化学机械平坦化的方法及其设备技术

本揭露提供一种化学机械平坦化的方法及其设备，特别是用于化学机械平坦化的设备以及使用化学机械平坦化设备连接半导体基材的方法。根据一些实施例，设备包含：设置在可旋转平台上的衬垫；设置在衬垫上的载体头，且此载体头是配置以固定半导体基材在衬垫及载体头之间；配置以容纳含有组成物的液体的容槽；流体地耦合至容槽的至少一管件，且至少一管件中包含光催化剂；透过至少一管件流体地耦合至容槽的管口，且此管口是配置以提供含有组成物的液体至衬垫上；以及配置以提供光线的光源，以照射光催化剂及流过至少一管件的含有组成物的液体。

Method and Equipment of Chemical Mechanical Flattening

This disclosure provides a method and equipment for chemical mechanical flattening, in particular a device for chemical mechanical flattening and a method for connecting semiconductor substrates using chemical mechanical flattening equipment. According to some embodiments, the device includes: a pad arranged on a rotating platform; a carrier head arranged on the pad, which is configured to fix a semiconductor substrate between the pad and the carrier head; a tank configured to accommodate a liquid containing a component; a fluid coupled to at least one tube of the tank, and at least one tube containing a photocatalyst; and a carrier head arranged between the pad and the carrier head. Fluids are coupled to the nozzle of the tank, and the nozzle is configured to provide a liquid containing the component to the gasket; and a light source configured to provide light to illuminate the photocatalyst and the liquid containing the component flowing through at least one tube.

