[發明專利]化學機械研磨裝置及研磨過程中處理晶片的方法有效

申請號：	201110383477.9	申請日：	2011-11-25
公開（公告）號：	CN103128648A	公開（公告）日：	2013-06-05
發明（設計）人：	王慶玲	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：	北京德琦知識產權代理有限公司 11018	代理人：	牛崢;王麗琴
地址：	201203 ***	國省代碼：	上海;31
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摘要：
搜索關鍵詞：	化學機械研磨裝置過程處理晶片方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及半導體化學機械研磨領域，特別涉及一種化學機械研磨裝置及研磨過程中處理晶片的方法。?

背景技術

目前，晶片(wafer)的平坦化制作工藝都是依賴化學機械研磨裝置來完成，現有化學機械研磨裝置的剖面結構示意圖，如圖1所示。?

該化學機械研磨裝置包括研磨臺101、研磨墊(pad)102和研磨頭103。研磨臺101承載研磨墊102，當進行研磨時，首先將待研磨的晶片W架設在研磨頭103上，使晶片W的待研磨面與旋轉的研磨墊102對向配置，此時，在研磨墊102上可提供由研磨粒和化學助劑所構成的研漿(slurry)；接著，研磨頭103提供給晶片W可控制的負載如壓力，而將晶片W的待研磨面緊壓于研磨墊102上，隨著晶片與研磨墊之間的相對運動，以及研磨墊上研漿的噴灑，實現對晶片的研磨，形成晶片平坦的表面。?

后段工藝互連層的金屬互連線一般采用銅，所以需要對銅進行化學機械研磨?，F有技術中研磨金屬銅層主要通過如上所述的三個研磨臺來實現，每個研磨臺分別執行一個研磨工序，下面具體說明化學機械研磨金屬銅的方法。?

圖2為現有技術中化學機械研磨方法的第一工序的剖面示意圖。在第一研磨臺(Platen?1)上執行第一工序，如圖2所示，對金屬銅進行研磨，去除溝槽上方絕大部分的金屬銅。第一工序結束之后要求溝槽上方金屬銅的厚度具有一定的厚度值。?

圖3為現有技術中化學機械研磨方法的第二工序的剖面示意圖。在第二研磨臺上(Platen?2)執行第二工序，如圖3所示，去除溝槽上方剩余的金屬?銅。?

圖4為現有技術中化學機械研磨方法的第三工序的剖面示意圖。在第三研磨臺上(Platen?3)執行第三工序，如圖4所示，去除溝槽外的阻擋層和少量的氧化層，以確保溝槽上方剩余的金屬銅全部被去除而達到隔離的目的。?

需要注意的是，當金屬銅在某一研磨臺上進行研磨時，如果突然出現故障，研磨會立即停止進行，此時，slurry還沒有完全消耗完，這些slurry帶有強烈的腐蝕性，殘留在金屬銅上，很容易使金屬銅受到腐蝕。?

另外，化學機械研磨裝置還可以實現對多晶硅、銅、鋁、鎢、淺溝槽隔離(STI)、層間介質層(ILD)或金屬間介質層(IMD)等的研磨。在研磨過程中也會出現類似問題。例如，在制作金屬柵電極過程中，需要對層間介質層進行研磨，根據研磨工序的不同，在第二研磨臺上的slurry?PH值約為10.5，在第三研磨臺上的slurry?PH值約為3.5，在從第二研磨臺轉向第三研磨臺時，晶片上肯定殘留有大量PH值約為10.5的slurry，當晶片接觸到第三研磨臺上的slurry時，由于兩者PH值相差較大，所以就會對第三研磨臺上的研磨過程產生影響，使研磨達不到預定值。?

發明內容

有鑒于此，本發明解決的技術問題是：降低晶片上研漿殘留。?

為解決上述技術問題，本發明的技術方案具體是這樣實現的：?

本發明公開了一種化學機械研磨裝置，該裝置包括研磨臺、研磨墊、研磨頭和存儲槽；?

研磨臺，用于在其上表面承載研磨墊；?

研磨墊，用于研磨晶片；?

研磨頭，用于在其上架設晶片，在研磨時控制晶片與研磨墊對向配置進行晶片的研磨；或者在清洗晶片時從與研磨墊的對向配置處水平旋轉預定角度至存儲槽上方；?

存儲槽，位于研磨臺一側，用于存儲去離子水或者化學液體，在轉換研磨臺?或者研磨出現故障時，上升預定距離，將研磨頭上架設的晶片浸沒其中進行清洗預定時間之后恢復至原來位置。?

所述存儲槽側壁上有進液口，底部上有出液口。?

所述裝置進一步包括氣體輸送管路，該氣體輸送管路的出口位于存儲槽的上方，用于將清洗之后的晶片進行稀有氣體噴射以干燥晶片表面。?

所述稀有氣體為氮氣或者氬氣。?

所述化學液體為苯并三唑BTA。?