[发明专利]用于化学机械平坦化后的基板清洗的方法及设备

说明书

相关申请案的交叉引用

本专利申请案主张于2013年01月31日提出申请且标题为“晶圆边缘研磨和清洗工艺及设备(WAFER EDGE POLISHING AND CLEANING PROCESS AND APPARATUS)”的美国临时专利申请案第61/758,915号的优先权权益，为了所有的目的将该申请案的内容以引用方式全部并入本文中。

技术领域

本发明是关于化学机械平坦化(CMP)，而且更具体言之，本发明是关于在CMP之后用于基板抛光清洗的系统、设备及方法。

背景技术

在制造现代半导体集成电路(ICs)及其他电子元件的工艺中，时常理想的是在沉积随后的层之前平坦化表面，以确保例如精确地形成光阻遮罩并保持堆迭的公差。在IC制造过程中平坦化层的方法之一是化学机械平坦化(CMP)。一般来说，CMP涉及固持在研磨头的基板对研磨材料的相对移动，以从基板去除表面的不平整。在CMP工艺中，研磨材料被研磨流体润湿，该研磨流体可以含有研磨剂或化学研磨组成物中的至少一者。此工艺可用电辅助，以电化学地平坦化基板上的导电材料。

平坦化诸如氧化物的硬质材料通常需要研磨流体或研磨材料本身包括研磨剂。由于研磨剂经常紧贴被研磨的材料层或变成部分嵌入被研磨的材料层中，故在抛光模块上处理基板，以从被研磨层去除研磨剂。抛光模块通过移动基板来去除在CMP工艺过程中使用的研磨剂和研磨流体，在去离子水或化学溶液的存在下基板仍被保持在研磨头上对着抛光材料。抛光模块与CMP模块类似，不同之处仅在于所使用的研磨流体及上面放置被处理基板的材料。

一旦完成抛光，则将基板转移到一系列的清洗模块，该等清洗模块进一步在任何残留的研磨剂颗粒及/或其他在平坦化和抛光工艺之后附着于基板的污染物会在基板上变硬并产生缺陷之前去除该等研磨剂颗粒及/或污染物。该等清洗模块可以包括例如兆声清洗器、一个或多个洗涤器及烘干机。在垂直方向上支撑基板的清洗模块是特别有利的，因为还可在清洗工艺过程中利用重力来增强颗粒的去除，而且通常也更加紧凑。

虽然目前的CMP工艺已被证明是坚固和可靠的系统，但系统设备的结构需要抛光模块利用可以替代地被用于另外的CMP模块的临界空间。然而，某些研磨流体(例如使用氧化铈者)是特别难以去除的，而且习知需要在基板被转移到清洗模块之前在抛光模块中处理基板，因为习知的清洗模块尚未表现出在清洗之前从未被抛光的氧化物表面令人满意地去除研磨剂颗粒的能力。

因此，本技术领域中需要改良的CMP工艺及清洗模块。

发明内容

本发明的实施例是关于在化学机械平坦化(CMP)之后清洗基板的方法及设备。在一个实施例中，提供一种颗粒清洗模块。该颗粒清洗模块包含壳体；位于该壳体中的基板固持件，该基板固持件设以将基板保持在大致垂直的方向，该基板固持件可在第一轴上旋转；位于该壳体中的第一垫固持件，该第一垫固持件具有垫保持表面，该垫保持表面以平行和间隔开的关系面向该基板固持件，该第一垫固持件可在第二轴上旋转，该第二轴平行于该第一轴设置；可被操作来相对于该基板固持件移动该第一垫固持件的第一致动器，以改变该第一轴和该第二轴之间的距离；以及位于该壳体中的第二垫固持件，该第二垫固持件具有垫保持表面，该垫保持表面以平行和间隔开的关系面向该基板固持件，该第二垫固持件可在第三轴上旋转，该第三轴平行于该第一轴和该第二轴。

在其他的实施例中，提供一种清洗基板的方法。该方法包含以下步骤：旋转以垂直方向设置的基板；提供清洗流体到该旋转基板的表面；对着该旋转基板推压第一垫；在该基板各处横向移动该第一垫；提供研磨流体到该旋转基板的边缘部分；对着该旋转基板推压第二垫；以及在该基板的边缘各处横向移动该第二垫。