抛光系统、抛光垫及相关方法技术方案

本申请案涉及一种抛光系统、抛光垫及相关方法。一种化学机械抛光系统包含：可旋转头，其用于将晶片安装到其；抛光垫，其经安装到可旋转压板；及流体施配器，其用于将流体施配到所述抛光垫的表面上。所述抛光垫包含压电致动器阵列。所述化学机械抛光系统包含可操作地耦合到每一压电致动器的控制器。所述控制器测量由所述阵列的所述压电致动器输出的电压，基于所述经测量电压定性地确定所述晶片表面的形貌，且基于所述经确定形貌调整所述抛光垫的至少一个部分的攻击性。所述控制器通过在一或多个压电致动器中引发压电效应或逆压电效应以调整所述抛光垫的表面形貌来调整所述攻击性。整所述抛光垫的表面形貌来调整所述攻击性。整所述抛光垫的表面形貌来调整所述攻击性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】抛光系统、抛光垫及相关方法
[0001]优先权主张
[0002]本申请案主张2019年1月28日申请针对“抛光系统、抛光垫及相关方法(Polishing System,Polishing Pad,And Related Methods)”的序列号为16/259,832的美国临时专利申请案的申请日期的权益。


[0003]本公开的实施例大体上涉及半导体处理领域，且更具体来说，涉及半导体晶片的平坦化。

技术介绍

[0004]多年来，针对一些应用可在制造期间被特性化为半导体晶片的化学机械抛光的化学机械平坦化(CMP)已成为常用技术。CMP系统通常由可旋转抛光垫、可旋转晶片载体及流体施配器组成，所述流体施配器用于在CMP工艺期间将可或可不包括浆料的流体施配到抛光垫上。作为非限制性实例，CMP的一个使用领域是在半导体衬底上的装置制造期间平坦化一个别层(电介质、金属或电介质及金属的组合)。CMP移除IC层的非期望形貌特征，例如镶嵌工艺之后的过量金属沉积、从浅沟槽隔离(STI)步骤移除过量氧化物或平坦化层级间电介质(ILD)及金属间电介质(IMD)层。用于IC制造中的CMP的主要目的是在沉积及图案化循序材料的每一动作中维持表面平坦度以维持各种叠加材料层级的对准且保留所述层级的特征的临界尺寸。
[0005]在CMP工艺期间，流体(例如，浆料)与衬底的化学相互作用在抛光表面处形成化学改质层。同时，流体中的研磨剂可与化学改质表面层机械地或化学地相互作用，从而导致材料移除。抛光垫通常由刚性、微孔聚合物材料(例如聚氨酯)制成，且执行若干功能，包含提供均匀流体输送、反应产物从晶片的经暴露表面的分布及移除、及由抛光头跨晶片施加的经施加法向力(其在行业中也可称为“压力”)的均匀分布。在纳米到微米尺度下，薄表面层的形成及移除中垫及流体的相互作用确定移除速率(RR)、表面平坦度、表面非均匀性、表面缺陷及材料移除选择性。在所述方面，抛光垫的局部材料/摩擦/机械性质对于半导体衬底的表面区域的局部平坦化及使用CMP工艺实现的全局表面平坦化两者都是重要的。
[0006]在许多常规CMP系统中，在晶片的不同区域之间不存在经施加法向力差，因为难以在晶片表面的所有区域当中控制施加到晶片的法向力。此问题又可引起跨晶片的整个表面的化学机械平坦化工艺的均匀性的缺乏。均匀性的缺乏又可引起晶片的中心区域与晶片的外围区域之间的晶片材料移除的速率及程度差异。因此，实际上，难以获得均匀晶片平坦度品质。
[0007]另外，晶片材料移除的速率及程度差异导致晶片的中心区域与晶片的外围区域之间的厚度差异引起光从晶片不同地反射。光的不同反射可容易在晶片上执行的后续工艺(例如缺陷扫描工艺)中导致检测失败或误报。
[0008]为了解决这些问题，已使用不同硬度的抛光垫来实现跨晶片表面的不同压力分
布，已采用多区气囊抛光头技术来改变施加于晶片的不同、大区域上的压力。然而，此类方法在较小、局部尺度(例如微米尺度或纳米尺度)下解决晶片表面上的表面形貌异常方面是不成功的。

