[发明专利]CMP中的温度和浆体流动速率控制

说明书

本案提供一种化学机械抛光系统，包括用于将抛光液分配至抛光垫上的抛光端口，以及用于控制抛光液至端口的流动速率的液体流动控制器，用于控制抛光垫的温度的温度控制系统，以及控制系统。控制系统被配置成获得基准去除速率、基准温度和基准抛光液流动速率。存储将去除速率与抛光液流动速率和温度相关的函数。函数用于确定减小的抛光液流动速率和调整后的温度，使得所得去除速率不低于基准去除速率。控制液体流动控制器来以减小的抛光液流动速率分配抛光液并控制温度控制系统，使得抛光处理达到调整后的温度。

技术领域

本公开关于化学机械抛光(chemical mechanical polishing；CMP)中抛光垫的温度和抛光液(例如浆体)的流动速率的组合控制。

背景技术

集成电路通常通过在半导体晶片上连续沉积导电层、半导体层或绝缘层而形成于基板上。各种各样的制造工艺要求对基板上的层进行平坦化。例如，一个制造步骤涉及在非平面表面上沉积填料层并抛光此填料层，直到暴露图案化层的顶表面或保留期望厚度的层。平坦化还可用于实现后续光刻步骤。

化学机械抛光(CMP)为一种公认的平坦化方法。此平坦化方法通常需要将基板安装在承载头上。基板的暴露表面通常靠着旋转的抛光垫放置。承载头对基板提供可控负载以将基板抵靠住抛光垫。将抛光液(通常为具有研磨颗粒的浆体)供应至抛光垫的表面。

抛光处理中的去除速率可能会对温度敏感。已经提出了用于在抛光期间控制温度的各种技术。

发明内容

在一个方面中，化学机械抛光系统包括：平台，用于支撑抛光垫；承载头，用于将基板保持与抛光垫接触；电动机，用于在平台与承载头之间产生相对运动；抛光液输送系统，包括用于将抛光液分配在抛光垫上的端口以及在端口与抛光液供应器之间的流动线中的液体流动控制器，液体流动控制器用于控制抛光液至端口的流动速率；温度控制系统，用于控制抛光垫的温度；以及控制系统，耦接至液体流控制器和阀。控制系统被配置成获得基准去除速率值，获得基准温度值和基准抛光液流动速率值，存储将去除速率与抛光液流动速率和温度相关的函数，使用此函数确定减小的抛光液流动速率值和调整后的温度值，使得所得去除速率值等于或大于基准去除速率值，以及控制液体流动控制器以按减小的抛光液流动速率值分配抛光液，以及控制温度控制系统使得抛光处理温度达到调整后的温度值。

实施方式可包括以下中的一项或多项。

温度控制系统可为加热系统，例如平台中电阻加热器、被定位以将热引导至抛光垫上的加热灯、或将除了抛光液之外的加热流体输送至抛光垫上的分配器中的一个或多个。温度控制系统可为冷却系统，例如延伸穿过平台的冷却剂通道、平台上的热电冷却器、或将除了抛光液之外的冷却剂流体输送至抛光垫上的分配器中的一个或多个。

可能的优点包括但不限于以下一项或多项。

诸如浆体的抛光液至抛光垫的流动速率可减小，同时保持去除速率。抛光液的使用量更少，耗材成本和整体运行成本降低。

在附图和下面的描述中阐述了一个或多个实施方式的细节。其他方面、特征和优点将从说明书和附图，以及权利要求中变得显而易见。

附图说明

图1A为抛光设备的抛光站的示例的示意剖视图。

图1B为化学机械抛光设备的示例抛光站的示意俯视图。

图2图示了显示作为流动速率和温度的函数的去除速率的实验结果。

具体实施方式

化学机械抛光系统的所有权总成本取决于抛光工具的初始投资成本和抛光过程中使用的耗材(例如，抛光液)的成本。特别地，在CMP中使用的抛光液(例如，研磨浆体)对总成本的贡献特别大。然而，不能简单地任意降低抛光液的流动速率，因为这会降低去除速率，从而降低吞吐量。例如，在一些金属抛光处理中，将浆体流动速率降低30％将导致去除速率下降10％，从而导致吞吐量下降约10％。