TW392237B - Polishing cloth for use in a CMP process and a surface treatment thereof - Google Patents
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經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明(7 ) 隔及大體均勻高度。於拋光布上形成此種均匀凸部的製程 將於後文參照不同的具體例詳细說明。 經由使用第3A圖之拋光布,於矽基材上形成的耐熱氧 化物膜獲得拋光速率約70nm/min(容後詳述)。他方面,使 甩第3B圖之拋光布之例中拋光速率降至約26mn/min。第3B 圖之拋光布中需注意凸部高度有實質變化。前文發現指示 需要增加拋光布接觸面積來獲得大拋光速率。 又如第3C圖指示,經由縮小凸部間隔達第3A圖之例之. »·«Λ 約兩倍,拋光速率增至約140nm/min。如此凸部的間隔或 間距亦為提高拋光速率的重要因素。 第4及5圖顯示本發明之發明人對獲得最大拋光速率 有關拋光布表面狀態進行研究结果,其中第4圖顯示拋光 布表面上凸部間距與拋光速率間之關係,而第5圖顯示凸 部高度與拋光速率間之關係。 全部實施中拋光皆於試驗件上進行,如前述,試驗件 包含耐熱氧化物膜成形於矽基材上。試驗件固定於以8〇 rpm ° 旋轉的拋光頭14上,對前述平臺10上的耐熱氧化物膜 進行拋光,平臺也K80 rpm速度旋轉。平臺10由IC-1000 布覆蓋,SUBM00布(由Rodel-Nitta供應)又鋪在其上。拋 光過程中含MnCh磨擦劑(平均粒度0.3um)之漿液連同溶劑 如水供應。抛光係將試驗件M0.21 kg/cm2之壓力牴住平 臺進行。 參照第4圖注意拋光速率隨著拋光布上凸部間隔的縮 / · 本紙朵尺度適用中國國家揉準(CNS )八4規格(21〇χ297公釐) I—----CT裝^--------訂-----丨線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 " B7五、發明説明(1 ) 發明背景 本發明一般係關於用於製造半導體裝置的化學機械拋 光技術,特別係關於用於化學機械拋光製程之拋光布,包 含其表面處理。 隨著晩近極大型積體電路製造上的進展,一塊積體電 路上包含的裝置增加。與其相關也造成互連多個裝置之積 體電路使用的互連圖樣複雜度增高。欲獲得複雜的互連圔 樣,晚近先進積體電路使用所謂的多層互連結構,寒中互 連圖樣提供於多層具有層間絕緣膜。 他方面,此種多層互連结構易引起覆蓋下方互連圖樣 的互連絕緣膜上階級高度增加問題。由於階級高度增加, 故層間絕緣膜上方提供互連圔樣可能有扭曲或不互連的風 險。又此種層間涵緣膜頂面的不規則由於用來暴露此種極 端微型互連圖樣的高解析度光學系統的焦點深度有限,故 引起互連圖樣的圖樣不良問題。此種問題於具有極大積體 ! 密度的晚近先進積體電路特別明顯。 如此,平面化乃實現多層互連结構的最重要問題,曾 經進行多種研究意圖克服此種問題。 習知平面化之進行方式係提供曆間絕緣膜作為低黏度 材料例如SOG (離心塗覆玻璃)或含B或P之低熔點矽玻璃。 但習知平面化方法於設計厚則〇.35iim或以下的CMOS裝置較 無效,其中整個晶圓表面需要進一步平面化程度。 此處稱為CMP的化學機械拋光技術是一種可滿足此種 嚴苛需求的技術。使用此種CMP製程可大體完全平面化晶 HI I (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂 _lrlrrl:」 一線 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) A7 B7 五、發明説明(2 ) 圓及由晶圓表面去除凸部及凹部。 第1圖顯示用於半導體基材之CMPfe程的拋光裝置構 造。 參照第1圖拋光裝置包含一片轉盤或平臺10,平躉1〇 被拋光布12覆蓋。又旋轉拋光頭14設於平臺10,面對平臺 10由拋光布12遮蓋的頂面。拋光頭14上方固定一個有待拋 光的基質16,平臺I%方設有一個漿液噴嘴20,漿液噴嘴 20滴落漿液18於拋上。 操作時平臺1〇及1頭14分別以預定速度驅動同時獎 液滴入拋光布12上,拋光頭14K預定壓迫力或壓力迫使基 材16牴住拋光布12。習知漿液其中氧化鋁或膠體氧化矽磨 擦劑分散於鹼性溶劑用做漿液18。又發泡聚合物例如聚胺 甲酸酯薄片用做拋光布12。 此種由第1圖之拋光裝置進行的CMP製程中,需注意 拋光布12表面狀態對拋光機制包含漿液18保有於其上造成 深刻影響。如此欲提供最佳拋光,需要控制拋光布12的表 面狀態。 習知拋光布12中,布12表面包含微小凸部及凹部,其 係於、拋光布12製造時藉發泡製程隨機形成者。