提供一种方法，该方法使用位置特定研磨模块使当研磨基板的局部区域时基板上校正位置之间的行进距离与时间减至最少，该基板诸如半导体晶片。确定校正分布，且使用根据该校正分布的配方研磨基板。通过使用基板支撑卡盘与支撑臂的组合运动，研磨垫组件在第一校正位置与第二校正位置之间横越，该支撑臂于该支撑臂的第一端耦接至研磨垫组件。卡盘绕该卡盘的中心轴旋转。定位臂可绕垂直轴扫掠，该垂直轴配置成穿过支撑臂的第二端。该卡盘与该支撑臂的组合运动引发该研磨垫组件形成基板上的螺旋形研磨路径。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】为CMP位置特定研磨(LSP)设计的螺旋及同心圆移动背景
本公开内容的实施例总体上涉及用于研磨基板(诸如半导体晶片)的方法，更详言之，涉及用于在电子器件制造工艺中研磨基板的特定位置或区域的方法。
技术介绍
化学机械研磨(CMP)是常用在高密度集成电路制造中的一种工艺，该工艺用以平坦化或研磨基板上沉积的材料层，这是通过下述方式达成：将待平坦化的材料层接触研磨垫，且在研磨流体(诸如浆料)的存在下相对于研磨垫移动基板而因此移动该材料层表面。典型研磨工艺中，基板保持在载具头中，该载具头将基板背侧压向研磨垫。通过化学及机械活动的组合，跨与研磨垫接触的材料层表面移除材料。该载具头可含有多个个别受控的压力区域，这些压力区域施加有差异的压力至该基板的不同环形区域。例如，如若期望在基板周边区域的材料移除量比基板中心处的期望材料移除量更大，则该载具头会施加更多压力至该基板的周边区域。然而，基板的刚性倾向再分配由载具头施加至基板局部区域的压力，使得施加至该基板的压力可能大致上跨该整个基板散播开或是变得平滑。该平滑效应使得局部压力施加(用于局部材料移除)即使有可能达成也会是很困难的。两种常见的CMP应用是：块体膜的平坦化，例如前金属介电层(PMD)或是层间介电层(ILD)研磨，其中下面的特征在层表面中产生凹陷与突起；及浅沟槽隔离(STI)与层间金属互连研磨，其中研磨用于从有特征的层的暴露表面(场)移除通孔、接触件、或沟槽填充材料的一部分。例如，在层间金属互连研磨中，诸如钨(W)的导体沉积在介电膜层中的开口中，该导体也沉积在该介电膜层的场表面上，且在能够将下一层金属或介电材料形成于该介电膜层上之前，场上的钨必须从该介电膜层移除。CMP之后，通常来自批次基板或大量基板的一个或多个基板经测量或检测以符合工艺目标及组件规格。若在一些CMP操作(即，PMD或ILD)之后基板膜太厚，或是有残余的非期望膜留在基板的场表面上(已知为CMP操作(诸如后金属互连或STI研磨)后不适当的清除)，则通常会使基板回到常规CMP研磨机以供进一步研磨。然而，CMP后基板的膜厚度及膜移除速率可能跨基板是不均匀的，因为跨基板的不均匀材料移除的程度在多数常规CMP工艺中是固有的。因此，其中经研磨的层太厚或上面有非期望残余膜的基板的再次加工(rework)可能造成膜在一些位置或在再次加工操作期间过度研磨的位置处太薄。除了过度研磨造成膜厚度太薄之外，过度研磨可能在凹陷特征(诸如通孔、接触件、及线)中造成膜材料的上表面有非期望的碟陷(dishing)，个/或在有高特征密度的区域中造成平坦表面侵蚀。此外，诸如钨(W)之类的金属对金属CMP浆料的过度暴露可能造成浆料使金属产生化学转换从而造成晶内偏析(coring)，其中金属填充材料不再黏着该材料所填充的开口的侧壁及基底，且在研磨期间会拉开。因此，需要一种助于从基板的特定位置移除材料且处理效能与常规CMP的效能相当或更优越的方法。
技术实现思路
