TWI223344B - Process and device for the abrasive machining of surfaces, in particular semiconductor wafers - Google Patents

Description

五、發明説明（1 本發明係有關一種如申請專利範圍第丨項前言部份所述該 類型表面之研磨處理方法。 此種類型方法’例如寬廣用於製造電子記憶元件。此型 几件典型係建立於包含不同材料層。極為常見於，例如包 含飯刻、濺鑛或氧化物沉積操作之建立或結構化步驟之後 i必須接著進行平面化步驟，原因在於製造的層結構通常 热法滿足要求的高精度表面需求、或無法再現較下方高度 之佈線平面的形態，即使該層結構已經意圖形成平坦面仍 無法達成I項目的。化學機械磨光（CMP)已經赢得寬廣接受 用做為平面化手段。 CMP中，藉由液體化學品與於表面上移動的磨姓體（磨粒 ，磨粒可自由移動或固定於磨光布上）交互作用，就地形而 =儘可能選擇性地以高度準確度研磨位於相對高高度的表 回區域。 經常於平面化之後需要進一步研磨，此種進一步研磨例 如可於全體表面上均勻進行。用於某些用途，也需要進行 材料特異性研磨，而於下層之較高區域（已經藉CMp步驟暴 露出）與位於頂上之平面化層間產生區別。對兩種進一步研 磨形式而言，CMP方法皆不適用或至少並非極為適用。 CMP具有高度地形選擇性，因此明顯適合用於平面化步驟 。但該方法用於已經經過平面化表面的大面積均勻研磨經 ㊉無效。用於材料特異性研磨，CMP甚至不適合，原因在 於至少CMP之機械組成元件接觸全部已經接受處理的表面 材料。因此於二種案例中，推薦進行純化學蝕刻步驟，稱 1223344 A7 B7 五、發明説明（2 做回蝕方法，其中欲處理表面暴露於適當液態化學品組成 物0 於一系列製造電子晶片，特別CMP步驟通常係分批進行 ，換言之多數晶圓同時接受處理。結果導致大為節省時間 因而大為節省成本。相對地多腔室以及多頭設備的使用漸 增。近代設備之設計方式讓不同頭或不同腔室間研磨速率 的起伏波動極低。但，此等起伏波動連同由先前機械步驟 導致的起伏波動，例如溝渠蝕刻或氧化物沉積可能累進至 無法與晶片上結構大小組件縮小導致要求的公差日趨苛刻 相容的程度。 因此’業界廣泛使用一種裝備，其中於CMP區設置測量 設備’測量設備藉由測量各別晶圓的層厚度而決定一批次 的起伏波動。測量結果用做為決定是否需要再度處理或甚 至切削批料或各別晶圓等決定的品質標準。但，隨著公差 的縮小，切削廢料增加至經濟上無法接受的程度。 因此，本發明之目的係發展一類型方法述於引言部份， 藉該方法可讓切削速率大減。 此項目的可經由一種具有如申請專利範圍第丨項之特色 方法達成。詳言之’此等測量之意義如後。來自層厚度測 量所得測量值不再用做為品質保證，卩而也用做為進一步 處理的活性控制參數。特別，係用做為於隨後⑽步驟中 ’自動選擇或設定進-步處理參數的基準。適當參 為處理時間及/或處理液製成。 〆 如此利用鎖定目標的重靳考 重新處理可準確補償於該批次内部

