TWI294143B - Chemical mechanical polishing device and polishing pad thereof and method for planarization - Google Patents

Description

12941^3twf*doc/g 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種半導體製程與裝置及其清洗方 法，且特別是有關於一種化學機械研磨裝置及其研磨墊的 清洗方法。 【先前技術】 在半導體製程技術中，表面平坦化是處理高密度微影 的一項重要技術，因為，沒有高低起伏的平坦表面，才妒 夠避免曝光時造成散射，以達成精密的圖案轉移（patte= transfer )。化學機械研磨法為現在唯一能提供超大型積體 電路(very_large scale integration，VLSI)，甚至極大型積體 電路(ultra-large scale integration，ULSI)製程『全面性平坦 化(global planarization)』的一種技術，因此，目前晶圓的 平坦化製程都是以化學機械研磨製程來完成。 化學機械研磨法的原理是利用類似『磨刀』這種機械 式的原理，配合適當的化學助劑(reagent)，來將研磨塾上 之晶圓表面上的高低起伏不一的輪廓加以磨平。 研磨墊在研磨之後的粗糙度會變差，通常，習知化 予機械研磨裝置係以調節器來維持粗糙度。然而，常會造 成调郎上鑽石微粒脫落於研磨墊上的問題，而導致晶圓 破裂。此外，研磨後殘留的研漿，固化後也會造成晶圓刮 傷。另外，調節器上的鑽石顆粒，也會對研磨塾造成損害， 影響化學機械研磨裝置的研磨效率。 【發明内容】 5 12941433twf.d〇c/g 本發明的目的就是在提供一種化學機械研磨裝置及 其研磨墊的清洗方法，可避免習知技術中具有鑽石微粒的 調節器對研磨墊造成損害。 本發明的再一目的是提供一種平坦化的方法，於製程 中利用新的化學機械研磨裝置將表面高低起伏的膜層平坦 化。 本發明提出一種化學機械研磨裝置，適用於研磨晶 圓，此化學機械研磨裝置包括一研磨台、一研磨墊、一研 漿供應裝置、一晶圓承載器以及一高壓液體清洗裝置。其 中’研磨墊配置於研磨台上，用以研磨晶圓；研漿供應裝 置配置於研磨台上方，用以提供研漿；晶圓承載器配置於 研磨台上，用以承載晶圓使其與研磨墊接觸；高壓液體清 洗裝置配置於研磨台上方，用以輸送一高壓液體至研磨 塾，以去除該研磨墊上的雜質。 依照本發明之實施例所述的化學機械研磨裝置，上述 之高壓液體清洗裝置包括一高壓液體輸送口、一第一管路 以及一加壓泵。其中高壓液體輸送口為水柱喷嘴、水霧噴 嘴或水刀喷嘴，係用以將水喷灑至研磨墊上。第一管路係 用以傳送水至高壓液體輸送口。加壓泵係用以抽取水至管 路中並調整水壓大小。此外，更可以配置一傳動裝置，此 傳動裝置為旋轉桿，用以改變高壓喷嘴所喷出水之方向。 另可配置一遮幕用以限制高壓喷嘴所喷出水之範圍，並再 配置一抽氣裝置用以排除水氣。另外，研漿供給裝置具有 研漿供應管線與水供應管線。 〃 6 12941 中具有鑽石微粒的調節器，可u 备a -¾ 墊時，造—；δη_」 ㈣11硬壓於研磨 t鑽U粒脫洛’而導致晶圓破裂。此外，利用 洗(Η·)殘留的研漿，敎了結晶後的研浆存 嚴水I、》上而造成晶圓損傷的問題。另外，本發明利用高 ^7 ,可以減輕習知調節器上的鑽石微粒對研磨塾所 成的損害，延長使研磨墊的用時間。除此之外，本發 =新的化學機械研磨裝置，取代f知的化學機綱磨聚 置來進行平坦化製程。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯

