[发明专利]抛光系统、抛光垫及相关方法

说明书

本申请案涉及一种抛光系统、抛光垫及相关方法。一种化学机械抛光系统包含：可旋转头，其用于将晶片安装到其；抛光垫，其经安装到可旋转压板；及流体施配器，其用于将流体施配到所述抛光垫的表面上。所述抛光垫包含压电致动器阵列。所述化学机械抛光系统包含可操作地耦合到每一压电致动器的控制器。所述控制器测量由所述阵列的所述压电致动器输出的电压，基于所述经测量电压定性地确定所述晶片表面的形貌，且基于所述经确定形貌调整所述抛光垫的至少一个部分的攻击性。所述控制器通过在一或多个压电致动器中引发压电效应或逆压电效应以调整所述抛光垫的表面形貌来调整所述攻击性。

优先权主张

本申请案主张2019年1月28日申请针对“抛光系统、抛光垫及相关方法(PolishingSystem,Polishing Pad,And Related Methods)”的序列号为16/259,832的美国临时专利申请案的申请日期的权益。

技术领域

本公开的实施例大体上涉及半导体处理领域，且更具体来说，涉及半导体晶片的平坦化。

背景技术

多年来，针对一些应用可在制造期间被特性化为半导体晶片的化学机械抛光的化学机械平坦化(CMP)已成为常用技术。CMP系统通常由可旋转抛光垫、可旋转晶片载体及流体施配器组成，所述流体施配器用于在CMP工艺期间将可或可不包括浆料的流体施配到抛光垫上。作为非限制性实例，CMP的一个使用领域是在半导体衬底上的装置制造期间平坦化一个别层(电介质、金属或电介质及金属的组合)。CMP移除IC层的非期望形貌特征，例如镶嵌工艺之后的过量金属沉积、从浅沟槽隔离(STI)步骤移除过量氧化物或平坦化层级间电介质(ILD)及金属间电介质(IMD)层。用于IC制造中的CMP的主要目的是在沉积及图案化循序材料的每一动作中维持表面平坦度以维持各种叠加材料层级的对准且保留所述层级的特征的临界尺寸。

在CMP工艺期间，流体(例如，浆料)与衬底的化学相互作用在抛光表面处形成化学改质层。同时，流体中的研磨剂可与化学改质表面层机械地或化学地相互作用，从而导致材料移除。抛光垫通常由刚性、微孔聚合物材料(例如聚氨酯)制成，且执行若干功能，包含提供均匀流体输送、反应产物从晶片的经暴露表面的分布及移除、及由抛光头跨晶片施加的经施加法向力(其在行业中也可称为“压力”)的均匀分布。在纳米到微米尺度下，薄表面层的形成及移除中垫及流体的相互作用确定移除速率(RR)、表面平坦度、表面非均匀性、表面缺陷及材料移除选择性。在所述方面，抛光垫的局部材料/摩擦/机械性质对于半导体衬底的表面区域的局部平坦化及使用CMP工艺实现的全局表面平坦化两者都是重要的。

在许多常规CMP系统中，在晶片的不同区域之间不存在经施加法向力差，因为难以在晶片表面的所有区域当中控制施加到晶片的法向力。此问题又可引起跨晶片的整个表面的化学机械平坦化工艺的均匀性的缺乏。均匀性的缺乏又可引起晶片的中心区域与晶片的外围区域之间的晶片材料移除的速率及程度差异。因此，实际上，难以获得均匀晶片平坦度品质。

另外，晶片材料移除的速率及程度差异导致晶片的中心区域与晶片的外围区域之间的厚度差异引起光从晶片不同地反射。光的不同反射可容易在晶片上执行的后续工艺(例如缺陷扫描工艺)中导致检测失败或误报。

为了解决这些问题，已使用不同硬度的抛光垫来实现跨晶片表面的不同压力分布，已采用多区气囊抛光头技术来改变施加于晶片的不同、大区域上的压力。然而，此类方法在较小、局部尺度(例如微米尺度或纳米尺度)下解决晶片表面上的表面形貌异常方面是不成功的。

发明内容