裝 η

[223344 A7 ___ B7 _ 五、發明説明（3 ) 的起伏波％。由於此項補償係連同處理步驟進行，因此也 無時間延遲。由於習常使用的化學品與欲研磨材料間的交 互作用、以及於此處理步驟不同處理時間的影響為眾所周 知’故回触步驟推薦特別有利於補償本發明之起伏波動。 本發明之又一目的係提供一種特別適合用於進行本發明 之方法之裝置。 此項目的可經由具有如申請專利範圍第4項之特色之裝置 達成。此等特色之意義如後。根據本發明之裝置至少有二 區，其中一區適合進行已知之CMp處理步驟。本發明中之 另一區設計適合用於進行已知回蝕步驟。設置測量晶圓頂 層厚度之測量設備，該設備較好位於裝置之第一區。根據 本發明，測量設備與裝置第二區間有連結，於其中進行回 蝕步驟，因此層厚度測量結果可做為資訊傳遞至本裝置之 回蝕區，此處其自動引發處理參數之選擇及設定，該等處 理參數係用於被已經進行對應測量之晶圓進行回儀步驟。 一區的耦口，特別包含屬於二各別機器之資料線、或其 軟體鏈，已知為叢集裝備，亦即一種裝備其中二裝置區整 。成為單機器，讓各別晶圓可以各別最理想方式回蝕。 如此特別允許自動設定或選擇參數，如此一方面可排除人 為設定的誤差’它方面可確保特別可靠的製程順序。 由申請專利範圍之附屬項、詳細說明及附圖將更了解本 發明之優勢，附圖中·· 圖1 示意顯示於本發明裝置根據本發明之方法，以及經 處理晶圓之概略剖面說明圖。 本紙張尺度適用中國8家標?:規格(綱X 29TST--- [223344 A7 _______B7 i、發明説明（4 )^ -- 根據本I明方法之特佳具體實施例為圖解顯示於第1圖之 根據本發明之裝置之優異具體實施例。線丨顯示各別處理步 驟，線II顯示此等步驟對經處理晶圓丨〇的影響。 於早期處理步驟A，後文稱做第一處理步驟，即使於晶片 的整體製造順序，先前進行其它步驟，多數晶圓ι〇共：接 受CMP平面化。各個晶圓1〇置於旋轉板上，與磨光墊汕做 表面接觸，磨光墊也以類似方式旋轉。添加含自由磨粒且 較好為鹼性液體（漿液）。磨光板及磨光墊2〇較好於相同旋轉 方向（以移動箭頭30及31指示）以不等速度旋轉。當然元件也 可進行其它移動、或只有移動一個元件。至於漿液的替代 之道’也可使用含磨粒的磨光布，例如磨光布可被拉至襯 塾上。 線Π遠端左側示意顯示欲施加處理步驟a之晶圓丨〇。帶有 升咼區11及谷12之明顯表面粒形清晰可見。例如，係由於 氧化物沉積於位在較低高度的結構化佈線平面13形成。 磨光步驟A結束後’晶圓1 〇具有Π B所示形式表面地形經 平面化’晶圓10有平坦面14。此種情況下，進行層厚度測 量B，如測量設備2 1指示。測量較好係於裝置之CMP區進行 。其優點為晶圓10係以分批、潮濕狀態精禮定向，如此有 利於測量，測量設備記錄得之測量值儲存於緩衝記憶體22 。缓衝記憶體22係透過資料線23連接至控制裝置24，控制 裝置24例如控制化學品槽25及/或自動計時單元26。此項控 制讓用以，回蝕容器27處理晶圓10之化學組成物28、用以 達成回蝕結果之處理時間、溫度及/或若屬適宜之其它參數 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 1223344 五'發明説明（~ ’基於測曼得的層厚度調整為最理想化。晶圓丨〇之效果以π 曰不。晶圓1 〇原先表面丨4經研磨至新表面1 5，對應於預定 層厚度。 所述具體實施例中，新表面丨5同樣為平面。但也可能藉 材料特異性回敍而例如形成帶有新的非平面地形的表面15。 推薦根據達成的測量結果於表中儲存最理想配方及/或處 理^間。當然，也可對各別案例設定欲計算的參數，只要 適合用於該項目的之分析函數為已知即可。 所不具趲實施例中，磨光步驟A及回蝕步驟c各區之空間 上彼此分開，且以資料線23連接。但，當使用叢集設備時 ’也可以單純軟體鏈路替代資料線C。 於範例具體實施例中，測量設備係設置於裝備之CMP區 ，但也可設置於裝置不同區。其中於各別晶圓1〇進行回蝕 步驟C之第二區亦屬可能。但如此導致延遲，原因在於測量 以及設定本發明處理參數只可與晶圓1〇已經位於此區後進 行。當然，也可提供專用而空間上分開的測量站。 特別於使用漿液方法操作之CMP步驟案例，隨後需要清 潔曰曰圓1 0。如此去除黏著於表面的磨粒以及由平坦面14去 除經過研磨的細粒材料。清潔經常係於刷洗清潔器進行。 若化予穩疋谷器用於此項目的，則同樣可以此等容器進行 回钱步驟C 〇 當然，根據本發明方法之具體實施例僅供舉例說明之用 ’而非限制性。 本紙張尺度適用中國國家標竿(CNS) A4規格(21〇 X 297公釐) -9 [223344 A7 B7 五、發明説明（6 ) 參考符號表 10 晶圓 11 10之升高表面區 12 10表面之谷 13 下方佈線平面 14 10之平坦化表面 15 10之經回蝕表面 20 磨光板 21 測暈設備 22 緩衝記憶體 23 資料線 24 控制單元 25 化學品槽 26 時間控制單元 27 回蝕容器 28 餘刻溶液 30 移動箭頭 31 移動箭頭 -10 - 本纸張尺度適用中國國家搮準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

