[发明专利]一种固定研磨粒抛光垫清洗装置及清洗方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制程中的化学机械抛光工艺，具体地，涉及一种固定研磨粒抛光垫清洗装置及清洗方法。

背景技术

在半导体工业领域，晶圆的制造过程涉及薄膜的淀积和生长工艺，以及之后形成器件和器件内部互连结构所需的多次图形制作。越来越多的IC制作需要6层或更多层的金属布线层，每层之间由层间介质隔开。建立器件结构和多层内连线会很自然地在层与层之间形成台阶。层数增加时，晶圆的表面起伏将更加显著。对于芯片的成品率及长期可靠性而言，一个可接受的平面度是极为重要的。因此需对被加工晶圆进行平坦化处理，使晶圆具有平滑的表面。20世纪80年代，IBM公司将化学机械抛光(CMP)工艺进入集成电路制造领域，并首先用于后道工艺的金属间绝缘介质(IMD)的平坦化。化学机械抛光(CMP)工艺可以有效地兼顾表面的全局和局部平坦度，通过化学和机械的共同作用从工件表面去除极薄的一层材料，实现超精密表面加工，因而成为近年来IC制程中成长最快、最受重视的一项技术。其基本原理即在无尘室的大气环境中，利用机械力对晶圆表面作用，在表面薄膜层产生断裂腐蚀的动力，而这部分必须籍由研磨液中的化学物质通过反应来增加其蚀刻的效率。而研磨液、晶圆与抛光垫之间的相互作用，便是化学机械抛光过程中发生反应的关键所在，因此也带来了工艺参数多、加工过程不稳定、抛光表面残留浆料不易清除及生产成本较高等问题。

基于传统研磨液自由磨粒化学机械抛光的缺点和集成电路发展的趋势，一种基于固定研磨粒的化学机械抛光技术(Fixed Abrasives CMP)被提出。通过将固定研磨粒化学机械抛光技术与微复制技术、磨粒涂层和粒子科学技术进行独特的结合，在生产实践中突显出平坦化效果好、易于控制、成本较低等优点，受到了越来越多的应用。

固定研磨粒化学机械抛光工艺的基本原理为二体磨损原理，即利用固定在抛光垫上的磨粒对被加工工件进行研磨，这就不可避免的在加工过程中产生如脱落的固定研磨粒等微粒子抛光副产品，若不及时的对其进行清除，不仅影响到抛光效率，更使被抛光的产品产生划伤，影响抛光精度与良品率。针对此问题，中国专利申请98116968.6提供了一种化学机械研磨机台，设置有一履带式调节刷，其至少包括：一长轴主体结构；一履带，其上分布有多个硬颗粒及多个滚轮，履带包覆于长轴主体外侧，以一固定速率转动，滚轮轴向均平行排列，其均位于履带内侧且与履带相接触，滚轮由履带带着转动，在履带上还有多个硬颗粒，其分布于履带的表面，用以刮平抛光垫的表面，去除残留在抛光垫上的杂质，在履带式调节刷上还包括一清洗装置，其可在调节刷刮平时，清洗残留在履带上的杂质。尽管此种方案可以清除一部分抛光副产品，但履带上颗粒精细度较低，且清洗装置易被副产品污染，效率低且清洗能力有限。美国专利申请US2002/0090896A1提出了一种可用于固定研磨粒化学抛光的抛光垫清洗装置，利用一个或多个与被清洗抛光垫表面成锐角设置的喷口，喷射出30～300磅/平方英寸或更高压强的液体，以清洗微粒子副产品。尽管该发明提高了清洗效率，但简单的利用压力喷射清洗，并不能及时对抛光垫表面的残留微粒子进行去除，抛光副产品还有可能进入抛光接触面而造成划伤，不能有效地避免被加工工件表面的划伤问题。

综上所述，有必要提供一种新的固定研磨粒抛光垫清洗方案，以减少工件表面的划伤，提高加工的良品率与生产效率。

发明内容

本发明所需解决的问题是针对固定研磨粒化学机械抛光现有技术中使用的喷射清洗方法，利用压力喷射清洗，并不能及时对抛光垫表面的残留微粒子进行去除，抛光副产品还有可能进入抛光接触面而造成划痕，不能有效地避免被加工工件表面的划伤问题。

为解决上述问题，本发明提供一种新的固定研磨粒抛光垫清洗装置，包括：清洗装置主体；清洗液进液口，位于装置主体末端；与清洗液进液口连通的清洗液喷射口，位于清洗装置工作面；还包括清洗液排出口，位于装置主体末端；及与清洗液排出口连通的清洗液回收口，位于清洗装置工作面。

可选地，所述抛光垫清洗装置的喷射口数量大于或等于回收口数量。

可选地，所述抛光垫清洗装置包含1～4排的喷射口及1～4排的回收口。优选地，所述抛光垫清洗装置每排喷射口或回收口的数量为6～20个。

本发明还提供一种新的固定研磨粒抛光垫清洗方法，包括：

提供固定研磨粒抛光垫，置于可旋转抛光台之上；

还提供本发明所述的抛光垫清洗装置，置于抛光垫上方；

启动抛光台以带动研磨垫旋转，清洗装置以清洗液对抛光垫进行清洗；