[发明专利]用于具有荧光检测的化学机械平坦化的系统和方法

说明书

技术领域

本发明描述的技术总体涉及材料处理，并且更具体地，涉及平坦化。

背景技术

通常通过多种工艺(例如，化学机械平坦化(CMP)、蚀刻等)来制造半导体器件。CMP工艺通常将化学力和机械力结合使用来使晶圆的表面平坦化。单纯进行机械研磨会造成许多表面损伤，而单纯进行湿蚀刻不能实现良好的平坦化。CMP工艺同时包括机械研磨和湿蚀刻以在晶圆上生成平滑的表面，并且为后续工艺(例如，光刻)制备晶圆。例如，CMP工艺用于避免光刻过程中的焦深问题。

发明内容

根据本发明描述的技术，提供了对物品实施化学机械平坦化的系统和方法。一种对物品实施化学机械平坦化的示例性系统包括抛光头、荧光源、抛光液、抛光垫、荧光检测器以及一个或多个处理器。抛光头被配置为对物品实施化学机械平坦化(CMP)。抛光垫被配置为支撑物品。荧光源被配置为发出入射光。抛光液被配置为实施CMP，该抛光液包括多个能够响应入射光而生成荧光的发射体粒子。荧光检测器被配置为检测荧光。一个或多个处理器被配置为基于检测到的荧光来控制抛光头。

在一个实施例中，提供了一种用于对物品实施化学机械平坦化的方法。提供了入射光。使用抛光液来对物品实施化学机械平坦化(CMP)，该抛光液包括多个能够响应入射光而生成荧光的发射体粒子。检测荧光。响应于荧光，化学机械平坦化停止。

根据本发明的一方面提供了一种用于对物品实施化学机械平坦化的系统，包括：抛光头，配置为对所述物品实施所述化学机械平坦化(CMP)；抛光垫，配置为支撑所述物品；光源，配置为发出入射光；抛光液，包括能够响应所述入射光而发出荧光的多个发射体粒子；荧光检测器，配置为检测所述荧光；以及至少一个处理器，配置为基于检测到的荧光来控制所述抛光头。

在该系统中，所述抛光液还包括多个附着于所述发射体粒子的表面活性剂粒子，其中，所述表面活性剂粒子能够从所述发射体粒子处分离。

在该系统中，所述物品包括CMP停止材料，当所述CMP停止材料暴露于所述抛光液时，所述表面活性剂粒子从所述发射体粒子处分离以附着于所述物品的所述CMP停止材料。

在该系统中，当所述表面活性剂粒子附着于所述发射体粒子时，所述荧光被检测到具有第一强度，而当所述表面活性剂粒子从所述发射体粒子处分离时，所述荧光被检测到具有第二强度。

在该系统中，所述至少一个处理器配置为基于检测到的所述荧光的强度来控制所述抛光头。

在该系统中，所述至少一个处理器配置为在所述荧光被检测到具有所述第二强度时控制所述抛光头以停止所述CMP。

在该系统中，所述CMP停止材料包括氮化钛和氮化硅中的至少一种。

在该系统中，所述CMP停止材料形成所述物品中的CMP停止层。

在该系统中，所述表面活性剂粒子包括含有羟基和羧基中的至少一种的有机物分子。

在该系统中，所述发射体粒子包括CdS、CdSe、ZnS、ZnSe、ZnTe、InAs、InN、InP、GaN、GaP、GaAs、蓝铜矿以及蓝宝石中的至少一种。

在该系统中，所述抛光液还包括一种或多种研磨材料。

根据本发明的另一方面提供了一种用于实施化学机械平坦化的方法，所述方法包括：提供入射光；使用抛光液来对物品实施所述化学机械抛光(CMP)，所述抛光液包括多个能够响应所述入射光而发出荧光的发射体粒子；检测所述荧光；响应于检测到的所述荧光来调节所述CMP的实施。

在该方法中，所述抛光液还包括多个附着于所述发射体粒子的表面活性剂粒子，其中，所述表面活性剂粒子能够从所述发射体粒子处分离。

在该方法中，所述物品包括CMP停止材料，当所述CMP停止材料暴露于所述抛光液时，所述表面活性剂粒子从所述发射体粒子处分离以附着于所述物品的所述CMP停止材料。

在该方法中，当所述表面活性剂粒子附着于所述发射体粒子时，所述荧光被检测到具有第一强度，而当所述表面活性剂粒子从所述发射体粒子处分离时，所述荧光被检测到具有第二强度。

在该方法中，基于检测到的所述荧光的强度来调节所述CMP的实施。

在该方法中，当所述荧光被检测到具有所述第二强度时，停止所述CMP的实施。

在该方法中，所述CMP停止材料包括氮化钛和氮化硅中的至少一种。

在该方法中，所述CMP停止材料形成所述物品中的CMP停止层。

在该方法中，所述物品用于制造至少一个半导体器件。

附图说明