CN1947945A - 化学机械抛光装置及其抛光垫的清洗方法与平坦化的方法 - Google Patents

Abstract

一种化学机械抛光装置，适用于抛光晶片，此化学机械抛光装置包括一抛光台、一抛光垫、一研浆供应装置、一晶片承载器以及一高压液体清洗装置。其中，抛光垫配置于抛光台上，用以抛光晶片；研浆供应装置配置于抛光台上方，用以提供研浆；晶片承载器配置于抛光台上，用以承载晶片使其与抛光垫接触；高压液体清洗装置配置于抛光台上方，其是利用高压液体来清洗抛光垫，以去除抛光垫上的杂质。

Description

化学机械抛光装置及其抛光垫的清洗方法与平坦化的方法

技术领域

本发明涉及一种半导体工艺与装置及其清洗方法，尤其涉及一种化学机械抛光装置及其抛光垫的清洗方法。

背景技术

在半导体工艺技术中，表面平坦化是处理高密度光刻的一项重要技术，因为，没有高低起伏的平坦表面，才能够避免曝光时造成散射，以达成精密的图案转移(pattern transfer)。化学机械抛光法为现在唯一能提供大规模集成电路(very-large scale integration，VLSI)，甚至超大规模集成电路(ultra-large scale integration，ULSI)工艺“全面性平坦化(global planarization)”的一种技术，因此目前晶片的平坦化工艺都是以化学机械抛光工艺来完成。

化学机械抛光法的原理是利用类似‘磨刀’这种机械式的原理，配合适当的化学助剂(reagent)，来将抛光垫上的晶片表面上的高低起伏不一的轮廓加以磨平。

抛光垫在抛光之后的粗糙度会变差，通常，现有化学机械抛光装置是以调节器来维持粗糙度。然而，常会造成调节器上钻石微粒脱落于抛光垫上的问题，而导致晶片破裂。此外，抛光后残留的研浆，固化后也会造成晶片刮伤。另外，调节器上的钻石颗粒，也会对抛光垫造成损害，影响化学机械抛光装置的抛光效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种化学机械抛光装置及其抛光垫的清洗方法，可避免现有技术中具有钻石微粒的调节器对抛光垫造成损害。

本发明的再一目的是提供一种平坦化的方法，于工艺中利用新的化学机械抛光装置将表面高低起伏的膜层平坦化。

本发明提出一种化学机械抛光装置，适用于抛光晶片，此化学机械抛光装置包括一抛光台、一抛光垫、一研浆供应装置、一晶片承载器以及一高压液体清洗装置。其中，抛光垫配置于抛光台上，用以抛光晶片；研浆供应装置配置于抛光台上方，用以提供研浆；晶片承载器配置于抛光台上，用以承载晶片使其与抛光垫接触；高压液体清洗装置配置于抛光台上方，用以输送一高压液体至抛光垫，以去除该抛光垫上的杂质。

依照本发明的实施例所述的化学机械抛光装置，上述的高压液体清洗装置包括一高压液体输送口、一第一管路以及一加压泵。其中高压液体输送口为水柱喷嘴、水雾喷嘴或水刀喷嘴，是用以将水喷洒至抛光垫上。第一管路是用以传送水至高压液体输送口。加压泵是用以抽取水至管路中并调整水压大小。此外，还可以配置一传动装置，此传动装置为旋转杆，用以改变高压喷嘴所喷出水的方向。还可配置一遮幕用以限制高压喷嘴所喷出水的范围，并再配置一抽气装置用以排除水气。另外，研浆供给装置具有研浆供应管线与水供应管线。

本发明还提出一种化学机械抛光垫的清洗方法，首先，提供一抛光垫，此抛光垫上具杂质。然后，利用高压液体清洗装置去除抛光垫上的杂质。

本发明再提出一种平坦化的方法，首先，提供一待平坦层。之后，利用化学机械抛光装置将待平坦层平坦化，以形成平坦化结构，其中化学机械抛光装置包括一抛光台、一抛光垫、一研浆供应装置、一晶片承载器与一高压液体清洗装置。此外，抛光垫配置于抛光台上用以抛光晶片；研浆供应装置配置于该抛光台上方，用以提供研浆；晶片承载器配置于抛光台上用以承载晶片使其与抛光垫接触；高压液体清洗装置配置于抛光台上方用以输送高压液体至抛光垫上，以去除抛光垫的杂质，此高压液体清洗装置包括一高压液体输送口、一第一管路与一加压泵。其中，高压液体输送口用以将水喷洒至抛光垫上；第一管路用以传送水至高压液体输送口；加压泵用以抽取水至管路中并调整水压大小。

