[发明专利]电处理轮廓控制

说明书

本发明是提交于2006年1月24日，申请号为200680002929.1，题为“电处理轮廓控制”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明的实施例大致上是有关于用于电处理基材的轮廓控制。

背景技术

与传统的化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing，CMP)制程相互比较，电化学机械研磨(Electrochemical Mechanical Polishing，Ecmp)为通过电化学溶解而同时以较少的磨耗来研磨基材，以自基材表面移除导电材料的技术。电化学溶解是通过在一阴极与一基材表面之间施加一偏压以自基材表面移除导电材料进入周围电解质中来执行。该偏压可以经由位于基材上的一导电接触件或一研磨材料而被施加至基材表面，其中该基材被处理于该研磨材料上。研磨制程的一机械部件是通过提供基材与研磨材料之间的相对移动而被执行，其是加强了导电材料自基材的移除。

在一些电处理设备中的轮廓控制一般地已经是通过在横越被处理基材宽度建立数个制程单元或区域而被实施。经由控制个别单元之间的电性偏压或电流流动，可以控制基材上的导电材料的移除或沉积速率。

然而，基材边缘之处理速率的控制具有相当大的挑战。因为与位于基材与电极之间的电解质(其定义出一制程单元)比较，邻近于基材的电解质的电位具有更大(更负值)的电位，因此在基材边缘的电压梯度是高的。高电压梯度在基材边缘造成了更大的电流密度与更快的处理。快速边缘处理一般而言不是所希望发生的，这是因为会造成用于组件制造的可使用基材面积的减少。因此，改善一电处理的轮廓控制而使得接近基材边缘区域具有相当于基材中心的材料移除与沉积速率是所希望的。

因此，用于电处理的一改善的方法与设备是有其需要的。

发明内容

本发明提供一种用以电处理一基材的方法与设备。在一实施例中，用以电处理一基材的方法包括有以下步骤：将第一电极施加偏压，以建立介于该第一电极与该基材之间的第一电处理区域；以及将第二电极施加偏压以一极性，其中该第二电极是径向地被设置在基材之外，该极性是相反于施加至该第一电极的该偏压。该第二电极的相反偏压造成了一过渡电压梯度以向外移动，藉此改善了在基材边缘处的电处理控制。

在另一实施例中，用以电处理一基材的方法包括有以下步骤：将一基材接触于一研磨表面且在其之间提供相对移动；经由电解质在数个电极与该基材之间建立一导电路径；将该基材相对于该数个电极施加偏压；以及同时地将该数个电极的至少两个施加偏压以正极性。

在又一实施例中，用以电处理一基材的设备包括有一处理层、一研磨头与数个电极。处理层包括有一表面，其中该表面是适用以处理其上的一基材。研磨头用以将一基材固持抵靠该研磨表面。至少一驱动机构是适用以在该处理层与该研磨头之间提供相对移动。该驱动机构在该处理层与该研磨头之间提供一移动范围，其中该移动范围至少部分地定义了在该处理表面上的一处理区域。该数个电极位于该处理层下方，其中至少第一电极被设置在该处理层之外，至少第二电极与第三电极被设置在该第一电极之内，并且至少第四电极被设置在该第二电极之内且具有比该第二与第三电极更大的一宽度。

附图说明

本发明的特征、优点与目的可由前述说明与所伴随的图式而更加了解。

然而必须注意的是，所伴随图式仅绘示出本发明典型实施例，且因此不应被视为本发明范围的限制，本发明可以包含其它同等有效的实施例。

图1为一电化学机械研磨站的一实施例的部分截面图；

图1A-1B为一导电固持环的替代性实施例的截面图；

图2A-2B为图1的研磨站实施例于不同操作模式的部分截面图；

图3A-3D绘示出一研磨垫组件的电极的不同实施例；

图4为一研磨垫组件的电极的实施例的仰视图，其中该研磨垫组件具有插入于其中的一基材；

图5是为一图，其绘示出图4的每一电极区段对于自横越基材半径在不同位置处所移除的导电材料的贡献百分比；

图6为用以在一Ecmp制程中控制研磨轮廓的方法的实施例的流程图；

图7为一图，其绘示出使用图6的方法来维持自基材边缘向外的一过渡电压梯度的效应；

图8为一基材的部分平面图，其绘示出图6的方法如何在处理期间减缓边缘排除在外的成长；以及

图9绘示出一研磨垫组件的另一实施例。

为了有助于了解，如果可以的话，本文对于图式中普遍的相同构件是使用了相同的组件代表符号。

主要组件符号说明

100 Ecmp站

102 驱动系统

104 研磨表面