TWI270128B - Rinsing after chemical-mechanical planarization process applied on a wafer - Google Patents

Description

1270128 A7 B7 五、發明說明（1) 一、 所屬之技術領域 一般言之，本發明與拋光含矽之非金屬材料的晶 圓有關，特別是矽晶圓。 更明確地說，本發明與化學-機械平坦化含矽之非 5 金屬材料晶圓的方法有關。 二、 先前技術 化學-機械平坦化含矽之非金屬材料晶圓的方法包 含·· 10 · 使用拋光板及拋光液拋光晶圓表面的步驟， . i 該拋光液包含能化學蝕刻該表面的化學劑，dk能機 械磨蝕該表面的研磨顆粒； • 使用拋光板及清洗液清洗拋光步驟所產生之 殘留物的步驟；以及 15 · 清潔步驟。 上述方法是習知技術。 “化學-機械平坦化”意指結合機械磨蝕與化學蝕刻 晶圓表面選擇性的接著進行清洗及/或清潔步驟之拋 光。此方法也是吾人所熟知的CMP(Chemical 20 Mechanical Planarization)法0 基於這些目的，抛光是使用包含能化學餘刻晶圓 表面的化學劑與能機械磨蝕同一表面之研磨顆粒的溶 液進行。 在習知的應用中，晶圓被磨掉之材料的厚度可能 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） 訂 ·! 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1270128 A7 B7 五、發明說明（2) 有數十微米或更厚。 這些晶圓可能是由單層材料組成或者可能是多層 結構。 拋光板的形狀通常是碟形，其表面被覆有適合的 5 成分及紋理。 以受控制的壓力使這些板相對施加於要被拋光及/ 或清洗之晶圓的表面上，同時相對於晶圓移動（典型上 是垂直於晶圓表面轉動）。 進一步地，通常，拋光所用之板的硬度要大於清 10 洗所用之板。 抛光與清洗是使用不同的板為習知。 如果兩個步驟都使用同一片板，拋光所產生的殘 留物會陷在板與要被清洗的表面之間。這些殘留物會 被板帶動，並與清洗液混合，繼績磨蝕晶圓表面。此 15 非吾人所願。 這是因為清洗的角色特別是為在進行晶圓表面的 最終清潔前，儘量去除拋光所產生的這些殘留物，這 些殘留物會損害將要或已形成在晶圓上的積體電路。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在此須指出，“拋光殘留物”意指來自用於拋光之 20 研磨顆粒的殘餘固體，以及在晶圓表面上可能的金屬 污染。 介於拋光步驟與清潔步驟之間清洗已拋光晶圓的 步驟，一般是以包含去離子水（DIW)的溶液進行之習 知技術。 -4- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1270128 Λ7 B7 五、發明說明（3) 以DIW清洗之步驟的限制之一是時間必須長到足 以適當地去除拋光殘留物，與此相關的延遲會使已拋 光晶圓的生產率降低，此點不利於工業生產。 在DIW中混以諸如 NH40H/H202(SC1)或 hci/h2o2 5 (SC2)等添加物可加快去除拋光殘留物的速率亦為習 知0 不過，這些添加物一般會有以化學蝕刻腐蝕晶圓 表面的傾向，且厚度可達數奈米的數量級。 若表面加工層之厚度為數微米，則這類額外的蝕 10 刻是在規格公差以内，但如果所加工的是更薄的層， 問題就會發生。 .... 特別是對含矽之非金屬材料且具有絕緣Μ上矽 .ν： 1 (SOI)類型結構之活性薄層之晶圓的化學-機械平坦 化，上述的習知技術就不適用。 15 因為這些活性層的厚度有減低之傾向，事實上， 吾人需要將拋光後之晶圓的厚度精確度控制在正負5 奈米以内，而以SCI或SC2類型之添加物清洗的情況 下，有某些事情是無法預料的。 此外，化學-機械平坦化鎢晶圓表面的方法，包括 20 特別是使用含活性介面劑之拋光溶液拋光表面的步驟 是習知技術。M. L· Free在1998年5月的Micromagazine 内有對此方法的描述（“Using surfactants in iron-based CMP slurries to minimize residual particles”）。 “活性介面劑”是一種含在溶液内的化學劑，例 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐）