本文的实施例总体上涉及提供经平坦化的基板表面或基板的方法，其中装载过多的材料完全从场表面清除而无填充孔洞或沟槽的材料的碟陷，这是通过研磨基板(诸如半导体晶片)上特定期望位置而达成。一个实施例中，一种研磨基板的方法包括下述步骤：将研磨垫定位在基板上、在该基板的第一半径处，该研磨垫由支撑臂支撑，且具有接触部分表面区域，该接触部分表面区域小于基板的表面区域；以及使用第一研磨配方在该第一半径处研磨该基板。该第一研磨配方包括第一研磨驻留时间、第一研磨向下力、及第一研磨速度。该方法进一步包括下述步骤：使用定位运动移动该支撑臂，使得该研磨垫于该基板上从该第一半径横越至第二半径，以及使用第二研磨配方在该第二半径处研磨该基板。该第二研磨配方包括第二研磨驻留时间、第二研磨向下力、及第二研磨速度。另一实施例中，一种研磨基板的方法包括下述步骤：迫使(urge)由支撑臂的第一端支撑的研磨垫抵靠基板的表面，该研磨垫具有接触部分表面区域，该接触部分表面区域小于基板的表面区域；使用第一研磨配方研磨该基板的第一区域表面，该第一区域表面比该基板的该表面小。该第一研磨配方包括第一研磨驻留时间、第一研磨向下力、及第一研磨速度。该方法进一步包括下述步骤：同时移动该基板及该支撑臂，使得该研磨垫从该基板的第一区域表面横越到该基板的第二区域表面，该第二区域表面小于该基板的该表面；及使用第二研磨配方研磨该基板的第二区域表面。该第二研磨配方包括第二研磨驻留时间、第二研磨向下力、及第二研磨速度。另一实施例中，一种研磨基板的方法包括下述步骤：迫使由支撑臂支撑的研磨垫抵靠基板的表面，该研磨垫具有接触部分表面区域，该接触部分表面区域小于基板的表面区域；同时使上面固定有该基板的卡盘旋转以及移动该支撑臂，使得该研磨垫横越至该基板的该表面的多个半径的每一半径；及使用多个研磨配方研磨该基板的该表面，该多个研磨配方的每一者对应于该多个半径的每一者。该多个研磨配方的每一者包括研磨驻留时间、研磨向下力、及研磨速度。另一实施例中，残余膜厚度分布是根据手动或自动检测技术确定，且研磨配方是基于残余膜厚度分布而产生。附图说明为了能够详细理解本公开内容的上述特征所用方式，可参考实施例得出上文所简要概述的本公开内容的更具体描述，其中一些实施例在附图中示出。然而，应注意，附图仅说明本公开内容的典型实施例，且因此不应将该等附图视为限制本案公开内容的范围，因为本公开内容可允许其他等效实施例。图1A是根据一个实施例的LSP模块的顶部透视图。图1B是图1A的LSP模块的示意剖面视图。图2是根据一个实施例的研磨头的示意剖面视图。图3是根据一个实施例的研磨垫组件的示意剖面视图。图4A是根据一个实施例的配置于研磨头中的偏心(eccentric)构件的示意截面图。图4B描绘根据图4A所绘的研磨头的实施例的研磨运动。图5A是根据另一实施例的配置于研磨头中的另一偏心构件的示意截面图。图5B描绘根据图5A所绘的研磨头的实施例的研磨运动。图6是根据另一实施例的LSP模块的示意等角剖面视图。图7是根据一个实施例的LSP模块的示意平面视图，该视图显示基板上研磨垫组件的各种运动模式。图8是LSP模块的示意平面视图，该视图显示研磨垫组件的各种运动模式的另一实施例。图9A至图9C是根据一些实施例的显示在基板上产生的研磨路径的示意图。图10是根据一个实施例的用于研磨基板的方法的流程图。为了助于了解，在可能的情况下，使用相同参考标号来表示图中共有的相同元件。设想在一个实施例中公开的元件可有利地用于其他实施例上，而无须针对其他实施例对该元件特定叙述。具体实施方式本公开内容提供使用模块在基板上研磨膜层的方法，该方法尤其适合用于制造工艺期间基板上的位置特定研磨(locationspecificpolishing,LSP)。