CN100342502C

CN100342502C - 用于铜布线化学机械抛光的清洗液提供装置

Info

Publication number: CN100342502C
Application number: CNB031514200A
Authority: CN
Inventors: 张溢钢; 刘锦文
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp; Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Priority date: 2003-09-29
Filing date: 2003-09-29
Publication date: 2007-10-10
Anticipated expiration: 2023-09-29
Also published as: CN1604290A

Abstract

本发明公开了一种用于铜布线化学机械抛光设备的清洗液提供装置。该清洗液提供装置包含：去离子水源；缓蚀剂源；和清洗液液体通路单元，该清洗液液体通路单元具有：至少一个去离子水输入端，与去离子水源相连接；至少一个缓蚀剂输入端，与缓蚀剂源相连接；以及一个或多个清洗液输出端，在清洗液液体通路单元中，从去离子水输入端输入的去离子水和从缓蚀剂输入端输入的缓蚀剂都可以从清洗液输出端输出，且至少有一个控制阀控制清洗液输出端的输出。

Description

用于铜布线化学机械抛光的清洗液提供装置

技术领域

本发明一般地涉及一种用于铜布线化学机械抛光的清洗液提供装置。

背景技术

目前，由于集成电路的集成度越来越高，器件尺寸越来越小，导致金属互连变细、电阻率增大、产生的热量增多，大大影响器件的性能。因此，以过去被广泛使用的铝作为现在先进集成电路的互连结构的金属材料已不能满足人们的需要。而和铝相比，铜互连具有许多优点，如铜的电阻率比铝的电阻率低(铜的电阻率为1.7μΩ·cm、铝的电阻率为3.1μΩ·cm)、铜互连的寄生电容比铝互连小、铜互连的功耗比铝互连低、以及铜的耐电迁移性能远比铝好。

通常，可以采用双镶嵌(dual damascene)工艺实现集成电路的铜互连。举例来说，采用双镶嵌工艺制造集成电路铜互连可以包括如下的步骤：将电介质层形成在衬底上，电介质层可以包含SiO₂等材料；利用刻蚀技术如干法刻蚀，在电介质层中形成导线沟槽；在形成有导线沟槽的电介质层上沉积由例如Ta、Ti或TiN等材料构成的薄层，以作为阻挡层；利用例如化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、或电镀等技术，在阻挡层上形成铜层，将铜填充到导线沟槽中；使铜层平坦化，去除电介质层上多余的铜。

通过利用化学机械抛光(CMP)可以除掉多余的铜，并形成铜互连。在铜布线的CMP中，需要使用抛光浆料，而抛光浆料可以是酸性浆料或碱性浆料。因此，在CMP过程中粘附在抛光面的浆料可以对晶片产生腐蚀。在CMP过程中止的情况下，特别是当抛光工具出现故障而中断CMP的情况下，需要清洗以去除浆料，否则所粘附的浆料的腐蚀作用可以导致晶片的报废。因此，在现在的铜布线CMP设备如美国应用材料公司的Mirra Mesa Intergrated CMP System-200mm的化学机械抛光设备中，都提供了清洗装置。清洗装置可以包括清洗液提供装置。举例来说，在铜布线CMP设备如Mirra Mesa Intergrated CMP System-200mm化学机械抛光设备中所设计的清洗液提供装置往往包括去离子水源、液体通路和控制阀，其中可以通过液体通路将去离子水从去离子水源导入铜布线CMP设备，并且可以在液体通路中安装控制阀如电磁顺序阀，通过控制信号来控制控制阀的断开和导通以关闭和导通去离子水液体通路。举例来说，当不需要进行清洗时，控制阀处在断开状态，去离子水液体通路也是关闭的；当需要清洗时，可以通过控制信号导通控制阀而使去离子水液体通路导通，从而将去离子水提供至铜布线CMP设备以清洗晶片。

