[發(fā)明專利]拋光裝置及其異常處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010573122.1
• 申請日: 2010-12-03
• 公開（公告）號: CN102485424A
• 公開（公告）日: 2012-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣莉;黎銘琦
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: B24B37/34
• 分類號: B24B37/34
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件及制造領(lǐng)域，特別涉及一種拋光裝置及其異常處理方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體制作工藝已經(jīng)進(jìn)入納米時(shí)代，在進(jìn)行超大規(guī)模集成電路芯片的生產(chǎn)時(shí)，需要在幾平方厘米的芯片面積上形成數(shù)千萬個(gè)晶體管和數(shù)千萬條互連線，而多層金屬技術(shù)使單個(gè)集成電路中百萬晶體管和支持元件的內(nèi)部互連成為可能。而化學(xué)機(jī)械拋光(CMP，Chemical?Mechanical?Polishing)則成為實(shí)現(xiàn)多層金屬技術(shù)的主要平坦化技術(shù)。

化學(xué)機(jī)械拋光(CMP，Chemical?Mechanical?Polishing)工藝由IBM于1984年引入集成電路制造工業(yè)，并首先用在后道工藝的金屬間絕緣介質(zhì)(IMD，Inter?Metal?Dielectric)的平坦化，然后通過設(shè)備和工藝的改進(jìn)用于鎢的平坦化，隨后用于淺溝槽隔離(STI)和銅的平坦化。化學(xué)機(jī)械拋光為近年來IC制程中成長最快、最受重視的一項(xiàng)技術(shù)。

化學(xué)機(jī)械拋光的機(jī)理是表面材料與研磨料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成一層相對容易去除的表面層，所述表面層通過研磨料中研磨劑和研磨壓力與拋光墊的相對運(yùn)動(dòng)被機(jī)械地磨去。特別地，在對金屬材料進(jìn)行CMP時(shí)，研磨料與金屬表面接觸并產(chǎn)生金屬氧化物，并通過研磨去除所述金屬氧化物以達(dá)到拋光的效果。但是，當(dāng)金屬材料的表面(尤其是鋁和銅)長時(shí)間暴露在去離子水或研磨液中時(shí)，極易發(fā)生腐蝕而而導(dǎo)致器件失效。

目前的化學(xué)機(jī)械拋光工藝過程已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)了電腦精確控制，在化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備工作過程中，如果出現(xiàn)非正常的情況，例如壓力、轉(zhuǎn)速等異常，拋光設(shè)備會(huì)自動(dòng)停止工作并且發(fā)出報(bào)警，等待設(shè)備工程師來處理，在等待的這段時(shí)間內(nèi)，未完成化學(xué)機(jī)械拋光的晶圓(包括處于研磨中的晶圓以及處于研磨后清洗中的晶圓)一直停留在研磨液或清洗液(一般為去離子水)中，導(dǎo)致晶圓上的金屬材料的表面被腐蝕，從而影響了晶圓的質(zhì)量。

關(guān)于化學(xué)機(jī)械拋光可參考申請?zhí)枮閁S20050112894A1的美國專利，該專利公開了一種形成鋁金屬層的拋光研磨液、用該研磨液進(jìn)行拋光的方法、用所述拋光方法形成鋁布線的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是拋光裝置對晶圓的拋光過程中因異常情況產(chǎn)生報(bào)警并停止工作，從而使所述拋光裝置中的晶圓的表面長時(shí)間接觸研磨液或清洗液，導(dǎo)致晶圓上的金屬材料的表面被腐蝕而導(dǎo)致器件失效。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種拋光裝置，包括：研磨機(jī)構(gòu)、清洗機(jī)構(gòu)、報(bào)警單元、處理單元，所述報(bào)警單元，當(dāng)拋光過程中因異常產(chǎn)生報(bào)警時(shí)，發(fā)送報(bào)警信號給所述處理單元；所述處理單元，基于接收到的所述報(bào)警信號以有機(jī)酸溶液對所述拋光裝置中的晶圓進(jìn)行處理。

可選的，所述報(bào)警產(chǎn)生于所述研磨機(jī)構(gòu)，所述報(bào)警單元發(fā)送的所述報(bào)警信號為第一報(bào)警信號，所述處理單元以有機(jī)酸溶液對所述拋光裝置中的晶圓進(jìn)行處理包括：以所述有機(jī)酸溶液對所述研磨機(jī)構(gòu)中的晶圓進(jìn)行處理。

可選的，所述報(bào)警產(chǎn)生于所述清洗機(jī)構(gòu)，所述報(bào)警單元發(fā)送的所述報(bào)警信號為第二報(bào)警信號，所述處理單元以有機(jī)酸溶液對所述拋光裝置中的晶圓進(jìn)行處理包括：以所述有機(jī)酸溶液對所述研磨機(jī)構(gòu)以及所述清洗機(jī)構(gòu)中的晶圓進(jìn)行處理。

可選的，所述拋光裝置還包括研磨頭清洗及晶圓裝卸機(jī)構(gòu)，所述處理單元以有機(jī)酸溶液對所述拋光裝置中的晶圓進(jìn)行處理還包括：以所述有機(jī)酸溶液對所述研磨頭清洗及晶圓裝卸機(jī)構(gòu)中的晶圓進(jìn)行處理。

可選的，所述處理單元以有機(jī)酸溶液對所述研磨機(jī)構(gòu)中的晶圓進(jìn)行的處理包括：將經(jīng)過所述研磨機(jī)構(gòu)研磨處理后的晶圓置于盛有所述有機(jī)酸溶液的隔離槽中。

可選的，所述處理單元以有機(jī)酸溶液對所述拋光裝置中的晶圓進(jìn)行的處理包括：向所述晶圓噴射所述有機(jī)酸溶液。

可選的，所述處理單元在接收到所述報(bào)警信號后的第一處理時(shí)間內(nèi)，持續(xù)向所述晶圓噴射所述有機(jī)酸溶液。

可選的，所述第一處理時(shí)間為1至5分鐘。

可選的，所述處理單元向所述晶圓噴射有機(jī)酸溶液的流速大于1000毫升/分鐘。

可選的，所述處理單元在所述第一處理時(shí)間后至所述報(bào)警解除前的第二處理時(shí)間內(nèi)，間隔地向所述晶圓噴射所述有機(jī)酸溶液。

可選的，所述間隔的時(shí)間為所述第一處理時(shí)間的20％～90％。

可選的，所述處理單元向所述晶圓噴射所述有機(jī)酸溶液的流速大于500毫升/分鐘。

可選的，所述有機(jī)酸為草酸、丙二酸、丁二酸、順丁烯二酸、鄰苯二甲酸或氨基酸。

可選的，所述有機(jī)酸溶液的濃度為0.01～10wt％。