抛光半导体衬底的方法技术

一种化学机械抛光１０机包括一个混合器部件１２，该混合器部件在将抛光液引入抛光机１０的一个抛光部件１３之前，混合抛光液的各组分。在一个实施例中，从供给管１１３和１１４来的各组分在一导管１２１中合并，并流过一个静压轴向式混合器１２３，使各组分混合形成抛光液。由于混合发生在使用时点附近，所以该抛光液的抛光速率相对地高。由于在到达衬底１３４前才混合抛光液，所以衬底１３４附近的抛光液组分的局部浓度很均匀。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体衬底的化学机械抛光，特别涉及把抛光液输送给抛光机的方法。化学机械抛光常常用于半导体的平面化制作、接触或通路塞柱的制作，或者内嵌互连线的制作。抛光工艺中，可使用有颗粒的抛光浆。该抛光浆可以以机械的方式和化学的方式腐蚀衬底或敷层表面。虽然可将抛光浆配制成待用形态，但多数抛光浆是被制成浓缩形态以保持各组份为分隔状态的。待用形态的抛光浆含有大量水。由于水的密度而使用于水的装运价格很高。有些抛光浆中，抛光微粒能够改变稀浆PH值。例如，钨抛光浆可以是包含氧化铝微粒和酸的水溶液。氧化铝微粒具有一个等电离点，这是在受酸作用期间，使该抛光浆更中性的基础。钨抛光浆15日后的抛光速率约为刚混合组份时的最初抛光速率的四分之一。用包括氧化物微粒的水溶液的抛光浆，由于氧化物微粒具有一种酸性的等电离点，所以都有相同的效果。为克服这些问题，可在使用之前成批混合或者在抛光机的压抛板上混合各种组份来制成抛光浆。就成批混合来说，可以在一个大容器中混合抛光浆。这些容器约为300—340升(80—90加仑)，不过也可具有几百升的容积。对一种用于从半导体衬底上除去氧化物的特定工艺，约200升(55加仑)的抛光浆可抛光大约400个圆片。这种成批混合仍存在PH值不稳定的问题，而不稳定的PH值又转换成可变的抛光速率。刚混合后，含氧化铝微粒和酸的水溶液的钨抛光浆的抛光速率约为每分钟3100埃，混合约一天后变成每分钟约2000埃，而从开始混合约过了15天后则趋近于每分钟约900埃。若一次抛光过程一小时能抛光大约10个圆片，完成400个圆片的抛光则约需1天半。如果将抛光浆混合后再对400个圆片进行抛光，则第1批圆片将以每分钟约3100埃进行抛光，而最后一批圆片将以每分钟约1600埃的速度进行抛光。这样强烈改变的抛光速率使工艺过程控制很困难。虽然在抛光速率最后稳定在约为每分钟500埃，但对生产来说，这种速率太低。成批混合还有其它问题。每次更换溶液时都必须清洗混合容器。还有，由于各组份的密度而难以提升和输送浆液的各组份。另外，必须保持容器内的浆液以使其维持混合且防止形成凝胶体。加入附加成份时，必须能与容器内已有的抛光液完全混合。即使混合后，该抛光速率也可能有明显区别，因为该容器如今包含一种新老抛光浆的混合物。多条供给管可对准直接分送到化学抛光机内的压抛板上。这种方法的一个问题是，各组份可能不宜混合，因而形成其一种组份比另一种组成更浓的局部区域。本专利技术包括一种抛光半导体衬底用的化学机械抛光机，它备有具有一个出口的第1供给管、具有一个出口的第2供给管、具有一个进口和一个出口的混合部件，以及一个能接受来自混合部件出口的流出液的槽。该第1和第2供给管的出口都与混合部件的进口连接。本专利技术还包括一种抛光半导体衬底的方法，它包括下列各步骤把半导体衬底安放在化学机械抛光机上；以及用抛光液抛光半导体衬底。该抛光步骤包括一个把抛光液提供给衬底的步骤，此步骤进一步包括下列步骤通过具有一个出口的第1供给管流出第2流体；通过具有一个出口的第2供给管流出第2流体；在混合部件内混合第1和第2流体以形成抛光液；以及通过混合部件的出口流出该抛光液，把此抛光液提供给半导体衬底。该混合部件有一个进口和一个出口，并且第1和第2供给管的出口与混合部件的进口相连接。从附图和下述的详细说明可清楚了解本专利技术的其他特征和优点。借助于实施例来说明本专利技术，但不限于附面内容，相同的标号是指相同的构件，其中附图说明图1为根据本专利技术的一个实施例的化学机械抛光机的示意图；图2为一个轴向式混合器的剖视图的说明；图3为图2螺旋板透视图的说明，示出流体如何围绕该板流动。图4是对根据另一个实施例的轴向式混合器的剖视图说明；以及图5为含有用于混合抛光液各组份的漏斗的另一个实施例的示意图。化学机械抛光机包括一个混合器部件，此部件在把抛光液引入抛光机的抛光部件之前对抛光液的组份进行混合。由于混合发生在使用时点附近，所以抛光液的抛光速率相对地高。还由于在到达衬底之前才混合成抛光液，衬底附近的抛光液各组份局部浓度应相当均匀。看了下述各节之后，就能更好地了解本专利技术。图1为一部分化学机械抛光机10的示意图。该化学机械抛光机10有三个部件，即一个供给部件11、一个混合部件12和一个抛光部件13。供给部件11包含两个容器111和112。两个容器111和112盛装抛光液组份。例如，容器111可盛装浓缩的抛光液，容器112则可盛装一种稀释剂，诸如水、乙醇、乙二醇等等。同样，当互相存在影响整个时间内的抛光速度时，容器111和112可分装各组份。容器111和112的组份则分别经供给管113和114流到导管121。泵115和116分别调节流过供给管115和116的液流量。混合部件12包括用于合并两个各有一个出口的供给管113和114的导管121。