A7 B7 1270128 五、發明說明（4) 如清潔劑或肥皂，它能減低溶液與晶圓表面間的介面 張力，並能增加晶圓表面上之溶液的浸潤性。它們有 助於去除存在於晶圓表面上的殘留物。 有一點須注意，在CMP法的拋光步驟期間，拋光 5 主要是以兩個主要動作進行·· •以研磨顆粒在晶圓表面上執行機械性動作； •以蝕劑在晶圓上執行化學性動作。 如果是抛光金屬表面，諸如Free所描述，這兩個 動作幾乎同等重要。 10 這是因為氧化鋁研磨顆粒的尺寸很大（大約1微 米），與化學蝕劑相較，不能低估它們的作用。 由於這些研磨顆粒的尺寸相當大，可能會導致將 被拋光表面的損壞（如刮傷或孔洞）。 在拋光溶液内添加活性介面劑可防止此項損害， 15 因為它緩和了拋光的機械研磨動作。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 然而，在拋光期間不能調換Free所描述的方法之 順序以拋光其它類型材料的表面，諸如其中之化學蝕 劑典型上是驗性的含矽之非金屬材料，因為添加之活 性介面劑會使拋光的時間拖延的更長。 20 這是因為不同於Free在金屬表面上所使用的氧化 鋁研磨顆粒，這類材料所使用的研磨顆粒小，化學作 用凌於機械作用之上，。 此外，在拋光期間供應一般都是酸性之活性介面 劑會致使與拋光溶液中與鹼性相關的化學作用減緩甚 -6- 1270128 at _ B7 五、發明說明（5) 或被抵消。 因此，晶圓的拋光時間會實質地加長。此將降低 包括這類拋光步驟之晶圓生產線的生產力。 此外’使用小研磨顆粒對晶圓表面可能造成的損 5害比使用大研磨顆粒小，因此，按Free所提議在拋光 期間供應活性介面劑以減少其磨蝕性的優點也變得較 不明顯。 因此’在拋光期間供應活性介面劑的方法似乎並 不適合包含這類材料之表面的有效的化學-機械平坦 10 化。 在美國專利5 996 594中，活性介面劑是在編光步 棘之後引入。 此文獻所揭示的方法是試圖藉著將活性介為劑融 化於鹼性溶液以得到鹼性的清洗溶液以解決研磨顆粒 15 膠結的問題，此問題肇因於會發生於CMP處理的拋光 步驟（鹼性pH值）與清洗步驟（酸性pH值）間之pH值的衝 突。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 三、發明内容 20 本發明的目的是為增進對這類材料的CMP效率。 為達此目的，按照本發明的第一態樣提供一種在 具至少部分含矽之非金屬表面材料之晶圓上化學-機械 平坦化（CMP)的方法，包含以下步驟： a)使用拋光板及拋光液拋光晶圓表面，該拋光液 A7 B7 1270128 五、發明說明（6) 包含以化學方式蝕刻該表面的化學劑以及以機械方式 磨蝕該表面的研磨顆粒； b) 清洗拋光步驟所產生的殘留物；以及 c) 最終清潔； 5 其特徵在於：步驟b)的清洗溶液是漸次地引入到 晶圓表面上，俾使步驟a)的化學蝕刻在超過所要的平 坦度之前，能在控制下停止。 按照本發明，較佳但非限制的方法態樣如下： •拋光液具有鹼性pH值，清洗液具有酸性pH值， 10 俾使步驟b)漸次引入的清洗液能漸次地改變拋光液的 pH值，以結束化學劑對晶圓表面的化學蝕刻， -將清洗及清潔溶液注入晶圓表面的速率要使存 在於晶圓表面上之溶液的pH值從驗性pH值漸次地改變 到中性pH值， 15 -晶圓之含矽非金屬表面材料是以下其中之一： 結晶矽、矽土、玻璃及石英， -化學劑的pH值在大約7到10之間，以大約8到10 之間較佳， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -化學劑中以含氮為主成分，諸如氨水， 20 -清洗液的pH值在大約3到5之間，以大約4較 佳， -清洗液中包括活性介面劑， -活性介面劑溶液是含polyoxyalkylene alkyl ether 的水溶液， - 8- A7 B7 1270128 五、發明說明（7) -活性介面劑的臨界膠質粒子濃度接近0.1%或更 少， -清洗步驟b)要在含顆粒殘留物之溶液乾涸前開 始， 5 -清洗液與清潔液包括去離子水， -步驟b)之清洗所發生的清洗位置與用於撖光步 驟a)的不同， -清洗步驟b)進一步包含使用與用於拋光步驟a) 之不同的拋光板，同時注入清洗液， 10 -拋光用的板與清洗用的板上均覆以織物， -清潔步驟使用拋光板及清潔液， -清潔用的板與拋光用的板及清洗用的板牵同， -清潔用的板覆以織物， -進一步包含處理晶圓表面以形成以晶圓表面材 15 料為主的積體電路組件，以及 -進一步包含在後續處理之前先乾燥晶圓。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 按照第二態樣，本發明也提供將上述方法應用於 絕緣體上半導體結構之表面的化學-機械平坦化，半導 體包含矽，絕緣體以矽土、玻璃或石英較佳。 20 參考附圖及非限制性的實例閲讀以下對本發明之 較佳實施例的詳細描述，將有助於徹底明瞭本發明的 其它態樣、目的及優點。 四、實施方式 -9 - A7 B7 1270128 五、發明說明（8) 按照本發明被平坦化之晶圓的厚度範圍可從數微 米到數毫米。 一般言之，晶圓包括一表面層，其範圍從數奈米 到數微米，更明確地說，在1到數十奈米之間，代表 5 已經或意欲接收電子組件之晶圓的活性層。 此層是由含石夕的非金屬材料製成。 此層的非金屬含矽材料例如是晶體矽、矽土、玻 璃、石英、或其它合成物。 此層以矽較佳，形成例如是絕緣體上矽（SOI)結構 10 的上層之部分，其本身伸延於晶圓的上部内。 按照本發明之方法包含是拋光之第一步，其目的 是使待拋光之晶圓的至少一面得到最佳的平坦化，並 進行以下3項聯合動用： • 晶圓的機械性巨觀磨蝕，藉由至少一片拋光 15 板磨擦晶圓的至少一面所致使的磨擦力進行； • 晶圓的機械性微觀磨蝕，藉由包含在拋光液 内的研磨顆粒進行；以及 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 • 晶圓的化學性蝕刻，以包含在拋光液内的化 學劑進行。 20 一般言之，供應含有研磨顆粒及化學劑的拋光 液，同時以拋光板磨擦晶圓以同時結合這3項動作。 板的表面以平面且平行於晶圓並相對於後者繞轴 轉動較佳，且所有的參數要經過校正，俾使板施予晶 圓的磨擦力，在整個晶圓表面都能儘量保持一常數 -10- A7 B7 1270128 五、發明說明（9) 值。 板面覆以織物較佳。 稍後，吾人將解釋本發明所適用的機械拋光裝 置。 5 至於研磨顆粒，其大小特別經過校準，俾使研磨 顆粒一方面要大到足以適當地研磨晶圓表面，但另一 方面，不會過度研磨致對表面造成實質的表面傷害， 諸如刮傷或“針孔”。 用於研磨矽表面之顆粒的尺寸約為0.1微米。此遠 10 小於Free在其文獻中所描述的研磨顆粒，其典型直徑 違1微米。 此外，用於拋光矽之研磨顆粒的濃度實質上低於 一般用於拋光諸如鎢等材料所使用的濃度。 被選用之研磨顆粒乃因為其特性為依據：其與被 15 化學蝕刻之至少部分含矽之表面相較之硬度，其與拋 光液中之化學劑的抗力，及其與相互間不會過度地聚 結成塊之能力。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 雖然研磨金屬材料之研磨顆粒的濃度典型上在5% 到25%之間，但在研磨矽之情形下的典型濃度0.01%到 20 1%之間。 研磨矽之研磨顆粒的濃度一般更精確地在0.2%到 0.7%之間，且在0.3%到0.4%之間較佳。 在此所使用的研磨顆粒以矽土顆粒較為有利。 因此，被注入之這些研磨顆粒的功能是磨擦晶圓 -11- 1270128

