[发明专利]用于电化学－机械抛光的方法和装置

说明书

技术领域

本发明总体上涉及微特征工件(microfeature workpiece)加工，更具体地涉及对微特征工件应用电化学-机械抛光和/或平面化(ECMP)的方法和装置。

背景技术

集成电路通常源自于半导体晶片。半导体晶片的生产基于大量各种操作，包括掩模、蚀刻、沉积、平面化等。典型地，平面化操作基于化学机械平面化(CMP)加工。在CMP加工期间，晶片载体保持和转动半导体晶片，同时晶片接触CMP垫。具体地，在平面化加工期间，CMP系统将压力施加至晶片载体，引起晶片压向CMP垫的抛光表面。该镜片载体和/或CMP垫的抛光表面彼此相对被转动，以使晶片的表面成为平面。

用于平面化晶片的另一种方法包括电化学-机械平面化(ECMP)，在其中将电势施加到该晶片，同时该晶片接受CMP加工。在常规ECMP系统中，使用电解极化液体，将电势施加到该晶片。施加到晶片的电势引起金属离子经由电抛光从晶片的金属层被驱赶出，同时额外的材料经由电化学-机械抛光被移除。因此，过度移除速度(over removal rate)以下面方程为特征：

(1)移除速度＝电抛光(EP)速度+电化学-机械抛光(ECMP)速度，

其中EP速度为仅通过电抛光移除材料的速度，并且ECMP速度为通过与之晶片表面的物理应用和额外电相互作用两者一起组合的化学溶液移除材料的速度。然而，对晶片的电抛光和ECMP二者的未受控制的应用不可能产生完全均匀的整体材料移除速度。

附图说明

图1是根据本发明实施例的使用电化学-机械抛光技术从微特征工件移除材料的示意性侧视图。

图2是根据本发明实施例在微特征工件的抛光期间图1中所示系统的示意性侧视图。

图3是根据本发明实施例配置的抛光垫和电极的示意性顶视图。

图4是根据本发明实施例的经由电化学-机械抛光从工件移除材料的流程图。

具体实施方式

本发明涉及通过电化学-机械抛光从微特征工件移除材料的方法和装置。根据本发明的一个方面的方法包括使微特征工件与抛光介质的抛光表面相接触，在至少一个电极远离微特征工件放置的情况下将微特征工件置于与第一电极和第二电极的电连通中，并且将抛光液体设置在抛光表面和微特征工件之间。微特征工件和抛光表面中之至少一个相对于另一个是移动的。电流通过电极和微特征工件，以将材料从微特征工件移除，同时微特征工件接触抛光表面。抛光液体的至少部分通过抛光表面中的至少一个凹陷，以使抛光液体中的间隙被定位在微特征工件和面向微特征工件的凹陷的表面之间。

在本发明的另一具体方面中，微特征工件可相对于抛光垫被转动。从微特征工件移除材料可以包括通过电化学-机械抛光移除该材料的至少第一部分和通过电抛光不移除材料、或者通过电抛光移除少于第一部分的第二部分。微特征工件可以以大约50rpm至大约500rpm的速度被转动，并且可以每分钟低于一公升的速度布置抛光液体。

根据本发明的另一方面的装置包括支撑部件，配置该支撑部件可拆卸地将微特征工件承载在抛光位置。定位第一和第二电极以在该工件由支撑部件承载时将电流传导到微特征工件，在该工件由支撑部件承载时使用与该工件远离的电极中至少之一。在至少一个电极和支撑部件彼此相对是可移动的情况下，在至少一个电极和支撑部件之间设置抛光介质。该抛光介质具有带有至少一个凹陷的抛光表面，该凹陷被定位以容纳抛光液体。至少一个凹陷具有面向支撑部件且远离该抛光面的凹陷面，以使凹陷中的抛光液体在该抛光位置和凹陷面之间形成间隙。

在本发明的另一具体方面中，凹陷可具有通常正交于抛光面从大约0.5mm至大约10mm的尺寸，以及在本发明的又一具体方面中，从大约2mm至大约4mm。在又另一具体实施例中，凹陷面包含至少一个电极的表面，和抛光面向上面向支撑部件。