換言之習知 @勺表面狀態僅隨機控制。如此使用習知拋光布12 進行_知CMP製程難以最適化,難恆定拋光速率及 以可再現地拋光基材16。 一種拋光布包含溝或小凹部來容納漿液。但此種習知 拋光布上的溝或凹部的大小約為毫米大小’此種大型凹部 本紙張尺度適用中國國家標隼(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) ihlL-I.---^----ο 裝' 訂- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 經濟部中央標準扃員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明(3 ) 無法有效改善拋光製程。 欲發揮效果,拋光布上的溝必需具有微米尺寸範圍。 同時並無可於拋光布上形成如此微小溝的藥g。曾經 提議利易研磨拋光,而於 拋光布表面形成微米大小的溝,但未曾研究何種製择最佳 〇 拋光布連續使用後容易收集拋光结果形成的顆粒。顆 粒包含磨耗的磨擦劑。習知拋光布中難以去除此種顆粒而 未影響拋光布性能。 發明概述 如此本發明的一般目的係提供一種新穎有用的拋光布 及其表面處理其可消除前述問題。 本發明之另一種更為特異性目的係提供一種拋光布用 於CMP製程時,可長時間提供最大拋光速率,及維持拋光 布性能的表面處理。 本發明之另一.目的係提供一種用過的拋光布清潔方法 〇 本發明之另一目的係提供一種化學機械拋光製程用之 拋光布,包括: 一張底布具有一個表面;及 該表面形成凸部及凹部, 該凸部具有高度30jum或Μ下具K間距55jum或Μ下形成 〇 根據本發明拋光布與接受拋光製程的基材接觸面積變 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(21〇Χ297公釐) Ι.Γ--S--^---裝-- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明(4 ) 成最大,因此拋光速率最大。又於拋光布上存在有此種凸 部及凹部可改良拋光製程中漿液保有於拋光布上。 本發明之另一目的係提供一種處理用於化學機械拋光 製程的拋光布表面之方法,包含下列步驟: 使用化學機械拋光製程使用的漿液處理拋光布表面, 進行該處理使凸部及凹部形成於該表面上,具有高度 3〇nm或Μ下及具有間隔55jum或K下。 本發明之另一目的係提供一種用於化學機械拋光製程 之拋光布之表面處理方法,包括下述步驟: 藉載有鑽石磨擦劑的工具粗化拋光布表面, 該等鑽石磨擦劑具有直徑為3〇Mm或Μ下。 根據本發明拋光布表面最適化可於拋光製程之同時或 拋光製程之前達成。經由如前述形成凸部及凹部拋光布與 接受拋光製程的基材接觸面積變成最大,因此拋光速率變 成最大。又存在此種凸部及凹部可改良拋光製程中漿液保 有於拋光布上。 本發明之另一目的係提供一種清潔用於化學機械拋光 製程之拋光布之方法,包括下述步驟: 藉與磨擦劑進行的化學反應去除附著於拋光布上的磨 擦劑。 根據本發明當CMP製程係由溶液磨擦劑提供時,拋光 布可恢復初始狀態。因此拋光布可反覆使用而每次可保證 獲得高拋光速率。又可延長拋光布的壽命。 本發明之另一目的係提供一種製造半導體裝置之方法 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X2.97公釐) (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝- 、1T-
Α7 Β7 V 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明(5 ) ,包括下述步驟: 利用漿液經由於拋光布上進行化學機械拋光製程而拋 光基材表面, 該拋光步驟進行使拋光結果於拋光布上形成具有高度 30jnm或K下及間距55从111或以下之凸部。 根據本發明化學機械拋光製程可Μ高拋光速率及絕佳 再現性進行。因此可顯著降低半導體裝置的生產成本。/ 本發明之其他目的及進一步特點參照附圖研讀下文詳 细說明將顯然自明。 圖式之簡單說明 第1圖為顯示習知拋光裝置構造之圖解; 第2圖為顯示市售拋光布表面狀態之圖解; 第3A-3C圖為顯示根據本發明之第一具體例多種拋光 布表面狀態之拋光機制圖解; 第4圖為顯示拋光速率與拋光布上凸部間隔或間ip間 之關係之圖解; 第5圖為顯示拋光速率與拋光布上凸部高度之關係之 圖解; 第6圖為顯示根據本發明之第二具體例用於拋光布表 面處理的拋光裝置構造圖解; 第7圖為顯示根據本發明之第三具體例藉Mn〇3磨擦劑 處理的拋光布表面狀態之圖解; 第8圖為顯示根據第三具體例藉Μπ2〇3磨擦劑處理的 拋光布表面狀態之圖解; (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) _L 1 ------ -- I: ^ _ - ^-------^ ./ -;L\ -訂- 線. :..;L_-rirr. .