但是，对于铜布线的CMP来说，仅仅利用去离子水清洗浆料不能起到十分有效的保护作用，而如果在去离子水中加入缓蚀剂如苯并三唑类缓蚀剂作为清洗液，可以起到很好的防腐蚀作用。然而现有的铜布线CMP设备如Mirra Mesa Intergrated CMP System-200mm化学机械抛光设备中的清洗液提供装置只提供去离子水，而不能提供去离子水/缓蚀剂混合液作为清洗液。因此，人们希望能获得一种用于铜布线化学机械抛光设备的清洗液提供装置，该清洗液提供装置可以为铜布线化学机械抛光设备提供去离子水/缓蚀剂混合液作为清洗液。

发明内容

因此，本发明的目的是提供用于铜布线化学机械抛光设备的清洗液提供装置。该清洗液提供装置可以在清洗时为铜布线化学机械抛光设备提供去离子水/缓蚀剂混合液作为清洗液。

为了实现上面的目的，本发明提供一种用于铜布线化学机械抛光设备的清洗液提供装置，该清洗液提供装置包含：去离子水源；缓蚀剂源；第一控制阀；和清洗液液体通路单元，该清洗液液体通路单元具有：去离子水输入端，与去离子水源相连接；缓蚀剂输入端，与缓蚀剂源相连接；清洗液输出端，其中，从去离子水输入端输入的去离子水和从缓蚀剂输入端输入的缓蚀剂经由所述清洗液液体通路单元从清洗液输出端作为清洗液输出，且所述第一控制阀布置在所述清洗液通路单元中以控制清洗液输出端的输出。

在本发明的一个优选实施例中，清洗液液体通路单元包括多个相互并联的清洗液输出端。而且，清洗液提供装置包括与所述清洗液输出端相同数量的第一控制阀，每一个所述第一控制阀分别控制一个所述清洗液输出端的输出。

在本发明的另一个优选实施例中，清洗液提供装置还包括输入控制阀，所述输入控制阀布置在所述清洗液液体通路单元中、所述第一控制阀和缓蚀剂输入端之间。

在本发明的另一个优选实施例中，多个第一控制阀分别布置在所述清洗液液体通路单元中、所述多个清洗液输出端和所述去离子水输入端之间以控制所述去离子水从各个清洗液输出端的输出，并且其中，所述清洗液提供装置还包括与所述清洗液输出端相同数量的第二控制阀，所述多个第二控制阀分别布置在所述清洗液液体通路单元中、所述多个清洗液输出端和缓蚀剂输入端之间以控制所述缓蚀剂从各个清洗液输出端的输出。

在本发明的另一个优选实施例中，清洗液提供装置还包括第一单向阀，所述第一单向阀布置在所述清洗液液体通路单元中、所述第一控制阀和所述去离子水输入端之间。

在本发明的另一个优选实施例中，清洗液提供装置还包括第二单向阀，所述第二单向阀布置在所述清洗液液体通路单元中、所述输入控制阀和所述缓蚀剂输入端之间。

在本发明的另一个优选实施例中，所述清洗液提供装置还包括可调节流阀，所述可调节流阀布置在所述清洗液液体通路单元中、所述第二单向阀(802)和所述缓蚀剂输入端之间。

此外，在本发明的清洗液提供装置中，缓蚀剂提供装置提供的缓蚀剂是苯并三唑。

附图说明

通过依据附图详细地描述具体实施例，上述目的和本发明的优点将更加清楚，其中：

图1是说明本发明的清洗液提供装置的第一个实施例的示意图。

图2是说明本发明的清洗液提供装置的第二个实施例的示意图。

图3是说明本发明的清洗液提供装置的第三个实施例的示意图。

图4是说明本发明的清洗液提供装置的第四个实施例的示意图。

图5是说明本发明的清洗液提供装置的第五个实施例的示意图。

具体实施方式

本发明的清洗液提供装置包括清洗液液体通路单元、用于提供去离子水的去离子水源和用于提供缓蚀剂的缓蚀剂源。清洗液液体通路单元包含用于运输液体的液体通路和连接在液体通路中的控制器件如控制阀，单向阀和节流阀等。在本发明中，由去离子水源提供的去离子水和缓蚀剂源提供的缓蚀剂可以在清洗液液体通路单元中混合，并通过清洗液液体通路单元实现可控的输出。

