阴极保护的垫调理器及使用方法技术

本发明专利技术提供一种用于化学机械平面化的阴极保护垫调理器(100)，包括：金属基板(112)的研磨构件(110)、支撑载体(120)，以及固定到所述支撑载体(120)的周边边缘(124)上的阳极(130)。阴极保护电路(140)被构造为如果与电解质溶液接触则提供从所述阳极(130)至所述研磨构件(110)的阴极保护电流。还公开了使用所述阴极保护垫调理器(100)的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术广义地涉及用于半导体晶圆的化学机械平面化的垫调理器及其使用方法。技术背景化学机械平面化(CMP)为在亚微米技术集成电路(IC)的制造中广泛使用的加工 技术。由于随着技术节点的缩减而不断降低的光刻焦点深度，半导体晶圆的工作面的平面 性已成为一种必需。CMP为其中使用了抛光垫及抛光浆料的抛光/材料移除工艺。该抛光 浆料通常具有腐蚀性。由于上光，抛光垫的材料移除效率通常在长时间使用后下降。为了 保持恒定的材料移除效率，使用垫调理器来对抛光垫进行去光(unglaze)(即调理)。由于晶圆平面化，产生了某些问题，包括微划痕(即，微米级的划痕)，抛光不足或 过度抛光以及形成凹陷。微划痕的主要原因包括来自浆料的磨粒、来自抛光的松散材料、来 自垫调理器的松散金刚石以及来自垫调理器的金属颗粒。除了微划痕，一些金属例如镍可造成污染问题。例如，在晶圆表面嵌入的镍颗粒可 造成有源/无源器件和连接体的电性能或可靠性性能的改变。例如，金属氧化物半导体场 效应晶体管(MOSFET)的电性能可能受到镍污染的不利影响。另外，当镍污染引起分开的铜 线路之间电气桥接时，铜连接体可变为电短路。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术提供了用于化学机械平面化的阴离子保护垫调理器，包括研磨构件，其包括具有研磨表面和与该研磨表面相背对的背表面的金属基板，其 中研磨表面包括固定到金属基板的磨粒；支撑载体，其具有容纳表面以及与容纳表面相邻的周边边缘，其中容纳表面固定 到研磨构件的背表面并且与之相邻；固定到周边边缘的阳极；和阴极保护电路，如果与电解质溶液接触，该电路被构造为提供从阳极至金属基板 的阴极保护电流。在一些实施例中，阴极保护电路包括具有正端子和负端子的电池，其中正端子电 耦合至阳极，并且其中负端子电耦合至金属基板。在一些实施例中，电池至少部分地设置在 支撑载体的腔体内。在一些实施例中，负端子通过导热性粘合剂至少部分地固定到金属基 板。在一些实施例中，周边边缘具有与研磨构件相邻的倾斜部分，并且阳极被设置在倾斜部 分上。有利的是，根据本专利技术的阴离子保护垫调理器在半导体晶圆的化学机械平面化过 程中相对于金属基底的氧化是受抑制的，这可导致半导体晶圆的微刮痕和/或污染。根据本专利技术的垫调理器是有用的，例如，在半导体晶圆的化学机械平面化期间使 用。因此，在另一个方面，本专利技术提供调理垫的方法，该方法包括根据本专利技术在半导体晶圆 的化学机械平面化过程中使用垫调理器。在一些实施例中，在半导体晶圆的化学机械平面化过程中，阴极保护垫调理器与垫接触。上述实施例能够以其任何组合来实施，除非根据本专利技术的教示，清楚地表明此类 组合是错误的。本专利技术的特征和优点应通过考虑具体实施方式以及所附权利要求书而进一步理解。附图说明图1为根据本专利技术的一个实施例的示例性垫调理器100的透视图2为示于图1中的垫调理器100的横截面侧视图3为示例性垫调理器200的示意性俯视图；和图4为示例性垫调理器300的示意性俯视图。尽管上述各图示出了本专利技术的若干实施例，但如论述中所述，也可以构想出其他 实施例。在所有情况下，本公开都是示例性而非限制性地示出本专利技术。应当理解，本领域的 技术人员可以设计出大量其他修改形式和实施例，这些修改形式和实施例也在本专利技术的原 理的范围和精神内。附图可能并未按比例绘制。在所有附图中，相同参考标号可以用来表 示相同部件。具体实施方式现在参见图1和图2，用于化学机械平面化的示例性阴极保护垫调理器100包含 研磨构件110、支撑载体120、阳极130和阴极保护电路140。研磨构件110包括金属基板 112，该金属基板112具有研磨表面114和与研磨表面114相背对的背表面116。研磨表面 114包括固定到金属基板112的磨粒118。