技术实现思路

[0009]本公开的一或多个实施例包含一种系统，其具有：可旋转头，其用于将晶片安装到其；抛光垫，其经安装到可旋转压板；及流体施配器，其用于将流体施配到所述抛光垫上。所述抛光垫可包含压电致动器阵列。在一些实施例中，所述阵列的每一压电致动器包含小于100微米的至少一个尺寸。在一或多个实施例中，所述压电致动器阵列在未激活时界定至少大体上平坦的表面。另外，所述抛光垫可进一步包含安置于所述压电致动器阵列上方的保护盖。在一些实施例中，所述压电致动器中的每一者包含聚偏二氟乙烯聚合物。
[0010]所述系统可进一步包含可操作地耦合到所述阵列的所述压电致动器中的每一者的控制器，所述控制器包含：至少一个处理器；及至少一个非暂时性计算机可读存储媒体，其上存储指令，所述指令在由所述至少一个处理器执行时引起所述控制器测量由所述阵列的所述压电致动器输出的电压，基于由所述阵列的所述压电致动器输出的经测量电压确定晶片的至少一部分的形貌，及调整所述抛光垫的至少一个部分的攻击性。在一些实施例中，所述控制器可通过激活所述阵列的一或多个压电致动器来调整所述抛光垫的至少一个部分的攻击性。
[0011]本公开的一些实施例包含一种用于化学机械抛光系统的抛光垫，所述抛光垫包括压电致动器阵列。在一些实施例中，所述阵列的每一压电致动器包含小于100微米的至少一个尺寸。在一或多个实施例中，所述压电致动器阵列在未激活时界定至少大体上平坦的表面。另外，所述抛光垫可进一步包含安置于所述压电致动器阵列上方的保护盖。在一些实施例中，所述压电致动器中的每一者包含聚偏二氟乙烯聚合物。在额外实施例中，所述阵列的所述压电致动器彼此紧邻。在进一步实施例中，所述抛光垫可包含：上层，其包括保护盖；及下层，其经形成于所述上层下面，其中所述压电致动器阵列形成至少大体上整个所述下层。
[0012]本公开的一或多个实施例包含一种抛光晶片的方法。所述方法可包含：引起晶片压抵于抛光垫；测量由所述抛光垫的压电致动器输出的电压；基于所述经测量电压确定所述晶片的非均匀结构的至少一个方面；通过激活所述抛光垫的至少一个压电致动器且引起所述至少一个压电致动器的至少一个表面的位移来调整所述抛光垫的至少一部分的攻击性；及使用所述抛光垫的所述经激活至少一个压电致动器抛光所述晶片的所述非均匀结构。所述方法可进一步包含：识别所述晶片的过度抛光或抛光不足区域；通过将电能施加到至少一个压电致动器来激活至少一个压电致动器；归因于所述经施加电能而引起所述至少一个压电致动器经历变形；确定所述晶片的所述非均匀结构跨所述抛光垫的上表面的预期路径；及/或当所述晶片的所述非均匀结构到达与所述非均匀结构的所述预期路径相关的所述抛光垫的一部分时，调整所述抛光垫的所述部分的攻击性。
[0013]本公开的一些实施例包含一种抛光晶片的方法。所述方法可包含：引起晶片压抵于抛光垫；测量由所述抛光垫的压电致动器输出的电压；基于所述测量电压确定靠近所述晶片的外周边边缘的所述晶片的区域的形貌；基于所述经确定形貌确定所述区域是抛光不足还是过度抛光；通过激活所述抛光垫的至少一个压电致动器且引起所述至少一个压电致
动器的至少一个表面的位移来调整所述抛光垫的至少一部分的攻击性；及使用所述抛光垫的所述经激活压至少一个电致动器抛光靠近所述晶片的所述外周边边缘的所述晶片的所述区域。所述方法可进一步包含：识别所述晶片的过度抛光或抛光不足区域；通过将电能施加到至少一个压电致动器来激活所述至少一个压电致动器；归因于所述经施加电能而引起所述至少一个压电致动器经历变形；确定靠近所述晶片的所述外周边边缘的所述晶片的所述区域跨所述抛光垫的上表面的预期路径；及/或当靠近所述晶片的所述外周边边缘的所述晶片的所述区域到达与所述晶片的所述区域的所述预期路径相关的所述抛光垫的一部分时，调整所述抛光垫的所述部分的攻击性。所述方法可进一步包含调整所述抛光垫的形貌。
