膜厚测量仪140下降，其高度低于抛光喷头150的高度，同时，晶圆夹盘110带着晶圆120移动至抛光喷头150的正上方，抛光喷头150向晶圆120喷射抛光液，浸润晶圆120。浸润完成后，接通电源，无应力抛光装置根据膜厚测量仪140测量到的铜膜厚度对晶圆120进行无应力抛光直至完成晶圆120的无应力抛光工艺，本申请人于2012年5月24日及2012年12月10日提出的专利申请PCT/CN2012/075990及PCT/CN2012/086257中所涉及的抛光方法均适用于此，故在此不再赘述。无应力抛光工艺结束后，将晶圆120干燥，然后，晶圆夹盘110将晶圆120释放在晶圆承载台（可参考图4所示的第二实施例中的晶圆承载台270）上，最后，晶圆120从晶圆承载台上取走。
参阅图4、图5和图6，揭示了根据本发明的无应力抛光集成装置的第二实施例。第二实施例中的无应力抛光集成装置包括晶圆夹盘210、膜厚测量仪240及无应力抛光装置，其中，无应力抛光装置包括无应力抛光腔260、抛光喷头250及电源（电源在图中未示出）。
晶圆夹盘210用于夹持晶圆220，晶圆夹盘210在驱动装置的驱动下，可以沿水平方向或竖直方向运动，或者进行旋转。在无应力抛光过程中，晶圆夹盘210与电源（图中未示）的阳极电连接。晶圆220具有待抛光去除的铜膜。
在无应力抛光腔260内设置有基座230，基座230上安装有抛光喷头250，抛光喷头250用于向晶圆220喷射抛光液，在无应力抛光过程中，抛光喷头250与电源的阴极电连接。
与第一实施例不同的是，本实施例中的膜厚测量仪240安装在用于载置晶圆220的晶圆承载台270内，且膜厚测量仪240在晶圆承载台270内可以升起或下降。使用本实施例的无应力抛光集成装置对晶圆220进行无应力抛光时，首先，膜厚测量仪240下降，其高度低于晶圆承载台270的高度，晶圆220被放置在晶圆承载台270上。晶圆夹盘210从晶圆承载台270上夹持晶圆220并上升至一定高度，膜厚测量仪240升起，其高度不低于晶圆承载台270的高度，膜厚测量仪240开始测量晶圆220上待去除的铜膜的厚度，此时，晶圆夹盘210带着晶圆220自转并沿晶圆220的圆心向晶圆220的边缘水平移动。膜厚测量仪240测量完毕晶圆220上待去除的铜膜的厚度后，膜厚测量仪240下降，其高度低于晶圆承载台270的高度，同时，晶圆夹盘210带着晶圆220移动至抛光喷头250的正上方，抛光喷头250向晶圆220喷射抛光液，浸润晶圆220。浸润完成后，接通电源，无应力抛光装置根据膜厚测量仪240测量到的铜膜厚度对晶圆220进行无应力抛光直至完成晶圆220的无应力抛光工艺，本申请人于2012年5月24日及2012年12月10日提出的专利申请PCT/CN2012/075990及PCT/CN2012/086257中所涉及的抛光方法均适用于此，故在此不再赘述。无应力抛光工艺结束后，将晶圆220干燥，然后，晶圆夹盘210将晶圆220释放在晶圆承载台270上，最后，晶圆220从晶圆承载台270上取走。
由上述可知，本发明无应力抛光集成装置将膜厚测量装置与无应力抛光装置集成在一起，且共用一套晶圆传输机构，降低了无应力抛光工艺成本，提高了无应力抛光效率，且该集成装置结构简单，所占空间小。
综上所述，本发明无应力抛光集成装置通过上述实施方式及相关图式说明，己具体、详实的揭露了相关技术，使本领域的技术人员可以据以实施。而以上所述实施例只是用来说明本发明，而不是用来限制本发明的，本发明的权利范围，应由本发明的权利要求来界定。至于本文中所述元件数目的改变或等效元件的代替等仍都应属于本发明的权利范围。

Claims (7)