表面’以使半導體材料的薄膜脫離。 拋光板的動作使研磨容易，拋光板不僅將本身的 表面，同時也將研磨顆粒相對晶圓擠壓，因此，將研 磨顆粒隨流帶至整個晶圓表面。 、 5 注入於晶圓表面之溶液的液體流動也有助於研 磨’其會使研磨顆粒在其上產生位移。 添加於拋光液的化學劑通常要選擇能與晶圓表面 產生化學反應者，以使晶圓表面的顆粒變弱或甚至脫 離’因此，其作用如同輔助研磨作用。 10 化學劑需具有鹼性pH值以有利於對諸如結晶矽、 矽土（也稱為二氧化矽）、玻璃、及石英等:材料的化學 钱刻。 含有研磨顆粒及化學劑的拋光液以特別具中性pH 值之水為基礎較為有利，且以去離子者較佳。 15 在某一特定的拋光液實施例中，在溶液中添加了 活I*生；I面剤，此增加抛光液在晶圓表面上的浸潤性， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 因此，允許研磨顆粒及溶解的化學劑能散布開，以使 其能特別均勻地研磨及化學餘刻。 結合該3項同時的動作，即磨擦、研磨及化學蝕 20刻，能得到非常快速且品質優良的晶圓表面加工。 所要拋光的厚度可由兩種方法控制： •第一種是經由決定此拋光動作的參數，諸如 板的轉動速率、施予板的垂直壓力、研磨顆粒的濃 度、化學劑的濃度等；以及 •12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公楚)' -------- A7 B7 1270128 五、發明說明（11 ) • 第二種是使用使該3項結合之動作停止的方 第一種控制欲拋光之厚度的方法屬直接：諸如成 分的濃度及板的轉動速率等參數很容易調整，且由於 5 有太多的執行經驗，因此，其拋光效果也能預測及在 令人滿意的公差（在奈米的數量級）内重現。 第二種控制拋光厚度的方法較間接：雖然停止一 或多個拋光板的轉動可終止其或它們在晶圓上的動 作，但只要產生研磨及化學動作之化學劑及顆粒仍留 10 在晶圓表面上，研磨及化學動作就會續繼。 除了控制此微觀蝕刻的結束及其發生的時間，拋 光步驟所產生的其它殘留顆粒（例如從晶圓表面脫落的 顆粒、因可能覆蓋拋光板之特定織物磨耗所產生的顆 粒等）也必須有效地去除。 15 為此目的，必須進行有效的晶圓清洗及清潔步 驟。 因此，晶圓的清洗步驟必須能除去這些顆粒，並 在可控制的方法下結束這些“潛在的”表面蝕刻動 作。 20 按照本發明，在水性清洗液内使用活性介面劑是 經由物理-化學及化學動作完全去除晶圓表面上不欲其 存在之顆粒的有效方法。 首先，活性介面劑粒子的物理-化學動作與其通常 具有的親水性部分及疏水性部分密切相關。

