TWI598188B - 化學機械拋光設備及方法 - Google Patents

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Description

化學機械拋光設備及方法 【相關申請案】
本申請案主張西元2013年1月11日申請、名稱為「化學機械拋光設備及方法(CHEMICAL MECHANICAL POLISHING APPARATUS AND METHODS)」的美國臨時專利申請案第61/751,688號的優先權，該臨時專利申請案全文內容為所有目的以引用方式併入本文中。
本發明大體係關於半導體裝置製造，且更特別係關於適於拋光基板表面的方法和設備。
在半導體基板製造中，化學機械拋光(CMP)製程可用於移除各種層，例如矽、氧化物、銅等。拋光(例如平坦化)可藉由使支架(例如拋光頭或載具)托住的旋轉基板壓抵著旋轉拋光墊，同時施加漿料至基板(例如圖案化晶圓)前而達成。漿料通常由氧化劑、金屬氧化物磨粒、蝕刻劑、錯合劑和腐蝕抑制劑的混合物組成。故在拋光期間，漿料與拋光製程將進行由氧化劑氧化及由磨粒與蝕刻劑移除材料的 連續製程。在此拋光製程期間，期能精確控制自基板移除的材料量。然因現有製程的限制，達到均勻度很難，特別係移除少量層厚度時。
因此，期改良拋光設備、系統和方法。
在第一態樣中，提供基板拋光設備。基板拋光設備包括拋光平臺，拋光平臺具有二或更多區域，每一區域適於含有不同的漿料組分。
在另一態樣中，提供基板拋光系統。基板拋光系統包括適於托住基板的基板支架和拋光平臺，拋光平臺具有可移動拋光墊，可移動拋光墊具有二或更多區域，每一區域可操作以接收不同的漿料組分。
在又一態樣中，提供處理基板的方法。方法包括提供基板於基板支架、提供具可移動拋光墊的拋光平臺，及分配不同的漿料組分至拋光墊上的二或更多區域。
在再一態樣中，提供基板拋光系統。基板拋光系統包括適於托住基板的基板支架、具拋光墊的拋光平臺，拋光墊可相對基板移動、和分配系統，分配系統適於按時序分配至少二不同的漿料組分，漿料組分選自由氧化漿料組分、材料移除漿料組分和腐蝕抑制漿料組分所組成的群組。
在另一態樣中，提供處理基板的方法。方法包括提供基板於基板支架、提供具可移動拋光墊的拋光平臺，及按時序在拋光墊與基板之間分配二或更多漿料組分，各漿料組分具有不同的化學成分。
本發明的其他特徵和態樣在參閱以下詳細的示例性實施例說明、後附申請專利範圍和附圖後，將變得更清楚易懂。
100‧‧‧拋光設備
101‧‧‧基板
102‧‧‧平臺
104、106、108‧‧‧區域
109‧‧‧墊
110‧‧‧箭頭
112‧‧‧分配器
114、116、118‧‧‧供應器
115‧‧‧流量控制機制
117‧‧‧分配器主體
119A-C‧‧‧通道
119S‧‧‧控制閥
120‧‧‧支架
121A-C‧‧‧出口
122‧‧‧馬達
123‧‧‧源/供應器
124、126‧‧‧軋輥
127‧‧‧支撐件
128‧‧‧框架
130、134‧‧‧馬達
132‧‧‧方向
136‧‧‧支撐樑
138‧‧‧控制器
200‧‧‧拋光設備
202‧‧‧平臺
204、206、208‧‧‧區域
209‧‧‧墊
210‧‧‧箭頭
212‧‧‧分配器
220‧‧‧支架
222、230、234‧‧‧馬達
227‧‧‧支撐件
232‧‧‧方向
238‧‧‧控制器
400‧‧‧方法
402、404、406‧‧‧步驟
500‧‧‧方法
502、504、506‧‧‧步驟
600‧‧‧方法
650-657‧‧‧時間增量
L‧‧‧長度
W‧‧‧寬度
第1A圖圖示根據實施例，直線型基板拋光設備的上視圖。
第1B圖圖示根據實施例，沿著第1A圖剖面線1B-1B截切的直線型基板拋光設備的截面側視圖。
第1C圖圖示根據實施例，沿著第1A圖剖面線1C-1C截切的直線型基板拋光設備的截面側視圖。
第2A圖圖示根據實施例，旋轉式基板拋光設備的上視圖。
第2B圖圖示根據實施例，旋轉式基板拋光設備的截面側視圖。
第3A圖圖示根據實施例，漿料分配器的上視圖。