·-. 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4规格(210X297公釐) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A7 , B7 _ 、·、、 ... . 五、發明説明(6 ) 第9圖為顯示使用Mn(h磨擦劑之例中拋光速率隨時間 改變之圖解; 第10圖為顯示使用Mn2〇3磨擦劑之例中拋光速率隨時 間改變之圖解;及 第11A-11L圖為顯示根據本發明之第四具體例之半導 體裝置製法之圖解; 較佳具體例之詳细說明 第一具體例 第2圖顯示市/售CMP製程用聚胺甲酸酯拋光布之表面 粗度。 參照第2圖,拋光布製造時因發泡辱承微小凸部及凹 部,該拋光布於表面顯示不規則的凸部@_其中凸部 的深度及間隔或間距也觀察到不規則現象。第2圖的圔樣 未見特殊頻率組件。事實上某些凸部的高度30/m或以上而 某些凸度高度極小,幾乎無法辨認。又某些凸部的間隔超 過55um,而某些的間隔極小。 CMP製程用拋光布中希望擴大拋光過程中接觸基材的 拋光布面積。通常拋光速率係與拋光布與接受拋光的基材 之接觸面積成比例。換言之重要的且希望於CMP製程盡可 能加大拋光布與基材的接觸面積。但具有第2圖之表面粗 度的拋光布僅最高峰可獲得如此滿意的接觸,而拋光布的 實質部分包含較低峰絲毫也無法接觸基材。 第3A圖顯示根據本發明之第一具體例達成的所需表面 粗度,需注意拋光布的凸部係均勻形成,具有大體均勻間 —r-ri-LJ---I -I - (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 _::Η:..」..-ΓΙΕΙ二 ,¥ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4规格(210X297公釐) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明(7 ) 隔及大體均勻高度。於拋光布上形成此種均匀凸部的製程 將於後文參照不同的具體例詳细說明。 經由使用第3A圖之拋光布,於矽基材上形成的耐熱氧 化物膜獲得拋光速率約70nm/min(容後詳述)。他方面,使 甩第3B圖之拋光布之例中拋光速率降至約26mn/min。第3B 圖之拋光布中需注意凸部高度有實質變化。前文發現指示 需要增加拋光布接觸面積來獲得大拋光速率。 又如第3C圖指示,經由縮小凸部間隔達第3A圖之例之. »·«Λ 約兩倍,拋光速率增至約140nm/min。如此凸部的間隔或 間距亦為提高拋光速率的重要因素。 第4及5圖顯示本發明之發明人對獲得最大拋光速率 有關拋光布表面狀態進行研究结果,其中第4圖顯示拋光 布表面上凸部間距與拋光速率間之關係,而第5圖顯示凸 部高度與拋光速率間之關係。 全部實施中拋光皆於試驗件上進行,如前述,試驗件 包含耐熱氧化物膜成形於矽基材上。試驗件固定於以8〇 rpm ° 旋轉的拋光頭14上,對前述平臺10上的耐熱氧化物膜 進行拋光,平臺也K80 rpm速度旋轉。平臺10由IC-1000 布覆蓋,SUBM00布(由Rodel-Nitta供應)又鋪在其上。拋 光過程中含MnCh磨擦劑(平均粒度0.3um)之漿液連同溶劑 如水供應。抛光係將試驗件M0.21 kg/cm2之壓力牴住平 臺進行。 參照第4圖注意拋光速率隨著拋光布上凸部間隔的縮 / · 本紙朵尺度適用中國國家揉準(CNS )八4規格(21〇χ297公釐) I—----CT裝^--------訂-----丨線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明(8 ) 小而加大。特別當間隔縮小至小於於60<im時拋光速率顯著 增高。例如經由將間距由約55iim減至35(im可使約125nm/ min拋光速率增至約lSOnm/min^^^gSOnm/min拋光速率 值比較凸部間距為lOOirn之例幾^倍。如此第4圖結 果指示較佳形成間距約55/im或Μ下的凸部。顯然拋光速率 的增加係由於拋光布與試驗件間接觸面積加大的結果。 又第5圔指示拋光速率也隨凸部高度的減小丽加快。 參照第5圖注意當凸部高度減至約35/im或Μ下時拋光速率 顯蓍增高。例如經由將凸部高度設定於約30wm或Μ下可達 成拋光速率約140rm/niin。如此第5圖結果指示較佳形成 ) 高度約30jum或Μ下之凸部。又此種拋光速率的增加係由於 拋光布與試驟件之接觸面積增加的结果。 當凸部間隔或直度迤土腹,他方面,漿液於拋为布上 的保有變困難。因此無法使拋光布表面完全平坦。 第二具體例 第6圖顯示根據本發明之第二具體例處理拋光布表面 之裝置之構造。 