用于局部抛光控制的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术一般地提供了一种用于处理单元中的局部抛光和沉积控制的方法和装置。在一个实施例中，提供一种用于电化学处理衬底的装置，通过控制跨越处理区域的电偏置分布，其选择地抛光衬底的不连续导电部分，因此控制两个或多个导电的衬底部分之间的处理速率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例一般涉及用于在电化学机械抛光系统中的局部抛光控制的方法和装置。
技术介绍
电化学机械抛光一般通过电化学/化学或组合的电化学/化学和机械工艺从半导体衬底去除材料。在电化学机械抛光系统的一个例子中，衬底或晶片被保持在衬底支架上，其一个构件特征面向上。具有导电的抛光垫和内部反电极的抛光头被放置成接触衬底的特征面。抛光头和衬底以预定的抛光动作彼此相对移动。电解抛光液被置于衬底上，并且在衬底和反电极之间提供导电路径。衬底通过导电垫相对于反电极电偏置，以驱使在衬底表面的分解反应，从而抛光衬底。铜是一种可使用电化学机械抛光而被抛光的材料。典型地，使用两步工艺来抛光铜。在第一步中，除去大部分铜，一般留下一些铜剩余物凸出在衬底的表面之上。铜剩余物然后在第二步或过抛光步骤中被除去。但是，除去铜剩余物可能导致铜部件低于周围材料平面(典型的是氧化物或其他阻挡层)的碟形凹陷(dishing)。凹陷量(amount ofdishing)典型地与在过抛光步骤中利用的抛光化学反应和处理参数相关，以及和要抛光的铜部件宽度相关。由于铜层在整个衬底的厚度不均匀，因此，难以在不引起在某些部件形成碟形凹陷的情况下除去所有的铜剩余物，同时不去除其他部件上的所有铜剩余物。因此，如果铜的某些区域可被选择地抛光而不抛光其他区域，从而完全除去铜剩余物并且最小化凹陷是有利的。因此，需要一种用于电化学机械抛光系统中的局部抛光控制的方法和装置。
技术实现思路
本专利技术一般地提供了一种用于处理单元中的局部抛光控制的方法和装置。在本专利技术的一个方面，提供一种用于电化学处理衬底的装置，通过控制整个处理区域的电偏置分布图，其选择地处理衬底的不连续导电部分，因此控制两个或多个导电的衬底部分之间的处理速率。在本专利技术的另一个方面，提供一种用于电化学处理衬底的方法，其包括以下步骤使置于衬底上的导电部件与导电抛光垫组件接触，在导电部件和第一反电极之间流动电解液，以及选择地处理导电部件的不连续部分。附图说明通过参考附图中示例说明的实施例，可更详细描述以上简要概括的本专利技术。但是，要注意的是，附图只是示例说明这个专利技术的典型实施例，因此不被认为是限制其范围，因为本专利技术可允许其他等同有效的实施例。图1是电化学处理单元的一个实施例的剖视图；图2是图1的电化学处理单元的分解的部分剖视图；图3A-C描述电极组件的各种实施例；图4A-C是导电垫和反电极组件的简化的部分剖视图，用于说明可选择的电偏置分布；图5A-C是具有不同的导电元件布局的导电垫组件的各种实施例的顶视图；图6是电化学处理单元的另一个实施例的剖视图；图7是图6的处理单元的简化的部分电路图；图8是的电化学处理单元的另一个实施例的剖视图；和图9是图8的处理单元的简化的部分电路图。为了便于理解，只要可能就使用相同的附图编号，以指明所有图共有的相同元件。具体实施例方式在此使用的词和短语应该具有由本领域技术人员给予的本
的通常含义，除非在此被进一步限定。化学机械抛光应该是广义解释的并且包括，但不限于通过化学活动、机械活动或者化学和机械活动的组合来研磨衬底表面。电解抛光应该是广义解释的并且包括，但不限于通过电化学活动的应用来平坦化衬底。电化学机械抛光(ECMP)应该是广义解释的并且包括，但不限于通过电化学/化学活动的应用，或者电化学/化学和机械活动的组合来平坦化衬底，以从衬底表面除去材料。电化学机械电镀工艺(ECMPP)应该是广义解释的并且包括，但不限于在衬底上电化学沉积材料，和同时通过电化学活动的应用或者电化学和机械活动的组合来平坦化被沉积的材料。阳极溶解液应该是广义解释的并且包括，但不限于将阳极偏置直接或间接应用到衬底，以从衬底表面除去导电材料并进入周围的电解液。