訂 線

經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 -13- 1270128 五、發明說明（12) 疏水性部分通常是由烧基類的長碳鏈所構成，具 有避離水的傾向，因此，會固定於由晶圓表面以及表 面上及懸浮之殘留顆粒所形成的固體部分。 至於親水部分，由於此傾向尋求與水接觸，活性 5 "面劑之分子間相互排斥所施加的側向壓力降低了溶 液/晶圓的表面張力，且因此增進了清洗液在晶圓整個 表面的擴散，並因此使得溶液在表面上有良好的濕潤 性。 被吸收於晶圓表面的活性介面劑粒子，其使得施 10加於殘留物與表面間之凡得瓦型（Van de Waals)的引力 降低。 Ί 與殘留物結合之活性介面劑粒子在溶液中的量過 夕¥超過某一稱為臨界膠質粒子濃度（或CMC)之濃 度B守，會產生懸浮的膠質粒子，易言之，殘留物顆粒 15之聚集被活性介面劑分子的疏水性部分與之附著，且 被活性介面劑分子的尋求與水接觸之親水性部分而與 之成為懸浮。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 因此，活性介面劑可以驅散清洗液中的殘留物顆 粒，並因此減少它們在表面上的沈積，並允許它們被 20 除去。 此外，CMC特別視所要去除之殘留物顆粒的大小 而定。現在，由於在拋光此種半導體表面後之溶液中 所發現的殘留物顆粒通常都小於拋光金屬表面後之溶 液中發現的殘留物顆粒（如前文中之描述），CMC全都 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1270128 A7 B7 五、發明說明（I3) 較低。 第二，活性介面劑溶液的化學動作視它的pH值而 定。 對諸如矽、石英、玻璃或矽土之類的材料表面而 5 言，拋光液對表面的化學蝕刻發生於鹼性pH值，其弱 化晶圓表面顆粒的鍵。 因此，在拋光液中添加酸性的活性介面劑會促使 拋光液的化學動作迅速地結束。 對含矽的表面而言，化學動作一般都強於機械動 10 作，這是因為拋光矽表面產生之研磨顆粒的尺寸較 小0 因此，以酸性活性介面劑清洗乃實質地停止了抛 光動作，並允許它在晶圓上的效果可被控制。結果 是，撤光後的厚度因此得以確保且具有重現性。 15 因此，拋光是在控制之下結束。 須注意，按照本發明，包含在沒有活性介面劑之 拋光液中的研磨顆粒尺寸要夠小，以致於在沒有活性 介面劑的拋光階段期間，不會產生明顯的損傷，諸如 包含在沒有活性介面劑之抛光液内之研磨顆粒對鎢表 20 面造成的損害。 吾人建議在晶圓表面上之撤光液乾涸前即注入清 洗液，因為一旦乾涸，殘留物的顆粒即很難去除。 活性介面劑也扮演靜電的角色，經由強迫、經由 它們的化學作用干擾殘留物顆粒與晶圓表面間的電性

