[发明专利]电场辅助化学机械抛光系统及其方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种新颖的抛光垫结构设计、运用此一抛光垫电场辅助化学机械抛光系统，以及运用此一抛光垫之抛光方法有关。特别是与一种借着将正、负极交错地连接至位于抛光垫上的各个凹孔内之金属底部，以产生电渗透现象与电化学反应的抛光垫结构设计有关。其可以兼具有效降低残留应力、有效降低缺陷的产生、移除速率快以及可以维持研磨颗粒均一性等优点及功效。

【背景技术】

在制造集成电路时，常常需要在一半导体晶圆表面上进行沈积，并接着自其上移除多层次之导电、半导电及介电材料。一般而言，在半导体晶圆表面上沈积材料层后，晶圆之表面会变得不平坦，因此，便需要进行将晶圆表面加以平坦化的相关作业。平坦化作用用来移除例如粗糙表面、刮痕及受污染部分等等，非所欲之表面构形及表面缺陷。

化学机械加工(Chemical Mechanical Polishing，CMP)为一种用于半导体晶圆的平坦化技术，其将一半导体晶圆装在一化学机械抛光装置中，并使之与一抛光垫相接触；同时借着将一化学体系(chemical-base)之研磨液，导入至晶圆与抛光垫之间的间隙内，并且利用所述研磨液及抛光垫之间的化学、机械作用，进而使得晶圆表面得以进行抛光与平坦化作用。

然而，化学机械抛光作用虽是现今半导体制程中，用来达到全域性平坦化的一项重要技术，但是当化学机械研磨制程被应用于以铜导线与以Low-k(低介电值)材料为主的介电层之多层导线架构的平坦化制程中时，其往往需面对残留应力、刮痕以及在平坦化作用之后的后续清洗等等需要进一步克服的问题。

如图十一所示，在以化学机械抛光之方式对一半导体晶圆90进行抛光作业后，铜导线91之内部常常会出现产生孔洞911，而在所述铜导线91与半导体晶圆90的氧化层92之间，也同样会出现具有孔洞911之问题，进而造成半导体晶圆之缺陷。因此，目前仍有必要研发新产品，以解决上述缺点及问题。

【发明内容】

本发明之目的在于提供一种新颖的抛光垫结构设计，其包括一底盘；一抛光垫本体，其不具导电性并且被设置于所述底盘上，同时在所述抛光垫本体上具有若干凹孔；若干个金属底部，其等被设置于所述等凹孔内，并且在每一所述等凹孔内都具有一金属底部；一电源正极导线，其用于电性连接至一正极电源供应部；以及一电源负极导线，其用于电性连接至一负极电源供应部；其中所述电源正极导线及所述电源负极导线，穿过所述底盘而交错地连接至所述若干金属底部。所述等金属底部之材质较佳地为铜。

在上述之抛光垫结构设计中，所述若干凹孔之间较佳地具有一细槽孔，以允许任两个相邻凹孔之间的电性与流体通连，而所述细槽孔的宽度较佳地比所述金属底部之宽度更窄。另外所述金属底部之边缘较佳地并且不与所述抛光垫本体接触。

在本发明的另一实施方式中，本发明之抛光垫结构设计可以进一步包含有一沟槽，在每一沟槽内具有两个以上之金属底部，并且所述沟槽之宽度较所述金属底部之宽度更宽。此外，于本发明之抛光垫上之所述若干凹孔，以大体上与所述沟槽之延伸方向平行之方向而排列成一凹孔列，并且所述凹孔列与所述沟槽彼此平行并且交错地设置于所述抛光垫上。

在本发明的另一实施方式中，本发明之抛光垫上的所述等凹孔与所述沟槽之间还包括一沟渠，以允许所述等凹孔列与所述沟槽之间之间的电性与流体通连，其中所述沟渠之宽度较佳地比所述金属底部之宽度更窄。

本发明另外提供一种电场辅助化学机械抛光系统及运用所述系统之抛光方法，其可以有效降低残留应力、有效降低缺陷的产生、并且具有移除速率快，以及可以维持研磨颗粒均一性等优点及功效，以解决习知技术易于产生残留应力以及晶圆易产生缺陷等问题。

在上述之电场辅助化学机械抛光系统中，其包括：一本体，其具有一工件固定部及一平台，并且所述工件固定部与所述平台间之垂直距离可加以调整；所述平台具有一驱动部，其用以驱动所述平台转动；一依据本发明之抛光垫，其设于所述平台上；一电源供应部，其具有一电源正极源及一电源负极源，所述电源正极源及所述电源负极部分别连接至依据本发明之抛光垫的电源正极导线以及电源负极导线上；以及一研磨液供应部，其用于将一研磨液分布于所述依据本发明之抛光垫上。

本发明又另外提供一种电场辅助化学机械抛光之方法，其包括下列步骤：

[1]准备步骤：准备一依据本发明之电辅助化学机械抛光系统；