[发明专利]在研磨期间用于温度控制的设备及方法

说明书

技术领域

本发明的实施例大致上涉及用于研磨半导体基材的设备与方法。更特别地，本发明的实施例提供当研磨半导体基材时用于温度控制的设备与方法，以改善均匀性。

背景技术

在制造半导体元件的期间，在形成后续层以前，各种诸如氧化物和铜的层需要平坦化，以移除步骤或起伏。典型地，使用诸如化学机械研磨(CMP)与电化学机械研磨(ECMP)的制程来机械地、化学地及/或电气地执行平坦化。

典型地，化学机械研磨包括机械地擦磨在浆料中的基材，浆料含有化学反应试剂。在化学机械研磨期间，浆料被输送到研磨垫上，并且基材通常藉由载具头被压抵研磨垫。载具头也可使基材相对于研磨垫旋转且移动。由于载具头与研磨垫之间的运动以及浆料中的化学试剂，非平坦基材表面可由化学机械研磨来平坦化。

然而，CMP制程的各种因素会导致非均匀性，非均匀性在基材表面上造成非平坦人工缺陷(non-planar artifact)。例如，在处理期间，基材上的不同区域可能相对于研磨垫具有不同速度与对于浆料的不同接取性(accessibility)，这造成了基材的不同区域内的温度变化。基材表面温度是影响移除速率的其中一因素。所以，基材内的温度变化会导致基材内的非均匀性(诸如非平坦表面)。

例如，图1绘示具有非均匀性的习知技艺研磨结果。图1中的图10是基材在研磨以后的轮廓。x轴代表和基材中心相隔的距离，并且y轴代表基材厚度。如曲线11所示，靠近基材的边缘处存在有凸块12、13。

所以，亟需用于改善研磨中均匀性的设备与方法。

发明内容

本发明大致上涉及用于研磨半导体基材的设备与方法。特别地，本发明的实施例提供用于改善均匀性的设备与方法。

一实施例提供一种基材载具头，该基材载具头包含：基底板与挠性薄膜，挠性薄膜耦接到基底板。挠性薄膜的外表面提供基材接收表面，及挠性薄膜的内表面与基底板界定复数个腔室，以提供可独立调整的压力到相应的该基材接收表面的复数个区域。基材载具头更包含：边缘加热器，该边缘加热器设置在复数个腔室的第一腔室中，该第一腔室相应于该基材接收表面的一周围区域。

另一实施例提供一种用于研磨基材的设备，该设备包含：平台，该平台可绕着中心轴旋转；研磨垫，该研磨垫设置在该平台上；及基材载具头，该基材载具头设以在处理期间固持基材且将该基材压抵该研磨垫。基材载具头包含：基底板与挠性薄膜，挠性薄膜耦接到基底板。挠性薄膜的外表面提供基材接收表面及挠性薄膜的内表面与基底板界定复数个腔室，以提供可独立调整的压力到相应的基材接收表面的复数个区域。基材载具头更包含：边缘加热器，该边缘加热器设置在该复数个腔室的第一腔室中，该第一腔室相应于该基材接收表面的一周围区域。

又另一实施例提供一种用于处理基材的方法，该方法包含：装设基材于基材载具头上；旋转研磨垫；及使用基材载具头与研磨垫来研磨基材。研磨基材的步骤包含下列步骤：当使用基材载具头而将基材压抵研磨垫时，相对于旋转的研磨垫而移动基材；及加热基材的一边缘区域。

附图说明

可藉由参考本发明的实施例来详细暸解本发明的上述特征，本发明的说明简短地在前面概述过，其中该些实施例在附图中示出。但是应注意的是，附图仅示出本发明的典型实施例，因此典型实施例不应被视为会对本发明范畴构成限制，因为本发明可允许其他等效实施例。

图1为一图，该图显示具有非均匀性的习知技艺研磨结果。

图2为根据本发明的一实施例的基材载具头的概要截面侧视图。

图3为图2的基材载具头的概要俯视图。

图4为用在本发明的实施例的加热器的透视图。

图5为根据本发明的一实施例的研磨站的截面侧视图。

图6为图5的研磨站的平面图。

为促进了解，在可能时使用相同的元件符号来表示该等图式共有的相同元件。应了解，一实施例的元件可有利地并入到其他实施例而不需特别详述。

具体实施方式

本发明的实施例大致上涉及用于研磨半导体基材的设备与方法。特别地，本发明的实施例涉及用于改善均匀性的设备与方法。

本发明的实施例提供加热机构或冷却机构或偏压加热机构，加热机构设以在研磨期间施加热能到基材的周围，冷却机构设以在研磨期间冷却基材的中心区域，偏压加热机构设以在给定的研磨垫半径上产生温度阶梯差异。