1.一种无应力抛光集成装置，其特征在于，包括：晶圆夹盘、膜厚测量仪及无应力抛光装置；
所述晶圆夹盘夹持晶圆并沿水平方向或竖直方向运动或旋转；
所述膜厚测量仪测量晶圆上待去除的铜膜的厚度；
所述无应力抛光装置根据膜厚测量仪测量到的铜膜厚度对晶圆进行无应力抛光，无应力抛光装置包括无应力抛光腔、抛光喷头及电源，所述抛光喷头设置在无应力抛光腔内，抛光喷头向晶圆喷射电解液，所述电源的阳极与晶圆夹盘电连接，电源的阴极与抛光喷头电连接。
2.根据权利要求1所述的无应力抛光集成装置，其特征在于，还包括基座，所述基座设置在无应力抛光腔内，所述抛光喷头及膜厚测量仪安装在基座上。
3.根据权利要求2所述的无应力抛光集成装置，其特征在于，所述膜厚测量仪在基座上升起或下降，膜厚测量仪升起时，膜厚测量仪的高度不低于抛光喷头的高度，膜厚测量仪下降时，膜厚测量仪的高度低于抛光喷头的高度。
4.根据权利要求1所述的无应力抛光集成装置，其特征在于，还包括晶圆承载台，晶圆承载台载置晶圆，所述晶圆夹盘从晶圆承载台上提取待加工的晶圆进行无应力抛光并将经过无应力抛光的晶圆放置晶圆承载台上。
5.根据权利要求4所述的无应力抛光集成装置，其特征在于，所述膜厚测量仪安装在晶圆承载台内。
6.根据权利要求5所述的无应力抛光集成装置，其特征在于，所述膜厚测量仪在晶圆承载台内升起或下降，膜厚测量仪升起时，膜厚测量仪的高度不低于晶圆承载台的高度，膜厚测量仪下降时，膜厚测量仪的高度低于晶圆承载台的高度。
7.根据权利要求1所述的无应力抛光集成装置，其特征在于，所述膜厚测量仪为非接触式膜厚测量仪。
CN201310113493.5A 2013-04-02 2013-04-02 无应力抛光集成装置 Pending CN104097118A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310113493.5A CN104097118A (zh) 2013-04-02 2013-04-02 无应力抛光集成装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310113493.5A CN104097118A (zh) 2013-04-02 2013-04-02 无应力抛光集成装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104097118A true CN104097118A (zh) 2014-10-15