该方法包括下述步骤：针对基板上的膜层生成厚度校正分布，以及根据该厚度校正分布生成研磨配方，或一系列的研磨配方。一些实施例中，可在常规CMP操作之前或之后运用该方法。在常规CMP操作之前使用该方法时，一方面，该方法用于通过研磨暴露的膜层的多个部分而选择性移除膜层材料，以针对现存的该膜层的非均匀膜厚进行校正，和/或预期常规CMP期间膜层材料的多个部分的非均匀移除，通过研磨暴露的膜层的多本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种研磨基板的方法，包括下述步骤：将研磨垫定位在基板上、在所述基板的第一半径处，所述研磨垫由支撑臂支撑且具有接触部分表面区域，所述接触部分表面区域小于所述基板的表面区域；使用第一研磨配方在所述第一半径处研磨所述基板，所述第一研磨配方包括：第一研磨驻留时间；第一研磨向下力；及第一研磨速度；使用定位运动移动所述支撑臂，使得所述研磨垫于所述基板上从所述第一半径横越至第二半径；以及使用第二研磨配方在所述第二半径处研磨所述基板，所述第二研磨配方包括：第二研磨驻留时间；第二研磨向下力；及第二研磨速度。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.03.06 US 62/467,6721.一种研磨基板的方法，包括下述步骤：将研磨垫定位在基板上、在所述基板的第一半径处，所述研磨垫由支撑臂支撑且具有接触部分表面区域，所述接触部分表面区域小于所述基板的表面区域；使用第一研磨配方在所述第一半径处研磨所述基板，所述第一研磨配方包括：第一研磨驻留时间；第一研磨向下力；及第一研磨速度；使用定位运动移动所述支撑臂，使得所述研磨垫于所述基板上从所述第一半径横越至第二半径；以及使用第二研磨配方在所述第二半径处研磨所述基板，所述第二研磨配方包括：第二研磨驻留时间；第二研磨向下力；及第二研磨速度。2.如权利要求1所述的方法，其中所述研磨垫耦接研磨头，且所述第一研磨速度包括轴杆的旋转速率，所述轴杆配置于所述研磨头内。3.如权利要求1所述的方法，其中所述定位运动包括下述步骤：绕垂直轴旋转所述支撑臂，所述垂直轴配置成穿过所述支撑臂的端部。4.如权利要求2所述的方法，进一步包括下述步骤：提供研磨运动给所述研磨垫，其中所述研磨运动包括轨道式运动、弧形运动、圆形运动、振荡运动、旋转运动、或上述运动的组合。5.如权利要求3所述的方法，进一步包括下述步骤：以卡盘支撑所述基板，以及绕所述卡盘的中心轴旋转所述卡盘，使得所述支撑臂的所述定位运动与所述卡盘的相对运动形成所述基板上的螺旋形研磨路径。6.如权利要求1所述的方法，其中所述接触部分表面区域小于所述基板的所述表面区域的约1％。7.一种研磨基板的方法，包括下述步骤：迫使由支撑臂的第一端支撑的研磨垫抵靠基板的表面，所述研磨垫具有接触部分表面区域，所述接触部分表面区域小于所述基板的表面区域；使用第一研磨配方研磨所述基板的第一区域表面，所述第一区域表面比所述基板的所述表面小，所述第一研磨配方包括：第一研磨驻留时间；第一研磨向下力；及第一研磨速度；同时移动所述基板及所述支撑臂，使得所述研磨垫从所述基板的第一区域表面横越到所述基板的第二区域表面，所述第二区域表面小于...
【专利技术属性】
技术研发人员：E·刘，卓志忠，C·C·加勒森，吴政勋，向敬仪，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US
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