电压模式电流控制制造技术

本发明专利技术公开了一种用于电压模式电流控制的方法和装置。一种计算机辅助的方法包括：（ａ）在衬底的导电薄膜上开始ＥＣＭＰ抛光步骤；（ｂ）设置电压源的当前输出电压，所述当前输出电压根据ＥＣＭＰ抛光步骤的菜单进行设置；（ｃ）测量通过所述导电薄膜的电流；（ｄ）基于所述测量的电流计算电流抛光速率；（ｅ）基于目标抛光速率，确定是否需要调整当前输出电压；以及（ｆ）当确定需要调整时，计算并实现对所述当前输出电压的所述调整。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对于衬底的电化学机械抛光处理。
技术介绍
通常通过在硅片上依次沉积导电层、半导电层或绝缘层在衬底上形成集成 电路。 一个制作步骤包括在非平面表面沉积填料层并抛光该填料层。对于某些 应用，平坦化所述填料层直到露出图案层的上表面。例如，可在图案化绝缘层 上沉积导电填料层以填充绝缘层中的沟道或孔。平坦化以后，保留在绝缘层凸 起的图案之间的导电层部分形成提供衬底上薄膜电路之间的导电通路的通孔、 接点和导线。对于其它应用，诸如氧化抛光，对填料层进行平坦化处理直到在 非平面表面留下预定的厚度。另外，光刻一般需要衬底表面抛光。化学机械抛光(CMP)为一种适合用于平坦化的方法。该平坦化方法通常 需要将衬底安装在载体或者抛光头上。衬底的暴露表面通常与旋转抛光盘垫或 者带状垫相对。该抛光垫可以是标准垫或者固定研磨剂的垫。标准垫具有耐用 的粗糙表面，而具有固定研磨剂的垫具有保存在容纳媒体中的研磨剂颗粒。该 载体头在衬底上提供可控制的负载从而使其紧靠研磨垫。在研磨垫的表面提供 抛光液。在和标准抛光垫、研磨剂可以一起使用的情况，该抛光液包括至少一 种化学反应剂。电化学机械抛光(ECMP)为另一种适合用于平坦化的方法。与CMP相 比，ECMP通常在采用减小的机械研磨对衬底进行抛光的同时通过电化学分解 从衬底表面除去导电材料。通过在阴极和作为阳极的衬底表面之间施加偏压实 现电化学分解，以从衬底表面除去导电材料使其进入周围电解液中。利用设置 在或者通过有进行处理的衬底的上部的抛光材料的导电接触在衬底表面施加偏压。通过在衬底和抛光材料之间提供相对运动实现抛光工艺的机械成分，这 改善了从衬底除去导电材料。例如铜为一种导电材料其可利用电化学机械抛光进行抛光。 一般地，利用 两步工艺对铜抛光。在第一步骤中，除去块铜， 一般地留下在衬底表面上突起 的一些铜残留。然后在第二或过抛光步骤中除去所述铜残留。
技术实现思路
一方面，本专利技术提供一种电化学机械抛光的方法，包括使衬底的导电薄 膜与存在电解液的抛光表面接触；在所述电解液和所述衬底之间施加初始电 压；测量通过所述导电薄膜的电流；基于所测量的电流计算抛光速率；比较所 述抛光速率与目标抛光速率；确定调整电压以使所述抛光速率更接近所述目标 抛光速率；以及在所述电解液和所述衬底之间施加调整电压。另一方面，本专利技术提供一种计算机程序产品，其有形地存储在机器可读的 媒质中，该产品包括用于使衬底处理台实施以下步骤的指令使衬底的导电薄 膜与存在电解液的抛光表面接触；在所述电解液和所述衬底之间施加初始电 压；测量通过所述导电薄膜的电流；基于所测量的电流计算抛光速率；比较所 述抛光速率与目标抛光速率；确定调整电压以使所述抛光速率更接近所述目标 抛光速率；以及在所述电解液和所述衬底之间施加调整电压。本专利技术可实现包括以下的一个或多个优点。根据本专利技术的方法和系统提供 的电压模式和电流模式的处理控制的优势并提高了处理的一致性。以下将结合附图详细描述本专利技术的一个或多个实施方式。本专利技术的其它目 的、特征、方面和优点在以下描述并结合附图和权利要求书中将变得更加明显 可见。附图简要说明附图说明图1示出了ECMP的处理台；图2示出了压盘工具和处理垫组件的部分截面图3示出了用在ECMP中施加偏压的电路回路的电路图4示出了一种用于RTPC电压模式电流控制的方法流程图5示出了电流-电压图的示例；在不同的附图中用相似的参数和标记表示类似的元件。 具体实施例方式图1示出了根据本专利技术设置为实施ECMP的处理台100的截面图。该处 理台100包括在ECMP台132中用于将衬底120固定在压盘组件142上的研 磨头组件118。在其两者之间提供相对运动以处理(例如，抛光或沉积材料于) 衬底120。所述相对运动可为转动的、横向的或及其一些组合，并可由研磨头 组件118和压盘组件142的其中之一或两者提供该相对运动。处理的衬底露出 的外表面包括导电薄膜。在一种应用中，研磨头组件118通过与基座130耦合的臂164支撑并在 ECMP台132上延伸。该ECMP台可与基座130耦合或与基座130相邻设置。研磨头组件118可包括耦合研磨头122的驱动系统102。包括诸如电动机 的驱动系统102 —般至少向研磨头122提供旋转运动。另外，可驱动研磨头 122，或者在研磨头122中的衬底固定元件向位于压盘组件142的处理垫组件 106运动从而使得位于研磨头122中的衬底120可在处理期间紧靠处理表面 104。一种适用的研磨头的示例包括可从位于California, Santa Clam的Applied Materials公司购买的TITAN HEAD 或TITAN PROFILER 。一般地，研磨 头122包括壳体124和护环126其限定放置衬底120的中心凹座。保持环126 包围设置在研磨头122内的衬底120以防止在处理时衬底从研磨头122的下方 滑落。