本發明之第一具體例中發現拋光布較佳具有表面上凸 部間距約55um或Μ下及高度約3〇um或Κ下俾增高拋光速率 ’姐·亩鱼邀渔產王具有本發明琴現的較佳特點。因此需設 計一種方法或裝置來處理市售拋光布表面而形成前述所需 凸部。 第6圖顯示根據本發明之第一具體例用於處理拋光布 表面之裝置之構造。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) ^^1 nl·.-—— In -1« . 一 1^· 士5"··— n - JL· φ (請先闆讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 ::Ltbrl-Lil: 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明(9 ) 參照第6圖表面處理裝置具有與第1圔之拋光裝置相 同構造包含載有拋光布12來接受表面處理的旋轉平臺10。 又旋轉拋光頭14設置於覆蓋有拋光布12的平臺10上方,現 在拋光頭14固定一個其上載有電沈積鑽石磨檫劑的工具22 Ο 操作時平臺10被驅動而工具22經由驅動拋光頭14而施 用於拋光布12上,使工具22的鑽石磨擦劑研磨拋光布12表 面。研磨結果拋光布12上提供有前一具體例所述凹部及相 關凸部。 需注意如此於拋光布12表面上形成的凸部及凹部輪廓 係隨著工具22上提供鑽石磨擦劑直徑改變。本具體例中鑽 石磨擦劑係選用其直徑可使表面處理结果形成的凸部高度 約為30um或Μ下。與例言之載有直徑約30iim之鑽石磨擦劑 之工具可用做於拋光布12表面上形成具有高度約I5*im之凸 部的工具。需注意本發明使用的鑽石磨擦劑具有直徑略小 於60uin,60iim乃習知鑽石磨擦劑使用的直徑。 工具22使用的鑽石磨擦劑直徑也控制於拋光布表面上 形成凸部間距或間隔。例如經由設定鑽石磨擦劑直徑約30 iim可獲得凸部間距約30關。經由設定工具22上的鑽石磨擦 劑直徑約30jim或Μ下,可於拋光布12上形成具有所需高度 約30顏或以下及所需間距約55iim或Μ下之凸部。 藉工具22研磨拋光布12之製程中,需注意工具22的單 次通過拋光布12即是,但拋光頭14需Κ足夠壓力壓迫。一 般無需第二次或第三次通過。因此Μ均勻的壓迫壓力僅將 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) ---Γ----裝------訂------線 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明(10 ) 工具22施加於拋光布12上一次即可於拋光布12上形成所需 / 凸部。於此種製程中較佳設定頭14之壓迫壓力使鑽石磨擦 劑不會完全陷入或切入拋光布12内部。 如此經由施用工具22於拋光布12上而工具上方電沈積 有適當直徑的鑽石磨擦劑,可根據第一具體例之教示於拋 光布表面上形成凸部。 經由使用拋光布12拋光基材,可以高拋光速率穩定進 行拋光。 第三具體例 前述具體例中,拋光布之表面處理係藉第6圖裝置使 用工具22進行。換言之,前一具體例之表面處理係於拋光 過程分開進行。 本具體例中將揭示拋光布之表面處理過程,其中拋光 表面處理係與拋光製程同時進行。 本具體例係使用第1圖之拋光裝置進行拋光,其中拋 光頭14載有有待拋光之基材16而非工具22。基灰T16可載有 絕緣層如氧化矽膜或半導體層如聚矽膜供拋光。又基材16 可載有導體層或圖樣例如Si或tf。 操作時平臺10及拋光頭14分別K預定速度驅動,經由 壓迫頭14牴住拋光布12同時漿液18滴落於拋光布12時進行 拋光。拋光製程中,不僅基材16被拋光,同時,拋光布12 也被漿液18的磨擦劑處理而於拋光布12表面形成所需凸部 及凹部。 本具體例使用一種漿液其含有氧化錳作為漿液18之磨 本紙張尺度適用中國國家操準(CNS )八4規格(210'〆297公釐) ___________________________________________________________________ _____I. . .-..-==-1-^1111.:..-11. . . . I............. I _ I ——r----裝------訂------J0 J (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明(11 ) 擦劑’其中氧化錳KMnOx(lS X各2)表示。較佳氧化錳為 Mn〇2 ’ Mn3〇3或Mn3〇4或其混合物之任一者。 需注意習知漿液一般使用氧化矽或氧化鋁磨擦劑顆粒 與鹼性溶液組合。例如使用膠體氧化矽磨檫劑之漿液使用 含K之鹼性溶劑。當此種鹼性漿液用於第丨圖漿液18之拋 光製程時,拋光布12接受的化學製程使其表面經由鹼性溶 劑反應結果而平面化。