[发明专利]抛光设备及抛光方法

说明书

一些实施例包含一种设备，其具有经配置以抛光晶片的表面的抛光机构。所述抛光机构在抛光工艺期间将新鲜浆液转换为已用过浆液。至少一个发射器经配置以将电磁辐射引导到所述已用过浆液上或通过所述已用过浆液。至少一个检测器经配置以检测所述电磁辐射穿过所述已用过浆液的透射或所述电磁辐射从所述已用过浆液的反射。识别系统与所述至少一个检测器耦合且经配置以识别指示已达到所述抛光工艺的端点的所述已用过浆液的性质。控制电路与所述识别系统耦合且经配置以基于接收来自所述识别系统的触发信号而停止所述抛光工艺。一些实施例包含抛光方法。

技术领域

本发明涉及抛光设备及抛光方法；例如用于半导体衬底(例如，含硅晶片)的化学机械抛光的设备及方法。

背景技术

化学机械抛光(CMP)可用于在半导体装置(例如，集成电路)的制造期间移除材料。参考图1描述实例CMP工艺。特定来说，构造10包括支撑基底14上方的上结构12。构造10经受CMP以移除上结构12且留下其上具有平坦表面15的基底14。

结构12可包括单种材料或可包括多种材料；且在一些实施例中可称为块体、层等。

基底14可为半导体衬底。术语“半导体衬底”意味着包括半导体材料(例如，硅、锗等)的任何构造，包含(但不限于)块状半导体材料(例如半导体晶片(单独或包括其它材料的组合件))及半导体材料层(单独或包括其它材料的组合件)。术语“衬底”是指任何支撑结构，包含(但不限于)上文描述的半导体衬底。在一些应用中，基底14可对应于含有与集成电路制造相关联的一或多种材料的半导体衬底。这些材料可包含例如耐火金属材料、阻隔材料、扩散材料、绝缘体材料等中的一或多者。

可在CMP期间发生的困难与确定CMP工艺的端点相关联。特定来说，会期望在移除整个上结构12之后且在移除任何显著量的基底14之前快速停止CMP工艺。如果基底14包括相较于上结构12的相对硬材料，那么可由摩擦改变确定CMP工艺的端点。然而，如果基底14包括软材料，那么可更难以确定CMP工艺的端点。此外，如果将过大压力施加到软材料，那么软材料可在CMP工艺期间不利地变形，从而导致凹陷及/或其它非所要属性。

在一些方面中，基底14可包括异质上表面。例如，图2展示对应于半导体晶片的实例基底14。在放大图中展示基底14的表面15的区域，且此区域包含多种材料16、18及20。在一些应用中，材料16可为相对硬材料(例如，可包括碳、本质上由碳构成或由碳构成)，且材料18及20可为相对软材料。例如，材料18可包括硅、氧及碳；例如例如利用旋涂法沉积的材料。材料20可包括二氧化硅、本质上由二氧化硅构成或由二氧化硅构成；且在一些情况中可对应于低密度二氧化硅。在一些特定应用中，图2的基底14可对应于在三维交叉点集成电路架构的制造期间利用的构造。

利用CMP来暴露图2的构造10的上表面15的困难是较软材料18及20可在CMP期间利用过大压力时及/或在CMP达到所要端点之后(即，在最初暴露上表面15之后)未立即停止时变形。因此，将期望开发CMP的改进方法。

参考图3及3A描述现有技术CMP设备30。设备30包含与第一轴件34耦合且经配置以自旋(其中自旋由箭头33表示)的台板(即，桌台)32。设备还包含与第二轴件38耦合且经配置以自旋(其中自旋由箭头35表示)的晶片固持器(即，载体)36。而且，晶片固持器经配置以跨台板32的上表面横向扫掠(其中扫掠用箭头37表示)。晶片10展示为保持于晶片固持器36内。晶片10具有面向台板32的表面11，其中在抛光(即，CMP)工艺期间抛光此表面。

利用控制器40控制台板32及晶片固持器36的移动。此控制器还可在抛光工艺期间控制晶片固持器36上的向下力。向下力是晶片固持器36上的垂直力，其朝向台板32的上表面按压晶片10且在抛光工艺期间对应于晶片10的表面11上的垂直力。

设备30包含将浆液42施配到台板32上的施配器40。施配器40可被视为浆液施配机构的部分且与含有浆液的贮槽(未展示)流体连通。