[0014]本公开的额外实施例包含一种化学机械抛光系统，其包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种系统，其包括：可旋转头，其用于将晶片安装到其；抛光垫，其经安装到可旋转压板，所述抛光垫包括压电致动器阵列；及流体施配器，其用于将流体施配到所述抛光垫上。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述阵列的每一压电致动器包括平行于所述抛光垫的主平面的小于100微米的至少一个尺寸。3.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的系统，其中所述压电致动器阵列在未激活时界定至少大体上平坦的表面。4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的系统，其中所述抛光垫进一步包括安置于所述压电致动器阵列上方的盖。5.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的系统，其中所述压电致动器中的每一者包括聚偏二氟乙烯聚合物。6.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的系统，其进一步包括可操作地耦合到所述阵列的所述压电致动器中的每一者的控制器，所述控制器包括：至少一个处理器；及至少一个非暂时性计算机可读存储媒体，其上存储指令，所述指令在由所述至少一个处理器执行时引起所述控制器测量由所述阵列的所述压电致动器输出的电压。7.根据权利要求6所述的系统，其中所述控制器进一步包括在由所述至少一个处理器执行时引起所述控制器响应于由所述阵列的所述压电致动器输出的经测量电压而确定晶片的至少一部分的形貌的指令。8.根据权利要求6所述的系统，其中所述控制器进一步包括在由所述至少一个处理器执行时引起所述控制器调整所述抛光垫的至少一个部分的攻击性的指令。9.根据权利要求6所述的系统，其中所述控制器进一步包括在由所述至少一个处理器执行时引起所述控制器通过激活所述阵列的一或多个压电致动器来调整所述抛光垫的至少一个部分的攻击性的指令。10.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的系统，其中所述阵列的所述压电致动器经配置以在激活后展现在正交于所述抛光垫的旋转方向的方向上的位移。11.一种用于抛光系统的抛光垫，所述抛光垫包括压电致动器阵列。12.根据权利要求11所述的抛光垫，其中所述压电致动器中的每一者包括聚偏二氟乙烯聚合物。13.根据权利要求11所述的抛光垫，其中所述阵列的每一压电致动器在平行于所述抛光垫的主平面的方向上包括小于100微米的至少一个尺寸。14.根据权利要求11所述的抛光垫，其中所述阵列的至少一些所述压电致动器彼此紧邻。15.根据权利要求11到14中任一权利要求所述的抛光垫，其进一步包括：上层，其包括盖；及下层，其经形成于所述上层下面，其中所述压电致动器阵列形成至少大体上整个所述下层。16.一种抛光晶片的方法，其包括：
引起旋转晶片的表面压抵于旋转抛光垫；测量分别由所述抛光垫的压电致动器输出的电压；基于所述经测量电压确定与所述抛光垫接触的所述晶片的所述表面的非均匀特征的至少一个方面；通过激活所述抛光垫的至少一个压电致动器且引起面向所述至少一个压电致动器的所述晶片的至少一个表面的位移来调整所述抛光垫的至少一部分的攻击性；及使用所述抛光垫的所述经激活至少一个压电致动器抛光所述晶片的所述表面的所述非均匀特征。17.根据权利要求16所述的方法，其中确定所述晶片的所述非均匀特征的至少一个方面包括识别所述晶片的过度抛光或抛光不足区域。18.根据权利要求16及17中任一权利要求所述的方法，其中通过激活至少一个压电致动器来调整所述抛光垫的至少一部分的攻击性包括将电能施加到所述至少一个压电致动器。19.根据权利要求18所述的方法，其中通过激活至少一个压电致动器来调整所述抛光垫的至少一部分的攻击性进一步包括响应于所述经施加电能而引起所述至少一个压电致动器经历变形。20.根据权利要求16及17中任一权利要求所述的方法，其进一步包括确定所述晶片的所述非均匀特征跨...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：发明
国别省市：