如此,習知CMP方法無法於拋光過 程中於拋光布12表面上形成所需凸部及凹部。 與習知CMP方法相反本具體例之方法使用前述氧化錳 磨擦劑於漿液18合併水溶劑,其優點為漿液18之溶劑不再 需為鹼性。需注意使用前述氧化錳磨擦劑漿液即使於溶劑 内之鉀含量降於900ppm時仍可有效用於CMP方法。相反地 ,習知漿液例如使用膠體氧化t漿液於溶劑之鉀含量如此 低時顯示拋光速率顯著降低於半導體裝置之製法 不含實際。 ^ 第7及8圖顯示藉第1圖之裝置於矽基材16上的耐熱 氧化物薄膜進行拋光結果獲得拋光布12表面凹凸,其中第 7圖顯示Mn〇2磨擦劑顆粒用於漿液18的結果而第8圖顯示 使用Mna〇3顆粒的結果。二例中磨擦劑顆粒之平均直徑為 約 0.3iim。 詳言之,於第7及8圖之例中包括係使用前述SUBA400 布提供於IC-1000布上同時以0.21kg/cm2之壓力壓迫基材 16至平臺10上進行拋光。拋光頭14及平臺10係Μ相等轉速 80 rpm驅動。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4规格」210X297公釐) -一° (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)
A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明(12 ) 參照第7及8圖由於本具體例之製程結果於拋光布12 表面上形成凸部而間隔或間距約為55iim或以下。第7及8 圖驗證,如此形成的凸部高度為3〇iim或以下。於平均直徑 0·3ϋΐη之Mn3(U磨擦劑用於漿液18之例中也獲得類似结果。 第7及8圖之結果指示顯然於拋光過程中使用MnOx磨 擦劑(此處IS X各2例如Μπ〇2,Mn2〇3,Μη3〇4或其混合物) 之錳氧化物漿液18處理拋光布12表面可連續穩定達成高拋 光速率。 本具體例中,當然可使用第6圖之構造與漿液16之拋 光製程分開施用粗化製程至拋光布12。此程情況下即使拋 光本身係藉習知漿液例如膠化矽漿液或氧化錳漿液進 行時也推薦使用氧化錳漿液錳氧化物磨擦劑易藉 下述酸浴製程完全由拋光布12去除,而未損害拋光布上形 成的凸部及凹部。 需注意連續使用拋光布造成磨擦劑顆粒沈積於拋光布 上,其中如此沈積的磨擦劑顆粒黏著於拋光布而且去除困 難。此亦適用於使用膠體氧化矽或氧化錳磨擦劑的習知漿 液。 如第二或第三具體例使用前述錳氧化物(MnOx,IS X S2)磨擦劑之漿液之例中,可以化學方式由拋光布去除黏 著的磨擦劑,係經由將錳氧化物磨擦劑溶解於酸如HC1或 CH1及H2〇2之混合物。因此可未使用機械手段或方如刮擦 進行去除,磨擦劑可由拋光布上去除而未修改或破壞拋光 布表面形成的凸部。 _>.l·--r-----*0 裝-- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 、tl :rlrullLllLULlii 丨· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X2.97公釐) 濟 央 標 準 局 Ά 合 作 衽 印 製 A7 B7 五、發明説明(13 ) 他方面Μ使用膠體氧化矽磨擦劑槳液為例,也可將磨 擦劑溶解於HF而去除磨擦劑。 實驗 後文參照第9及10圖敘述拋光基材1〇同時進行拋光布 12表面處理之利用第1圖之拋光裝置進行的本發明之實例 〇 實驗中藉m光布熱氧化薄膜達成的拋光速率係對拋光 布表面接受含磨擦劑例如Mn〇2,Mn2〇3或Mn3〇4之錳氧化物 漿液處理之例測量。又供比較用,也對拋光布表面接受習 知鑽石磨擦劑表面處理之例測量拋光速率。 特別對固定於第1圖之拋光頭14上作為漿液16之Si基 材上方形成的耐熱氧化物薄膜拋光,同時於漿液使用具有 平均粒徑0.3/m之Mn〇2,Mn2〇3或Mn3〇4之磨檫劑。拋光時 平臺10上方覆蓋IC-1000其上方又提供SUBA400。又拋光壓 力設定於0.21 kg/cm2及拋光頭14及平臺10係K80 rpm之 速度旋轉。 比較實驗中平臺10上之相同IC-1000/SUBA400拋光布 使用第6圖之構造接受表面處理,其中使用工具12上方載 有電沈積粒徑約60<m之鑽石磨擦劑。比較實驗中平臺10係 K轉速100 rpm驅動及製程連續進行1分鐘。 比較實驗中如此生產的拋光布用於第1圖之構造利用 類似前述含錳氧化物磨擦劑之漿液拋光於Si基材形成的耐 熱氧化物薄膜。拋光過程中,拋光頭14M0.21 kg/cm2之 壓力壓迫牴住平臺10,同時’以80 rpm之轉速驅動拋光頭 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐)