•15- A7 B7 1270128 五、發明說明（14) 結合。 特別是在使用鹼性拋光液並以矽土分子研磨矽表 面的情況。所使用之撤光液中的驗性致使顆粒被晶圓 表面電性地吸引。相反的，經由在清洗期間注入（酸性） 5 活性介面劑所提供的酸性，即可降低研磨顆粒與晶圓 表面間的吸引力，或甚至將研磨顆粒推離晶圓表面。 活性介面劑中的電氣中性可防止在半導體表面之 電氣特性上對後者的不良影響，但附帶有污染物侵入 表面材料的危險。 10 不過，從電性的觀點看，選擇極性與存在於晶圓 表面上之材料相反的離子活性介面劑可來得更強的作 用：因此，離子化的分子聚集在晶圓表面並使此表面 之電位的極性反轉，以便棑斥電荷與其相同的殘留物 顆粒，這些顆粒具有與表面結合的傾向^ 15 含活性介面劑的水溶液以使用去離子水較佳。 清洗時伴隨一或多片清洗板在晶圓上動作將更有 利於清洗，此板與拋光板相同，其上覆蓋柔軟的織物 並與要被清洗的晶圓接觸較佳。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 使清洗板相對於晶圓移動，以繞垂直於晶圓之平 20 面的軸轉動較佳。 板與晶圓接觸並加上板的移動有助於存在於晶圓 表面上之液體的位移，並使去除的動作更加快速。 最後，以水清潔晶圓表面的步驟使表面的pH值呈 現中性，並允許最後的殘留物及化學物被去除。 -16- A7 B7 1270128 五、發明說明（l5) 清潔用的水以去離子水較佳。 清潔的動作伴隨以與清洗板相同的清潔板較佳。 圖1顯示化學·機械平坦化裝置，其可用來改正晶 圓之一或兩面的粗鍵度。 5 可繞驅動轴600轉動之拋光頭200，驅動轴600具 有一適合容納晶圓的内凹室。 須注意，在圖中並未顯示晶圓，晶圓是含在拋光 頭的内凹室内。為此目的，拋光頭内凹室的形狀及尺 寸與待拋光的晶圓實質上對應。 10 也能轉動的拋光板1〇〇,將抵壓住板之表面的拋 光頭200的凹室封閉，因此，將晶圓封在拋光頭200之 凹室的底面與板的表面之間。 有一點須指出，板100轉動所繞的轴1000是靜止 的。 15 拋光頭200轉動所繞的軸600與板所繞的轴1000是 平行的，但可在垂直於此二轉動軸之平面内移動（此平 面也是拋光板100及待拋光晶圓所在的平面）。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 沿著轴600對拋光頭施加力1，使晶圓與頭200之 凹室的橫壁及板100的上表面接觸。 20 典型上，此力1等於0.14kg/cm2(2psi)。 頭200與拋光板100各自相對於晶圓的轉動2及4會 致使晶圓至少一個表面被磨擦，並因此致使此面或兩 面被拋光。 轉動2及4的轉速典型上介於30rpm及60rpm之間。 -17- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1270128 A7 —__ B7 五、發明說明（16) 在較佳實施例中，拋光頭200連同晶圓在拋光板 100的上表面在一既定的路徑上移動，以使拋光儘量 均勻。此移動可為例如沿著既定軸之前後平移動3， 或疋螺旋狀之移動。 5 拋光板覆以有織紋的材料或織物較佳。 抛光、清洗及/或清潔液以橫過拋光板1〇〇注入較 為有利，浸濕織物以使溶液在整個晶圓表面能有最佳 的分布。 在板的第一實施例中，該拋光、清洗及清潔功能 10 完全由單片板完成。 不過為增進該方法的整體生產力，敏置以具有數 片板較佳。 板的第二實施例是拋光功能由拋光板完成，清洗 及清潔功能則是由另一稱為清洗/清潔板完成。此實施 15例將拋光與清洗/清潔分開，為清洗故，經使用沒有任 何顆粒殘留物附著於其上的“處女，，板進行清洗，以 增進清洗的品質。 板的第三實施例是拋光板、清洗板與清潔板三者 都使用單獨的板。與第二實施例相較，第三實施例將 20清洗與清潔分開，為清洗故，經使用沒有任何顆粒殘 留物附著於清洗板上的處女板進行清潔，因此可增進 晶圓表面的最終清潔度。 圖2顯示按照本發明第三實施例的CMP裝置。 此裝置可實施按照本發明的CMP法，第一步驟是 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（21Gx297公楚）

