[发明专利]化学机械抛光系统及其相关方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学机械抛光的方法及装置，本发明涉及化学、冶金、机械以及材料科学的领域。

背景技术

化学机械抛光(CMP)工艺又可称之为化学机械整平或化学机械抛光，其是一种用于抛光特定工作件所广泛采用的技术。特别的是，计算机制造工业已经相当依赖于利用CMP工艺将以陶瓷、硅、玻璃、石英、金属以及其混合物所制成的晶圆抛光以便用于半导体的制造。此类抛光工艺大体上为使该晶圆紧靠一个由例如聚氨酯的不易受损的有机物质所制造的旋转抛光垫。此外，将一种可破坏该晶圆物质的化学浆料以及一足够数量的磨粒添加至该抛光垫上，则施加于该晶圆上的化学与机械力的双重作用致使以所要求的方式抛光或整平。

在一个典型的抛光工艺中，该抛光垫的工作表面通常通过例如纤维、粗糙部或小沟槽抓持着含有该复数研磨粒子的浆料，其提供足够大的摩擦力，以防止该复数粒子因该抛光垫的回转运动所施加的离心力而被甩离该抛光垫。因此，确保该抛光垫的表面具有足够可用于接收新加入的浆料的开口与沟槽是重要的。

维持该抛光垫的工作表面，将会产生来自工作件、浆料以及该修整器的抛光碎屑的堆积的问题。此堆积会导致该抛光垫的工作表面“釉化”或硬化以及使该复数纤维缠结；因而使该抛光垫较不易抓持该浆料中的研磨粒子，且该抛光垫整体的抛旋光性能显著地降低。此外，对许多抛光垫而言，用于抓持该浆料的沟槽被堵塞，且该抛光垫的抛光表面变得粗糙度降低且纠缠有异物。因此，尝试利用“刷洗(grooming)”或“切削”的方式以使该抛光垫的表面产生沟槽并通过许多不同种类的装置在表面上形成粗糙部。此过程被称为“刷洗”、“修整(dressing)”或“调整(conditioning)”该抛光垫。许多类型的装置和过程已经被用于此目的。该装置的其中一例为一具复数超研磨粒子(例如钻石颗粒)的圆盘，其中该复数超研磨粒子附着于圆盘的表面或基质上。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提升化学机械抛光(CMP)工艺的抛光效能的方法，以克服现有技术存在的缺陷。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种提升化学机械抛光(CMP)工艺的抛光效能的方法，其包含：

使一CMP工艺中对一位于一CMP抛光垫以及一晶圆之间的一接触接口产生振动，以使该抛光垫以及该晶圆之间所产生的振荡沿着一大致上平行于该抛光垫的一工作表面的方向。

在本发明的一个实施例中，使该接触接口产生振动的步骤包含在一大致上平行于该接触接口的方向振动该接触接口。

在本发明的一个实施例中，使该接触接口产生振动的步骤包含振动该抛光垫。

在本发明的一个实施例中，对使接触接口产生振动的步骤包含振动该晶圆。

在本发明的一个实施例中，使该接触接口产生振动的步骤包含振动该抛光垫以及该晶圆。

在本发明的一个实施例中，所述提升化学机械抛光(CMP)工艺的抛光效能的方法进一步包含降低该接触接口的接触压力，使位于该接触接口的接触压力小于未经振动处理的接触接口的接触压力，从而将对该抛光垫或该晶圆造成的损害减到最低。

可考虑不同种类的振动变量，而任何可增加抛光效能的振动变量应被视为本发明的范围内。在一方面中，该接触接口的振动例子可包含但不限定于横向运动、圆周运动、椭圆运动、任意运动以及它们的组合。

该接触接口的振动处理可以为许多不同的形式，举例而言，通过可改变振动频率、改变振幅或者振动频率与振幅均改变以产生振动。在本发明的一个实施例中，所述的提升CMP工艺的抛光效能的方法进一步包含改变对该产生振动的接触接口所进行的振动频率。

该接触接口的振动处理可以是超音波频率以及非超音波频率。举例而言，在一方面中，该接触接口可于约大于15千赫兹(kHz)的超音波频率下振动。

进一步而言，该振动处理可以是一个连续振动、间歇性振动以及/或两个或多个以上的重叠振动。

本发明的另一目的在于提供一种CMP系统，其包含有一抛光垫、一设置于一接触接口上以于抛光工艺中接触该抛光垫的晶圆，以及一功能性地结合于至少包括该抛光垫及该晶圆其中之一的抛光系统，该振动系统可于一大致平行于该接触接口的方向使该接触接口产生振动。

其中，该振动系统包含有至少一超音波换能器。

在本发明的一个实施例中，所述的CMP系统，进一步包含用来接收该抛光垫的一抛光垫安装系统，其中该振动系统结合于该抛光垫安装系统。

在本发明的一个实施例中，所述的CMP系统，进一步包含有用来接收该晶圆的一晶圆安装系统，其中该振动系统结合于该晶圆安装系统。