Ll·I-----0 裝------訂—I------r--------- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ______B7 五、發明説明(!4 ) 14及平臺10。 參照第9圖顯示拋光速率與拋光持續時間之關係,實 心圓表示含Mn〇2磨擦劑之漿液用於拋光布之處理及同時拋 光耐熱氧化物薄膜之例。第9圖之空心圏顯示比較實驗, 其中使用工具22且第6圖之構造表面處理後利用ΜηΟ2磨擦 劑進行耐熱氧化物薄膜之拋光。 第9圖中,需注意,Κ實心圓表示之本發明概略提供 比較比較實驗更優異的拋光速率。更重要地,本發明之散 射大體小於比較實驗之散射,表示本發明可提供拋光製程 的絕佳再現性及穩定性。需注意Κ標準差表示第9圖之實 心圓之散射約為3.711111/111化,而空心圓之標準差約為12.5 nm/min 0 第10圖顯示拋光布同時利用Mn2〇3或Mn3〇4漿液處理之 例與前述比較實驗比較。 參照第10圖顯然同時藉處理拋光布所達成 的拋光速率遠優於藉習知方法達成的拋光速率。又同時使 用漿液處理達到拋光速率概略優於藉習知方法達成 的拋光速率。拋光布同時藉Μη2〇3或Mn3(U拋光處理之任一 例中,拋光速率的發散極小,Μ標準差表示,Μη2〇3漿液 約為3.8nm/min而Μη3〇4漿液約為3.2nm/min。如此再度獲 得结論:藉Mn2〇3或Mn3(k磨擦劑進行拋光布的表面處理同 時進行拋光,可大體穩定拋光製程。 第四具體例 第11A-11L圖為顯示根據本發明之第四具體例包含多 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Λ4規格(210X297公釐) _rl·--LJ------裝---- - (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 、訂-----.}猓- ;·ΙΙ」.1ί.11.Ε:1ΕΕ.._.- A7 B7 經濟部中央標準局W;工消費合作社印製 五、發明説明(15 ) 層互連構造之半導體裝置之製法圖解。 參照第11A圖矽基材31由場氧化物薄膜31a界定一個活 性區31A及閘極32提供於基材31之活性區31A,閘極絕緣膜 (未顯示出)位於基材31與閘極32間。又基材31於閘極32而 側形成擴散區31b及31c,及通道區31d界定於其材31恰在 閘極32下方。閘極32於其兩外側壁上載有側壁氧化物薄膜 32a及32b典型由Si〇2形成的層間絕緣膜33藉CVD方法提供 於基材31上,層間絕緣膜33覆蓋閘極32含側壁氧化物薄膜 32a及32b。 如第11A圖所見,如此形成的層間絕緣膜33於其頂面 具有對應於閘極32的凸部及凹部,如此第11A圖之構造於 第11B圖之步驟藉CMP方法拋光層間絕緣膜平面化,該CMP 方法使用漿液合併第1圖之構造其中Mn2〇3或Mn3〇4磨擦劑 分散於適當溶劑如;!|<。藉此使用含Mn2〇3磨擦劑漿液替代 習知膠體氧化矽漿液,可達成比較習知拋光速率大三倍以 上的拋光速率。又當含Μπ3〇4磨擦劑之漿液用於相同目的 時,可獲得比較習知拋光速率大兩倍Μ上的拋光速率。 其次,於第11C圖之步驟中,如此平面化的層間絕緣 膜33成形有接觸孔33a而暴露擴散區31b,TiN層34C及U層 34藉濺鍍法或CVD方法連績沈積於第11C圖之構造上。 然後如此沈積的W薄膜34於第11E圖之步驟藉CMP方法 使用Mn〇2磨擦劑去除,如第11E圖所示獲得W柱塞34b填滿 接觸孔33a的構造。第11E圖之製程中,需注意TiN層34c或 多或少保持定整。如此形成的W柱塞34b由於沈積時接觸孔 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) if 訂 --_|IJ------ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Λ4規格(210X297公釐) 18 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明(16 ) 33a之W層向外側生長結果於中部包含一條接縫34e,如此 經由使用Μη〇2磨檫劑可成功地避免接縫被液體氧化劑如 Η2〇2溶蝕的問題。需注意漿液內Μη〇2磨擦劑作為固體氧化 劑,即使於W層34的拋光過程也不會穿透接鏠34e。 其次,於第11F圖之步驟,藉濺鍍法或CVD方法於第 11E圖之構造上形成薄的鈦膜(未顯示出),及於第11E圖之 構造上形成鋁或鋁合金之導體層35。又薄鈦層(示顯示出) 沈積於導體層35上及TiN層35b藉濺鍍方法或CVD方法又沈 積於其上。 其次,於第11G圖之步驟中導體層35及TiK層34c及35b 之圖樣,如此所得構造於第11H圖之步驟被典型Si〇2之層 間絕緣膜覆蓋。需注意如此形成層間絕緣膜36於其頂面對 應於導體圖樣35顯示凸部。 其次於第111圖之步驟,層間絕緣膜36藉 Mn2〇3或此3〇4磨擦劑於漿液而平面化。