第3B圖圖示根據實施例，漿料分配器的側視圖。
第3C圖圖示根據實施例，漿料分配器的第一端視圖。
第3D圖圖示根據實施例，漿料分配器的第二端視圖。
第3E圖至第3G圖圖示根據實施例，漿料分配器的不同截面圖。
第4圖圖示根據實施例，拋光基板的方法流程圖。
第5圖圖示根據實施例，拋光基板的方法流程圖。
第6圖圖示根據實施例，拋光基板的方法的階段(例如脈衝)圖。
第7圖圖示根據實施例，另一拋光基板的方法的階段(例如脈衝)圖。
本文所述實施例係關於在半導體裝置製造中，用於且適於拋光基板表面的設備、系統和方法。
先前系統採用混合漿料組分的漿料。漿料組分適於達成各種基板處理，例如由氧化劑氧化基板表面和由磨粒與蝕刻劑移除材料的製程。在適於移除小於約250埃的典型少量移除製程中，晶圓各處移除變差可能高達移除膜厚的50%至100%。利用先進技術，將應用及可拋光越來越薄的薄膜。例如，用於形成前端結構(例如鑲嵌金屬閘極等)的薄膜非常薄。當該等薄膜提供於裝置結構中時，期以相當高的均勻度及控制移除該等薄膜。故隨著薄膜變得越來越薄，CMP將移除較少的材料，因而期移除製程更精確。在原子層沉積(ALD)的極端情況下，膜厚係按原子層測量(例如埃)，是以材料移除精確度亦期為原子層等級。
因此，需要能以非常高的均勻度來移除薄膜的拋光設備和方法。另外，期方法可精確控制移除製程，即相對移除量。在一態樣中，本發明的實施例實體分離漿料組分。此可用於更精確地控制材料移除量。藉由實體(例如空間上)分離漿料組分，可在二或更多漿料組分(例如達成氧化、材料移除和腐蝕抑制)之間區別中斷拋光製程(例如形成具不 同化學成分的漿料組分實體區域)。
例如，在一或更多實施例中，拋光平臺(例如包含墊支撐件和墊)可分隔成具有二或更多區域，其中每一區域適於含有不同的漿料組分。各漿料組分可具有不同的化學成分。拋光期間，基板可線掃(rastered)移動(例如平移)越過區域，其中各鄰接區域包括不同的漿料組分。依序進行一次循環越過區域例如可用於有效移除一個原子層。藉由管理循環次數，可精確控制總體材料移除。移除可控制在原子層級。
在一或更多實施例中，拋光表面分隔(例如分割)成多個區域，其中每一區域含有個別漿料組分，以進行氧化、材料移除或腐蝕抑制製程之一。藉由線掃(例如掃描)越過該等分隔區域，可在合理的總體拋光時間內達到高循環計數。例如，在含有氧化漿料組分的氧化區域中，氧化劑用於氧化基板的表層。因只有表層接觸氧化劑，故此氧化製程具自限性。在含有如移除與蝕刻漿料組分的材料移除區域中，磨料和蝕刻劑侵蝕先前氧化的表層。材料移除區域可鄰接氧化區域。因只移除氧化層，故此材料移除製程亦具自限性。含有腐蝕抑制漿料組分(例如包括腐蝕抑制劑)的腐蝕抑制區域會在先前研磨的表層作用，以限制腐蝕。腐蝕抑制區域可設置鄰接氧化區域。
在另一態樣中，並非實體分離，而係時間上分開施加漿料組分。故在一態樣中，本發明的實施例揭示拋光製程(例如薄膜移除製程)，該製程採用多步驟反應，以均勻移 除薄膜。特別地，本發明的實施例分別且按時序引入漿料組分，以時間上分離漿料組分。此可用於更精確地控制材料移除量。此多步驟拋光製程可應用到CMP涉及競爭反應之任何應用。
故在此態樣中，可在注入各種用於達成氧化、材料移除及/或腐蝕抑制製程的漿料組分之間區別中斷拋光製程(例如時間上分離)。在一或更多實施例中，可先時間上引入氧化漿料組分，然後引入材料移除漿料組分(例如含有磨料及/或蝕刻劑)。在一些實施例中，接著可依序引入腐蝕抑制漿料組分。在一些實施例中，隨後可引入沖洗液(例如去離子(DI)水)。在其他實施例中，可在各種漿料引入階段之間引入沖洗液。在拋光製程期間，可在基板與拋光墊之間注入該等漿料組分，此將進一步說明於後。
本發明實施例的上述和其他態樣將參照第1A圖至第7圖加以描述如下。