【技术实现步骤摘要】
化学机械平坦化的方法及其设备
本揭露是关于一种半导体装置的制造方法，特别是关于一种进行化学机械平坦化的方法及其相关设备。
技术介绍
本揭露是关于一种半导体装置的制造方法。特别地是，揭露主体是关于一种进行化学机械研磨(chemicalmechanicalpolishing，CMP)的方法及其相关设备。化学机械研磨/平坦化(chemicalmechanicalpolishing/planarization，CMP)是平滑化半导体晶圆的表面的重要制程，其是通过化学蚀刻及物理研磨两者来平滑化半导体晶圆的表面。半导体晶圆是安装在研磨头上，其中研磨头是在化学机械研磨制程中旋转。旋转研磨头压抵半导体晶圆，以使其抵靠旋转研磨衬垫。包含化学蚀刻剂及胶体微粒的研磨液是施加于研磨衬垫上。表面上的不规则性是被移除，以导致半导体晶圆的平坦化。半导体晶圆的尺寸已增加，以优化生产量及减少每个晶粒的成本。举例而言，在晶圆尺寸由300mm转变至450mm中，晶圆面积增加125％。整个晶圆的平坦度及厚度的均匀性在此较大的晶圆中变的较难维持。
技术实现思路
本揭露的一态样提供一种用于化学机械平坦化的设备以及进行化学机械平坦化的方法。根据一些实施例，用于化学机械平坦化的设备包含衬垫、载体头、容槽及光源。衬垫是设置在可旋转平台上。载体头是设置在衬垫上，且载体头是配置以固定半导体基材在衬垫及载体头之间。容槽是配置以容纳含有组成物的液体(例如研磨液、溶液或溶剂)。至少一管件是流体地耦合至容槽，且至少一管件包含光催化剂于其中。管口是通过至少一管件流体地耦合至容槽，且是配置以供给含有组成物的液体至衬垫上。光源是配置以提供光线，以照射光催化剂以及含有组成物的液体，其中含有组成物的液体流过至少一管件。本揭露的另一态样提供一种方法，其是包含提供介于载体头及衬垫之间的半导体基材，其中衬垫是设置在可旋转平台上。载体头是配置以固定半导体基材在衬垫及载体头之间。方法也包含透过至少一管件，从容槽提供含有组成物的液体至管口，其中至少一管件是流体地耦合至容槽及管口，且至少一管件包含光催化剂于其中。方法也包含由光源施予光线，以照射光催化剂以及含有组成物的液体，其中含有组成物的液体流过至少一管件。方法亦包含从管口施予含有组成物的液体至衬垫，以及在旋转衬垫时研磨半导体基材。本揭露的再一态样提供一种方法。方法包含提供半导体基材在衬垫上，其中衬垫是设置在可旋转平台上。方法也包含透过至少一管件，从容槽提供含有组成物的液体至管口，其中至少一管件是流体地耦合至容槽及管口。至少一管件包含光催化剂于其中。在一些实施例中，含有组成物的液体为研磨液或包含双氧水的溶液。光催化剂包含过渡金属或其化合物。方法也包含由光源施加光线，以照射光催化剂以及含有组成物的液体，其中含有组成物的液体流过至少一管件。光线为可见光或紫外光。方法也包含从管口施予含有组成物的液体至衬垫，以及在旋转衬垫时，研磨半导体基材。附图说明根据以下详细说明并配合附图阅读，使本揭露的态样获致较佳的理解。需注意的是，如同业界的标准作法，许多特征并不是按照比例绘示的。事实上，为了进行清楚讨论，许多特征的尺寸可以经过任意缩放。图1A是绘示根据一些实施例的一例示化学机械研磨系统的示意图；图1B是绘示根据一些实施例的另一例示化学机械研磨系统的示意图；图2A为图1A的虚线框A的放大图，其是绘示根据一些实施例的包含光催化剂的管件的部分；图2B为图1A的虚线框A的放大图，其是绘示根据一些实施例的包含光催化剂的管件的部分在垂直方向上的透视图；图2C为图1A的虚线框A的放大图，其是绘示根据一些实施例的包含一例示盘状光催化剂配置的管件的部分的透视图；图2D为图1A的虚线框A的放大图，其是绘示根据一些实施例的一例示圆柱状光催化剂配置的透视图；图2E为图1A的虚线框A的放大图，其是绘示根据一些实施例的包含二个光催化剂盘彼此垂直安装的一例示光催化剂配置的透视图；图2F是绘示根据一些实施例的装配为栅状的多个光催化剂的透视图；图3是绘示移除率与光强度的关系图；图4是绘示根据一些实施例的利用具有光催化剂及光源的化学机械研磨系统对基材研磨及/或平坦化的例示方法的流程图；图5是绘示根据一些实施例的具有光催化剂及光源的化学机械研磨系统的材料移除率的调整方法的流程图；图6是绘示根据一些实施例的用以调整光源强度的例示自动化系统的方块图。具体实施方式以下揭露提供许多不同实施例或例示，以实施专利技术的不同特征。以下叙述的成份和排列方式的特定例示是为了简化本揭露。这些当然仅是做为例示，其目的不在构成限制。举例而言，第一特征形成在第二特征之上或上方的描述包含第一特征和第二特征有直接接触的实施例，也包含有其他特征形成在第一特征和第二特征之间，以致第一特征和第二特征没有直接接触的实施例。许多特征的尺寸可以不同比例绘示，以使其简化且清晰。除此之外，本揭露在各种例示中会重复元件符号及/或字母。此重复的目的是为了简化和明确，并不表示所讨论的各种实施例及/或配置之间有任何关系。再者，空间相对性用语，例如“下方(beneath)”、“在…之下(below)”、“低于(lower)”、“在…之上(above)”、“高于(upper)”等，是为了易于描述附图中所绘示的元素或特征和其他元素或特征的关系。空间相对性用语除了附图中所描绘的方向外，还包含元件在使用或操作时的不同方向。装置可以其他方式定向(旋转90度或在其他方向)，而本文所用的空间相对性描述也可以如此解读。除非在内文内另有清楚表述，本揭露中单数形的“一”和“该”也可以包含复数形，而特定数值表示的是至少包含此特定值。因此，举例而言，“一光催化剂”是表示一或多个此结构以及对本领域中具有通常知识者而言的类似物等。当数值是以近似值表示，通过使用先行词“大约(about)”，应理解特定值形成其他实施例。如此处所述，“大约X(其中X为数值)”较佳是指包含所述值的±10％。举例而言，用语“大约8”较佳(但并非一定)是表示为包含7.2％至8.8％的值。若有，所有范围皆可包含及结合。举例而言，当叙述为“1至5”的范围，此描述范围应被认为包含“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2及4至5”、“1至3及5”、“2至5”等。除此之外，当明确地提供一系列的取代物时，此系列是代表可包含其中的任一取代物，例如在权利要求中的负面表示(negativelimitation)。举例而言，当叙述为“1至5”的范围，所述范围可被认为包含1、2、3、4或5的任一状况是负面排除的；因此，“1至5”的复述可被认为是“1及3至5，但不是2”或简述为“其中不包含2”。应注意的是，在此明确表示的任何组成、成分、特征或步骤在权利要求中可明确地被排除，无论这些组成、成分、特征或步骤是否独立地被描述。除非有另外清楚地表示，所述用语“含有组成物的液体”应理解为含有液体的任何组成物，且其包含但不限于研磨液、溶液、溶剂及前述的任意组合。含有组成物的液体可在化学机械研磨制程中施加于衬垫上。在一些实施例中，含有组成物的液体为研磨液，其可选择性地包含双氧水。在一些其他的实施例中，含有组成物的液体为包含双氧水的溶液。在施加在研磨衬垫上之前或期间，此溶液可与研磨液混合。本说明书中所指“光催化数值”应被理解为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于化学机械平坦化的设备，其特征在于，包含：一衬垫，设置在一可旋转平台上；一载体头，设置在该衬垫上，且该载体头是配置以固定一半导体基材在该衬垫及该载体头之间；一容槽，配置以容纳含有一组成物的一液体；至少一管件，流体地耦合至该容槽，其中该至少一管件包含一光催化剂于其中；一管口，通过该至少一管件流体地耦合至该容槽，其中该管口是配置以供给含有该组成物的该液体至该衬垫上；以及一光源，配置以提供一光线，以照射该光催化剂以及含有该组成物的该液体，其中含有该组成物的该液体流过该至少一管件。

