CN100592960C - 在铜化学机械研磨工艺中减少晶片被腐蚀的方法 - Google Patents
在铜化学机械研磨工艺中减少晶片被腐蚀的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN100592960C CN100592960C CN200610116896A CN200610116896A CN100592960C CN 100592960 C CN100592960 C CN 100592960C CN 200610116896 A CN200610116896 A CN 200610116896A CN 200610116896 A CN200610116896 A CN 200610116896A CN 100592960 C CN100592960 C CN 100592960C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wafer
- water spout
- grinding head
- grinding
- corroded
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
本发明公开了一种在铜化学机械研磨工艺中减少晶片被腐蚀的方法，它可以在晶片等待从研磨设备转移到清洗装置期间，有效的清洗掉黏附在晶片上的研磨液，进而达到防止研磨液腐蚀晶片的目的。它包括：在晶片被研磨后并在晶片放回到研磨头清洗吸放装置前，等待从研磨设备转移到清洗装置期间，打开研磨设备上的研磨头清洗吸放装置中的喷水嘴，用以清洗掉黏附在晶片上的研磨液。所述打开喷水嘴是指同时打开研磨头清洗吸放装置中的清洗杯的喷水嘴和吸放平台上的喷水嘴。另外，同时让研磨头以一定速度旋转。还有在与所述喷水嘴相连的管路上增加调压阀。改进所述研磨头清洗吸放装置中的吸放平台上的喷水嘴的形状，使其喷射出的液体呈散开状。
Description
技术领域
本发明涉及一种在铜化学机械研磨工艺中减少晶片被腐蚀的方法。
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、产生的热量增多，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，铝线的缺点越来越明显。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、铜具有良好的导电性能和优异的电迁移特性、以及铜具有较好的理化性能，铜作为互连材料可以承受更高的电流密度和更快的时钟速度。
通常，可以采用双大马士革镶嵌(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：将电介质层形成于衬底上，电介质层可以包含二氧化硅(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Ta/TaN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(ECP)等技术，在阻挡层上形成铜层，将铜填充到导线沟槽中；再用化学机械研磨(Chemical Mechanical Polish)使铜层平坦化，去除电介质层上多余的铜，让晶片(wafer)表面达到全面性的平坦化，以利后续薄膜沉积之进行。
铜化学机械研磨(Cu CMP)工艺通常包括三步。第一步用来磨掉晶片表面的大部分金属，第二步通过降低研磨速率的方法精磨与阻挡层接触的金属，并通过终点侦测技术(Endpoint)使研磨停在阻挡层上，第三步是磨掉阻挡层以及少量的介质氧化物。铜化学机械研磨液(Slurry)通常是酸性的，含有双氧水(H2O2)作为与铜等金属反应的氧化剂。可见，在化学机械研磨过程后粘附在晶片上的研磨液可以对晶片产生腐蚀，会造成芯片的缺陷，所以铜化学机械研磨后晶片必须及时得到清洗。
在铜化学机械研磨设备中不仅包括化学机械研磨装置，还提供了研磨后的清洗装置(Post CMP Clean)，如美国应用材料公司的MirraMesa Intergrated CMP System-200mm中，如图1所示，它包括化学机械研磨装置1和清洗装置2，清洗装置2负责清洗残留在晶片上的研磨液等。另外在化学机械研磨装置1上设置有三个研磨垫4、5、6以及研磨头清洗吸放装置3，工作时，每个研磨头需要分别到研磨头清洗吸放装置3去吸一片晶片，依次到研磨垫4，研磨垫5，研磨垫6进行研磨后，再转回到研磨头清洗吸放装置3去放下晶片，机械手再把晶片传到清洗装置2去。
另外，研磨头清洗吸放装置3的结构如图2所示，它包括吸放平台(Pedestal)10，吸放平台的喷水嘴(Pedestal Rinse)9，清洗杯(Cup)7，清洗杯的喷水嘴(Cup Rinse)8，另外还包括分别与喷水嘴8、9相连的管路12、11。而在研磨头清洗吸放装置3使用时，由于只需要清洗研磨头19，所以只要打开清洗杯7的喷水嘴8即可，此时晶片20并没有得到清洗，工作状态如图3所示。
清洗装置2虽然可以清洗残留在晶片上的研磨液等，但是，对于铜化学机械研磨来说，由于铜几乎在所有的水溶液中产生腐蚀现象，而且即使有强氧化剂时，也不会象铝一样能在表面产生钝化层，粘附在晶片上的研磨液对铜表面的腐蚀速度很快。
