化学机械平面化的方法、设备和浆液技术

用于制品（２５）例如半导体晶片化学机械平面化的方法和设备（１０）使用含有二氧化碳溶剂或亲二氧化碳组合物的抛光浆液．还可使用二氧化碳溶剂清洗步骤和设备（１０）。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
化学机械平面化的方法、设备和浆液相关申请书本申请书为2000年11月7日提交的共同拥有的共同未决的09/707755的部分继续申请，后者的公开内容在这里全部作为参考并入。专利技术范围本专利技术涉及用于制品例如半导体晶片化学机械平面化的方法和设备。专利技术背景集成线路(IC)工业的目前趋势包括制备有更高芯片密度的更小的器件。降低芯片的尺寸可使芯片的制造费用下降。此外，有更小尺寸的器件可能是有利的，因为器件的延迟也可下降，从而使性能提高。此外，通过加入多层(multiple level)金属化可使器件的性能提高。多层金属互连的应用为有较短互连长度的较宽互连层尺寸作好准备。因为这样的过去仅单层器件才有可能，所以互连延迟中相应的下降得以实现。然而，随着加入许多互连层，用每一层构造而形成的表面形貌变得恶劣。如果不加解决，这些表面形貌可对器件的可靠性产生不好的影响。随着线路尺寸下降，互连层必需完全平面化，以便制备可靠的高密度器件。化学机械平面化(CMP)迅速变成使层间(interlevel)介电(ILD)层表面平面化以及在集成线路中绘制金属图案的技术选择。例如，参见Muraka等的US5637185。通常，CMP法涉及在受控的向下压力下相对旋转的润湿的抛光表面固定或旋转半导体晶片。含有抛光剂例如氧化铝或氧化硅的化学浆-->液通常用作研磨介质。此外，化学浆液还可含有用于刻蚀晶片的不同表面的化学刻蚀剂。在典型的器件制备中，CMP首先用于仅含有介电层的ILD层表面的完全平面化。随后形成沟槽和道路，然后按已知的沉积技术用金属填满。然后通常CMP通过从ILD除去过量的金属用于绘制金属图案。参见Murakara的论文。CMP的一个问题是产生大量需要处理和废液管理的流体流。例如，可能有如下问题：浆液的毒性，含金属的浆液流出物的潜在毒性，以及用于后抛光或后平面化的被污染的清洗溶液的毒性。在CMP过程中水耗量估计为10至20加仑/加工晶片。CMP废液由高度毒性的化学品组成，然而寻找将CMP废液转化成更好处理形式的方法的进展很小。通常参见“Chemical Mechanical Planarization Tries to KeepUp”，Gorham Advanced Materials，(March 2,2000)。不含水的CMP抛光浆液在Zhou等的US5863307中公开，但这种浆液优选使用四氯化碳。因此，人们需要实施化学机械平面化的新途径和用于CMP抛光浆液的新配方。另一问题是通过使用水可能造成衬底的污染。这样的污染可包括不希望的/不要求的氧化或微量离子或残留水，影响介电层特别是CVD层、自旋层和多孔层。专利技术概述本专利技术基于含有二氧化碳作为溶剂的CMP抛光浆液的研制，抛光浆液单独含有亲二氧化碳的组合物或含有它与一种或多种另外的共溶剂的组合物，以及基于使用这样的浆液的方法，在某些实施方案中还包括二氧化碳溶剂清洗。含二氧化碳可提供一种很容易从浆液的其他组分或清洗溶剂中分离的溶剂介质，从而减少了用于随后的废液处理的浆液或清洗溶剂的体积。根据本专利技术的优选方法，用于制品例如半导体晶片表面化学机械平面化的方法包括：提供含二氧化碳的抛光浆液；提供抛光垫；以及抛光垫和抛光浆液对制品(例如晶片)的表面接触，从而使制品表面平面-->化。接触步骤可在含二氧化碳的气氛中在高于常压下进行。所述的方法可包括在接触步骤后用二氧化碳溶剂清洗制品(例如晶片)表面的步骤。所述的方法可包括使垫和制品中至少一个相对另一个旋转。制品可沿第一方向旋转，而垫沿相反的方向旋转。也可将制品固定在静止位置。垫可包括相对于制品线性移动的连续线性带状垫。在提供抛光浆液、提供抛光垫和抛光垫和抛光浆液对制品表面接触的每一步骤过程中，可将制品(例如晶片)放是在压力容器中。