[发明专利]用于从颗粒浆液中选择性移除大颗粒的过滤器

说明书

本申请是申请号为200980149648.2，申请日为2009年12月09日，发明名称为“用于从颗粒浆液中选择性移除大颗粒的过滤器”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明大体涉及用于从包含大颗粒和小颗粒的浆液中分离大尺寸颗粒部分的过滤器，具体地讲涉及化学机械抛光(CMP)浆液。

背景技术

在半导体装置的一般大规模生产中，在单个半导体晶圆的若干层上对数百个相同的“集成”电路迹线进行光刻成像，然后将此半导体晶圆切割成数百个相同的裸片或芯片。在每个裸片层中，电路迹线均与下一层通过绝缘材料实现绝缘。希望使所提供的绝缘层具有平滑的表面形貌。就这一点而言，相对粗糙的表面形貌可导致随后沉积的层覆盖不良，且层与层之间形成空隙。随着半导体裸片中的电路密度继续增大，任何此类缺陷都将是不可接受的，并且可使该电路不工作或达不到其最佳性能。

为达到生产基本无缺陷的裸片所需的较高平面度，化学机械抛光(CMP)工艺逐渐普及起来。这种工艺涉及对晶圆表面进行化学蚀刻与机械抛光或碾磨相结合。化学和机械操作相结合可控制材料的移除。通过在受控的温度、压力和化学组成条件下，将半导体晶圆紧靠旋转的抛光表面固定，或换句话讲相对于抛光表面移动晶圆而完成CMP。抛光表面可以是由较软和多孔的材料形成的平面垫，用化学反应性和研磨剂含水浆液将抛光表面浸湿。该含水浆液可以是酸性的或碱性的，其通常包含磨粒；诸如过渡金属螯合盐或氧化剂之类的反应性化学试剂；以及辅剂，如溶剂、缓冲液和钝化剂。在该浆液中，盐或其他试剂提供化学蚀刻作用，而磨粒则与抛光垫相配合地提供机械抛光作用。基本CMP工艺在以下美国专利中有进一步描述：5,709,593；5,707,274；5,705,435；5,700,383；5,665,201；5,658,185；5,655,954；5,650,039；5,645,682；5,643,406；5,643,053；5,637,185；5,618,227；5,607,718；5,607,341；5,597,443；5,407,526；5,395,801；5,314,843；5,232,875；和5,084,071。

用于CMP的浆液在以下美国专利中有进一步描述：5,516,346；5,318,927；5,264,010；5,209,816；4,954,142，它可以是氧化物型(即陶瓷型)磨粒，或是金属型磨粒。常用的氧化物型颗粒包括二氧化硅(SiO₂)、二氧化铈(CeO₂)、碳化硅(SiC)、氮化硅(Si₃N₄)、氧化铁(Fe₂O₃)、氧化铝(Al₂O₃)等，常用的金属颗粒包括钨和铜。对于氧化物型浆液，该浆液可以具有低至介于约0.02至0.3μm之间的平均磨粒粒度。

由于暴露于空气，以及在其自身的平面化进程中出现的聚集和干燥，浆液中会形成较大的颗粒。虽然金属型浆液通常比氧化物型浆液更易聚集，但根据浆液的组成和环境条件，这两种类型中的任一种浆液都可能会存在此问题。如果CMP浆液中夹带有聚集的颗粒，将会严重损坏正在进行平面化的晶圆表面。此外，已知为实现低缺陷率和高晶圆产量，各连续晶圆基底都应在基本相似的条件下进行抛光。

CMP工艺液流可在使用时进行过滤，以便从剩余的浆液中分离尺寸大于预定限值的聚集颗粒。最初，提出使用具有常规膜元件的过滤器，这些过滤器可为相转化类型或双向轴向拉伸类型，其通常具有介于0.3至0.65μm之间的颗粒保留额定值。但在使用时观察到此类型的膜过滤器几乎瞬间就载满颗粒，随即判断其不适用于CMP工艺。常规膜过滤介质的特性在以下美国专利中有更详细的描述：5,449,917；4,863,604；4,795,559；4,791,144；4,770,785；4,728,394和3,852,134。