孔应该是广义解释的并且包括，但不限于穿孔、孔、开口、凹槽、沟道或者部分或完全穿过物体形成的通道。此外，术语基本，如同用于修改术语平坦的，是用于描述宏观或全局级别上的表面，但不是表面粗糙度。图1描述了处理单元100的一个实施例的剖视图，其中可进行至少一个包括阳极溶解的工艺和抛光工艺。虽然本专利技术的第一个实施例是为电化学机械抛光(ECMP)工艺描述的，该工艺利用可配置的电偏置分布(electrical bias profile)用于衬底整个表面的选择抛光，但是本专利技术预计可在涉及电化学活动或行为的其他制造工艺中使用可配置的电偏置分布的应用。使用电化学活动的这种工艺例子包括电化学沉积，其包括应用偏置分布到衬底表面，用于选择地沉积导电材料而不使用传统的偏置应用装置，比如边缘接触，以及包括电化学沉积和化学机械抛光的组合的电化学机械电镀工艺(ECMPP)。处理单元100一般包括抛光头102和容纳导电垫组件122和反电极组件150的槽104。衬底108典型地具有一个或多个导电表面140，其被保持在抛光头102中并且在处理过程中被降低放入槽104中，特征面向下(例如背面向上)。导电表面140可包括以下之一或者其组合放置在一个部件中的导电材料，导电材料层或者留在衬底上的来自导电层的导电材料剩余物。放置在槽104中的衬底108和导电垫组件122彼此相对移动，以提供抛光运动。抛光运动一般包括至少一个由轨道运动、旋转运动、线性运动或曲线运动或者其组合等限定的运动。抛光运动可通过移动抛光头102或槽104，或者两个都移动来实现。抛光头102可以是固定的，或者被驱动以在槽104和被抛光头102固定的衬底108之间提供至少部分相对运动。或者，导电垫组件122可被移动，例如象传送带一样，而抛光头102是固定的或者运动的。在图1描述的实施例中，抛光头102被耦合到驱动系统110。驱动系统110以至少轨道运动、旋转运动、扫描运动或其组合之一的运动形式来移动抛光头102。在一个实施例中，抛光头102包括围绕软囊(bladder)116的外壳114。当与衬底接触时软囊116可排气，以在衬底之间产生真空，因此将衬底固定到抛光头102。软囊116又可充气，以按压衬底接触保持在槽104中的导电垫组件122。保持环138被耦合到外壳114，并且围绕衬底108，以防止衬底在处理时从抛光头102滑出。可受益于本专利技术的一种抛光头是可从位于加利福尼亚州的Santa Clara的应用材料公司获得的TITAN HEAD运送头。可受益于本专利技术的另一种抛光头的例子在2001年12月12日授权的美国专利6159079号中有描述，该专利在此以参考文献的形式全部并入。槽104一般是由适合电镀和/电解抛光化学反应的非导电材料制造的。槽104包括底部144和侧壁146，其限定容纳导电垫组件122和电极组件150的容器。槽104的侧壁146被设计用于盛装电解液，电解液与电极组件150和由抛光头102贴对着导电垫组件122固定的衬底进行导电接触。侧壁146包括穿过其中形成的端口118，以允许从槽104移去电解液。端口118被连接到阀门120，以在槽104中选择地排出或保留电解液。槽104被轴承134转动地支撑在底座106之上。驱动系统136被耦合到槽104，并且在处理过程中旋转槽104。收集槽128被放置在底座106上，并且围绕槽104，以收集处理液，比如电解液，在处理过程中或者处理之后，处理液流出穿过槽104的端口118。电解液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电化学处理衬底的装置，包括：具有底部和开口顶部的外壳；置于所述外壳中靠近所述底部的第一反电极；至少一个第二反电极，其置于所述外壳中，临近所述第一电极并且是可独立于所述第一电极电偏置的；和导电的抛光垫，其置于所述外壳的开口顶部和多个反电极之间，导电的抛光垫具有适合处理衬底第一面，和面向所述多个反电极的第二面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S蔡，FQ刘，Y王，R马夫立夫，LY陈，A迪布斯特，
申请(专利权)人：应用材料有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]