所述的方法还可包括在高于常压的压力下蒸馏至少一部分抛光浆液，以便从抛光浆液的其余部分中分离二氧化碳。根据本专利技术的另一些优选的方法，用于制品例如半导体晶片表面化学机械平面化的方法包括：提供亲二氧化碳的抛光浆液；提供抛光垫；以及抛光垫和抛光浆液对制品的表面接触，从而使制品表面平面化；以及用含二氧化碳的溶剂清洗制品的表面。接触步骤可在所含二氧化碳不超过常用大气条件下的数量的气氛中进行。接触步骤和清洗步骤可在共用的压力容器中进行。抛光浆液可包含可溶于二氧化碳的聚合物。根据本专利技术的另一些优选的方法，用于制品例如半导体晶片表面化学机械平面化的方法包括：提供亲二氧化碳的抛光浆液；提供抛光垫；以及抛光垫和抛光浆液对制品的表面接触，从而使制品表面平面化。接触步骤可在含有二氧化碳的气氛中在高于常压的压力下进行。根据本专利技术的优选实施方案，用于制品例如半导体晶片表面化学机械平面化的设备包括抛光垫；含有二氧化碳的抛光浆液；以及用来固定制品的制品固定部件，以致制品的表面可与抛光垫和抛光浆液接触。根据本专利技术的另一些优选实施方案，用于制品例如半导体晶片表面化学机械平面化的设备包括抛光垫；亲二氧化碳的抛光浆液；以及用来固定制品的制品固定部件，以致制品的表面可与抛光垫和抛光浆液接触。本专利技术的另一方面是CMP抛光浆液，它含有：(a)研磨颗粒物(例-->如1至20％(重量))；和(b)任选的但优选的刻蚀剂(例如0或0.1至50或70％(重量))；以及(c)二氧化碳溶剂(优选密相(dense)二氧化碳、更优选液体二氧化碳)(例如至少20或30％(重量))。本专利技术的另一方面是亲二氧化碳的CMP抛光浆液，它含有：  (a)研磨颗粒物(例如1至20％(重量))；(b)刻蚀剂(例如0.1至50％(重量))；(c)溶剂(例如至少30％(重量))；以及(d)二氧化碳可溶的聚合物(例如1至20或30％(重量))。熟悉本专业的技术人员通过阅读附图和随后的优选实施方案的详述将认识到本专利技术的各项目的，这样的描述仅是对本专利技术的说明。附图简介图1为本专利技术设备的图示说明，平面化步骤在压力容器中通过旋转垫进行；图2为本专利技术设备的供选择实施方案的图示说明，平面化步骤在压力容器中通过线性连续带进行；图3为本专利技术CMP体系的图示说明；图4为本专利技术另一实施方案的CMP体系的图示说明；图5为本专利技术另一实施方案的CMP体系的图示说明；图6为本专利技术另一实施方案的CMP体系的图示说明。优选实施方案的详述现参考附图更全面地描述本专利技术，其中示出本专利技术优选的实施方案。但是，本专利技术可包含许多不同的形式，不应将本专利技术限制到这里所述的实施方案；相反，提供这些实施方案以便对于熟悉本专业的技术人员来说，使这一公开内容更详尽和完全，并全面说明本专利技术的范围。相同的数字指相同的部件。通常，本专利技术可用于制备各种制品，例如集成电路(ICs)，包括例如包括存储器IC例如随机存取存储器(RAMs)、动态随机存取存储器(DRAMs)或同步DRAMs(SDRAMs)。所述IC还可包括其他类型电路-->例如特殊应用IC(ASICs)、合并DRAM-逻辑电路(预埋的DRAMs)、其他逻辑电路等。本专利技术可用于提供特别是用于深沟槽电容器制造、浅沟槽绝缘、多晶硅膜、光刻剂和超导电路的CMP。本专利技术的CMP可用于铝、铝合金、聚合物、镶嵌金属、扩散阻挡层和粘附促进层的平面化。本专利技术还可在镶嵌法或双镶嵌法中用于介电层和金属层/接头/线的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制品表面化学机械平面化的方法，所述的方法包括以下步骤：提供含二氧化碳的抛光浆液；提供抛光垫；以及抛光垫和抛光浆液对制品的表面接触，从而使制品表面平面化。

【技术特征摘要】
