[發明專利]金屬研磨保護裝置及保護方法、化學機械研磨系統

有效

• 申請號: 201110357956.3
• 申請日: 2011-11-11
• 公開（公告）號: CN103100964A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 陳楓
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: B24B37/04
• 分類號: B24B37/04;B24B37/34
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種金屬研磨保護裝置及保護方法、化學機械研磨系統。

背景技術

化學機械拋光(Chemical?Mechanical?Planarization，CMP)工藝是一種平坦化工藝，在1990年被引入集成電路制造工藝以來，經過不斷實踐和發展，已成為推動集成電路技術節點不斷縮小的關鍵工藝。目前CMP已經廣泛應用在淺溝槽隔離結構平坦化、柵電極平坦化、鎢塞平坦化和銅互連平坦化等工藝中。CMP工藝也被應用于去除基底表面上的薄膜層。

CMP的相關技術可以參考專利號為US5722875的美國專利，其公開了一種拋光方法和裝置(method?and?appartus?for?polishing)。

圖1示出了現有技術的一種CMP設備的剖面結構示意圖，圖2示出了該CMP設備的立體結構示意圖，結合圖1和圖2，該CMP設備包括：拋光頭10；與拋光頭10相連的軸桿11；設置于拋光頭10上的用于固定晶圓(wafer)13的夾持環(retaining?ring)12；位于拋光頭10下方的拋光盤(platen)14；與所述拋光盤14相連的傳動件15；固定于拋光盤14上的拋光墊16；用于向拋光墊16上噴淋拋光液(slurry)18的管道17。在進行CMP時，軸桿11對拋光頭10提供向下的下壓力(down?force)，將晶圓13按壓在拋光墊16上，軸桿11帶動所述拋光頭10繞拋光頭10的軸線旋轉，傳動件15帶動拋光盤14及拋光墊16繞拋光盤14的軸線旋轉，同時管道17向拋光墊16噴淋拋光液18。在CMP過程中，晶圓13的表面部分與拋光液18發生化學反應，反應后的產物在拋光墊16的機械研磨作用下被去除，從而降低了晶圓13的表面部分的臺階高度(step?height)，實現了平坦化。

但是當用于金屬研磨的CMP設備因為故障而中途停機時，可能有大量的研磨液仍然停留在晶圓表面。如果不及時清除晶圓上的研磨液，將會造成嚴重的金屬腐蝕(Metal?Corrosion)，最終使得晶圓報廢。尤其是在研磨晶圓上的銅時，對晶圓的腐蝕尤其嚴重。

為了解決上述問題，現有技術只能采用人工的方式將晶圓從中途停機的CMP設備上取下以進行清洗，防止金屬腐蝕。但是此種方式效率低，成本高，由于不能及時對晶圓進行清洗，因此對晶圓的防腐蝕效果也不好，并且還可能存在人為的二次污染。

因此，在采用CMP設備進行金屬研磨而中途停機的過程中，如何保護晶圓不受金屬腐蝕就成為本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種金屬研磨保護裝置及保護方法、化學機械研磨系統，以在采用CMP設備進行金屬研磨而中途停機時，可以有效保護晶圓不受金屬腐蝕。

為解決上述問題，本發明提供了一種金屬研磨保護裝置，用于保護CMP設備中的晶圓，包括：

噴淋頭，所述噴淋頭包括多個噴嘴；

噴淋管，連接所述噴淋頭，用于為所述噴淋頭提供對晶圓的保護物質；

控制器，連接所述CMP設備和噴淋管，當所述CMP設備停機但仍可控制晶圓進行上升和旋轉時，所述控制器控制CMP設備，使晶圓進行上升；且移動所述噴淋管使所述噴淋頭位于CMP設備中晶圓待研磨面的下方，并控制所述噴淋管的開啟和關閉。

可選地，所述多個噴嘴均勻地分布在所述噴淋頭上。

可選地，所述多個噴嘴呈輻射形或方格形分布。

可選地，所述噴嘴的直徑范圍包括：0.5mm～5mm。

可選地，所述噴淋管包括：開關、固定管和位于所述固定管上表面的旋轉管，所述固定管的一端和所述旋轉管的一端通過轉軸固定連接，所述噴淋頭固定在所述旋轉管上表面的另一端，所述開關設置在固定管的另一端且與所述控制器相連，所述控制器控制所述開關以實現對所述噴淋管的開啟和關閉的控制，所述固定管和所述旋轉管內設置有一個或多個軟管，所述軟管用于承載所述保護物質，所述軟管與所述噴淋頭相連；當所述CMP設備停機時，所述旋轉管繞所述轉軸旋轉，使所述噴淋頭位于CMP設備中晶圓待研磨面的下方；當所述CMP設備工作時，所述旋轉管繞所述轉軸旋轉，使所述噴淋頭遠離所述CMP設備。

可選地，所述保護物質至少包括：等離子水，所述噴淋管至少包括等離子水管路，所述等離子水管路用于為所述噴淋頭提供等離子水。

可選地，所述保護物質還包括：保護氣體或/和緩蝕氣體，所述噴淋管還包括1個或多個氣體管路，所述氣體管路用于為所述噴淋頭提供保護氣體或/和緩蝕氣體。

可選地，所述噴嘴覆蓋的面積大于或等于所述晶圓待研磨面的面積。