依照本发明的实施例所述的平坦化的方法，上述的高压液体输送口为水柱喷嘴、水雾喷嘴或水刀喷嘴。此外，还可以配置一传动装置，此传动装置为旋转杆，用以改变高压液体输送口所喷出水的方向，并配置一遮幕用以限制高压液体输送口所喷出水的范围以及一抽气装置用以排除水气。另外，研浆供给装置具有研浆供应管线与水供应管线。

本发明因利用高压水柱作为调节器来取代现有技术中具有钻石微粒的调节器，可以避免当调节器硬压于抛光垫时，造成钻石微粒脱落，而导致晶片破裂。此外，利用高压水柱清洗(rinse)残留的研浆，避免了结晶后的研浆存在于抛光垫上而造成晶片损伤的问题。另外，本发明利用高压水柱还可以减轻现有调节器上的钻石微粒对抛光垫所造成的损害，延长抛光垫的使用时间。除此之外，本发明还利用新的化学机械抛光装置，取代现有的化学机械抛光装置来进行平坦化工艺。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1绘示为依照本发明一实施例的化学机械抛光装置的剖面示意图；

图2A至图2C绘示为依照本发明一实施例平坦化的方法的流程剖面图；

图3A至图3B绘示为依照本发明另一实施例平坦化的方法的流程剖面图。

主要元件符号说明

300：化学机械抛光装置

301：抛光台

302：晶片承载器

304：抛光垫

305：研浆供给装置

306：研浆供应管线

307：水供应管线

308：液泵

310：高压液体清洗装置

312：晶片

313：去离子水

314：研浆

315：高压液体输送口

316：管路

318：加压泵

320：传动装置

322：抽气装置

324：遮幕

400：衬底

404：图案化的硬掩模层

406、504：开口

408、506：待平坦层

500：膜层

具体实施方式

图1绘示为依照本发明一实施例的化学机械抛光装置的剖面示意图。请参照图1，化学机械抛光装置300包括抛光台301、晶片承载器302、抛光垫304、研浆供给装置305以及高压液体清洗装置310。其中，晶片承载器302配置于抛光台301上，用以抓住被抛光的晶片312，使晶片312与抛光垫304接触。抛光垫304配置于抛光台301上，用以抛光晶片312。

在进行抛光时，研浆供给装置305中的液泵308抽取研浆314至研浆供应管线306中，而研浆供应管线306则传送研浆314至抛光垫304上。此外，研浆供给装置305还具有水供应管线307，将去离子水313传送至抛光垫304上。

当进行化学机械抛光工艺之后，残留下来的研浆会固化结晶而留在抛光垫的表面，造成晶片的损害。配置于抛光台上方的高压液体清洗装置310，可喷出液体来对抛光垫进行清洗。

在一实例中，可利用高压液体清洗装置310中的加压泵318将液体例如水，抽取至管路316中并调整水压大小，再藉由管路316将水传送至高压液体输送口315，而将水喷洒至抛光垫304上。高压液体输送口315可视情况的需求，替换为水柱喷嘴、水雾喷嘴或水刀喷嘴。再者，高压液体输送口315调整至适当的角度，将水喷洒至抛光垫304上，以高压的水柱、水雾或水刀，以清除抛光垫304上的杂质。

在一实例中，还可以在高压液体清洗装置310中配置传动装置320来改变高压液体输送口315所喷出水的方向。

另外，还可以于化学机械抛光装置300旁配置抽气装置322以及于高压液体清洗装置310旁配置遮幕324。抽气装置322是用以排除水气，而遮幕324是用以限制高压喷嘴所喷出水的范围。

值得一提的是，在本发明中，对于上述各元件的配置次序以及彼此之间的相对位置并不加以限定，使用者可视工艺机台的需求来进行配置。

在以下实施例中，将详述本发明的化学机械抛光装置的应用。图2A至2C绘示为依照本发明一实施例平坦化的方法的流程剖面图。在一实施例中，将以浅沟渠隔离结构的制作方法为例来做说明，请参照图2A，首先，提供一衬底400，衬底400上已以图案化的硬掩模层404定义出开口406，并且在图案化的硬掩模层404上以及开口406中已形成待平坦层408，其材质例如为二氧化硅。