US 2000-11-7 09/707,755;US 2001-3-23 09/816,9561.一种用于制品表面化学机械平面化的方法，所述的方法包括以下步骤：提供含二氧化碳的抛光浆液；提供抛光垫；以及抛光垫和抛光浆液对制品的表面接触，从而使制品表面平面化。2.根据权利要求1的方法，其中所述的抛光浆液包含密相二氧化碳。3.根据权利要求1的方法，其中所述的抛光浆液包含液体二氧化碳。4.根据权利要求1的方法，还包括在所述的接触步骤以后用二氧化碳溶剂清洗制品表面的步骤。5.根据权利要求1的方法，其中所述的接触步骤在含二氧化碳的气氛中在大于常压的压力下进行。6.根据权利要求1的方法，其中所述的接触步骤在约10至10000psig的压力下进行。7.根据权利要求1的方法，其中所述的接触步骤在约-53至约30℃的温度下进行。8.根据权利要求1的方法，还包括使垫和制品中至少一个相对于另一个旋转的步骤。9.根据权利要求8的方法，还包括使制品沿第一个方向旋转和使垫沿相反方向旋转的步骤。10.根据权利要求8的方法，其中垫包括连续的线性带状垫以及包括带状垫相对于制品线性运动的步骤。11.根据权利要求1的方法，其中制品为半导体晶片。12.根据权利要求1的方法，其中制品表面包括介电质。13.根据权利要求1的方法，其中制品表面包括导体。14.根据权利要求1的方法，其中制品表面包括金属或金属氧化物。15.根据权利要求1的方法，其中在提供抛光浆液、提供抛光垫和抛光浆液和抛光垫与制品表面接触的所述各步骤的每一步骤中将制品放置在压力容器中。16.根据权利要求1的方法，还包括以下步骤：在大于常压的压力下蒸馏至少一部分抛光浆液，以便从残留的抛光浆液中分离出二氧化碳。17.根据权利要求16的方法，其中所述的蒸馏步骤在室温下进行。18.根据权利要求16的方法，其中所述的蒸馏步骤在冷冻的条件下进行。19.一种用于制品表面化学机械平面化的方法，所述的方法包括以下步骤：提供亲二氧化碳的抛光浆液；提供抛光垫；使抛光垫和抛光浆液对制品的表面接触，从而使制品表面平面化；以及用含二氧化碳的溶剂清洗制品表面。20.根据权利要求19的方法，其中所述的溶剂包含密相二氧化碳。21.根据权利要求19的方法，其中所述的接触步骤在二氧化碳的含量不超过普通大气条件的气氛中进行。22.根据权利要求19的方法，其中所述的接触步骤和所述的清洗步骤在共用的压力容器中进行。23.根据权利要求19的方法，其中抛光浆液包含可溶于二氧化碳的聚合物。24.根据权利要求23的方法，其中聚合物选自含氟聚合物、硅氧烷聚合物、乙酸乙烯酯聚合物和聚(醚-酮)聚合物。25.根据权利要求19的方法，其中所述的清洗步骤在含有二氧化碳的气氛中在大于常压的压力下进行。26.根据权利要求19的方法，其中所述的清洗步骤在约10至10000psig的压力下进行。27.根据权利要求19的方法，其中所述的清洗步骤在约-53至约30℃的温度下进行。28.根据权利要求19的方法，其中制品为半导体晶片。29.一种用于制品表面化学机械平面化的方法，所述的方法包括以下步骤：提供亲二氧化碳的抛光浆液；提供抛光垫；以及使抛光垫和抛光浆液对制品的表面接触，从而使制品表面平面化；其中所述的接触步骤在含二氧化碳的气氛中在大于常压的压力下进行。30.根据权利要求29的方法，其中抛光浆液包含可溶于二氧化碳的聚合物。31.根据权利要求29的方法，其中聚合物选自含氟聚合物、硅氧烷聚合物、乙酸乙烯酯聚合物和聚(醚-酮)聚合物。32.根据权利要求29的方法，还包括用含二氧化碳溶剂清洗制品的步骤。33.根据权利要求32的方法，其中所述的接触步骤和所述的清洗步骤在共用的压力容器中进行。34.根据权利要求32的方法，其中所述的清洗步骤在含二氧化碳的气氛中在大于常压的压力下进行。35.根据权利要求32的方法，其中所述的清洗步骤在约10至10000psig的压力下进行。36.根据权利要求32的方法，其中所述的清洗步骤在约-53至约30℃的温度下进行。37.根据权利要求32的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：JB麦克莱恩，JM德希蒙尼，
申请(专利权)人：胶囊技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]