第1A圖至第1C圖圖示基板拋光設備100和設備部件的各種視圖。從以下說明可知，基板拋光設備100適於托住及拋光基板101。基板拋光設備100包括拋光平臺102，平臺102具有二或更多實體區域，例如第一區域104、第二區域106和第三區域108。二或更多區域(例如104、106、108)適於含有具不同化學性質(化學成分)的不同漿料組分。二或更多區域可配置橫跨平臺102的寬度「W」。所述實施例圖示九個區域。然可提供更多或更少數量的區域。可有多個非鄰接區域，但含有具相同化學性質的漿料組分。在所述實施 例中，平臺102包含直線型拋光平臺，其中二或更多區域配置橫跨墊109的寬度「W」，並且沿著墊109的長度「L」延伸，長度L實質上比寬度W長。在所述實施例中，平臺102的墊109依方向箭頭110指示直線移動。
在拋光方法期間，可利用分配器112，施加各種漿料組分(例如漿料組分1、漿料組分2和漿料組分3)至墊109。分配器112可具任何能分配漿料組分至二或更多區域(例如至區域104、106、108)的適當內部結構。可分別從如漿料組分供應器114、116、118接收漿料組分1、漿料組分2和漿料組分3。可提供更多或更少數量的漿料組分。可利用具一或更多適當泵或其他流量控制機制115的分配系統，供應漿料組分至分配器112。在此所用「漿料組分」一詞意指適於進行一或更多預定拋光功能的處理介質。在一些實施例中，可從沖洗液源123提供沖洗液(例如去離子水)及插入在二或更多區域之間，例如區域104與106之間或106與108之間、或區域104、106與區域106、108之間。任何具適當構造的分配器112皆可用於達成以沖洗液區域分隔區域104、106、108的目的。
例如，漿料組分1可包含適於執行表面改質功能(例如氧化)或其他表面改質(例如形成氮化物、溴化物或含後者的氫氧化物)的材料。漿料組分1可含有載液(例如純水)和氧化劑(例如過氧化氫、過硫酸銨或碘酸鉀)。可使用其他表面改質材料。例如，漿料組分1可從組分供應器1 114經由分配器112的第一通道119A(第3G圖)供應到墊109 的第一區域104。
漿料組分2可包含適於執行材料移除功能的材料。漿料組分2可含有載液(例如純水)和研磨介質(例如二氧化矽或氧化鋁)。磨料的平均粒徑可為約20奈米至0.5微米。可採用其他粒徑。漿料組分2亦可包括蝕刻材料，例如羧酸或胺基酸。可使用其他蝕刻劑或錯合劑材料。例如，漿料組分2可從組分供應器2 116經由分配器112的第二通道119B(第3F圖)供應到墊109的第二區域106。
在一或更多實施例中，漿料組分3可包含適於執行腐蝕抑制功能的材料。漿料組分3可含有載液(例如純水)和腐蝕抑制劑(例如苯并三唑或1,2,4-三唑)。例如，漿料組分3可從組分供應器3 118經由分配器112的第三通道119C(第3E圖)供應到墊109的第三區域108。
區域104、106、108可並列配置，且寬度各自為約2毫米(mm)至50mm。彼此的寬度可相同或不同。可採用其他寬度。
在一或更多實施例中，包括分配器112的分配系統適於分配至少二不同的漿料組分至二或更多區域(例如區域104、106)。如上所述，漿料組分可選自由表面改質漿料組分和材料移除漿料組分所組成的群組。
在一或更多實施例中，分配器112可製成單一部件，並可設置鄰接墊109(例如墊109的正上方)。分配器112可同時經由二或更多出口(例如經由出口121A、121B、121C)輸送漿料組分。例如，如第3A圖至第3G圖所示，分 配器112可為分配系統的一部分，分配系統包括多個通道，例如第一通道119A，通道119A沿著分配器主體117的長度延伸。第一通道119A適於從組分1供應器114分配漿料組分1至一或更多的第一分配出口121A，出口121A沿著通道長度流體耦接第一通道119A。
分配器112亦可包括第二通道119B，通道119B沿著分配器主體117的長度延伸且適於從組分2供應器116分配漿料組分2至一或更多的第二分配出口121B，出口121B沿著通道長度流體耦接第二通道119B。
分配器112亦可包括第三通道119C，通道119C沿著分配器主體117的長度延伸且適於從組分3供應器118分配漿料組分3至一或更多的第三分配出口121C，出口121C沿著通道長度流體耦接第三通道119C。可提供其他通道和互連出口，以支出其他漿料組分及/或沖洗液。