然而现有的化学机械研磨设备如MirraMesa 200mm化学机械抛光设备中的化学机械研磨装置1和研磨后的清洗装置2是分开的，需要研磨头清洗吸放装置3(HCLU：Head Clean Load and Unload)和机械手(Robot)来传动晶片，晶片从化学机械研磨后到进清洗装置2得到清洗需要一定时间，在这段时间里粘附在晶片上的研磨液对铜表面的腐蚀会造成芯片的缺陷。特别是当机械手或清洗装置2出现故障而中断的情况下，例如，中断超过5分钟，所粘附的研磨液的腐蚀作用就可以导致该晶片的报废。因此，如果能把粘附在晶片上的研磨液在化学机械研磨后及时去除掉，那么就可以减少晶片的缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种在铜化学机械研磨工艺中减少晶片被腐蚀的方法，它可以在晶片等待从研磨设备转移到清洗装置期间，有效的清洗掉黏附在晶片上的研磨液，进而达到防止研磨液腐蚀晶片的目的。
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种在铜化学机械研磨工艺中减少晶片被腐蚀的方法，它包括：在晶片被研磨后并在晶片放回到研磨头清洗吸放装置前，等待从研磨设备转移到清洗装置期间，打开研磨设备上的研磨头清洗吸放装置中的喷水嘴，用以清洗掉黏附在晶片上的研磨液。
所述打开喷水嘴是指同时打开研磨头清洗吸放装置中的清洗杯的喷水嘴和吸放平台上的喷水嘴。
它进一步包括，同时让研磨头以一定速度旋转。
它进一步包括，在与所述喷水嘴相连的管路上增加调压阀。
它进一步包括，在与所述喷水嘴相邻的管路上增加调压阀，用于控制喷水嘴喷射液体的压力。
改进所述研磨头清洗吸放装置中的吸放平台上的喷水嘴的形状，使其喷射出的液体呈散开状。
因为本发明在晶片等待从研磨设备转移到清洗装置期间，打开研磨设备上的研磨头清洗吸放装置中的喷水嘴，用于清洗掉黏附在晶片上的研磨液，这样就可以减少了研磨液腐蚀晶片的机会。另外，同时打开研磨头清洗吸放装置中的清洗杯的喷水嘴和吸放平台上的喷水嘴，这样使清洗更为全面。而让研磨头同时以一定速度旋转可以使清洗更彻底；在管路上增加调压阀，可以控制喷射的压力，用于保护晶片不会受到损害的同时加大喷射力量。最后又通过改进吸放平台上的喷水嘴的形状，使其喷射出的液体呈散开状，这样能喷到较大面积的晶片表面。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
图1是化学机械研磨装置机台的平面图；
图2是研磨头清洗吸放装置结构示意图；
图3是现有研磨头清洗吸放装置清洗研磨头的工作状态图；
图4是本发明研磨头清洗吸放装置清洗研磨头的工作状态图；
图5是本发明研磨头清洗吸放装置的液体线路图。
具体实施方式
参考图1、3所示，在现有化学机械研磨装置工作时，每个研磨头19需要分别到研磨头清洗吸放装置3去吸一片晶片20，依次到研磨垫4，研磨垫5，研磨垫6进行研磨后，再转回到研磨头清洗吸放装置3去放下晶片20，机械手再把晶片20传到清洗装置2去。而本发明的方法就是在经过研磨后，转回到研磨头清洗吸放装置3之前，打开吸放平台10的喷水嘴9，当然也可以同时打开清洗杯7的喷水嘴8，此时的工作状态如图4所示。
如图5所示，它是本发明研磨头清洗吸放装置的液体线路图。在吸放平台10和清洗杯7的管路11、12上分别设有控制阀13、14，另外还分别增设了压力调节阀15、16。液体控制过程如下：在需要清洗时，首先打开总控制阀17，这样去离子水18通过总控制阀17分别流向清洗杯7和吸放平台10，其次，同时打开控制阀13、14，这样去离子水17就可以通过管路11、12流入吸放平台10和清洗杯7中。
上述用于清洗的清洗液采用的是去离子水17，当然也可以采用缓蚀剂、芯片保护液或者是它们的混合液。
在实际的工作中，当晶片20经研磨后放到研磨头清洗吸放装置3上之前，同时打开清洗杯7的喷水嘴8和吸放平台10的喷水嘴9，并让研磨头19以一定速度旋转，这样能让去离子水17很好地清洗到晶片20的整个表面，能最大程度地去除粘附在晶片20上的研磨残液等。
另外，新增加的两个压力调节阀15、16，可以调节供给到吸放平台10的喷水嘴9和清洗杯7的喷水嘴8的液体的压力，使液体的压力被调节到合适的大小，防止过大的压力给晶片造成新的缺陷或过小的压力不能很好地清洗到整个晶片。压力调节阀15、16可以是电磁压力控制阀，通过控制信号来控制控制阀打开的大小来控制通过压力调节阀液体压力，也可以是手动控制阀，通过手动控制阀打开手柄的方向来控制通过压力调节阀液体压力。
另外，对研磨头清洗吸放装置3的喷嘴结构进行了改进，主要是改进吸放平台10的喷水嘴9，使从喷嘴喷出的液体呈散开状，能喷到较大面积的晶片表面。比如采用散开的莲花状，开多个孔的多方向形状。
另外，喷水嘴8、9的数量一般均为8个，分别对称均布在研磨头清洗吸放装置3上。
Claims (7)
1、一种在铜化学机械研磨工艺中减少晶片被腐蚀的方法，其特征在于，在晶片被研磨后并在晶片放回到研磨头清洗吸放装置前，等待从研磨设备转移到清洗装置期间，打开研磨设备上的研磨头清洗吸放装置中的喷水嘴，用以清洗掉黏附在晶片上的研磨液。
2、如权利要求1所述的在铜化学机械研磨工艺中减少晶片被腐蚀的方法，其特征在于，所述打开喷水嘴是指同时打开研磨头清洗吸放装置中的清洗杯的喷水嘴和吸放平台上的喷水嘴。
3、如权利要求1或2所述的在铜化学机械研磨工艺中减少晶片被腐蚀的方法，其特征在于，它进一步包括，同时让研磨头以一定速度旋转。
4、如权利要求1或2所述的在铜化学机械研磨工艺中减少晶片被腐蚀的方法，其特征在于，它进一步包括，在与所述喷水嘴相邻的管路上增加调压阀，用于控制喷水嘴喷射液体的压力。