A7 B7 1270128 五、發明說明（17) 改正晶圓的表面粗糙度，接著是清洗步驟及清潔步 驟。該裝置包含拋光板100a、清洗板ioob及清潔板 100c，以及分別與該3片板相關的3個溶液注入器 300a、300b及300c。 5 拋光頭200a、200b、200c連結在一起，分別位於 與轉動軸700等距的位置，且隨著旋轉台的操作相對 於轉動轴700移動。 板100a、100b、100c分別與3個拂拭裝置400a、 400b、400c接觸較佳，以便能周期性地去除板表面上 的殘留物。 使用此裝置的方法之一是板100&與頭20(^執行與 圖1所示相同的拋光動作。除此機械性的拋光動作之 外’還以注入器300a供應抛光液，經由姓液進行化學 蝕刻，以及研磨顆粒進行機械性磨飯。 15 接著，經由繞軸700轉動拋光頭200a，拋光頭2〇〇a 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 將晶圓帶至第二片清洗板100b，最後帶至第三片清潔 板100c，並經由注入器300b及300c分別注入清洗及清 潔溶液，以便分別進行晶圓表面的清洗及清潔操作。 類似的機械拋光或CMP法可用來改正晶圓表面的 2〇 粗糙度。 按照本發明之方法的應用實例是絕緣體上石夕（或 SOI)結構的平坦化。 由於晶圓的表面材料是矽，因此，適當的抛光液 是鹼性溶液，其pH值的範圍在7到1〇之間，以8到1〇較 -19-

1270128 A7 B7 五、發明說明（18) 佳。 化學劑以含氮為基者較佳，諸如氨水。 研磨顆粒以矽土顆粒較佳，其大小在1/10微米的 數量級。 5 所使用的活性介面劑，其pH值以3到5較佳，更明 確為4，其CMC接近0.1%或更小。 按照本發明之方法的活性介面劑例如可使用Wako

Chemical GmbH 的 NCW，1001，polyoxyalkylene alkyl ether成分的非離子活性介面劑，其pH值大約3.7，在 10 室溫下的CMC大約〇β〇ι〇/。。 至於事先經過抛光之矽表面的清洗；清洗液以漸 次注入較佳，注入太快會致使存在於晶齒表面之溶液 的pH值下降太快，因而導致矽土顆粒的尺寸因聚結成 塊而增加’這些聚結成塊之體積較大的顆粒會造成晶 15 圓表面研磨損傷的危險。 為此，清洗步驟持續的時間大約是拋光時間的 50% - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

此外，也是圖2所示之較佳的拋光裝置，經由3片 連續的板及管理清洗及清潔液注入的速率，有助於獲 20致PH值的漸進改變，從鹼性（拋光）pH值到中性pH值， 接著到酸性（清洗）PH值，最後再回到中性（清潔）pH 值。 五、圖式簡單說明 圖1顯示用於本發明之方法之CMP裝置的斜視 -20- A7 B7 1270128 五、發明說明（19) TS1 · 圖， 圖2顯示用於本發明之方法之CMP裝置的頂視 圖0 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 1270128 五、發明說明（20) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖式之代號說明 元件代號 說 200 拋光頭 600 驅動轴 100 拋光板 1000 軸 100a 拋光板 100b 清洗板 100c 清潔板 200a 拋光頭 200b 抛光頭 200c 拋光頭 300a 溶液注入器 300b 溶液注入器 300c 溶液注入器 400a 拂拭裝置 400b 拂拭裝置 400c 拂拭裝置 700 轉動轴 代表圖之代號說明 元件代號 說 100 拋光板 200 拋光頭 600 駆動軸 1000 轴 -22-