导管121的进入口就是到混合部件12的进入口。从供给管113和114来的组份在导管121中合并后，该组份通过管道122流到一静态轴向式混合器123。从容器111和112来的组份在静态轴向式混合器123内进行涡流混合，形成抛光液。该抛光液通常是一种液体或稀浆。然后，此抛光液通过一段管子124，亦即混合部件12的出口流出。抛光液是从混合部件12来的流出液。从各供给管来的各组份最初在混合部件内彼此开始接触。抛光液流入化学机械抛光部件13。该抛光部件13包括一个槽131、一个压抛板132和一层抛光毡垫。为简明起见，把压抛板和抛光毡垫总示为压抛板132。在该压抛板132之上是一个衬底夹盘133和一个半导体衬底134。在抛光过程中，槽131逐渐地收集抛光液，这时，可使抛光液再循环或将其排出。静压轴向式混合器123彻底地混合流经供给管113和114的各组份，因此，在抛光液达到抛光部件前的时间内完成混合成为抛光液。所以，由供给管113和114来的组份应有涡流穿过轴向式混合器123。混合器应这样设计，按设定的流量实现涡流。例如，设待输送的抛光液的流量为100—200毫升/分，则应把混合器设计成即使抛光液流量低到100毫升/分，也应实现涡流。通常，抛光液流量不高于500毫升/分。图2为一种静压轴向式混合器123的剖视图说明。该混合器123的管壳1232内有螺旋面板1231。在第1板1231处，液流被切开并旋转。在第2板处，第1板每一侧的液流的大约各一半将沿第2板的每一侧再进行合并旋转。此种混合器是“静压”的，因为没有移动部件。图3为几个板1231的透视图。图3示出各板的相互配置关系，并用箭头说明液体如何绕板流动。在该特定的实施例中，这样配置螺旋面板1231，使液体的旋转方向与前一个板相比是反向的。换句话说，液体在第1板中沿某一个方向旋转而在第2板则沿相反方向旋转。如图2所示的混合器123有六个螺旋面板。此种轴向式混合器可以有任意有限数目的板。例如，混合器在另一个实施例中全长可约为35CM(14英寸)，包括27个板。混合器应含有耐被混合组份侵蚀的材料。如果组份形成一种酸性或碱性液，则轴向式混合器可由不透钢、蒙乃尔(一种含镍、铜、铁及锰的合金)构成。如图1所示的设备可用于抛光半导体衬底。在可实现相当恒定的抛光速率之外，各抛光参数与原有的抛光方法很相近。平均抛光速率要高于用成批混合法典型达到的速率。这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于抛光半导体衬底（１３４）的化学机械抛光机（１０），其特征在于： 具有一个出口的第１供给管（１１３）； 具有一个出口的第２供给管（１１４）； 具有一个轴向式混合器（１２３）、进口及一个出口的混合部件（１２），其中： 该轴向式混合器（１２３）具有一折流板（４２）、一文氏管、一有一开孔的板或螺旋面板（１２３１）； 该第１和第２供给管（１１３和１１４）的出口与混合部件的进口连接；以及 一个能接受来自混合部件（１２）出口的流出物的槽（１３１）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 1994-10-24 3277711.一种用于抛光半导体衬底(134)的化学机械抛光机(10)，其特征在于具有一个出口的第1供给管(113)；具有一个出口的第2供给管(114)；具有一个轴向式混合器(123)、进口及一个出口的混合部件(12)，其中该轴向式混合器(123)具有一折流板(42)、一文氏管、一有一开孔的板或螺旋面板(1231)；该第1和第2供给管(113和114)的出口与混合部件的进口连接；以及一个能接受来自混合部件(12)出口的流出物的槽(131)。2.权利要求1的化学机械抛光机(10)，其中，该混合部件(12)的进一步特征在于有一个导管(121)。3.权利要求1的化学机械抛光机(10)，其特征在于该第1供给管(113)能够输送一种含有抛光微粒的第1流体；以及第2供给管(114)能够输送一种第2流体(112)，其中第2流体(112)包括一种酸或碱的组份。4.一种用于抛光半导体衬底(134)的化学机械抛光机(10)，其特征在于具有一个出口的第1供给管(113)；具有一个出口的第2供给管(114)；具有一个漏斗(22)、一进口及一出口的混合部件(12)，其中，该第1和第2供给管(113和114)的出口与该混合部件(12)的进口连接；以及一个能够接受来自混合部件(12)出口的流出物的槽(131)。5.权利要求4的化学机械抛光机(10)，其特征在于该第1供给管(113)能够输送一种包括抛光微粒的第1流体(111)；以及该第2供给管(114)能够输送一种第2流体，其中，第2流体(112)包括一种酸性或碱性的组份。6.一种用于抛光半导体衬底的方法，其特征在于下列各步骤将半导体衬底(134)安放在一化学机械抛光机(10)上；以及用一种抛光液抛光该半导体衬底(134)，其中抛光步骤包括一个将抛光液提供给该半导体衬底(134)的步骤，该步骤又包括下列步骤使第1流体(111)流过具有一个出口的第1供给管...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯S科巴亚施，
申请(专利权)人：摩托罗拉公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]