接下来，请参照图2B，以化学机械抛光装置进行平坦化步骤，去除图案化的硬掩模层404上的待平坦层408。化学机械抛光装置例如为上述的具有高压液体清洗装置的化学机械抛光装置，在此不另行叙述。之后，请参照图2C，移除图案化的硬掩模层404，形成熟知的浅沟渠隔离结构。

另外，以下再以金属镶嵌结构的制作方法为例进行说明。图3A至图3B绘示为依照本发明另一实施例平坦化的方法的流程剖面图。请参照图3A，首先，提供一膜层500，膜层500具有开口504，并且具有待平坦层506例如为金属，形成于膜层500上以及开口504中。之后，请参照图3B，以化学机械抛光装置进行平坦化步骤，去除膜层500上的待平坦层506。同样地，在本实施例中将使用如前述般的化学机械抛光装置，形成金属镶嵌结构。

综上所述，在本发明的化学机械抛光装置中，利用高压水柱清洗装置，经由调整出正确的角度，可取代现有技术中具有钻石微粒的调节器，因此在维持抛光垫表面粗糙度的同时，可避免现有调节器硬压于抛光垫上，使钻石微粒脱落，而导致晶片破裂的情况发生。此外，高压水柱还可针对相关的部分进行清洗，可避免残留的研浆结晶后，对晶片造成刮伤。另外，高压水柱对于抛光垫的伤害程度较低，避免抛光垫抛光效率的降低，并且可以延长抛光垫的使用期限而增进产能。除此之外，本发明还利用新的化学机械抛光装置，取代现有的化学机械抛光装置来进行平坦化工艺。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

Claims (15)

1.一种化学机械抛光装置，适用于抛光一晶片，该化学机械抛光装置包括：

一抛光台；

一抛光垫，配置于该抛光台上，用以抛光该晶片；

一研浆供应装置，配置于该抛光台上方；

一晶片承载器，配置于该抛光台上，用以承载该晶片使其与该抛光垫接触；以及

一高压液体清洗装置，配置于该抛光台上方，用以输送一高压液体至该抛光垫，以去除该抛光垫上的杂质。

2.如权利要求1所述的化学机械抛光装置，其中该高压液体清洗装置包括：

一高压液体输送口，用以将水喷洒至该抛光垫上；

一第一管路，用以传送水至该高压液体输送口；以及

一加压泵，用以抽取水至该管路中并调整水压大小。

3.如权利要求2所述的化学机械抛光装置，其中该高压液体输送口包括水柱喷嘴、水雾喷嘴或水刀喷嘴。

4.如权利要求3所述的化学机械抛光装置，还包括一传动装置，用以改变该高压液体输送口所喷出水的方向。

5.如权利要求4所述的化学机械抛光装置，其中该传动装置包括旋转杆。

6.如权利要求2所述的化学机械抛光装置，还包括一遮幕，用以限制该高压液体输送口所喷出水的范围。

7.如权利要求1所述的化学机械抛光装置，其中该研浆供给装置包括一研浆供应管线与一水供应管线。

8.如权利要求1所述的化学机械抛光装置，还包括一抽气装置，用以排除水气。

9.一种化学机械抛光垫的清洗方法，包括：

提供一抛光垫，该抛光垫上具有一杂质；以及

利用高压液体去除该抛光垫上的该杂质。

10.如权利要求9所述的化学机械抛光垫的清洗方法，其中高压液体包括高压水柱、高压水雾或高压水刀。

11.一种平坦化的方法，包括：

提供一待平坦层；以及

利用一化学机械抛光装置将该待平坦层平坦化，以形成一平坦化结构，其中该化学机械抛光装置包括：

一抛光台；

一抛光垫，配置于该抛光台上，用以抛光该晶片；

一研浆供应装置，配置于该抛光台上方；

一晶片承载器，配置于该抛光台上，用以承载该晶片使其与该抛光垫接触；以及

一高压液体清洗装置，配置于该抛光台上方，用以输送一高压液体至该抛光垫上，以去除该抛光垫的杂质。

12.如权利要求11所述的平坦化的方法，其中该高压液体清洗装置包括：

一高压液体输送口，用以将水喷洒至该抛光垫上；

一第一管路，用以传送水至该高压液体输送口；以及

一加压泵，用以抽取水至该管路中并调整水压大小。

13.如权利要求12所述的平坦化的方法，其中该高压液体输送口包括水柱喷嘴、水雾喷嘴或水刀喷嘴。

14.如权利要求11所述的平坦化的方法，其中该待平坦层包括介电层或金属层。

15.如权利要求11所述的平坦化的方法，其中该研浆供给装置包括一研浆供应管线与一水供应管线。

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