参照图1，下面将对本发明的清洗液提供装置的第一个实施例进行详细地描述。如图1所示，虚线框中的部分为清洗液液体通路单元101。根据本实施例，清洗液液体通路单元101具有去离子水输入端2、缓蚀剂输入端3以及三个清洗液输出端401、402、403。在清洗液液体通路单元101中，去离子水输入端2和缓蚀剂输入端3分别通过液体通路，经由一个第一控制阀5和每一个清洗液输出端401、402、403相连接。在此，液体通路可以由本领域普通技术人员所知的金属液体管道和塑料液体管道等形成，控制阀可以是电磁控制顺序阀。此外，去离子水输入端2和去离子水源6相连接，缓蚀剂输入端3和缓蚀剂源7相连接。应该注意的是，本发明的去离子水输入端2或缓蚀剂输入端3可以由用于和去离子水源6或缓蚀剂源7相连接的液体管道等形成，并由此可以向清洗液液体通路单元101输入去离子水或缓蚀剂。同样，清洗液输出端401、402、403也可以是向外输出清洗液的液体管道等形成，且清洗液输出端的数目没有特别的限制，可以根据需要进行合理的选择。

根据本实施例的清洗液液体通路单元101，当需要向外输出清洗液时，可以通过第一控制阀5的控制线路5c闭合第一控制阀5，从而使清洗液液体通路单元101中的液体通路导通，以由清洗液输出端401、402、403同时向外输出去离子水/缓蚀剂混合液(即清洗液)。

参照图2，下面将对本发明的清洗液提供装置的第二个实施例进行详细地描述。如图2所示，虚线框中的部分为清洗液液体通路单元102。与图1中的第一实施例相比，在第二实施例的清洗液液体通路单元102中，去离子水输入端2和缓蚀剂输入端3通过液体通路，分别经由第一控制阀501、502、503与每个清洗液输出端401、402、403分别相连接，除此以外，第二实施例和第一实施例没有其它的不同，因此不再赘述。

对于第二实施例，第一控制阀501、502、503可以是相互独立的，即第一控制阀501、502、503可以分别独立的控制清洗液输出端401、402、403。在需要时，每个清洗液输出端401、402、403可以独立的输出去离子水/缓蚀剂混合液(清洗液)。

参照图3，下面将对本发明的清洗液提供装置的第三个实施例进行详细地描述。如图3所示，虚线框中的部分为清洗液液体通路单元103。与图2中的第二实施例相比，在第三实施例的清洗液液体通路单元103中，去离子水输入端2通过液体通路，先经由第一单向阀801，再分别经由第一控制阀501、502、503与每个清洗液输出端401、402、403分别相连接，以及缓蚀剂输入端3通过液体通路，先经由可调节流阀9和第二单向阀802，再分别经由第一控制阀501、502、503与每个清洗液输出端401、402、403分别相连接，除此以外，第三实施例和第二实施例没有其它的不同，因此不再赘述。

由于在第三实施例的清洗液液体通路单元103中包含第一和第二单向阀801和802，所以可以防止去离子水/缓蚀剂混合液倒流而污染去离子水源6和缓蚀剂源7。此外，由于在第三实施例的清洗液液体通路单元103中还包含可调节流阀9，所以通过可调节流阀9可以控制所输出的清洗液中的去离子水与缓蚀剂的体积比，以便获得最佳的清洗效果。

参照图4，下面将对本发明的清洗液提供装置的第四个实施例进行详细地描述。如图4所示，虚线框中的部分为清洗液液体通路单元104。与图3中的第三实施例相比，在第四实施例的清洗液液体通路单元104中，缓蚀剂输入端3通过液体通路，先经由输入控制阀10，再分别经由第一控制阀501、502、503与清洗液输出端401、402、403分别相连接，除此之外，第四实施例和第三实施例没有其它的不同，因此不再赘述。

