[發明專利]一種化學機械拋光保持環的清洗方法

在審

• 申請號: 202011217233.9
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112495916A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 姚力軍;潘杰;惠宏業;王學澤;王徐
• 申請（專利權）人: 上海江豐平芯電子科技有限公司
• 主分類號: B08B3/08
• 分類號: B08B3/08;B08B3/12;B08B1/04;B08B13/00
• 代理公司: 北京遠智匯知識產權代理有限公司 11659
• 代理人: 王巖

本發明涉及一種化學機械拋光保持環的清洗方法，所述清洗方法采用化學清洗液依次進行針對整體的超聲清洗、針對螺紋孔的浸泡清洗以及針對整體的擦拭清洗，然后進行干燥和真空包裝，完成對所述化學機械拋光保持環的清洗。所述清洗方法采用多種形式的清洗，對化學機械拋光保持環進行了全方位的清洗操作，尤其是對化學機械拋光保持環的螺紋孔內部進行了細致的浸泡清洗，有效地清除了殘留在化學機械拋光保持環上的油污，提高了化學機械拋光保持環的清洗質量和清洗效果，進而防止了化學機械拋光保持環在使用過程中污染晶圓。

技術領域

本發明涉及材料清洗技術領域，尤其涉及一種化學機械拋光保持環的清洗方法。

背景技術

在單晶硅片制造環節，單晶硅片首先通過化學腐蝕減薄，此時的粗糙度在10-20μm范圍內，然后進行粗拋光、細拋光、精拋光等步驟，可將粗糙度控制在幾十個納米范圍內。一般來說，單晶硅片需要進行2次以上的拋光，表面才可以達到集成電路的要求。目前，IC元件往往采用多層立體布線，即，首先在當晶硅片上依次排布多層金屬布線層，然后進行相應刻蝕形成布線網絡。由于需要刻蝕的每一層均有很高的全局平整度要求，往往通過拋光來保證每層達到全局平整度要求。

化學機械拋光(Chemical Mechanical Polishing，CMP)是集成電路制造過程中實現晶圓全局均勻平坦化的關鍵工藝。與傳統的純機械或純化學的拋光方法不同，CMP技術是通過化學和機械的組合技術，避免了由單純機械拋光造成的表面損傷，利用了磨損中的“軟硬磨”原理，即用較軟的材料來進行拋光以實現高質量的表面拋光，將化學腐蝕和機械磨削作用達到一種平衡。CMP技術的主要原理是在一定壓力以及拋光漿料存在下，被拋光工件相對于拋光墊做相對運動，借助于納米粒子的研磨作用與氧化劑的腐作用之間的有機結合，在被拋光工件的表面形成光潔表面。

隨著集成電路芯片工藝制程技術的不斷進步，對CMP技術的需求不斷增加。CMP技術最早使用在氧化硅拋光中，是用來進行層間介質(ILD)的全局平坦化處理，在集成電路芯片進入0.35μm節點后，CMP技術更廣泛地應用在金屬鎢、銅、多晶硅等的平坦化工藝中。隨著金屬布線層數的增多，需要進行CMP拋光的步驟也越多。以28nm節點工藝為例，所需CMP拋光的次數為12-13次，而進入10nm節點后，CMP拋光的次數翻了一番，達到25-26次。據統計，CMP拋光在單晶硅片制造環節中的前半制程，廣泛用于以下環節：互聯結構中凹凸不平的絕緣體、導體、層間介質(ILD)、鑲嵌金屬(如Al、Cu)、淺溝槽隔離(STI)、硅氧化物、多晶硅等。

在使用CMP技術對晶圓進行拋光的過程中，需要通過保持環(Retaining Ring)對晶圓進行保護和固定。目前，為了增大芯片產量，降低制造成本，晶圓直徑不斷增大，另外，為了提高集成電路的集成度，晶圓的刻線寬度越來越細，晶圓表面精度也越來越高，以上增加了CMP技術的難度。對于150mm直徑以上的晶圓，容易在晶圓邊緣形成“過磨”現象，降低了拋光質量和晶圓利用率，如果采用質量合格的保持環，就可以把邊緣的拋光墊和晶圓以下的拋光墊壓平到同一高度。由此可見，保持環應具有高耐磨耐蝕性、低振動特性、材料穩定性和潔凈性等性能。

雖然現有的保持環材料包括PPS、PC、Arlonl330(PTFE/PEEK)、ArlonEX-2618和Arlonl287(CF/PEEK)，現有的保持環制作工藝包括全塑料PEEK或PPS加金屬螺母，全塑料PEEK包膠304不銹鋼方式和半塑料半金屬粘膠方式，但是常見的保持環是將加工好的PPS膠圈和加工好的SUS304不銹鋼采用特制膠水粘合成整體得到的。由于機加工過程中，尤其是對螺紋孔進行機加工過程中，常常會使用各種機油等作為潤滑劑，導致保持環表面尤其是保持環的螺紋孔內殘存了附著力強且難以清洗的油污，如果將未清洗干凈的保持環直接用于CMP拋光過程中，將嚴重污染晶圓，造成晶圓的報廢。但是，現有技術還未公開一種有效的保持環清洗方法。

綜上所述，目前亟需開發一種行之有效的化學機械拋光保持環的清洗方法。

發明內容