在一些實施例中，沖洗液可接收到單獨的分離區域，以分離支出的漿料組分。在一些實施例中，出口121A、121B、121C的直徑可小於約5mm，或為約1mm至15mm。在一些實施例中，節距(例如鄰接出口的間隔)可小於約50mm、小於約25mm或甚至小於約10mm。在一些實施例中，節距可為約2mm至50mm。可採用其他直徑和節距。
在其他實施例中，分配器可包含獨立分配頭，每種漿料組分一個分配頭，分配頭可設在墊109上的不同空間位置。沖洗液(例如DI水)可經由一些或所有出口121A-121C或經由特別設置用於沖洗液的獨立出口輸送。可利用控制閥 119S，從沖洗液供應器123提供沖洗液至一些或所有出口121A-121C。視情況而定，可由獨立分配頭或分配器112的獨立出口提供沖洗液。
在另一實施例中，分配器可包括在平臺102的墊支撐件127內。在此實施例中，可從墊109底下支出漿料組分1、2、3至不同區域104、106、108。墊支撐件127可包括孔洞，例如分配器112中配置橫跨墊109的寬度的出口121A-121C。各孔洞可流體耦接至漿料組分供應器114、116、118之一。各種分離的漿料組分1、2、3可通過孔洞，及當墊109在軋輥124、126上旋轉時，芯吸(wicking)作用穿過墊109，墊109含有連接開孔的內部多孔結構。芯吸作用分別提供漿料組分1、2、3至一或更多區域104、106、108。亦可經由一些或所有孔洞支出沖洗液。
再次參照第1A圖至第1C圖，當供應漿料組分至墊109的區域104、106、108時，可使基板拋光設備100的基板支架120旋轉。基板支架120適於托住接觸墊109的基板101，及於拋光時轉動基板101。除轉動外或代替轉動，可提供其他運動，例如軌道運動。轉速例如為約10-150RPM。可利用支架馬達122驅動支架120來加以旋轉。可使用任何適合的馬達。拋光期間施加至基板101上的壓力例如為約0.1磅/平方吋與1磅/平方吋之間。可使用任何習知適於施加壓力的機制，例如彈簧負載機制或其他適合的垂直動作致動器。可採用其他轉速和壓力。基板支架(亦稱作保持器或承載頭)描述於如頒予本受讓人的美國專利案第8,298,047號、美國專 利案第8,088,299號、美國專利案第7,883,397號和美國專利案第7,459,057，號。
當漿料組分1、2、3供應到各個區域104、106、108時，墊109可朝箭頭110的方向移動。墊109朝箭頭110的方向移動的直線移動速度例如為約40公分/秒至約600公分/秒。可採用其他速度。最佳如第1B圖及第1C圖所示，墊109可設置成連續或環帶形式。第一和第二軋輥124、126(例如圓柱軋輥)可從墊末端支撐墊109，及由墊支撐件127支撐在墊109的頂部底下，墊支撐件127橫跨墊109的寬度。軋輥124、126可由如軸承或軸襯或其他適當低摩擦力裝置支撐，以在框架128上旋轉。軋輥之一(例如軋輥126)可耦接至墊驅動馬達130，馬達可以適當轉速驅動，以達到上述墊109的直線拋光速度。墊支撐件127亦可耦接至框架128的一或更多位置，並從墊109的上表面的一些或大部分長度L底下支撐墊109的上部。
除基板支架120的轉動和墊109的運動外，支架120可朝方向箭頭的方向132平移。平移可為沿著橫切方向132來回振盪，方向132大體垂直墊109的直線運動。可由任何適合的平移馬達134和驅動系統(未圖示)進行平移，以沿著支撐樑136來回移動基板支架120。適於達成平移的驅動系統可為齒條與齒輪、鏈條與鏈輪、皮帶與滑輪、傳動與滾珠螺桿或其他適合的驅動機制。在其他實施例中，軌道運動可由適當機制提供。可利用控制器138控制墊109的旋轉、基板支架120的轉動與平移(例如擺動)和漿料組分1、2、3 與沖洗液123的分配流動。控制器138可為任何適於控制此類運動和功能的電腦與連接驅動及/或反饋部件。
墊109例如由適當拋光墊材料製成。墊109可為聚合物材料，例如聚氨基甲酸酯，且具開放的表面孔隙。表面孔隙可為開放孔隙，平均孔徑例如為約2微米至100微米。墊的長度L例如為約30公分至300公分，長度係在軋輥124、126的中心之間測量。可採用其他尺寸。
第2A圖及第2B圖圖示基板拋光設備200和設備部件的替代實施例的各種視圖。如同前述，從以下說明可知，基板拋光設備200適於托住及拋光基板101。基板拋光設備200包括拋光平臺202，平臺202具有墊209和墊支撐件227(例如平臺板)。拋光平臺202具有二或更多實體區域，例如第一區域204、第二區域206和甚至第三區域208。在此實施例中，區域204、206、208配置成同心環，且平臺202可旋轉。
各區域204、206、208適於含有具不同化學性質的不同漿料組分，例如上述漿料組分1-3。如前所述，耦接至組分供應器114、116、118的分配器212可透過受控于控制器238之閥或其他流量控制機制將漿料組分分配到不同區域204、206、208。二或更多區域204、206、208可配置橫跨平臺202的直徑「D」。如上所述，各環狀區域的寬度可相同或不同。所述實施例圖示九個環狀區域。然可提供更多或更少數量的區域。另外，可有多個互相不鄰接的區域，但含有具相同化學性質(例如化學成分)的漿料組分。例如，每個區 域204可接收及含有相同的漿料化學性質。每個區域206可接收及含有相同的漿料化學性質，每個區域208可接收及含有相同的漿料組分化學性質。然區域204、206、208各自的化學性質可有彼此不同的漿料組分化學性質。
在所述實施例中，平臺202包含旋轉式拋光平臺，其中二或更多區域(例如區域204、206或204、206和208)配置橫跨墊209的直徑D。平臺202和墊209可利用平臺馬達230，以約10至約200RPM的轉速朝方向箭頭210的方向旋轉。如前所述，基板支架220可由適合的支架馬達轉動，使基板101於進行拋光時旋轉。支架220的轉速例如為約10RPM至200RPM。同樣地，支架220可沿著橫切方向232來回平移(例如擺動)，方向232大體垂直墊109的切線運動。如上所述，可由任何適合的平移馬達234和驅動系統(未圖示)進行平移。
例如，如上所述，可於拋光期間施加壓力至基板101上。可使用任何習知適於施加壓力的機制，例如彈簧負載機制或致動器。可採用其他轉速和壓力。基板支架220描述於如美國專利案第8,298,047號、美國專利案第8,088,299號、美國專利案第7,883,397號和美國專利案第7,459,057，號。
第4圖圖示處理基板(例如基板101)的方法400。且特別係拋光基板101(例如圖案化或未圖案化晶圓)的表面(例如前側或背側表面)的方法。方法400包括在步驟402中，提供基板於基板支架(例如基板支架120、220)、在步驟404中，提供具可移動拋光墊(例如拋光墊109、209)的 拋光平臺(例如拋光平臺102、202)，及在步驟406中，分配不同的漿料組分至拋光墊上的二或更多區域(例如區域104、106、108)。拋光墊可為直線移動型109和旋轉移動型209。漿料組分可支出至墊109的上方區域(例如區域104、106、108)或墊109的下方(例如藉由芯吸作用或其他毛細管作用)。
在另一態樣中，提供第1A圖至第1C圖或第2A圖及第2B圖所述的基板拋光系統。基板拋光系統100、200包括適於托住基板101的基板支架120、220、具拋光墊109、209的拋光平臺102、202，拋光墊109、209可相對基板101移動、和分配系統，分配系統適於分配至少二不同的漿料組分，漿料組分選自由氧化漿料組分、材料移除漿料組分和腐蝕抑制漿料組分所組成的群組。在此態樣中，並非分配至橫跨墊109、209的寬度W或直徑D的區域，而係按時序先後分配二或更多漿料組分。
根據此態樣，先分配選自由氧化漿料組分、材料移除漿料組分和腐蝕抑制漿料組分所組成群組的第一漿料組分至墊(例如墊109、209)上。經過預定時間後，停止供應第一漿料組分，接著分配選自由氧化漿料組分、材料移除漿料組分和腐蝕抑制漿料組分所組成群組的第二漿料組分至墊(例如墊109、209)上。又經過預定時間後，停止供應第二漿料組分，接著分配選自由氧化漿料組分、材料移除漿料組分和腐蝕抑制漿料組分所組成群組的第三漿料組分至墊(例如墊109、209)上。經過第三預定時間後，再次分配第一漿 料組分而重啟時序。可依需求反覆進行該序列，以達到預定結果，例如預定薄膜移除量。可在拋光序列後，供應沖洗液來沖洗墊109、209。
第5圖及第6圖圖示拋光基板的另一方法500。方法500包括在步驟502中，提供基板(例如基板101)於基板支架(例如基板支架120、220)，及在步驟504中，提供具可移動拋光墊的拋光平臺。在步驟506中，方法包括按時序在拋光墊與基板之間分配二或更多漿料組分，各漿料組分具有不同的化學成分。
如第6圖所示，漿料組分可如圖示按時序分散在墊(例如墊109、209)與基板101之間。於第一時間增量650時，供應第一漿料組分(例如氧化漿料組分)。然後於第二時間增量651時，供應第二漿料組分(例如材料移除漿料組分)。第一和第二漿料組分的化學成分不同。然後於第三時間增量652時，提供第三漿料組分(例如腐蝕抑制漿料組分)。可於時間增量653-655時，反覆進行該等分配階段中的二或更多個階段。可另外或代替進行其他階段。可依需求在單一基板上一遍又一遍地反覆進行三或更多分配序列多次。如上所述，此可於基板擺動及抵著移動墊(例如墊109、209)轉動時進行。完成該等拋光階段後，於時間增量656時，使墊(例如墊109、209)經歷沖洗階段，其中可供應墊(例如墊109、209)沖洗液(例如DI水或其他惰性液體溶液)。沖洗液(例如去離子水)可支出用於稀釋最後施加的化學品。接著中止方法500，將新基板放到基板支架(例如基板支架120、220)， 可從時間增量657開始，於第二基板上施行所述方法500。
各階段可進行約1秒至約60秒。可採用其他時間長度。一些脈衝可小於1秒。各階段可有相同或不同長度。在一些實施例中，可結合一些漿料組分，以在單一脈衝中，制定超過一個處理階段。例如，在一些實施例中，氧化和腐蝕抑制階段可結合成一個漿料組分，並提供為一個脈衝。在其他實施例中，可在單一脈衝中結合錯合劑與磨料(例如金屬氧化物磨料)。氧化劑可為過氧化氫。腐蝕抑制劑可為三唑。錯合劑可為有機酸、有機酸鹽或胺基酸。可使用其他類型的氧化劑、腐蝕抑制劑、錯合劑和磨料。
第6圖圖示方法600的另一實施例，方法600採用一系列的漿料組分，漿料組分按時序(例如脈衝供應個別漿料組分)支出。時間分開式引入拋光化學品能提高化學劑(例如二或更多漿料組分)的使用靈活度。例如，氧化化學品通常具自限性。表面薄膜經氧化達約20埃的深度後即停止。藉由時間上分離漿料組分，可使用更具侵蝕性的氧化化學品，其中氧化深度受控於供應至基板的化學漿料組分的脈長。
特別地，可制定個別階段，使特定反應作用而於基板表面形成改質層。在一些習知材料移除製程中，系統採用漿料添加劑，以抑制在低拋光壓力下進行移除。一旦移除地形，移除速率便大幅下降，故該等先前拋光系統可較佳地控制晶粒內(WID)厚度。如此，將快速移除低密度晶粒區的地形，接著停止移除介電質，同時繼續移除其他晶粒區的地形來拋光，直到地形平坦化為止。然該等系統苦於一旦平坦 化主要地形後，移除速率便很低(設計所致)。該等系統亦深受大特徵結構不能完全移除所苦。根據本發明一態樣的多步驟方法可藉由分階段(例如分時)引入漿料組分(例如添加劑、無添加劑的磨料，並可能經散置及/或隨後沖洗)，以克服該等前述限制。例如，可先引入添加劑，然後引入研磨液，研磨液可稀釋添加劑且能限制薄膜移除。藉由引入沖洗可達成額外移除，沖洗可快速稀釋添加劑及容許限制移除薄膜，直到研磨漿料組分進料用盡為止。
以下提供多步驟方法和系統的實例。方法可用於金屬膜移除，並且可涉及氧化階段和抑制劑吸附與錯合劑輔助研磨氧化表面的階段，氧化階段涉及薄膜氧化，抑制劑吸附與錯合劑輔助研磨氧化表面的階段可以串列方式執行，使每次反應循環達成薄膜移除。在此實施例中，如第7圖所示，各漿料組分可按時序分散在墊(例如墊109、209)與基板101之間，但在支出各漿料組分間制定一沖洗階段。可利用沖洗液脈衝(例如DI水)，沖洗墊(例如墊109、209)與基板101的表面，以分離各漿料組分脈衝(例如氧化劑、抑制劑、錯合劑、材料移除劑)。