Claims (1)

1223344 8 8 8 8 A B c D 第091109893號專利申請案 中文申凊專利範圍替換本(93年5月如 申請專利範圍 1. 一種研磨處理半導體晶圓（10)表面（1 1，12)之方法，裝 別是用於像是記憶體元件或類似物之電子組成元件製造 期間， 其中’於早期進行之方法步驟（A)，於複數個晶圓 (10)上欲處理之表面（11 , 12)之地形係藉至少部份機械 途徑平面化， 以及於後期階段進行之方法步驟（c)，係液態化學組 成物（28)作用之下，藉回蝕而由平面化表面（14)去除額 外材料， 以及其中於平面化步驟（A)之後而於回姓步驟（〇之前 ，測量平面化層之層厚度（B)，特別測量各別晶圓（1〇) 上之平面化層厚度， 其中 層厚度測量⑻之測量結果係用做為自動選擇或配方 多種化學組成之-及/或經選定或經配方之化學组成 2. 3. (28)用於進行回蝕步驟（c)之作用時間的基礎。 如申請專利範圍第丨項之方法，並中: 々盆城, /、T用做為回蝕步驟C 之基礎之參數係取自儲存於資料處理單元之表。 如申請專利範圍第丨項之方 Α 又 夕冀邊々在▲ / 八Τ用做為回姓步驟C 土 >數係基於儲存於資料處理單元 得。 处里早兀之函數計算而 一種進行半導體晶圓（1〇)表面（11，12)之 JjL qgr ,, 潛韻^處^ J里卞、各 的Μ，4寺別是用於像是記憶體元件 成元件製造期間， 物之電子組 4.

其中第一裝置區包含平面化裝置，該裝置係用以藉 至少部份機械途徑平面化複數個晶圓（丨0)於處稭 ^衣面 (11，12)之地形， 以及其中第二裝置區包含一化學穩定容器，其係用 以回餘晶圓表面（14)， ' 以及一測量設備（2 1 )，其係用以測量平面化層之層尸 度， 曰子 其中 該包括測量設備（21)之裝置區係連接至第二裝置區， 因此層厚度測量結果可傳送給第二裝置區，於該處用於 自動選擇或配方多數化學組成物之一及/或選定或經配 方之化學組成物（28)用於進行回蝕步驟之作用時間 〇 5·如申請專利範圍第4項之裝置，其中設置一資料處理單 元’其中儲存與層厚度測量結果相關之製程參數。 6·如申請專利範圍第4項之裝置，其中設置一資料處理單 元/、中了片异與層厚度測量結果有相依性之製程參數 〇 7.如申請專利範圍第4至6項中任一項之裝置，其中該第二 裝置區具有一控制裝置（24)，其係藉資料線連接至測量 設備（21)及/或資料處理單元。 8·如申請專利範圍第7項中之裝置，其中該控制裝置24為 貧料處理單元之一部份且係藉軟體鏈結至測量設備22。 9.如申請專利範圍第4至ό項中任一項之裝置，其中該回蝕 區也包含用於清潔晶圓1〇之清潔裝置。 -2-