[发明专利]CMP垫清洁装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造，具体而言，涉及一种化学机械抛光工具及其清洁方法。

背景技术

采用复杂的制造工艺堆叠形成多个不同层来构建集成芯片。许多层采用光刻进行图案化，在光刻工艺中将感光光刻胶材料选择性地曝光。例如，光刻用于限定堆叠形成的后段金属化层。为了确保形成具有良好的结构定义的金属化层，必须对图案化光进行适当地聚焦。为了适当地聚焦图案化光，工件必须是基本上平面的从而避免聚焦深度问题。

化学机械抛光(CMP)是普遍使用的工艺，通过该工艺使用化学力和物理力来全面平坦化半导体工件。平坦化使工件准备好形成后续层。典型的CMP工具包括被抛光垫覆盖的旋转滚筒。浆料分布系统被配置成向抛光垫提供具有化学成分和研磨性成分的抛光混合物。然后使工件接触到旋转抛光垫以平坦化工件。

发明内容

为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供了一种化学机械抛光(CMP)工具，包括：工件载具，被配置成容纳工件；抛光垫，位于被配置成绕着旋转轴旋转的滚筒上；以及修整垫，被配置成修整所述抛光垫的表面以改善抛光性能；两相清洁元件，位于所述修整垫的下游和所述工件载具的上游，所述两相清洁元件包括：被配置成从所述抛光垫的表面去除缺陷的第一清洁元件以及被配置成从所述抛光垫的表面去除残留物的第二清洁元件。

所述的CMP工具还包括：第一流体源，通过第一导管连接至所述第一清洁元件并且被配置成向所述第一清洁元件提供第一流体。

在所述的CMP工具中，所述第一清洁元件包括扇型喷嘴布局，所述扇型喷嘴布局在所述抛光垫的表面上方提供均匀的能量分布。

在所述的CMP工具中，所述第一清洁元件包括兆频超声波清洁喷射件，所述兆频超声波清洁喷射件包括：兆频超声波能量源，被配置成将兆频超声波能量传送至所述第一流体；以及多个喷嘴，被配置成对所述抛光垫的表面施加所述第一流体，其中，所述第一流体利用兆频超声波能量来移出嵌入所述抛光垫的表面中的颗粒。

在所述的CMP工具中，所述兆频超声波能量源包括被配置成在约200kHz至约2000kHz的频率范围内振荡的压电式换能器。

所述的CMP工具还包括：第二流体源，通过第二导管连接至所述第二清洁元件并且被配置成向所述第二清洁元件提供第二流体；以及第三流体源，通过第三导管连接至所述第二清洁元件并且被配置成向所述第二清洁元件提供第三流体。

在所述的CMP工具中，所述第二清洁元件包括高压流体喷射件，所述高压流体喷射件包括多个喷嘴，所述多个喷嘴被配置成向所述抛光垫施加包含所述第二流体和所述第三流体的混合物的双流体雾。

在所述的CMP工具中，所述第二流体包含去离子水，并且所述第三流体包含氮气。

在所述的CMP工具中，所述双流体雾包含约90psi的压力。

在所述的CMP工具中，所述修整垫包括面向所述抛光垫的表面的金刚石磨粒修整垫。

另一方面，本发明还提供了一种化学机械抛光(CMP)工具，包括：工件载具，被配置成容纳半导体工件；抛光垫，位于被配置成绕着旋转轴旋转的滚筒上；修整元件，包括面向所述抛光垫的顶面并且被配置成修整所述抛光垫的顶面以改善机械抛光性能的金刚石磨粒修整垫；兆频超声波清洁元件，被配置成从所述抛光垫去除缺陷；以及高压流体喷射件，被配置成向所述抛光垫的表面施加高压双流体雾以去除残留物。

在所述的CMP工具中，所述兆频超声波清洁元件包括以扇型喷嘴布局的多个喷嘴，所述扇型喷嘴布局在所述抛光垫的表面上方提供均匀分布的兆频超声波能量。

所述的CMP工具还包括：第一流体源，通过第一导管连接至所述兆频超声波清洁元件并且被配置成向所述兆频超声波清洁元件提供第一流体。

所述的CMP工具还包括：第二流体源，通过第二导管连接至所述高压流体喷射件并且被配置成向所述高压流体喷射件提供第二流体；以及第三流体源，通过第三导管连接至所述高压流体喷射件并且被配置成向所述高压流体喷射件提供第三流体。

所述的CMP工具，其中，所述第一流体源和所述第二流体源包含同一流体源，所述同一流体源被配置成向所述兆频超声波清洁元件和所述高压流体喷射件提供去离子水；以及其中，所述第三流体包含氮气。

又一方面，一种用于清洁化学机械抛光垫的方法，包括：