【技术特征摘要】
2017.11.30 US 62/592,811;2018.01.31 US 15/885,2711.一种用于化学机械平坦化的设备，其特征在于，包含：一衬垫，设置在一可旋转平台上；一载体头，设置在该衬垫上，且该载体头是配置以固定一半导体基材在该衬垫及该载体头之间；一容槽，配置以容纳含有一组成物的一液体；至少一管件，流体地耦合至该容槽，其中该至少一管件包含一光催化剂于其中；一管口，通过该至少一管件流体地耦合至该容槽，其中该管口是配置以供给含有该组成物的该液体至该衬垫上；以及一光源，配置以提供一光线，以照射该光催化剂以及含有该组成物的该液体，其中含有该组成物的该液体流过该至少一管件。2.根据权利要求1所述的用于化学机械平坦化的设备，其特征在于，该光催化剂包含一过渡金属或该过渡金属的一化合物或一金属氧化物，且该金属氧化物是选自于由氧化钛、氧化铁、二氧化锰、氧化锌及其组合所组成的一族群。3.根据权利要求1所述的用于化学机械平坦化的设备，其特征在于，该光催化剂定义一长轴，且该长轴是平行于该至少一管件的一长轴。4.根据权利要求1所述的用于化学机械平坦化的设备，其特征在于，该光催化剂包含至少一单元，每一该至少一单元是选自于由一球体、一立方体、一锥体、一圆柱体、一长方体、一平板及其组合所组成的一族群，该光催化剂具有范围为10至106的一光催化数值，且该光催化数值是由该至少一单元的一总数所定义。5.一种化学机械平坦化的方法，其特征在于，包含：提供一半导体基材于一载体头及一衬垫之间，其中该衬垫是设置在一可旋转平台上，且该载体头固定该半导体基材；透过至少一管件，从一容槽提供含有一组成物的一液体至一管口，其中该至少一管件是流体地耦合至该容槽及该管口，且该至少一管件包含一光催化剂于其中；由一光源施予一光线，以照射该光催化剂及含有该组成物的该液体，其中含有该组成...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文贵，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71