Family

ID=51665865

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310113493.5A Pending CN104097118A (zh) 2013-04-02 2013-04-02 无应力抛光集成装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104097118A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105483815A (zh) * 2015-12-18 2016-04-13 上海集成电路研发中心有限公司 一种电化学抛光装置及使用该装置的电化学抛光方法
CN106346353A (zh) * 2015-07-16 2017-01-25 盛美半导体设备（上海）有限公司 一种基于阳极喷头位置进行优化的晶圆旋转卡盘
CN107433517A (zh) * 2016-05-25 2017-12-05 盛美半导体设备（上海）有限公司 晶圆抛光方法
CN108099034A (zh) * 2017-12-15 2018-06-01 德淮半导体有限公司 用于晶圆切削的刀具及晶圆切削方法
CN111750786A (zh) * 2020-07-06 2020-10-09 上海新昇半导体科技有限公司 厚度量测设备、抛光系统及抛光物料管理方法
CN113945157A (zh) * 2021-10-15 2022-01-18 长鑫存储技术有限公司 膜层厚度的测试装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1543668A (zh) * 2001-08-17 2004-11-03 Acm研究公司 使用平面化方法和电解抛光相结合的方法形成半导体结构
US20070125661A1 (en) * 2004-02-23 2007-06-07 Acm Research Inc. Controlling removal rate uniformity of an electropolishing process in integrated circuit fabrication
CN101151713A (zh) * 2005-04-04 2008-03-26 信越半导体股份有限公司 贴合晶圆制造方法、贴合晶圆及平面磨削装置
CN102183198A (zh) * 2011-03-15 2011-09-14 清华大学 用于测量硅片的膜厚度的测量装置
CN102328272A (zh) * 2011-09-23 2012-01-25 清华大学 化学机械抛光方法
CN102564287A (zh) * 2011-12-15 2012-07-11 清华大学 利用晶圆台测量晶圆的膜厚度的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1543668A (zh) * 2001-08-17 2004-11-03 Acm研究公司 使用平面化方法和电解抛光相结合的方法形成半导体结构
US20070125661A1 (en) * 2004-02-23 2007-06-07 Acm Research Inc. Controlling removal rate uniformity of an electropolishing process in integrated circuit fabrication
CN101151713A (zh) * 2005-04-04 2008-03-26 信越半导体股份有限公司 贴合晶圆制造方法、贴合晶圆及平面磨削装置
CN102183198A (zh) * 2011-03-15 2011-09-14 清华大学 用于测量硅片的膜厚度的测量装置
CN102328272A (zh) * 2011-09-23 2012-01-25 清华大学 化学机械抛光方法
CN102564287A (zh) * 2011-12-15 2012-07-11 清华大学 利用晶圆台测量晶圆的膜厚度的方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106346353A (zh) * 2015-07-16 2017-01-25 盛美半导体设备（上海）有限公司 一种基于阳极喷头位置进行优化的晶圆旋转卡盘
CN105483815A (zh) * 2015-12-18 2016-04-13 上海集成电路研发中心有限公司 一种电化学抛光装置及使用该装置的电化学抛光方法
CN105483815B (zh) * 2015-12-18 2018-02-23 上海集成电路研发中心有限公司 一种电化学抛光装置及使用该装置的电化学抛光方法
CN107433517A (zh) * 2016-05-25 2017-12-05 盛美半导体设备（上海）有限公司 晶圆抛光方法
CN108099034A (zh) * 2017-12-15 2018-06-01 德淮半导体有限公司 用于晶圆切削的刀具及晶圆切削方法
CN111750786A (zh) * 2020-07-06 2020-10-09 上海新昇半导体科技有限公司 厚度量测设备、抛光系统及抛光物料管理方法
CN111750786B (zh) * 2020-07-06 2022-03-01 上海新昇半导体科技有限公司 厚度量测设备、抛光系统及抛光物料管理方法
CN113945157A (zh) * 2021-10-15 2022-01-18 长鑫存储技术有限公司 膜层厚度的测试装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104097118A (zh) 无应力抛光集成装置
CN100530536C (zh) 承载晶圆的放电系统、静电吸附器与集成电路的制造方法
US11705324B2 (en) Apparatus and method for wafer cleaning
CN102328272B (zh) 化学机械抛光方法
CN103692293B (zh) 无应力抛光装置及抛光方法
CN103474395B (zh) 一种tsv平坦化方法
JP2010080494A (ja) 化学的機械研磨装置、化学的機械研磨方法及び制御プログラム
CN102445144A (zh) 用于在线膜厚测量系统的标定方法及标定装置
CN101957186A (zh) 检测晶圆表面平整度的方法及化学机械抛光的方法
CN106328581A (zh) 晶圆键合方法以及晶圆键合结构
CN103223637A (zh) 化学机械研磨设备
CN104894634A (zh) 新型电化学抛光装置
CN102054754A (zh) 金属互连线的制造方法
Zhong Recent advances and applications of abrasive processes for microelectronics fabrications
CN105088328B (zh) 电化学抛光供液装置
Zhang et al. Copper electroplating technique for efficient manufacturing of low-cost silicon interposers
CN104838480B (zh) 晶圆抛光方法
US9865476B2 (en) Method and apparatus for pulse electrochemical polishing
TWI614799B (zh) 晶圓拋光方法
CN101905221A (zh) 化学机械研磨后的晶片清洗方法
CN106992144B (zh) 半导体装置的制作方法
CN105196177A (zh) 晶圆夹盘倾斜度的检测方法
Ruan et al. Optimization of a Cu CMP process modeling parameters of nanometer integrated circuits
CN107433517B (zh) 晶圆抛光方法
Jeong et al. Planarizaiton of Cu Interconnect using ECMP Process

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20141015

RJ01 Rejection of invention patent application after publication