It，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細 明如下。 、ϋ 【實施方式】 圖1缘示為依照本發明一實施例化學機械研磨裝置之 剖面不意圖。請參照圖1，化學機械研磨裝置3〇〇包括研 磨台301、晶圓承載器302、研磨墊304、研漿供給裝置3〇5 以及高壓液體清洗裝置310。其中，晶圓承載器3〇2配置 於研磨台301上，用以抓住被研磨的晶圓312，使晶圓312 與研磨墊304接觸。研磨墊304配置於研磨台301上，用 以研磨晶圓312。 在進行研磨時，研漿供給裝置305中的液泵308抽取 研漿314至研漿供應管線306中，而研漿供應管線306則 傳送研漿314至研磨墊304上。此外，研漿供給裝置305 還具有水供應管線307,將去離子水313傳送至研磨墊304 1294 lASwf.doc/g 當進行化學機械研磨製程之後，殘留下來的研漿會固 化結晶而留在研磨墊的表面，造成晶圓的損害。配置二研 磨台上方的尚壓液體清洗裝置31〇,可噴出的液體來對研 磨墊進行清洗。 在一實例中，可利用高壓液體清洗裝置31〇中的加壓 泵318將液體例如水，抽取水至管路316中並調整水壓大 小，再藉由管路316將水傳送至高壓液體輸送口 315，而 將水喷灑至研磨墊304上。高壓液體輸送口 315可視情沉 之需求，替換為水柱喷嘴、水霧喷嘴或水刀喷嘴。再者， 高壓液體輸送口 315調整至適當的角度，將水喷灑至研磨 墊304上，以高壓的水柱、水霧或水刀，以清除研磨墊3〇4 上的雜質。 在一實例中，更可以在高壓液體清洗裝置310中配置 傳動裝置320來改變高壓液體輸送口 315所喷出水的方向。 另外，還可以於化學機械研磨裝置300旁配置抽氣褒 置322以及於高壓液體清洗裝置310旁配置遮幕324。抽 氣裝置322係用以排除水氣，而遮幕324係用以限制高壓 喷嘴所喷出水之範圍。 值得一提的是，在本發明中，對於上述中各元件的配 置次序以及彼此之間的相對位置並不加以限定，使用者可 視製程機台之需求來進行配置。 在以下實施例中，將詳述本發明之化學機械研磨裝置 的應用。圖2A至2C繪示為依照本發明一實施例平坦化的 方法之流程剖面圖。在一實施例中，將以淺溝渠隔離結構 I2941433twf.d〇c/g 的製作方法為例來做說明，請參照圖2A，首先，提供一基 底400，基底400上已以圖案化之硬罩幕層404定義出開 口 4〇6,並於且在圖案化之硬罩幕層4〇4上以及開口 4〇6 中已形成待平坦層408，其材質例如為二氧化矽。 接下來，請參照圖2B，以化學機械研磨裝置進行平坦 • 化步驟，去除圖案化之硬罩幕層404上的待平坦層408 了 ‘ 化學機械研磨裝置例如為上述之具有高壓液體清洗裝置的 化學機械研磨裝置，在此不另行敘述。之後，請參照圖2C， • 移除圖案化之硬罩幕層404,形成熟知的淺溝渠隔離結構。 另外，以下再以金屬鑲嵌結構的製作方法為例進行說 明。圖3A至圖3B繪示為依照本發明另一實施例平坦化的 方法之流程剖面圖。請參照圖3A，首先，提供一膜層5〇〇, 膜層500具有開口 504,並且具有待平坦層5〇6例如為金 屬，形成於膜層500上以及開口 5〇4巾。之後，請參照圖 3B，以化學機械研磨裝置進行平坦化步驟，去除膜層 上的待平坦層5〇6。同樣地，在本實施例中將使用如前述 籲般的化學機械研磨裝置，形成金屬鑲嵌結構。 綜上所述，在本發明之化學機械研磨裝置中，利用高 ^ I水柱清洗裝置，經由調整出正確的角度，可取代習知技 - 術中具有鑽石微粒的調節器，因此在維持研磨塾表面粗縫 度的同時，可避免習知調節器硬壓於研磨墊上，使鑽石微 粒脫落，而導致晶圓破裂的情況發生。此外，高壓水柱； 可針對相關的部分進行清洗，可避免殘留的研聚結晶後， 對晶圓造成刮傷。另外，高壓水柱對於研磨墊的傷害程度 129414B3twf.d〇c/g 車乂低’避免降低研磨墊的研磨效率，並且可以延長研磨墊 的使用期限而增進產能。除此之外，本發明更利用新的化 學機械研磨裝置，取代習知的化學機械研磨裝置來進行平 坦化製程。 雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定 本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範 圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍 §視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 圖1繪示為依照本發明一實施例化學機械研磨裝置之 剖面示意圖。 圖2A至圖2C繪示為依照本發明一實施例平坦化的方 法之流程剖面圖。 圖3 A至圖3 B繪示為依照本發明另一實施例平坦化的 方法之流程剖面圖。 【主要元件符號說明】 300 :化學機械研磨裝置 301 :研磨台 3〇2 ·晶圓承載器 3 0 4 ·研磨塾 305 :研漿供給裝置 306 :研漿供應管線 307 :水供應管線 308:液泵 11 129414B3twf.d〇c/g 31 o:南壓液體清洗裝置 312 :晶圓 313 :去離子水 314 :研漿 315 :高壓液體輸送口 316 :管路 318 :加壓泵 320 :傳動裝置 322 :抽氣裝置 324 :遮幕 400 :基底 404 ··圖案化之硬罩幕層 406、504 :開口 408、506 :待平坦層 500 :膜層