支撑载体120具有容纳表面122和与容纳表面 122相邻的周边边缘124。容纳表面122通过导热性粘合剂119层固定到研磨构件110的 背表面116并且与之相邻。阳极130固定到周边边缘124。如果与电解质溶液接触，阴极保 护电路140被构造为提供从阳极130至金属基板112的阴极保护电流。金属基板包括一种或者多种金属和/或金属合金，并可包括磨粒周围的硬钎焊合 金。合适金属的实例包括不锈钢、铬、钛、钛合金、锆、锆合金、镍及其合金。基板可通过任何 合适的工艺包括，例如，硬钎焊或电镀(例如镍电镀)形成。示例性镍合金包括含有约80 百分比的镍和约20百分比的铬的镍合金。根据需要，金属基板可为刚性的、半刚性的或柔 性的，并可相对薄(如，金属薄片)或厚。研磨构件可，例如，通过烧结成形为适当形状(例如，圆盘状)的基体材料与设置 在基体材料主表面上的磨粒而形成。该基体材料包括硬钎焊合金和烧结的抗腐蚀金属粉 末。当加热到预定温度时，硬钎焊合金变成液体并围绕磨粒流动。另外，硬钎焊合金与磨粒 反应并形成化学键。为了形成化学键，硬钎焊合金的组合物包括已知与具体磨粒反应，从而 形成化学键的元素。例如，如果使用金刚石磨粒，硬钎焊合金可包含可与金刚石反应并形成 化学键的下列元素中的至少一种铬、钨、钴、钛、锌、铁、锰或硅。作为进一步的例子，如果使 用立方氮化硼磨粒，硬钎焊合金可以包含可与磨粒形成化学键的下列元素中的至少一种 铝、硼、碳以及硅，如果使用氧化铝磨粒，硬钎焊合金可以包含铝、硼、碳和硅中的至少一种。 然而，应该认识到，硬钎焊合金除了包含与磨粒反应并形成化学键的一种或多种元素外，还 可包含多种惰性元素。示例性磨粒包括具有至少8且更通常的，至少9的摩氏硬度的磨粒。合适的磨粒 包括(例如)熔融氧化铝、陶瓷氧化铝、热处理氧化铝、碳化硅、碳化硼、碳化钨、氧化铝-氧 化锆、氧化铁、金刚石(天然的和合成的)、二氧化铈、立方氮化硼(CBN)、金刚石、石榴石、金 刚砂、氧化亚硼以及它们的组合。磨粒还可包括表面处理或涂层，诸如偶联剂或金属或陶瓷 涂层。可用于本专利技术的磨粒通常具有的平均粒度范围为20微米至1000微米，但也可使用 其他粒度。更通常地，磨粒具有的平均粒度为约45微米至625微米，或约75微米至300微 米。通常，研磨构件的形状为盘形或者环形或其部分，但也可使用其它形状。如果在 支撑载体上安装多个研磨构件，那么可取的是针对每个研磨构件均存在相应的阴极保护电 路。研磨表面的一部分，通常邻近盘的边缘，可基本上不含磨粒。适于用作研磨构件的示例 性研磨盘也在美国专利No. 5，620，489 (Tselesin)和6，123，612 (Goers)有所描述。研磨构件固定到支撑载体上，使得研磨构件的研磨表面暴露并可用于研磨。支撑载体能够安装在CMP装置内，该支撑载体在形状和尺寸的变化取决于待使用 的设备。通常，支撑载体基本上为盘形，但这不是必须的。支撑载体具有容纳表面和周边边 缘。在一些实施例中，周边边缘包括倾斜部分。支撑载体可由，例如，合成聚合物材料(例 如，塑料或者热固塑料)、陶瓷材料和/或合适抗腐蚀金属形成。在一个示例性实施例中，该 支撑载体由聚碳酸酯形成。研磨构件可使用任何合适紧固技术包括，例如粘合剂(例如，导电性粘合剂)和/ 或机械紧固件固定到支撑载体，前提条件是保持足够的阴极保护电路。阳极材料的选择将会受到在CMP过程中所使用材料的影响并在本领域内的技术 人员的能力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.15 US 12/837,0551.一种用于化学机械平面化的阴极保护垫调理器，包括研磨构件，所述研磨构件包括具有研磨表面和与所述研磨表面相背对的背表面的金属基板，其中所述研磨表面包括固定到所述金属基板上的磨粒；支撑载体，所述支撑载体具有容纳表面以及与所述容纳表面相邻的周边边缘，其中所述容纳表面固定到所述研磨构件的所述背表面并且与之相邻；固定到所述周边边缘的阳极；和阴极保护电路，所述阴极保护电路被构造为如果与电解质溶液接触则提供从所述阳极至所述金属基板的阴极保护电流。2.根据权利要求1所述的阴极保护垫调理器，其中所述阴极保护电路包括具有正端子和负端子的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·J·拉雷，林文杰，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：
国别省市：