[發明專利]化學機械研磨工藝的研磨頭清洗方法

有效

• 申請號: 202011345481.1
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112476231B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 陳慧新;李松;王大幫;宋振偉;張守龍
• 申請（專利權）人: 華虹半導體（無錫）有限公司
• 主分類號: B24B37/11
• 分類號: B24B37/11;B24B37/34;B24B55/06
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 張彥敏

本發明涉及化學機械研磨工藝的研磨頭清洗方法，包括S1：在初始狀態下研磨頭壓向一外部裝置，使外部裝置與研磨頭形成一封閉的腔體；S2：將研磨頭抬起，使腔體與外界大氣壓相通，而使臺階處的膜片區域向遠離固定腔體裝置的方向下耷，提供清洗裝置，清洗裝置噴出清洗液對研磨頭進行清洗；S3：對腔體進行抽真空，使臺階處的膜片區域向靠近固定腔體裝置的方向上移，清洗裝置噴出清洗液繼續對研磨頭進行清洗；停止抽真空，使臺階處的膜片區域再次向遠離固定腔體裝置的方向下耷，清洗裝置噴出清洗液繼續對研磨頭進行清洗，多次重復該操作直至將臺階處的副產物清洗掉；以及S4：將研磨頭壓向外部裝置，進行研磨工藝，而可徹底清洗副產物。

技術領域

本發明涉及半導體集成電路制造設備清洗技術，尤其涉及一種化學機械研磨工藝的研磨頭清洗方法。

背景技術

化學機械研磨(chemical metal planarization，簡稱CMP)是半導體集成電路制造過程中的常用工藝。化學機械研磨法(CMP)是一個復雜的工藝過程，它是通過晶片和研磨墊之間的相對運動平坦化晶片表面的，其所用設備常稱為研磨機或拋光機。研磨時，將要研磨的晶片的待研磨面向下附著在研磨頭上，晶片的待研磨面接觸相對旋轉的研磨墊，研磨頭提供的下壓力將晶片緊壓到研磨墊上，當表面貼有研磨墊在電機的帶動下旋轉時，研磨頭也進行相對轉動。同時，研磨液通過研磨液供應管(tube)輸送到研磨墊上，并通過離心力均勻地分布在研磨墊上，該研磨液中的化學成分與被研磨晶片發生化學反應，將不溶物質轉化為易溶物質(化學反應過程)，然后通過機械摩擦將這些易溶物從被拋光片表面去掉，實現結合機械作用和化學反應將晶片的表面材料去除，達到全局平坦化效果。化學機械研磨(CMP)帶來的一個顯著質量問題是表面擦痕(Scratch)，經CMP處理后地薄層往往會在表面存有擦痕，這些小而難發現的擦痕易在金屬間引起短路或開路現象，大大降低產品的成品率。

研磨過程中產生的副產物，如殘留的研磨液和研磨殘渣，如果沒有及時清洗去除，就會影響到之后的研磨工藝，而在晶片表面造成上述擦痕。因此需要對研磨用研磨頭進行清洗。

發明內容

本發明在于提供一種化學機械研磨工藝的研磨頭清洗方法，其中研磨頭包括研磨頭支撐盤、扣環區域、膜片區域以及固定腔體裝置，其中扣環區域設置在研磨頭支撐盤的邊緣以形成腔體，膜片區域位于研磨頭支撐盤的中間區域且位于腔體內，固定腔體裝置位于研磨頭支撐盤與膜片區域之間，并膜片區域的邊緣超出固定腔體裝置的邊緣，而在膜片區域與固定腔體裝置之間形成臺階，該臺階處在研磨過程中積累副產物，包括：S1：在初始狀態下研磨頭壓向一外部裝置，使外部裝置與研磨頭形成一封閉的腔體；S2：將研磨頭抬起，使腔體與外界大氣壓相通，而使臺階處的膜片區域向遠離固定腔體裝置的方向下耷，提供清洗裝置，清洗裝置噴出清洗液對研磨頭進行清洗；S3：對腔體進行抽真空，使臺階處的膜片區域向靠近固定腔體裝置的方向上移，清洗裝置噴出清洗液繼續對研磨頭進行清洗；停止抽真空，使臺階處的膜片區域再次向遠離固定腔體裝置的方向下耷，清洗裝置噴出清洗液繼續對研磨頭進行清洗，多次重復該操作直至將臺階處的副產物清洗掉；以及S4：將研磨頭壓向外部裝置，進行研磨工藝。

更進一步的，S2中在對研磨頭進行清洗過程中研磨頭同時自轉。

更進一步的，S3中在對腔體進行抽真空，使臺階處的膜片區域向靠近固定腔體裝置的方向上移，清洗裝置噴出清洗液繼續對研磨頭進行清洗的過程中研磨頭停止自轉。

更進一步的，S3中在停止抽真空使臺階處的膜片區域向遠離固定腔體裝置的方向下耷，清洗裝置噴出清洗液繼續對研磨頭進行清洗過程中研磨頭進行自轉。

更進一步的，膜片區域包括從邊緣向中間排布的兩個第一壓力區域P1、兩個第二壓力區域P2、兩個第三壓力區域P3、兩個第四壓力區域P4以及一個第五壓力區域P5，兩個第一壓力區域P1、兩個第二壓力區域P2、兩個第三壓力區域P3、兩個第四壓力區域P4分別沿第五壓力區域P5對稱設置，臺階位于第一壓力區域P1處。