陰極保護的墊調理器及使用方法技術

本發明專利技術提供一種用于化學機械平面化的陰極保護墊調理器(100)，包括：金屬基板(112)的研磨構件(110)、支撐載體(120)，以及固定到所述支撐載體(120)的周邊邊緣(124)上的陽極(130)。陰極保護電路(140)被構造為如果與電解質溶液接觸則提供從所述陽極(130)至所述研磨構件(110)的陰極保護電流。還公開了使用所述陰極保護墊調理器(100)的方法。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術廣義地涉及用于半導體晶圓的化學機械平面化的墊調理器及其使用方法。技術背景化學機械平面化(CMP)為在亞微米技術集成電路(IC)的制造中廣泛使用的加工 技術。由于隨著技術節點的縮減而不斷降低的光刻焦點深度，半導體晶圓的工作面的平面 性已成為一種必需。CMP為其中使用了拋光墊及拋光漿料的拋光/材料移除工藝。該拋光 漿料通常具有腐蝕性。由于上光，拋光墊的材料移除效率通常在長時間使用后下降。為了 保持恒定的材料移除效率，使用墊調理器來對拋光墊進行去光(unglaze)(即調理)。由于晶圓平面化，產生了某些問題，包括微劃痕(即，微米級的劃痕)，拋光不足或 過度拋光以及形成凹陷。微劃痕的主要原因包括來自漿料的磨粒、來自拋光的松散材料、來 自墊調理器的松散金剛石以及來自墊調理器的金屬顆粒。除了微劃痕，一些金屬例如鎳可造成污染問題。例如，在晶圓表面嵌入的鎳顆粒可 造成有源/無源器件和連接體的電性能或可靠性性能的改變。例如，金屬氧化物半導體場 效應晶體管(MOSFET)的電性能可能受到鎳污染的不利影響。另外，當鎳污染引起分開的銅 線路之間電氣橋接時，銅連接體可變為電短路。
技術實現思路
在一個方面，本專利技術提供了用于化學機械平面化的陰離子保護墊調理器，包括研磨構件，其包括具有研磨表面和與該研磨表面相背對的背表面的金屬基板，其 中研磨表面包括固定到金屬基板的磨粒；支撐載體，其具有容納表面以及與容納表面相鄰的周邊邊緣，其中容納表面固定 到研磨構件的背表面并且與之相鄰；固定到周邊邊緣的陽極；和陰極保護電路，如果與電解質溶液接觸，該電路被構造為提供從陽極至金屬基板 的陰極保護電流。在一些實施例中，陰極保護電路包括具有正端子和負端子的電池，其中正端子電 耦合至陽極，并且其中負端子電耦合至金屬基板。在一些實施例中，電池至少部分地設置在 支撐載體的腔體內。在一些實施例中，負端子通過導熱性粘合劑至少部分地固定到金屬基 板。在一些實施例中，周邊邊緣具有與研磨構件相鄰的傾斜部分，并且陽極被設置在傾斜部 分上。有利的是，根據本專利技術的陰離子保護墊調理器在半導體晶圓的化學機械平面化過 程中相對于金屬基底的氧化是受抑制的，這可導致半導體晶圓的微刮痕和/或污染。根據本專利技術的墊調理器是有用的，例如，在半導體晶圓的化學機械平面化期間使 用。因此，在另一個方面，本專利技術提供調理墊的方法，該方法包括根據本專利技術在半導體晶圓 的化學機械平面化過程中使用墊調理器。在一些實施例中，在半導體晶圓的化學機械平面化過程中，陰極保護墊調理器與墊接觸。上述實施例能夠以其任何組合來實施，除非根據本專利技術的教示，清楚地表明此類 組合是錯誤的。本專利技術的特征和優點應通過考慮具體實施方式以及所附權利要求書而進一步理解。附圖說明圖1為根據本專利技術的一個實施例的示例性墊調理器100的透視圖2為示于圖1中的墊調理器100的橫截面側視圖3為示例性墊調理器200的示意性俯視圖；和圖4為示例性墊調理器300的示意性俯視圖。盡管上述各圖示出了本專利技術的若干實施例，但如論述中所述，也可以構想出其他 實施例。在所有情況下，本公開都是示例性而非限制性地示出本專利技術。應當理解，本領域的 技術人員可以設計出大量其他修改形式和實施例，這些修改形式和實施例也在本專利技術的原 理的范圍和精神內。附圖可能并未按比例繪制。在所有附圖中，相同參考標號可以用來表 示相同部件。具體實施方式現在參見圖1和圖2，用于化學機械平面化的示例性陰極保護墊調理器100包含 研磨構件110、支撐載體120、陽極130和陰極保護電路140。研磨構件110包括金屬基板 112，該金屬基板112具有研磨表面114和與研磨表面114相背對的背表面116。研磨表面 114包括固定到金屬基板112的磨粒118。