[發明專利]真空輔助墊清理系統

無效

• 申請號: 200910000069.3
• 申請日: 2004-05-25
• 公開（公告）號: CN101444900A
• 公開（公告）日: 2009-06-03
• 發明（設計）人: 斯蒂文·J·貝納
• 申請（專利權）人: TBW工業有限公司
• 主分類號: B24B55/00
• 分類號: B24B55/00;B24B29/00;H01L21/304
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司
• 代理人: 王 漪;鄭 霞

本申請是申請日為2004年5月25日，申請號為200480014585.7，發明名稱為“真空輔助墊清理系統及采用開孔清理盤的方法”的申請的分案申請。

技術領域

本發明總地涉及半導體制造、微機電系統(MEMS)制造和精密拋光的領域；尤其涉及用于去除從拋光過程中產生的廢物產品以及用于在化學機械拋光(CMP)與平面化期間注入復合的、不同的拋光液的系統。

背景技術

關于半導體制造的相關技術的描述

集成電路通常由硅晶片襯底構成，該硅晶片襯底典型地生產或制造為具有100至300毫米半徑以及16至40密耳厚度的盤片。形成互連電路的金屬、電介質和絕緣體的淀積物通過一系列產生預期的電路的工藝，比如光刻、蒸汽淀積和氧化，而生成在晶片上。然后，厚度達一個微米的電絕緣層淀積在電路層之上。在各層，多種的非預期不規則物出現在表面上。這些不規則物在0.05至0.5微米級上。將這些不規則物平面化是極其重要的，以便電路的新層可以沒有光刻中的焦點損失地產生，由此可以在層間形成精確的互連。

去除影響這些不規則物的各種技術已經發展并應用?；瘜W機械拋光(CMP)(平面化)工藝已成為去除不規則物并獲得微電子設備的需要的平面、層和線寬幾何圖形的關鍵技術。CMP系統通常包括下列組件：

1)安裝在一旋轉性的或軌道壓板或帶上的拋光墊；

2)拋光液(氧化劑和研磨劑)蒸汽，其化學和研磨介質對拋光性能很重要；

3)大量超純凈水(UPW)，用作潤滑劑或拋光液介質/媒介；

4)拋光液組分和沖洗劑。此外，在過程中調節化學或流動性能：

5)鉆石末端操縱裝置(diamond?end?effector)，控制拋光墊的表面條件和粗糙外形；以及

6)拋光晶片，安裝在提供拋光壓力的轉頭上的托架中。

拋光液在晶片下的注入以及廢物產品從拋光和清理過程的除去取決于旋轉墊的離心力、末端操控裝置的作用以及拋光液加UPW的流動。

晶片上的不規則物通過連續施加到它的表面的氧化藥劑與極細研磨微粒的拋光液除去。拋光或平面化通常在晶片朝下安放在拋光墊上的情況下完成，拋光墊在晶片下旋轉，晶片自身繞中心軸旋轉。線性和軌道方法同樣采用，且本發明適用于那些工藝和工具。

由于用特定拋光液操作，所以當前拋光工具和過程包括每一壓板的單操作步驟。比如銅CMP所要求的支持多步驟拋光操作，要求額外的工具、壓板和材料處理。

沒有單獨的設備或拋光設備的廣泛轉變以及/或者手動清理，當前不存在利用不同藥劑和不同材料或微粒尺寸的裝置。

拋光墊通常由塑料(聚氨酯)材料制成。晶片不規則物的去除率受施加到晶片的向拋光墊的壓力、晶片上的拋光液的相對速度、拋光墊表面出現的新拋光液的數量以及晶片電路圖形的影響。晶片下拋光液的注入以及廢物產品從拋光過程的除去取決于旋轉墊的離心力、末端操控裝置的作用以及拋光液和組分及UPW的流動。該類型的沖洗不總能移除廢物。從拋光液沉淀的大研磨粒子以及成團的拋光液和廢物形成在墊的孔洞和凹槽中以及清理裝置上的鉆石粒子之間。商業應用具有用在生產中的大量UPW以及須處理的大量廢水。

晶片拋光率取決于施加到晶片的壓力、拋光液以及在末端操控裝置臂上用于粗化或清理拋光墊以提供一致的粗糙外形的鉆石頭。在橫截面中，墊具有峰區和谷區，該峰區和谷區都承載拋光液并向其內的研磨粒子提供壓力。墊通常包括具有小孔的硬或軟的聚氨酯材料以及/或者分散在整個活性層的纖維。纖維以及/或者聚氨酯提供墊的剛性，向研磨劑/晶片界面提供壓力以及促進從晶片表面移除材料。小孔作為拋光液存儲池，促進藥劑與晶片表面接觸以及與晶片表面相互作用。藥劑的相互作用相對僅有研磨劑的拋光條件是重要的“加速器”，并因此對整個加工性能和控制都很關鍵。

鉆石末端操控裝置通常包括埋設在旋轉盤形式的金屬基體中的鉆石粒子。該盤主要用于結構拋光墊，以在晶片上以及晶片與晶片間產生可維持的平面化率。它還用于從墊上除去用過的拋光液和碎片。用過的拋光液和碎片經常出現在包括二氧化硅(SiO₂)、電介質和金屬的大硬團開始埋設在拋光墊中時。這些材料降低去除率或拋光率以及可重復性，并可以產生破壞晶片表面和設備性能(開口，短路)的刮擦形式的缺陷。來自半導體工業的數據表明，60％的芯片損失因污染造成。據報道，CMP過程為這一污染的主要來源。