[发明专利]晶片处理装置及在单一装置中处理半导体晶片的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体的制造。尤其涉及一种移除金属或其他薄膜的装 置和研磨方法。

背景技术

在快速进步的半导体产业，传统用研磨来移除半导体基材上表面的金属 或其他导电薄膜为已公知的。虽然在半导体产业上有各种其他研磨方法，但 化学机械研磨(CMP)为较受欢迎的操作方法。CMP常见用于镶嵌工艺的操作 上，包含在一介电或其他表面上形成一金属或其他的导电材料，且填满表面 上像是通孔(vias)和沟渠(trenches)等开口。CMP由表面上移除此金属或其他 导电材料，留下填满这些开口的金属或其他导电材料来形成导电内连线结构 (interconnect structures)，像是插塞、通孔和导电端子(conductive leads)，这些 内连线结构的顶部与介电表面共平面。

先进技术像是使用晶片堆叠的3D-IC和硅穿孔(through-Si-via，TSV)技 术需要窄、深的通孔或其他高深宽比的开口。因此，现在需使用更厚的导电 薄膜来确保这些导电材料能完全填满这些窄且深的通孔或其他高深宽比的 开口。传统化学机械研磨的缺点之一在于移除速率相对缓慢，速率大约为每 分钟小于0.4或0.5微米。因此，当先进技术为了填满这些更窄、更深或其 他高深宽比的开口而加厚金属或其他导电材料薄膜的厚度时，增加了从半导 体基材表面上移除金属或其他导电薄膜的时间且抑制了产能。另一个缺点为 传统CMP的研磨浆花费相当高昂，此缺点将会在移除越来越厚的薄膜所需 的冗长操作中被放大。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种装置与具成本效益的工艺，以从半导体晶片 表面上更快速地移除一基体(bulk)金属或其他导电薄膜，且能得到如同化学 机械研磨一般高品质的研磨表面。

本发明的目的之一就是提供一种晶片处理装置。此装置包含一第一处理 室，包含下列至少其一：(a)一湿式蚀刻装置及(b)一机械研磨装置，包含一 机械蚀刻装置，借由一半导体晶片和一切割构件之间的相对运动来移除该半 导体晶片上的材料。此晶片处理装置也包含一第二处理室包含一化学机械研 磨(CMP)装置和一晶片输送装置，从此晶片处理装置的第一处理室输送半导 体基材至此晶片处理装置的第二处理室。

本发明的另一目的是提供一种晶片处理装置，包含：一第一处理室，包 含一湿式蚀刻装置；一第二处理室，包含一机械蚀刻装置，该机械蚀刻装置 借由一半导体晶片和一切割构件之间的相对运动来移除该半导体晶片上的 材料；一第三处理室，包含一化学机械研磨装置；及一晶片输送装置，用来 输送该半导体晶片，从该第一处理室到第三处理室及从该第二处理室到第三 处理室，其中该第一、第二和第三处理室及该晶片输送装置皆配置在晶片处 理装置的一共同外壳内。

本发明的另一目的为提供一种在单一处理装置处理中半导体晶片的方 法，此方法包含：在半导体晶片表面上形成一基体金属层；在此装置的一第 一处理室中使用湿式化学蚀刻或机械切割来移除此基体(bulk)金属层的上层 部分，接着以研磨方法移除此基体金属层剩下的部分且暴露此表面。

此研磨包含化学机械研磨(CMP)。

附图说明

图1为一本发明一实施例的示范装置示意图。

图2为一本发明另一实施例的示范装置示意图。

图3A～图3C为一系列剖面图，用以显示本发明一实施例的工艺

并且，上述附图中的附图标记说明如下：

2～晶片处理装置；4～共同外壳；6～第一处理室；8～晶片输送装置； 10～CMP装置；12～后处理清洗站；14～晶片载入/载出装置；16～湿式化学 蚀刻装置；18～机械切割装置 30～基材；32～基材上的薄膜；34～开口；36～ 开口的宽度；38～开口的高度；40～顶表面；42～导电薄膜；44～导电薄膜 的厚度；46～移除的导电薄膜的厚度；48～第一次表面处理的终止处；50～ 第一次表面处理后的剩余导电薄膜；52～第一次表面处理后剩余导电薄膜的 厚度；56～填满的开口的顶表面。

具体实施方式