[發(fā)明專利]一種化學(xué)機(jī)械研磨方法、模塊及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210361846.9
• 申請(qǐng)日: 2012-09-25
• 公開（公告）號(hào): CN103659569A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳楓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號(hào): B24B37/00
• 分類號(hào): B24B37/00;B24B37/34;B24B55/06
• 代理公司: 北京德琦知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11018
• 代理人: 牛崢;王麗琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制作領(lǐng)域，特別涉及一種化學(xué)機(jī)械研磨方法、模塊及裝置。

背景技術(shù)

當(dāng)前的半導(dǎo)體制造工藝中很多情況下會(huì)用到化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)工藝，比如淺溝槽隔離(STI)氧化硅拋光、局部互聯(lián)(LI)氧化硅拋光、LI鎢拋光、層間介質(zhì)（ILD)氧化硅拋光以及雙大馬式革銅拋光等。

現(xiàn)有技術(shù)中化學(xué)機(jī)械研磨裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該化學(xué)機(jī)械研磨裝置共包括三套研磨子裝置和三套研磨后清洗子裝置，即研磨子裝置1、子裝置2和子裝置3，以及研磨后清洗子裝置1、子裝置2和子裝置3。在實(shí)際應(yīng)用中，假設(shè)某一晶片共需要進(jìn)行三次研磨，那么該晶片將按照子裝置1、子裝置2和子裝置3的順序依次進(jìn)行研磨，根據(jù)每個(gè)子裝置所負(fù)責(zé)研磨的材料的相同或不同，各子裝置可采用相同或不同的研磨漿（slurry）及研磨墊。同樣，根據(jù)研磨后晶片表面的情況采用的研磨后清洗子裝置也有差異。

隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體器件的特征尺寸越來越小，與之相對(duì)應(yīng)的CMP工藝的精度要求也不斷提高，因此業(yè)界提出了一系列不同的研磨子裝置以及研磨后清洗子裝置。例如，不同研磨子裝置對(duì)應(yīng)不同的研磨工序，業(yè)界普遍采用的研磨子裝置的種類包括：旋轉(zhuǎn)式研磨裝置（Rotary?Slurry?CMP），固定磨料研磨裝置（Fixed?Abrasive?CMP）和電化學(xué)機(jī)械研磨裝置（E-CMP）等；研磨后清洗子裝置的種類包括：聲波清洗裝置（Mega?Sonic?Tank）：在不直接接觸晶片的情況下，利用高頻的聲波在清洗液體中的傳播來達(dá)到將微粒（particle）從晶片表面分離并帶走的過程；滾筒刷清洗裝置（Brusher）：通過毛刷與晶片之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，利用毛刷在晶片上的摩擦力將微粒從晶片上帶走過程；去離子水/氮化化學(xué)清洗DIW/Chemicals?Rinse?Nitrogen?Purging，旋轉(zhuǎn)甩干裝置（Spin?Dryer）：高速旋轉(zhuǎn)晶片，利用旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力將晶片表面附著的微粒去除；以及異丙醇?xì)怏w清洗裝置（IPA?Dryer）：將異丙醇與氮?dú)獍匆欢ū壤旌希缓髮⒒旌蠚怏w吹到正在離開水面的晶片表面。由于晶片表面和水面的水層厚度不同，異丙醇在晶片表面和水面之間形成了濃度梯度以及表面張力梯度，從而使得水在表面張力的作用下離開晶片表面，達(dá)到干燥的目的。在使用了異丙醇?xì)怏w干燥法后，化學(xué)機(jī)械研磨清洗后的晶片缺陷比傳統(tǒng)方法得到了顯著的改善。

在實(shí)際應(yīng)用中，由于圖1所示同一個(gè)CMP裝置中會(huì)用到多個(gè)不同種類的研磨子裝置和研磨后清洗子裝置（包括一個(gè)或多個(gè)研磨子裝置，以及一個(gè)或多個(gè)研磨后清洗子裝置），不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)于化學(xué)機(jī)械研磨工藝流程中不同化學(xué)機(jī)械研磨工序的組合來說，由于每個(gè)CMP裝置內(nèi)的研磨清洗子裝置是固定不變的，所以當(dāng)不需要進(jìn)行某些研磨清洗工序時(shí)，該CMP裝置內(nèi)對(duì)應(yīng)的研磨清洗子裝置就會(huì)閑置，無法最有效率地利用CMP裝置，降低了化學(xué)機(jī)械研磨效率。另一方面，如果針對(duì)每批晶片的待進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨工藝流程的工序，對(duì)CMP裝置中的研磨清洗子裝置進(jìn)行相應(yīng)改造，不僅費(fèi)用高昂，實(shí)現(xiàn)起來也很不方便。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：現(xiàn)有的化學(xué)機(jī)械研磨裝置，無法靈活方便地執(zhí)行化學(xué)機(jī)械研磨工藝流程，降低了化學(xué)機(jī)械研磨效率，且根據(jù)化學(xué)機(jī)械研磨工藝流程的工序改造化學(xué)機(jī)械研磨模塊的費(fèi)用高昂。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種化學(xué)機(jī)械研磨方法，提供晶片和若干化學(xué)機(jī)械研磨模塊，每個(gè)所述化學(xué)機(jī)械研磨模塊包括一個(gè)或多個(gè)類型相同的研磨清洗子裝置，確定由若干道化學(xué)機(jī)械研磨工序組成的晶片待處理化學(xué)機(jī)械研磨工藝流程，建立所述化學(xué)機(jī)械研磨工序與所述化學(xué)機(jī)械研磨模塊的對(duì)應(yīng)關(guān)系，該方法還包括：

按照所述晶片待處理化學(xué)機(jī)械研磨工藝流程和所述對(duì)應(yīng)關(guān)系，將所述晶片依次傳送到每道工序?qū)?yīng)的化學(xué)機(jī)械研磨模塊的獲取范圍內(nèi)；

所述對(duì)應(yīng)的化學(xué)機(jī)械研磨模塊接收所述晶片，將所述晶片放入所述研磨清洗子裝置進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨或者清洗處理，將處理后的晶片傳送到所述化學(xué)機(jī)械研磨模塊外部；

直到完成所述晶片待處理化學(xué)機(jī)械研磨工藝流程。

所述化學(xué)機(jī)械研磨模塊的獲取范圍是指，所述化學(xué)機(jī)械研磨模塊的頂部上方或者所述化學(xué)機(jī)械研磨模塊的側(cè)壁外側(cè)。

所述化學(xué)機(jī)械研磨模塊接收所述晶片是指，采用帶有真空吸盤的第一機(jī)械臂，從所述化學(xué)機(jī)械研磨模塊頂部上方或者側(cè)壁外側(cè)承載晶片。