又如此平面化的層 間絕緣膜36於第11J圖之步驟將圖樣,其中形成接觸孔36A 而暴露導體層35。又TiN層37a及W層37於第11K圖之步驟連 續沈積於層間絕緣膜36上填滿接觸孔36及進行第11L圖之 步驟其中W層37藉CMP方法使用Mn〇2磨擦劑漿液去除。拋光 結果形成導電柱塞37A填滿接觸孔36A。如前述導電柱塞 37A於其中部包含一條接縫37b。 又可於第11L圖之構造上提供另一個互連圖樣或層間 絕緣膜。 前述半導體裝置之製法中,需注意於第11B或111圖之 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Λ4规格(210X297公釐) (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明(17 ) 構造藉CMP方法對Si〇2製之絕緣膜33或曆間絕緣膜36施加 平面化,該CMP方法使用Mn2〇3,Mn3〇4或其混合物磨擦劑 於漿液合併第1圖之構造。如此平臺10上之拋光布12與拋 光之同時接受粗化過程,拋光係Μ高拋光速率且具有再現 性或穩定性進行,如第8圖或第9圖所示。 如前已述,MnOs,Mn2〇3,Mri3〇4磨擦劑可溶於酸,如 此,任何殘留於基材(工作件)或拋光布或裝置的殘餘磨擦 劑易藉酸清胃去除。欲達此目的,可使用含有鹽酸、過 ’ 氧兔氫和水金: 1 : 48之清潔溶液。 須瞭解前述化學機械拋光製程可有效用於製造微形半 導體裝置,例如,具有多層互連構造或分隔溝者。藉由使 用本發明,拋光速率與產率改良,半導體裝置的製造成本 大體下降。 又,本發明也可有效拋光工作 又,本發明非僅限於前述具體例,反而可做出多種變 化與修改而未悖離本發明之範圍。 本紙張尺度適用中國國家襟準(CNS ) A4规格(210X297公釐) (請先閛讀背面之注意事項再填寫本頁)
31 b....擴散區 32a,32b....側壁氧化物薄膜 33,36....層間絕緣膜 34b.... W 柱塞 34c,35b....TiN層 ^34,37____W 層 接鏠 33a,36A....接觸孔 A7 B7 五、發明説明(18 ) 元件標號對照 10.. ..轉盤,平臺 12____拋光布 14.. ..拋光頭 16.. ..基材 18.. ..漿液 20.. ..漿液噴嘴 22____工具 31.. ..矽基材 31a....場氧化物薄膜 35....導體層 31A....活性區 37A....導電柱塞 32.. ..閘極 ---°裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) " 經濟、可中央標準局員工消費合作社印製 本紙琅尺度逋用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐)
Claims (1)
- A8 B8 C8 D8經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 、申請專利範圍 第86109033號專利申請案申請專利範圍修正本 修正日期· 8 8年q 8月 1. 一種處理一用於化學機械拋光製程之拋光布表面之方 法,其包括下述步驟: 藉由一用於該化學機械拋光製程的漿液來處理該 抛光布表面,並 經由可與磨擦劑反應之化學反應而去除掉被搭接 至拋光布之磨擦劑, 進行該處理,藉此,使凸部與凹部成形於讓表面 上,該等凸部具有一高度約為3〇μπι或以下,且問隔 約5 5 μιη或以下, 其中在該處理步驟進行之同時,藉該化學機械拋 光製程來拋光一位於該拋光布上的工作件。 2. 如申請專利範圍第i項之方法,其中該漿液含有磨擦 劑粒子和溶劑’磨擦劑粒子分散於溶液内,及其中該 4磨擦劑粒子係由.具有組成為ΜηΟχ( 1$χ$2)的猛氧 化物所構成。 3. 如申請專利範圍第2項之方法,其中該溶劑包含濃度 在900 ppm或以下的卸。 4 ·如申請專利範圍第2項之方法,其中該等磨擦劑粒子 係選自:Μη02、Μη203、Mn3〇4及其等之混合物。 5. —種製造半導體裝置之方法,其包括下列步驟: 使用一漿液藉由於一拋光布上進行化學機械拋 製程而撤光一基材表面,並 光 Γ.------©—裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂-----*線 I m 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS > Μ規格(_210X297公瘦) A8 B8 C8 D8經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 、申請專利範圍 第86109033號專利申請案申請專利範圍修正本 修正日期· 8 8年q 8月 1. 