Claims (1)

1. Δδ R〇 專利申請案第92120093號 ^ ROC Patent Appln. No.92120093 修正後無劃線之中文申請專利範圍替換本-附件(二) D8_Amended Claims in Chinese - EncUII)_ 六、申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1270128 (民國95年7月日送呈） (Submitted on July , 2006) J/ r :1:: -11 1. 一種在具有至少部分含石夕之非圣屬表面材料之晶 圓上化學-機械平坦化（CMP)的方法，其步驟包含 a) 使用拋光板及拋光液拋光晶圓表面，該拋 5 光液包含以化學方式腐姓該表面的化學劑 以及以機械方式磨蝕該表面的研磨顆粒； b) 清洗拋光步驟所產生的殘留物；以及 c) 最終清潔； 其特徵在於：步驟b)的清洗溶液是漸次地引 10 入到晶圓表面，俾使步驟a)的化學腐蝕在超過所 要的平坦度之前，能在控制下停止。 2. 如申請專利範圍第1項的方法，其中，拋光液具有 鹼性pH值，清洗液具有酸性pH值，俾使步驟b)漸 次引入的清洗液能漸次地改變拋光液的pH值，以 15 結束化學劑對晶圓表面的化學腐蝕。 3. 如申請專利範圍第2項的方法，其中，將清洗及清 潔溶液注入晶圓表面的速率要使存在於晶圓表面 上之溶液的pH值從鹼性pH值漸次地改變到中性pH 值。 — 20 4.如申請專利範圍第1至3項任一項的方法，其中， 晶圓之含矽非金屬表面材料是以下其中之一：結 晶石夕、石夕土、破^璃及石英。 5.如申請專利範圍第1至3項任一項的方法，其中， 化學劑的pH值在大約7到10之間，以大約8到10之 -23 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐）

   92400-範圍-接 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A270128

   間較佳。 6·如申請專利範圍第5項的方 、 ^只的万法，其中，化學劑中以 含氮為主成分，諸如氨水。 7·如中請專利範圍第山項任―項的方法，|中， 清洗液的pH值在大約3到5之間，以大約4較佳。 8·如申請專利範圍第7項的方法，其中，清洗液中包 括活性介面劑。 9·如申請專利範圍第8項的方法，其中，活性介面劑 溶液是含P〇ly〇Xyalkylene alkyl ether的水溶液。 10 10·如申請專利範圍第9項的方法，其中，活性介面劑 的臨界膠質粒子濃度接近〇1%或更少。 U·如申請專利範圍第1至3項任一項的方法，其中， 清洗步驟b)要在含顆粒殘留物之溶液乾涸前開始。 U·如申請專利範圍第丨至3項任一項的方法，其中， 15 清洗液與清潔液包括去離子水。 U·如申請專利範圍第丨至3項任一項的方法，其中， 步驟b)之清洗所在的清洗位置與用於拋光步驟勾的 不同。 14·如申請專利範圍第13項的方法，其中，清洗步驟b) 20 進一步包含使用與拋光步驟a)所用不同的拋光板， 同時注入清洗液。 15.如申請專利範圍第14項的方法，其中，拋光用的 板與清洗用的板上均覆以織物。 16·如申請專利範圍第14項的方法，其中，清潔步驟 -24 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐）

   A8 B8 C8 D8

   六、申請專利範圍 1270128 使用拋光板及清潔液。 17.如申請專利範圍第16項的方法，|中，清潔用的 板與拋光用的板及清洗用的板不同。 18·如申請專㈣圍第17項的方法，纟中，清潔用的 板覆以織物。 19.如申請專利範圍第丨至3項任一項的方法，其中， 進一步包含處理晶圓表面以形成以晶圓表面材料 為主的積體電路組件。 10 20·如申請專利範圍第丨至3項任一項的方法，其中， 進一步包含在後續處理之前先乾燥晶圓。八 21·如申請專利範圍第1至3項任一項的方法，其 該方法可應用於絕緣體上半導體之結構的化、與中機 械平坦化（CMP)，該半導體是至少部分含矽予、,、、、 〇 ^ » 絕緣體是 15 22·如申請專利範圍第21項的方法，其中， 矽土（silica)、玻璃或石英。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐）