化学机械抛光设备和方法技术

本发明专利技术的实施例提供非均匀基板抛光设备，所述基板抛光设备包括具有两个或更多个区的抛光垫，每一个区经适配以将不同的浆料化学品施加至基板上的不同区以在基板上产生具有至少两个不同膜厚度的膜厚度分布。还提供经适配以抛光基板的抛光方法和系统，如同众多其他方面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请案本专利技术主张2014年7月25日提交的、名称为“化学机械抛光设备和方法(CHEMICALMECHANICALPOLISHINGAPPARATUSANDMETHODS)”的第14/341,762号美国非临时申请案，此申请案在此通过引用纳入本说明书中以用于所有目的。
本专利技术总体上关于电子器件制造，更具体而言，关于经适配以抛光基板表面的方法和设备。
技术介绍
在半导体基板制造中，化学机械抛光(CMP)工艺可用于去除各种层(诸如，硅、氧化物、铜，等等)。此类抛光(例如，平坦化)可通过以下操作来实现：当在基板(例如，经图案化的晶片)之前均匀地施加浆料的同时，将固持在固持件(例如，抛光头或载体)中的旋转基板压靠在旋转抛光垫上。所述浆料通常包括氧化剂、金属氧化物磨料颗粒、蚀刻剂、络合剂和腐蚀抑制剂的混合物。因此，在抛光期间，通过浆料和抛光工艺来执行通过氧化物进行的氧化以及通过磨料颗粒和蚀刻剂进行的材料去除的连续工艺。在此抛光工艺期间，寻求对来自基板的材料去除量的精确控制。然而，鉴于现有工艺的限制，难以实现精确的控制，对于小的层厚度的去除尤其如此。相应地，所需要的是改进的抛光设备、系统和方法。
技术实现思路
在一些实施例中，提供非均匀基板抛光设备。所述基板抛光设备包括具有两个或更多个区(zone)的抛光垫，每一个区经适配以将不同的浆料化学品施加至基板上的不同区域，从而在基板上产生具有至少两个不同膜厚度的膜厚度轮廓。在一些其他实施例中，提供基板抛光系统。所述系统包括：基板固持件，经适配以固持基板；抛光垫，具有两个或更多个区，每一个区域经适配以将不同的浆料化学品施加至基板上的不同区域，从而在基板上产生具有至少两个不同膜厚度的膜厚度轮廓。在其他实施例中，提供抛光基板的方法。所述方法包括以下步骤：抵靠移动抛光垫旋转基板固持件中的基板；将具有不同功能的不同浆料化学品单独地施加至抛光垫的至少两个不同的区；以及从基板的不同区域去除不同量的材料，所述基板的不同区域对应于抛光垫的所述至少两个不同的区。在其他实施例中，提供基板抛光系统。所述系统包括：基板固持件，经适配以固持基板；抛光平台，所述抛光平台具有相对于所述基板可移动的抛光垫；以及分配系统，所述分配系统经适配以便以定时序列分配从由以下各项组成的组中选出的至少两种不同的浆料化学品：材料保存浆料化学品、缓慢的材料去除浆料化学品以及剧烈的材料去除化学品。在其他实施例中，提供用于抛光基板的系统。所述系统包括：处理器；存储器，所述存储器耦接至所述处理器并存储指令，所述指令可在所述处理器上执行，所述指令经适配以使所述系统：抵靠移动抛光垫旋转基板固持件中的基板；将具有不同功能的不同浆料化学品单独地施加至抛光垫的至少两个不同的区；以及从基板的不同区去除不同量的材料，所述基板的不同区域对应于抛光垫的所述至少两个不同的区。通过以下对示例实施例、所附权利要求书以及所附附图的详细描述，本专利技术的其他特征和方面将变得更显而易见。附图说明图1A绘示根据实施例的线性基板抛光设备的示意性俯视图。图1B绘示根据图1A的剖面线1B-1B取得的实施例的线性抛光设备的示意性剖面侧视图。图1C绘示根据图1A的剖面线1C-1C取得的实施例的线性抛光设备的示意性剖面侧视图。图2A绘示根据实施例的旋转基板抛光设备的示意性俯视图。图2B绘示根据实施例的旋转基板抛光设备的示意性侧视图。图3A绘示根据实施例的浆料分配器的俯视图。图3B绘示根据实施例的浆料分配器的侧视图。图3C绘示根据实施例的浆料分配器的第一端视图。图3D绘示根据实施例的浆料分配器的第二端视图。图3E-图3G绘示根据实施例的浆料分配器的各种剖面图。图4绘示根据实施例的抛光基板的方法的流程图。图5绘示根据实施例的抛光基板的方法的流程图。图6绘示根据实施例的抛光基板方法的多个阶段(例如，脉冲)的图表。图7绘示根据实施例的抛光基板的另一种方法的多个阶段(例如，脉冲)的图表。图8和图9是描绘已应用根据实施例的非均匀抛光方法之前和之后在基板上的示例膜厚度轮廓的部分的示图。图10是根据实施例的经抛光以具有非均匀的厚度轮廓的基板的俯视图。图11绘示根据实施例的线性非均匀基板抛光设备的示意性俯视图。图12是根据实施例的定位在基板上的楔形抛光垫的示意性俯视图。图13绘示了根据实施例的非均匀地抛光基板的示例方法的流程图。具体实施方式本文中描述的实施例关于对于在半导体器件制造中抛光基板的表面有用的且适用于在半导体器件制造中抛光基板的表面的设备、系统和方法。先前的系统已利用了包括多种浆料成分的混合物的浆料。浆料的成分经适配以在基板上实现各种工艺，诸如，通过氧化物来氧化基板表面以及通过磨料颗粒和蚀刻剂来去除材料的工艺。在经适配以去除小于约250埃的典型的小型去除工艺中，跨晶片去除变化可高达被去除的膜厚度的50％-100％。随着进展的技术，越来越薄的膜正在被应用，并且可经受抛光。例如，在前端结构(诸如，镶嵌式金属栅极等)成形中使用的膜是非常薄的。当在器件结构中提供这些膜时，期望以相对高程度的均匀性和控制来去除这些薄膜。相应地，随着膜变得更薄，由CMP实现较少的材料去除，并且在去除工艺中期望更精确。在膜厚度是以原子层(例如，埃)来衡量的原子层沉积(ALD)的极端情况下，也期望材料去除精度在原子层的量级。因此，需要允许去除薄膜(其中，此类去除以非常高的均匀性来实现)的抛光设备和方法。此外，期望所述方法可提供对去除工艺(即，去除的相对量)的精确控制。在本专利技术的一些实施例中，浆料成分是实体地分离的。这可用于提供对材料去除量的更精确的控制。通过实体地(例如，在空间上)分离浆料成分，抛光工艺可设有在浆料成分(例如，实现氧化、材料去除和腐蚀抑制)中的两种或更多中之间的明显的中断(例如，形成为具有不同化学组成的浆料成分的实体区)。例如，在一些实施例中，抛光平台(例如，包括垫支座和垫)可被分离以具有两个或更多个区，其中每一个区经适配以包含不同的浆料成分。每一种浆料成分可具有不同的化学组成。在抛光期间，可跨多个区移动或光栅扫描(raster)基板，其中每一个相邻区包括不同的浆料成分。依序地跨区运行一个循环可用于有效地去除例如一个原子层。可通过管理循环的数量来精确地控制总的材料去除。可在原子等级上控制去除。在一些实施例中，抛光表面被分离(例如，分割)成多个区，其中每一个区包含执行氧化、材料去除或腐蚀抑制工艺的一个的单独的浆料成分。通过跨这些被分离的区光栅扫描(例如，扫描)，可在合理的总抛光时间内实现高循环计数。例如，在含有氧化浆料成分的氧化区内，氧化剂起作用以氧化基板的表面层。此氧化工艺可以是自限性的，因为仅表面层暴露于氧化剂。在含有例如去除和腐蚀剂浆料成分的材料去除区内，磨料和腐蚀剂攻击先前经氧化的表面层。材料移除区可相邻于氧化区。此材料去除工艺也可以是自限性的，因为仅经氧化的层被去除。含有腐蚀抑制浆料成分(例如，包括腐蚀抑制剂)的腐蚀抑制区作用于先前经磨耗的表面层以限制所述经磨耗的表面层的腐蚀。腐蚀抑制区可提供在相邻于氧化区处。另一方面，浆料成分的施加在时间上分开，而不是实体地分离。因此，一方面，本专利技术的实施例公开一种抛光工艺(例如，膜去除工艺)，所述抛光工艺利用多步骤反应来影响均匀的膜去除。具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非均匀基板抛光设备，所述基板抛光设备包括：抛光垫，所述抛光垫具有两个或更多个区，每一个区经适配以将不同的浆料化学品施加至基板上的不同区域，从而在所述基板上具有至少两个不同的膜厚度的膜厚度轮廓。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.25 US 14/341,7621.一种非均匀基板抛光设备，所述基板抛光设备包括：抛光垫，所述抛光垫具有两个或更多个区，每一个区经适配以将不同的浆料化学品施加至基板上的不同区域，从而在所述基板上具有至少两个不同的膜厚度的膜厚度轮廓。2.如权利要求1所述的基板抛光设备，所述基板抛光设备包括线性抛光平台，其中所述两个或更多个区跨宽度而布置。3.如权利要求1所述的基板抛光设备，所述基板抛光设备包括旋转抛光平台，其中所述两个或更多个区被布置为同心环。4.如权利要求1所述的基板抛光设备，所述基板抛光设备包括分配器，所述分配器经适配以将所述不同的浆料化学品中的至少两种分配至所述两个或更多个区。5.如权利要求4所述的基板抛光设备，其中所述分配器包含第一组出口和第二组出口，所述第一组出口经适配以将第一浆料化学品分配至所述两个或更多个区的中的一个区，所述第二组出口经适配以将第二浆料成分分配至所述两个或更多个区中的另一区。6.如权利要求1所述的基板抛光设备，其中每一个区具有约2mm或更大的宽度。7.如权利要求1所述的基板抛光设备，其中第一区具有带有材料保存功能的所施加的化学品。8.如权利要求1所述的基板抛光设备，其中第一区具有带有材料去除功能的所施加的化学品。9.如权利要求1所述的基板抛光设备，其中第一区具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·H·奥斯特赫尔德，R·巴贾杰，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US