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Claims (1)

1. I2941i3 3twfl.d〇c/〇〇6

   95-12-21 十、申請專利範圍： 適用於研磨一晶圓，該化 種化學機械研磨裝置 學機械研磨裝置包括： 一研磨台；

   一研磨墊，配置於該研磨台上，係用以研磨該晶圓； 一研槳供應裝置，配置於該研磨台上方； 一晶圓承載器，配置於該研磨台上，係用以承 圓使其與，研磨墊接觸；以及 局壓液體清洗裝置，配置於該研磨台上方，係用以 輸送一高壓液體至該研磨墊，以去除該研磨墊上之雜質。 2·如申睛專利範圍第1項所述之化學機械磨 其中職㈣細娜： . 一高壓液體輸送口，係用以將水喷灑至該研磨墊 .、一第—管路，係用以傳送水至該高壓液體輸送 口，以及 加壓泵，係用以抽取水至該管路中並調整水壓 大小。 3·如申請專利範圍第2項所述之化學機械研磨裝置， ^中該高驗體輸送π包括水㈣嘴、水霧噴嘴或水刀喷 4·如申請專利範圍第3項所述之化學機械研磨裝置， 更包括一傳動裝置，用以改變該高壓液體輸送口所噴出水 之方向。 、 13 1294143 15873twfl.doc/006 95-12-21 5·如申請專利範圍第4項所述之化學機械研磨裝置， 其中該傳動裝置包括旋轉桿。 t ， 6·如申請專利範圍第2項所述之化學機械研磨裝置， 更包括一遮幕，係用以限制該高壓液體輸送口所噴出水 範圍。 7·如申請專利範圍第1項所述之化學機械研磨裝置， 其中該研漿供給裝置包括一研漿供應管線與一水供應总 線。 ’、μ g ► 8·如申請專利範圍第1項所述之化學機械研磨裝置， 更包括一抽氣裝置，係用以排除水氣。 9·一種平坦化的方法，包括·· 提供一待平坦層；以及 利用一化學機械研磨裝置將該待平坦層平坦化，以形 成一平坦化結構，其中該化學機械研磨裝置包括； ^ 一研磨台； 一研磨墊，配置於該研磨台上，係用以研磨該晶 I 圓； 一研漿供應裝置，配置於該研磨台上方； 一晶圓承載器，配置於該研磨台上，係用以承載 該晶圓使其與該研磨墊接觸；以及 一高壓液體清洗裝置，配置於該研磨台上方，係 用以輸送一尚壓液體至該研磨塾上，以去除該研磨塾之^ 質。 ” 10·如申請專利範圍第9項所述之平坦化的方法，其中 14 1294143 95-12-21 15873twfl.doc/006 該高壓液體清洗裝置包括： 一咼壓液體輸送口 ’係用以將水喷灑至該研磨墊上； 一第一管路，係用以傳送水至該高壓液體輸送口；以 及 一加壓泵，係用以抽取水至該管路中並調整水壓大小。 11·如申請專利範圍第10項所述之平坦化的方法，其 中該咼壓液體輸送口包括水柱喷嘴、水霧喷嘴或水刀噴嘴。 12·如申請專利範圍第1〇項所述之平坦化的方法，复 中該待平坦層包括介電層或金屬層。 ^ 13·如申請專鄉目第1()項所狀平坦化的方法 中該研雜給裝置包括—娜供應管線與—水供應管線：

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