对于第四实施例，可以根据需要，输出去离子水或去离子水/缓蚀剂混合液，以满足不同的清洗需要。

参照图5，下面将对本发明的清洗液提供装置的第五个实施例进行详细地描述。如图5所示，虚线框中的部分为清洗液液体通路单元105。与图3中的第三实施例相比，在第五实施例的清洗液液体通路单元105中，去离子水输入端2通过液体通路，分别经由第一控制阀501a、502a、503a与每个清洗液输出端401、402、403相连接，缓蚀剂输入端3通过液体通路，分别经由第二控制阀501b、502b、503b与每个清洗液输出端401、402、403相连接，除此以外，第五实施例和第三实施例没有其它的不同，因此不再赘述。

对于第五实施例，由于清洗液液体通路单元105中的第一控制阀501a、502a、503a可以分别控制清洗液输出端401、402、403的去离子水的输出，第二控制阀501b、502b、503b可以分别控制清洗液输出端401、402、403的缓蚀剂的输出，所以可以按需要，由清洗液输出端401、402、403中的任意一个或多个输出去离子水、缓蚀剂或去离子水/缓蚀剂混合液，以满足不同的清洗需求。

此外，在上述的实施例中，缓蚀剂优选苯并三唑。

尽管已经结合具体的实施例描述了本发明，但是，对于本领域的技术人员而言，基于上面的描述，可以进行多种变化、修改和改动。本发明旨在包括所有落入本发明的精神和范围之内的其他的类似替换、修改和变化。

Claims

1.一种用于铜布线化学机械抛光设备的清洗液提供装置，包括：

去离子水源(6)；

缓蚀剂源(7)；

第一控制阀(5)；和

清洗液液体通路单元，该清洗液液体通路单元具有：

去离子水输入端(2)，与所述去离子水源相连接；

缓蚀剂输入端(3)，与所述缓蚀剂源相连接；和

清洗液输出端，

其中，从所述去离子水输入端输入的去离子水和从所述缓蚀剂输入端输入的缓蚀剂经由所述清洗液液体通路单元从所述清洗液输出端作为清洗液输出，且所述第一控制阀布置在所述清洗液通路单元中以控制所述清洗液输出端的输出。

2.如权利要求1所述的清洗液提供装置，其中所述清洗液液体通路单元包括多个相互并联的清洗液输出端(401，402，403)。

3.如权利要求2所述的清洗液提供装置，其中所述清洗液提供装置包括与所述清洗液输出端相同数量的第一控制阀(501，502，503)，每一个所述第一控制阀分别控制一个所述清洗液输出端的输出。

4.如权利要求3所述的清洗液提供装置，其中所述清洗液提供装置还包括输入控制阀(10)，所述输入控制阀(10)布置在所述清洗液液体通路单元中、所述多个第一控制阀和所述缓蚀剂输入端之间。

5.如权利要求3所述的清洗液提供装置，其中所述多个第一控制阀(501a，502a，503a)分别布置在所述清洗液液体通路单元中、所述多个清洗液输出端(401，402，403)和所述去离子水输入端之间以控制所述去离子水从各个清洗液输出端(401，402，403)的输出，并且其中，所述清洗液提供装置还包括与所述清洗液输出端相同数量的第二控制阀(501b，502b，503b)，所述多个第二控制阀(501b，502b，503b)分别布置在所述清洗液液体通路单元中、所述多个清洗液输出端(401，402，403)和所述缓蚀剂输入端之间以控制所述缓蚀剂从各个清洗液输出端(401，402，403)的输出。

6.如权利要求4所述的清洗液提供装置，其中所述清洗液提供装置还包括第一单向阀(801)，所述第一单向阀布置在所述清洗液液体通路单元中、所述第一控制阀和所述去离子水输入端之间。

7.如权利要求6所述的清洗液提供装置，其中所述清洗液提供装置还包括第二单向阀(802)，所述第二单向阀布置在所述清洗液液体通路单元中、所述输入控制阀(10)和所述缓蚀剂输入端之间。

8.如权利要求7所述的清洗液提供装置，其中所述清洗液提供装置还包括可调节流阀(9)，所述可调节流阀布置在所述清洗液液体通路单元中、所述第二单向阀(802)和所述缓蚀剂输入端之间。

9.如权利要求1至5中任意一个所述的清洗液提供装置，所述的缓蚀剂源提供的缓蚀剂为苯并三唑。