特別地，可於第一時間增量650時，可供應第一漿料組分(例如氧化漿料組分)。然後於時間增量657時進行沖洗。接著於第二時間增量652時，支出第二漿料組分(例如材料移除漿料組分)。然後於時間增量657時再進行沖洗。第一和第二漿料組分的化學成分可不同。第二次沖洗657後為於第三時間增量653時，提供第三漿料組分(例如腐蝕抑 制漿料組分)。然後於時間增量657時再進行沖洗。完成此程序後，可依需求在同一基板101上反覆進行多次，以達到預定材料移除的目的，或者可插入新基板於基板支架(例如120、220)，及以方法700開始處理新基板及拋光基板。拋光製程的各階段時間可相同或不同。
其他步驟可用於該程序中，例如抑制劑吸附階段和錯合研磨階段。在一些實施例中，可結合二或更多階段。可依據特定階段的反應動力學，決定各階段的相對持續時間。例如，就銅拋光而言的氧化階段可相對較短，就拋光釕或多種貴金屬而言可較久。腐蝕抑制階段(包括抑制劑吸附)的脈衝持續時間亦可視吸附動力學而有不同長度。同樣地，錯合研磨階段可視該階段動力學而有不同長度。在一些實施例中，氧化漿料組分脈衝(例如氧化溶液)後為腐蝕抑制漿料組分脈衝(例如抑制劑溶液)，接著為錯合漿料組分脈衝(例如錯合劑)。當基板101壓抵著墊(例如墊109、209)的移動表面時，可提供該等依序脈衝。
分階段按時序引入漿料組分的另一實例如下。茲提供銅膜移除製程，其中如所述，先脈衝供應氧化劑與抑制劑溶液組合漿料組分，然後分離脈衝供應錯合劑，同時使基板(例如晶圓)壓抵著墊(例如墊109、209)的移動表面。在一些實施例中，氧化劑與抑制劑溶液組合漿料組分的脈衝和錯合劑的分離脈衝可由沖洗液的沖洗脈衝隔開。視情況而定，沖洗脈衝可在兩階段程序結束時施行。
在適於金屬氧化膜拋光及移除的另一方法實施例 中，兩階段方法包括先脈衝供應氧化漿料組分，然後分離依序脈衝供應組合漿料組分，組合漿料組分具有金屬氧化物磨料和錯合劑。視情況而定，錯合劑漿料組分和金屬氧化物研磨漿料組分可制定成在三階段拋光製程中一個接一個的分離階段。可在序列各階段之間或在結束時制定沖洗階段。
按時序引入漿料組分的顯著優點在於各步驟或脈衝具自限性，因而可相對更均勻移除即便很薄的厚度，特別係小於500埃，尤其係小於200埃。例如，一旦表面(例如銅表面)的表面氧化階段完成達到數個原子層(約25-30埃)，氧化速率即大幅減慢。故當接著進行錯合-研磨階段時，無論階段進行多久，薄膜移除都將自動限制在約25至30埃，是以薄膜移除均勻度與移除速率相對無關。
在所述各方法中，可利用所述系統和設備來分配漿料組分。視情況而定，可使用其他適於進行按時序輸送漿料組分及也許施以沖洗的系統。因而，雖然本發明已以示例性實施例揭示如上，但應理解其他實施例亦落在本發明範圍內，本發明的保護範圍視後附申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧拋光設備
102‧‧‧平臺
104、106、108‧‧‧區域
109‧‧‧墊
110‧‧‧箭頭
112‧‧‧分配器
114、116、118‧‧‧漿料組分供應器
115‧‧‧流量控制機制
120‧‧‧支架
122、130、134‧‧‧馬達
123‧‧‧源/供應器
127‧‧‧墊支撐件
128‧‧‧框架
132‧‧‧方向
136‧‧‧支撐樑
138‧‧‧控制器
L‧‧‧長度
W‧‧‧寬度

Claims (15)

  1. 一種基板拋光設備，包含：複數個個別漿料組分供應器，包括沒有材料移除或腐蝕抑制漿料組分的一表面改質漿料組分供應器、沒有表面改質或腐蝕抑制漿料組分的一材料移除漿料組分供應器、及沒有表面改質或材料移除漿料組分的一腐蝕抑制漿料組分供應器；一分配系統，經配置以從該等複數個漿料組分供應器分配該等漿料組分；一拋光平臺，該拋光平臺具有二或更多區域，每一區域適於於一時間從該分配系統接收包括適於執行一表面改質功能的該表面改質漿料組分、適於執行一材料移除功能的該材料移除漿料組分、及適於執行一腐蝕抑制功能的該腐蝕抑制漿料組分的該等漿料組分中之一或二者，但並非全部，而使得該等漿料組分中之不同者或該等漿料組分之不同混合係於一時間提供於該二或更多區域中之每一者，以及其中該分配系統包括一分配器內的複數個通道，每一通道耦接至不同組出口，每一組出口係設置以將該等漿料組分中之一不同的個別者分配至該等區域中之每一者。