一種處理一用於化學機械拋光製程之拋光布表面之方 法,其包括下述步驟: 藉由一用於該化學機械拋光製程的漿液來處理該 抛光布表面,並 經由可與磨擦劑反應之化學反應而去除掉被搭接 至拋光布之磨擦劑, 進行該處理,藉此,使凸部與凹部成形於讓表面 上,該等凸部具有一高度約為3〇μπι或以下,且問隔 約5 5 μιη或以下, 其中在該處理步驟進行之同時,藉該化學機械拋 光製程來拋光一位於該拋光布上的工作件。 2. 如申請專利範圍第i項之方法,其中該漿液含有磨擦 劑粒子和溶劑’磨擦劑粒子分散於溶液内,及其中該 4磨擦劑粒子係由.具有組成為ΜηΟχ( 1$χ$2)的猛氧 化物所構成。 3. 如申請專利範圍第2項之方法,其中該溶劑包含濃度 在900 ppm或以下的卸。 4 ·如申請專利範圍第2項之方法,其中該等磨擦劑粒子 係選自:Μη02、Μη203、Mn3〇4及其等之混合物。 5. —種製造半導體裝置之方法,其包括下列步驟: 使用一漿液藉由於一拋光布上進行化學機械拋 製程而撤光一基材表面,並 光 Γ.------©—裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂-----*線 I m 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS > Μ規格(_210X297公瘦)經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 - —-----—一 ____^六、申请專利範圍 、’至由可與磨擦劑反應之化學反應而去除掉被搭接 至拋光布之磨擦劑粒子藉以清潔該拋光布, 該拋光步驟被進行,藉此,由於抛光之故,而於 拋光布上形成具有尚度為3〇卿或以下及間距”陣或 以下之凸部。 6. 如申清專利㈣第5項之方法,其中該漿液含有猛氧 化物磨擦劑粒子,該錳氧化物係選自該Mn02、Μη203、 ΜII3 Ο 4及其專混合物。 7. 如申請專利範圍第6項之方法,其中該漿液又含有一 種浴劑,其中磨擦劑粒子被分散於該溶劑内,其中該 >谷劑包含具有濃度在9〇〇 ppm或以下之斜》 8_ —種處理一用於化學機械拋光製程之拋光布表面之方 法,其包括下述步驟: 藉由一用於該化學機械拋光製程的漿液來處理該 抛光布表面,並 經由可與磨擦劑反應之化學反應而去除掉被搭接 至拋光布之磨擦劑, 其中在該處理步驟進行之同時,藉該化學機械抛 光製程來拋光一位於該拋光布上的工作件^ 9. 一種製造半導體裝置之方法,其包括下列步驟: 使用一漿液藉由於一拋光布上進行化學機械拋光 製程而拋光一基材表面,並 經由可與磨擦劑反應之化學反應來去除掉被搭接 至拋光布之磨擦劑粒子而清潔該拋光布。 -2- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 3^ ί • ϋ I—--- βίχτ ^ . 、言. 線 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐)經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 - —-----—一 ____^六、申请專利範圍 、’至由可與磨擦劑反應之化學反應而去除掉被搭接 至拋光布之磨擦劑粒子藉以清潔該拋光布, 該拋光步驟被進行,藉此,由於抛光之故,而於 拋光布上形成具有尚度為3〇卿或以下及間距”陣或 以下之凸部。 6. 如申清專利㈣第5項之方法,其中該漿液含有猛氧 化物磨擦劑粒子,該錳氧化物係選自該Mn02、Μη203、 ΜII3 Ο 4及其專混合物。 7. 如申請專利範圍第6項之方法,其中該漿液又含有一 種浴劑,其中磨擦劑粒子被分散於該溶劑内,其中該 >谷劑包含具有濃度在9〇〇 ppm或以下之斜》 8_ —種處理一用於化學機械拋光製程之拋光布表面之方 法,其包括下述步驟: 藉由一用於該化學機械拋光製程的漿液來處理該 抛光布表面,並 經由可與磨擦劑反應之化學反應而去除掉被搭接 至拋光布之磨擦劑, 其中在該處理步驟進行之同時,藉該化學機械抛 光製程來拋光一位於該拋光布上的工作件^ 9. 一種製造半導體裝置之方法,其包括下列步驟: 使用一漿液藉由於一拋光布上進行化學機械拋光 製程而拋光一基材表面,並 經由可與磨擦劑反應之化學反應來去除掉被搭接 至拋光布之磨擦劑粒子而清潔該拋光布。 -2- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 3^ ί • ϋ I—--- βίχτ ^ . 、言. 線 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐)
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