电解抛光组件以及对导电层执行电解抛光的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于对晶片上的导电薄膜执行电解抛光的设备和方法。电解抛光设备包括：一用于保持晶片的晶片夹盘、一用于转动夹盘的致动器、一被设计成对晶片执行电解抛光的喷嘴、以及一环绕着晶片边缘的护套。电解抛光方法包括操作：以足够的速度转动晶片夹盘，从而使得喷射到晶片上的电解液能在晶片表面上流向其边缘。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及一种半导体处理设备，更具体而言，本专利技术涉及一种用于对半导体器件上的导电层执行电解抛光处理的电解抛光设备。
技术介绍
半导体器件是利用许多不同的处理步骤而被制在或加工在半导体晶片上的，由此形成了一些晶体管和互连元件。为了将有关的晶体管接线端与半导体晶片在电路上连接起来，要在作为半导体器件组成部分的介电材料中制出导电的(例如用金属制成)沟道、通路或类似结构。沟道和通路在晶体管、半导体器件的内部电路、以及半导体器件的外部电路之间传输电信号和电能。在制出互连元件的过程中，半导体晶片例如要经受掩模、蚀刻、以及淀积处理，由此来制出半导体器件所需的电子电路。尤其是，可执行多次掩模和蚀刻步骤来在半导体晶片上的介电层中制出由凹陷区域组成的布图，其中的凹陷区域作为进行电路互连的沟道和通路。然后可执行一淀积过程来在半导体晶片上沉积一金属层，由此就在沟道和通路内都淀积了金属，而且在半导体晶片的非凹陷区域上也淀积了金属层。为了隔离开各条互连线—例如布图设计的沟道和通路，要将淀积在半导体晶片非凹陷区域上的金属去掉。将淀积在半导体晶片介电层上非凹陷区域上的金属膜去除掉的常用方法例如是化学机械抛光(CMP)。CMP方法被广泛地应用在半导体工业中，用于抛光和磨平沟道和通路内的金属层、以及用介电层的非凹陷区域形成互连线路。在一CMP工艺中，一晶片组件被定位到一CMP垫上，该垫被放置到一压板或一辐板上。晶片组件包括一基片，其具有一个或多个层体和/或一些部件，这些层体和/或部件例如是制在介电层中的互连元件。然后，向晶片组件施加一个作用力，以此来将晶片组件紧压到CMP垫上。在施加作用力的同时，使CMP垫与基片组件相对地运动，从而可抛光和磨平晶片的表面。在CMP垫上施用一种抛光液—其通常被称为抛光浆料，以利于抛光工作。抛光浆料一般含有研磨剂，其能与晶片上不需要的材料(例如金属层)比其它材料(例如介电材料)更快地发生化学反应，从而能将不需要的材料从晶片上有选择地去除掉。但是，CMP方法由于涉及到较大的机械作用力，所以会对底层的半导体结构产生几方面不利影响。举例来讲，随着连线的几何尺寸逐渐发展到0.13微米以内，则导电材料的机械特性之间出现了很大的差异，其中的导电材料例如是用在普通大马士革(damascene)工艺中的铜和低k值的薄膜。举例来讲，低k值介电薄膜的杨氏模量可能会比铜的杨氏模量低10个数量级以上。因此，除了其它问题之外，如果在CMP工艺中向介电薄膜和铜施加较强的机械作用力，则就会在半导体结构上产生与应力相关的缺陷，这些缺陷包括分层、碟凹、腐蚀、薄膜翘起、刮擦、以及类似的缺损。因而，人们希望能有新的处理工艺。例如，可利用电解抛光工艺将金属层从晶片上去除或蚀刻掉。通常，在电解抛光工艺中，将晶片上要被进行抛光的部分浸入到一电解溶液中，并在随后向晶片输送电荷。这些条件将使得铜被从晶片上去除或抛光掉。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面，提供了一种示例性的设备和方法，它们用于对晶片上的导电薄膜执行电解抛光。一种示例性的设备包括一用于保持晶片的晶片夹盘、一用于转动夹盘的致动器、一被设计成对晶片执行电解抛光的喷嘴、以及一环绕着晶片边缘的护套。对晶片上导电薄膜执行电解抛光的一种示例性方法包括操作以足够的速度转动一晶片夹盘，从而使得喷射到晶片上的电解液能在晶片表面上流向其边缘。在阅读了下文结合附图所作的详细描述以及权利要求书之后，可对本专利技术有更好的理解。