支撐載體120具有容納表面122和與容納表面 122相鄰的周邊邊緣124。容納表面122通過導熱性粘合劑119層固定到研磨構件110的 背表面116并且與之相鄰。陽極130固定到周邊邊緣124。如果與電解質溶液接觸，陰極保 護電路140被構造為提供從陽極130至金屬基板112的陰極保護電流。金屬基板包括一種或者多種金屬和/或金屬合金，并可包括磨粒周圍的硬釬焊合 金。合適金屬的實例包括不銹鋼、鉻、鈦、鈦合金、鋯、鋯合金、鎳及其合金。基板可通過任何 合適的工藝包括，例如，硬釬焊或電鍍(例如鎳電鍍)形成。示例性鎳合金包括含有約80 百分比的鎳和約20百分比的鉻的鎳合金。根據需要，金屬基板可為剛性的、半剛性的或柔 性的，并可相對薄(如，金屬薄片)或厚。研磨構件可，例如，通過燒結成形為適當形狀(例如，圓盤狀)的基體材料與設置 在基體材料主表面上的磨粒而形成。該基體材料包括硬釬焊合金和燒結的抗腐蝕金屬粉 末。當加熱到預定溫度時，硬釬焊合金變成液體并圍繞磨粒流動。另外，硬釬焊合金與磨粒 反應并形成化學鍵。為了形成化學鍵，硬釬焊合金的組合物包括已知與具體磨粒反應，從而 形成化學鍵的元素。例如，如果使用金剛石磨粒，硬釬焊合金可包含可與金剛石反應并形成 化學鍵的下列元素中的至少一種鉻、鎢、鈷、鈦、鋅、鐵、錳或硅。作為進一步的例子，如果使 用立方氮化硼磨粒，硬釬焊合金可以包含可與磨粒形成化學鍵的下列元素中的至少一種 鋁、硼、碳以及硅，如果使用氧化鋁磨粒，硬釬焊合金可以包含鋁、硼、碳和硅中的至少一種。 然而，應該認識到，硬釬焊合金除了包含與磨粒反應并形成化學鍵的一種或多種元素外，還 可包含多種惰性元素。示例性磨粒包括具有至少8且更通常的，至少9的摩氏硬度的磨粒。合適的磨粒 包括(例如)熔融氧化鋁、陶瓷氧化鋁、熱處理氧化鋁、碳化硅、碳化硼、碳化鎢、氧化鋁-氧 化鋯、氧化鐵、金剛石(天然的和合成的)、二氧化鈰、立方氮化硼(CBN)、金剛石、石榴石、金 剛砂、氧化亞硼以及它們的組合。磨粒還可包括表面處理或涂層，諸如偶聯劑或金屬或陶瓷 涂層。可用于本專利技術的磨粒通常具有的平均粒度范圍為20微米至1000微米，但也可使用 其他粒度。更通常地，磨粒具有的平均粒度為約45微米至625微米，或約75微米至300微 米。通常，研磨構件的形狀為盤形或者環形或其部分，但也可使用其它形狀。如果在 支撐載體上安裝多個研磨構件，那么可取的是針對每個研磨構件均存在相應的陰極保護電 路。研磨表面的一部分，通常鄰近盤的邊緣，可基本上不含磨粒。適于用作研磨構件的示例 性研磨盤也在美國專利No. 5，620，489 (Tselesin)和6，123，612 (Goers)有所描述。研磨構件固定到支撐載體上，使得研磨構件的研磨表面暴露并可用于研磨。支撐載體能夠安裝在CMP裝置內，該支撐載體在形狀和尺寸的變化取決于待使用 的設備。通常，支撐載體基本上為盤形，但這不是必須的。支撐載體具有容納表面和周邊邊 緣。在一些實施例中，周邊邊緣包括傾斜部分。支撐載體可由，例如，合成聚合物材料(例 如，塑料或者熱固塑料)、陶瓷材料和/或合適抗腐蝕金屬形成。在一個示例性實施例中，該 支撐載體由聚碳酸酯形成。研磨構件可使用任何合適緊固技術包括，例如粘合劑(例如，導電性粘合劑)和/ 或機械緊固件固定到支撐載體，前提條件是保持足夠的陰極保護電路。陽極材料的選擇將會受到在CMP過程中所使用材料的影響并在本領域內的技術 人員的能力本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.07.15 US 12/837,0551.一種用于化學機械平面化的陰極保護墊調理器，包括研磨構件，所述研磨構件包括具有研磨表面和與所述研磨表面相背對的背表面的金屬基板，其中所述研磨表面包括固定到所述金屬基板上的磨粒；支撐載體，所述支撐載體具有容納表面以及與所述容納表面相鄰的周邊邊緣，其中所述容納表面固定到所述研磨構件的所述背表面并且與之相鄰；固定到所述周邊邊緣的陽極；和陰極保護電路，所述陰極保護電路被構造為如果與電解質溶液接觸則提供從所述陽極至所述金屬基板的陰極保護電流。2.根據權利要求1所述的陰極保護墊調理器，其中所述陰極保護電路包括具有正端子和負端子的電...

【專利技術屬性】
技術研發人員：V·J·拉雷，林文杰，
申請(專利權)人：三M創新有限公司，
類型：
國別省市：