普遍认为也可采用其它研磨头。ECMP台132 —般包括转动地设置在基座158上压盘组件142。轴承154 设置在压盘组件142和基座158之间以有助于压盘组件相对于基座158的转 动。压盘组件142具有上模板114和下模板148。上模板114可由硬质材料诸 如金属或刚性塑料制造。在一种应用中，上模板114由诸如过氯乙烯(CPVC) 的介电材料制造或涂覆。上模板114可为圆形/矩形或其它平面形。上模板114 的上表面116支持处理垫组件106。处理垫组件106可利用磁吸引、静电吸引、 真空、粘合剂等与压盘组件142的上模板114固定。下模板148 —般由诸如铝的刚性材料制造并可利用任意常用的方式诸如多个扣件(未示出)耦合上模板114。 一般地，多个定位钉146 (—个在图1 中示出)设置在上模板和下模板114、 148之间以确保两者之间对齐。上模板 114和下模板148可任选地由单个或整体元件制造。充气增压138限定在压盘组件142中并可部分地在上或下模板114、 148 的至少其中之一中形成。在图1中描述的实施方式中，充气增压138限定在部 分形成在上模板114的下表面中的凹座144中。至少一个孔108形成在上模板 114中以允许电解液流过压盘组件142并在处理期间进入与衬底120接触，该 电解液从电解液源170提供给充气增压138。充气增压138部分地由与包围凹 座144的上模板114耦合的盖子150限定。替代地，该电解液可从管(未示出) 分配至处理垫组件106的上表面。至少一个接触组件134设置在沿着处理垫组件106的压盘组件142上。每 个接触组件134至少延伸至或高于处理垫组件106的上表面并用于电连接衬底 和电源166。处理垫组件106耦接不同的电源166终端从而可在衬底120和处 理垫组件106之间产生电势。图2示出了描述处理垫组件106的一种应用和在图1中所示的接触组件 134的部分截面图。处理垫组件106被分层并包括至少导电下层或电极210和 非导电上层212。在图2中描述的应用中，可选的子垫211设置在上层210和 下层212之间。可选的子垫211可用在分层的本文所述的处理垫组件的任意实 施方式中。子垫211和分层的处理垫组件106的层210、 212利用粘合剂、接 合、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电化学机械抛光的方法，包括：引入衬底的导电薄膜与存在电解液的抛光表面接触；在所述电解液和所述衬底之间施加初始电压；测量通过所述导电薄膜的电流；基于所测量的电流计算抛光速率；比较所述抛光速率与目标抛 光速率；确定调整电压以使所述抛光速率更接近所述目标抛光速率；以及在所述电解液和所述衬底之间施加调整电压。

【技术特征摘要】
US 2005-10-28 60/731,6561.一种电化学机械抛光的方法，包括引入衬底的导电薄膜与存在电解液的抛光表面接触；在所述电解液和所述衬底之间施加初始电压；测量通过所述导电薄膜的电流；基于所测量的电流计算抛光速率；比较所述抛光速率与目标抛光速率；确定调整电压以使所述抛光速率更接近所述目标抛光速率；以及在所述电解液和所述衬底之间施加调整电压。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包含在确定调整电 压之前确定是否需要调整电压。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包含在确定不需要 调整电压之后等待一段时间间隔，并接着重复确定是否需要调整电压的步骤。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每两到五秒执行测量通过 所述导电薄膜的电流。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量电流、计算所述 抛光速率、比较所述抛光速率、确定调整电压和施加所述调整电压的步骤仅在 电化学机械抛光处理步骤的开始部分期间周期性重复，并且在电化学机械抛光 处理步骤的后期部分期间不执行。6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量电流、计算所述 抛光速率、比较所述抛光速率、确定调整电压和施加所述调整电压的步骤仅在 电化学机械抛光处理步骤的开始部分期间周期性重复，在整个所述电化学机械 抛光步骤期间周期性地重复。7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定调整电压的步骤包括 所述电压依照预定量增加或减少电压。8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包含确定所述初始 电压的步骤。9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，确定所述初始电压的步骤 包括由所述目标电压计算初始电流，以及由所述初始电流和电流-电压曲线计 算所述初始电压。10. ...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯坦D蔡，雷克什曼卡鲁比亚，
申请(专利权)人：应用材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]