附图说明图1A和图1B分别是示例性的、带有一护套的半导体处理设备的剖视图和俯视图；图1C、1D、1E是半导体处理设备中几种示例性喷嘴的剖视图；图2中的剖视图表示了半导体处理设备中的示例性喷嘴；图3是半导体处理设备中示例性喷嘴的剖面图；图4中的剖视图表示了半导体处理设备中示例性的喷嘴和块体；图5A到图5H中的剖视图表示了各种示例性喷嘴的形状和构造；图6A和6B是一示例性喷嘴结构的剖视图和俯视图；图6C到图6I中的俯视图表示了各种示例性的喷嘴结构；图7中的剖视图表示了带有一导电构件的、示例性的半导体处理设备；图8A和图8B中的剖视图也表示了带有一导电构件的、示例性的半导体处理设备；图8C是一示例性的晶片夹盘组件的分解视图，该夹盘组件带有一导电构件；图9A和图9B中的剖视图表示了带有一导电构件的、示例性的半导体处理设备；图10A和10B中的剖视图分别表示了带有一个和两个光学传感器的、示例性的半导体处理设备；图11A和图11B分别为一示例性的半导体处理设备的俯视图和剖视图； 图12是一示例性半导体处理设备的剖视图；图13A-13E表示了带有一多路旋转组件的示例性电解抛光组件；图14A和14B中的剖视图表示了示例性的多路旋转喷嘴组件；图14C表示了用于对晶片上导电层执行电解抛光的示例性过程；图15是一电解抛光室的剖视图，该电解抛光室带有示例性的、可线性移动的多路喷嘴组件；以及图16A-16E是一电解抛光设备的例示图，该设备带有可线性移动的多路旋转喷嘴。具体实施例方式为了使人对本专利技术有更为透彻的理解，下文的描述列举了各种具体的细节特征—例如具体的材料、参数等。但应当指出的是对细节的描述并非是为了对本专利技术的范围作出限定，而只是为了对示例性实施方式作更好的描述。I.示例性的电解抛光设备图1A和图1B是一种示例性的晶片电解抛光设备的剖视图和俯视图，该设备可被用来对晶片1004进行抛光。宽泛地讲，该示例性的电解抛光设备是通过将电解液引流向晶片上的金属薄膜、同时向晶片输送电荷来进行工作的。电荷和电解液使得金属薄膜中的金属离子溶解到电解液中。电解液中的电流密度和金属离子浓度至少在部分上决定了抛光速率的大小。因而，通过对电流密度、电解溶液的浓度等指标进行控制，该电解抛光设备就能对位于半导体晶片上的金属层精确地进行抛光。如图1A所示，电解抛光设备可包括夹盘1002、致动器1000、以及抛光容器1008。抛光容器1008可用任何不导电、耐酸耐腐蚀的材料制成，这些材料例如为聚四氟乙烯(商品名为TEFLON)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、以及聚丙烯等。优选地是，抛光容器1008可用PVDF制成。但应当指出的是可根据具体的应用条件而采用不同的材料制出抛光容器1008。如图1A所示，电解液1038可经过喷嘴1010、1012和/或1014而流入到抛光容器1008中。更具体来讲，泵1020将电解液1038从电解液储器1070中经过回流阀1024泵送到过滤器1018中。过滤器可包括液体质量流量控制器(LMFC)，该控制器可对输送给喷嘴1010、1012、以及1014的电解液1038的数量和流量进行控制。另外，过滤器1018可将杂质从电解液1038中滤出，以便于减少可能经喷嘴1010、1012或1014进入到抛光容器1008中的杂质的量，杂质可能会降低电解抛光过程的品质，或者，如果使用了LMFC的话，则杂质会将其阻塞。按照上述的方式，可防止杂质进入到抛光容器1008中和/或阻塞LMFC。在当前的实施例中，过滤器1018能适当地去除掉约大于0.05微米到0.1微米的颗粒。但可以认识到可根据具体的应用而使用各种过滤系统。另外，尽管将杂质过滤掉是有益的，但在某些应用场合中，也可将过滤器1018从晶片抛光组件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对晶片执行电解抛光的设备，其包括：一用于夹持晶片的晶片夹盘；一用于转动晶片夹盘的致动器；一喷嘴，其被设计成对晶片执行电解抛光；以及一环绕着晶片边缘的护套。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：王晖，易培豪，穆哈默德阿夫南，沃哈努，费利克斯古特曼，
申请(专利权)人：ACM研究公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]