电场辅助化学机械抛光系统及其方法技术方案

本发明专利技术涉及一种抛光垫结构设计，其包括一底盘；一抛光垫本体，在所述抛光垫本体上具有若干个凹孔；若干个金属底部被设置于所述等凹孔内，并且在每一所述等凹孔内都具有一金属底部；一电源正极导线，其用于电性连接至一正极电源供应部；以及一电源负极导线，其用于电性连接至一负极电源供应部；其中所述电源正极导线及所述电源负极导线，穿过所述底盘而交错地连接至所述若干金属底部。本发明专利技术之抛光垫可以产生电渗透(Electro-osmosis)现象及电化学反应而使部份材料移除，进而有效降低残留应力、有效降低缺陷的产生、移除速率快及维持研磨颗粒均一性等优点及功效。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新颖的抛光垫结构设计、运用此一抛光垫电场辅助化学机械抛光系统，以及运用此一抛光垫之抛光方法有关。特别是与一种借着将正、负极交错地连接至位于抛光垫上的各个凹孔内之金属底部，以产生电渗透现象与电化学反应的抛光垫结构设计有关。其可以兼具有效降低残留应力、有效降低缺陷的产生、移除速率快以及可以维持研磨颗粒均一性等优点及功效。
技术介绍
在制造集成电路时，常常需要在一半导体晶圆表面上进行沈积，并接着自其上移除多层次之导电、半导电及介电材料。一般而言，在半导体晶圆表面上沈积材料层后，晶圆之表面会变得不平坦，因此，便需要进行将晶圆表面加以平坦化的相关作业。平坦化作用用来移除例如粗糙表面、刮痕及受污染部分等等，非所欲之表面构形及表面缺陷。化学机械加工(Chemical Mechanical Polishing,CMP)为一种用于半导体晶圆的平坦化技术，其将一半导体晶圆装在一化学机械抛光装置中，并使之与一抛光垫相接触；同时借着将一化学体系(chemical-base)之研磨液，导入至晶圆与抛光垫之间的间隙内，并且利用所述研磨液及抛光垫之间的化学、机械作用，进而使得晶圆表面得以进行抛光与平坦化作用。然而，化学机械抛光作用虽是现今半导体制程中，用来达到全域性平坦化的一项重要技术，但是当化学机械研磨制程被应用于以铜导线与以Low-k(低介电值)材料为主的介电层之多层导线架构的平坦化制程中时，其往往需面对残留应力、刮痕以及在平坦化作用之后的后续清洗等等需要进一步克服的问题。如图十一所示，在以化学机械抛光之方式对一半导体晶圆90进行抛光作业后，铜导线91之内部常常会出现产生孔洞911，而在所述铜导线91与半导体晶圆90的氧化层92之间，也同样会出现具有孔洞911之问题，进而造成半导体晶圆之缺陷。因此，目前仍有必要研发新产品，以解决上述缺点及问题。
技术实现思路
本专利技术之目的在于提供一种新颖的抛光垫结构设计，其包括一底盘；一抛光垫本体，其不具导电性并且被设置于所述底盘上，同时在所述抛光垫本体上具有若干凹孔；若干个金属底部，其等被设置于所述等凹孔内，并且在每一所述等凹孔内都具有一金属底部；一电源正极导线，其用于电性连接至一正极电源供应部；以及一电源负极导线，其用于电性连接至一负极电源供应部；其中所述电源 正极导线及所述电源负极导线，穿过所述底盘而交错地连接至所述若干金属底部。所述等金属底部之材质较佳地为铜。在上述之抛光垫结构设计中，所述若干凹孔之间较佳地具有一细槽孔，以允许任两个相邻凹孔之间的电性与流体通连，而所述细槽孔的宽度较佳地比所述金属底部之宽度更窄。另外所述金属底部之边缘较佳地并且不与所述抛光垫本体接触。在本专利技术的另一实施方式中，本专利技术之抛光垫结构设计可以进一步包含有一沟槽，在每一沟槽内具有两个以上之金属底部，并且所述沟槽之宽度较所述金属底部之宽度更宽。此外，于本专利技术之抛光垫上之所述若干凹孔，以大体上与所述沟槽之延伸方向平行之方向而排列成一凹孔列，并且所述凹孔列与所述沟槽彼此平行并且交错地设置于所述抛光垫上。在本专利技术的另一实施方式中，本专利技术之抛光垫上的所述等凹孔与所述沟槽之间还包括一沟渠，以允许所述等凹孔列与所述沟槽之间之间的电性与流体通连，其中所述沟渠之宽度较佳地比所述金属底部之宽度更窄。本专利技术另外提供一种电场辅助化学机械抛光系统及运用所述系统之抛光方法，其可以有效降低残留应力、有效降低缺陷的产生、并且具有移除速率快，以及可以维持研磨颗粒均一性等优点及功效，以解决习知技术易于产生残留应力以及晶圆易产生缺陷等问题。