  2. 如請求項1所述之基板拋光設備，包含一直線型拋光平臺，其中該二或更多區域配置橫跨一寬度，並沿著該拋光平臺的一長度延伸。
  3. 如請求項1所述之基板拋光設備，包含一旋轉式拋光平臺，其中該二或更多區域配置成一同心環。
  4. 如請求項1所述之基板拋光設備，其中該分配器適於將該等複數個漿料組分中之至少二者分配至該二或更多區域，其中該分配器經配置以將不同的漿料組分供應至該二或更多區域中之每一者。
  5. 如請求項4所述之基板拋光設備，其中該分配器包括一第一組出口和一第二組出口，該第一組出口適於支出該氧化漿料組分至該二或更多區域中之一者，而該第二組出口適於支出該材料移除漿料組分至該二或更多區域的另一者。
  6. 如請求項1所述之基板拋光設備，其中每一區域具有約2mm或以上的一寬度。
  7. 如請求項1所述之基板拋光設備，其中該二或更多區域中之一第一區域只含有從該氧化漿料組分供應器分配的該氧化漿料組分，而該二或更多區域中之一第二區域包括該群組漿料組分中之另一不同漿料組分。
  8. 如請求項1所述之基板拋光設備，其中一第二區域只含有從該材料移除漿料組分供應器分配於內的該材料移除漿料組分。
  9. 如請求項1所述之基板拋光設備，其中一第三區域只含有從該腐蝕抑制漿料組分供應器分配於內的該腐蝕抑制漿料組分。
  10. 如請求項1所述之基板拋光設備，包含經配置分配至少二不同的漿料組分至該二或更多區域的該分配系統，該漿料組分選自由下列所組成的一群組：該表面改質漿料組分；及該材料移除漿料組分，其中該表面改質漿料組分與該材料移除漿料組分係依時間提供於不同區域。
  11. 如請求項1所述之基板拋光設備，其中一沖洗液區域係分配在該二或更多區域之間，以完成該二或更多區域的分離，該沖洗液區域包括沖洗液。
  12. 一種基板拋光系統，包含：一基板支架，該基板支架適於托住一基板；一分配系統，可操作地連接至多個漿料組分供應器，以依序分配至少二不同的漿料組分，該等多個漿料組分供應器包括沒有材料移除或腐蝕抑制漿料組分的一表面改質漿料組分供應器、沒有表面改質或腐蝕抑制漿料組分的一材料移除漿料組分供應器、及沒有材料移除或表面改質漿料組分的一腐蝕抑制漿料組分供應器；及 一拋光平臺，該拋光平臺具有一可移動拋光墊，該可移動拋光墊具有二或更多區域，每一區域可操作以依一時序從該等多個漿料組分供應器接收該至少二不同的漿料組分，及其中該分配系統包括一分配器內的複數個通道，每一通道耦接至不同組出口，每一組出口係設置以將該等漿料組分中之一不同的個別者分配至該等區域中之每一者。
  13. 一種基板拋光系統，包含：一基板支架，該基板支架適於托住一基板；一拋光平臺，該拋光平臺具有一拋光墊，該拋光墊可相對該基板移動；複數個漿料組分供應器，包括沒有材料移除或腐蝕抑制漿料組分的一表面改質漿料組分供應器、沒有表面改質或腐蝕抑制漿料組分的一材料移除漿料組分供應器、及沒有材料移除或表面改質漿料組分的一腐蝕抑制漿料組分供應器；及一分配系統，該分配系統適於依一時序分配至少二不同的漿料組分，包括：該表面改質漿料組分；該材料移除漿料組分；及該腐蝕抑制漿料組分，及其中該分配系統包括一分配器內的複數個通道，每一通道耦接至不同組出口，每一組出口係設置以將該等漿料組分中之一不同的個別者分配至該拋光平臺的 一相同區域。
  14. 如請求項13所述之系統，其中該表面改質漿料組分包含一氧化漿料組分。
  15. 如請求項13所述之系統，其中該分配系統包括一沖洗液供應器，該沖洗液供應器可操作地耦接至一分配器，以依一時序在該表面改質漿料組分與該材料移除漿料組分之間分配一沖洗液。
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