在上述之电场辅助化学机械抛光系统中，其包括:一本体，其具有一工件固定部及一平台，并且所述工件固定部与所述平台间之垂直距离可加以调整；所述平台具有一驱动部，其用以驱动所述平台转动；一依据本专利技术之抛光垫，其设于所述平台上；一电源供应部，其具有一电源正极源及一电源负极源，所述电源正极源及所述电源负极部分别连接至依据本专利技术之抛光垫的电源正极导线以及电源负极导线上；以及一研磨液供应部，其用于将一研磨液分布于所述依据本专利技术之抛光垫上。本专利技术又另外提供一种电场辅助化学机械抛光之方法，其包括下列步骤:准备步骤:准备一依据本专利技术之电辅助化学机械抛光系统；电渗透及电化学反应步骤:将所述预定加工物件之预定加工层与所述抛光垫之抛光垫本体接触，并且将所述预定加工层浸于所述研磨液中，在藉由所述电源供应部进行供电后，便会产生电渗透现象及电化学反应，以使得所述研磨液于所述抛光垫本体上循环，并且使得所述预定加工层部份被逐渐移除；钝化反应步骤:所述预定加工层在电化学反应之移除过程中，其表面会逐渐生成一钝化层；机械研磨步骤:利用所述抛光垫之转动来带动所述研磨液，以对已生成所述钝化层之预定加工层进行机械研磨；完成步骤:反复进行所述电化学反应、所述钝化反应步骤及所述机械研磨步骤后，即可获得一表面经平坦化之预定加工层。本专利技术之上述目的与优点，不难从下述所选用实施例之详细说明与附图中，获得深入了解。兹以下列实施例并且配合图式详细说明本专利技术于后:附图说明图一为本专利技术之电场辅助化学机械抛光系统之示意图。图二 A为本专利技术之抛光垫之示意图。图二 B为沿1-1剖面线之剖视示意图。图二 C为沿I1-1I剖面线之剖视示意图。图三A为本专利技术之沟槽之局部示意图。图三B为本专利技术之凹孔列之局部示意图。图四为本专利技术之研磨颗粒被带动之示意图。图五为本专利技术之电场强度之示意图。图六为本专利技术之电场辅助化学机械抛光方法之流程示意图。图七A为本专利技术之电场辅助化学机械抛光过程一之示意图。图七B为本专利技术之电场辅助化学机械抛光过程二之示意图。图七C为本专利技术之电场辅助化学机械抛光过程三之示意图。图七D为本专利技术之电场辅助化学机械抛光过程四之示意图。图八为半导体晶圆之另一型式之示意图。图九为本专利技术之电场辅助之反应过程之示意图。图十为本专利技术之金属材料腐蚀变化曲线之示意图。图十一为现有技术中化学机械抛光后之示意图。具体实施方式有关本专利技术之前述及其它
技术实现思路
、特点与功效，在以下将配合一较佳实施例之参考图式来加以详细说明，此一较佳实施例仅是用例示说明本专利技术的一种实施方式，而并且非用于局限本专利技术之内容。为了更清楚地描述本专利技术之特征，在本专利技术的所述等对应图式中，所述等图式中各组件的相对大小，并非是完全依比例绘制的。同时，在以下的实施例中所提到的方向用语，例如:上、下、左、右、前或后等，亦仅是用于参照随附图式的方向。因此，所述等方向用语仅是同样用于说明并非是用于限制本专利技术。如图一至图三B所示，本专利技术为一种用于图一之电场辅助化学机械抛光系统上的抛光垫。请参照图二 A至图二 C，所述抛光垫20具有一抛光垫本体21、一底盘22及若干个金属底部23 ;所述抛光垫本体21设置于所述底盘22上并且不具导电性，同时所述抛光垫本体21上具有若干个凹孔211及若干个沟槽212。所述底盘22可以具有导电性，并且所述等若干个金属底部23分布于所述底盘22上之凹孔211内，并且每一凹孔211中均具有一个金属底部23,而每一沟槽212具有两个以上之金属底部23。参见图二 B，其为本专利技术之抛光垫20沿1-1之凹孔列的剖视示意图。由所述图中可知，本专利技术之抛光垫20上的各个凹孔211通过抛光垫本体21而区隔成不同的电化学反应区本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抛光垫，其包括：一底盘；一抛光垫本体，其不具导电性并且被设置于所述底盘上，并且在所述抛光垫本体上具有若干个凹孔；若干金属底部，其设置于所述等凹孔内，并且所述每一凹孔内都具有一个金属底部；一电源正极导线，用于电性连接至一正极电源供应部；以及一电源负极导线，用于电性连接至一负极电源供应部；其中所述电源正极导线及所述电源负极导线，穿过所述底盘而交错地连接至所述若干金属底部。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈炤彰，谢启祥，
申请(专利权)人：陈炤彰，
类型：发明
国别省市：