5、如权利要求3所述的在铜化学机械研磨工艺中减少晶片被腐蚀的方法，其特征在于，它进一步包括，在与所述喷水嘴相连的管路上增加调压阀，用于控制喷水嘴喷射液体的压力。
6、如权利要求1或2所述的在铜化学机械研磨工艺中减少晶片被腐蚀的方法，其特征在于，改进所述研磨头清洗吸放装置中的吸放平台上的喷水嘴的形状，使其喷射出的液体呈散开状。
7、如权利要求1或2所述的在铜化学机械研磨工艺中减少晶片被腐蚀的方法，其特征在于，所述喷水嘴喷射出的液体采用去离子水或缓蚀剂或芯片保护液。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200610116896A CN100592960C (zh) | 2006-10-08 | 2006-10-08 | 在铜化学机械研磨工艺中减少晶片被腐蚀的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200610116896A CN100592960C (zh) | 2006-10-08 | 2006-10-08 | 在铜化学机械研磨工艺中减少晶片被腐蚀的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101157186A CN101157186A (zh) | 2008-04-09 |
| CN100592960C true CN100592960C (zh) | 2010-03-03 |
Family
ID=39305485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200610116896A Active CN100592960C (zh) | 2006-10-08 | 2006-10-08 | 在铜化学机械研磨工艺中减少晶片被腐蚀的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN100592960C (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104201141A (zh) * | 2014-08-27 | 2014-12-10 | 上海华力微电子有限公司 | 研磨垫及晶片清洗方法 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101767307B (zh) * | 2008-11-07 | 2011-11-09 | 高鸿镀膜科技(浙江)有限公司 | 一种不锈钢薄板研磨机 |
| CN102371532B (zh) * | 2010-08-24 | 2013-12-18 | 中芯国际集成电路制造(北京)有限公司 | 化学机械研磨工艺的返工方法 |
| CN103035504B (zh) * | 2011-10-09 | 2016-07-06 | 中芯国际集成电路制造(北京)有限公司 | 化学机械抛光方法和化学机械抛光设备 |
| CN102658519B (zh) * | 2012-05-09 | 2016-08-31 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 化学机械研磨机台 |
| CN103659574B (zh) * | 2013-11-29 | 2016-06-08 | 上海华力微电子有限公司 | 观察化学机械研磨工艺中对金属腐蚀情况的方法 |
| CN109277940B (zh) * | 2017-07-20 | 2021-02-26 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种化学机械研磨装置和化学机械研磨方法 |
| CN112497048A (zh) * | 2020-11-23 | 2021-03-16 | 华虹半导体(无锡)有限公司 | 化学机械研磨设备和方法 |
| CN112476231B (zh) * | 2020-11-26 | 2022-07-19 | 华虹半导体(无锡)有限公司 | 化学机械研磨工艺的研磨头清洗方法 |
-
2006
- 2006-10-08 CN CN200610116896A patent/CN100592960C/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104201141A (zh) * | 2014-08-27 | 2014-12-10 | 上海华力微电子有限公司 | 研磨垫及晶片清洗方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101157186A (zh) | 2008-04-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100592960C (zh) | 在铜化学机械研磨工艺中减少晶片被腐蚀的方法 | |
| US5934980A (en) | Method of chemical mechanical polishing | |
| CN101197268B (zh) | 化学机械研磨后残留物的去除方法 | |
| CN101159230A (zh) | 基板处理装置和基板处理方法 | |
| CN201559124U (zh) | 研磨头组件的清洗装置以及化学机械研磨设备 | |
| CN101318308A (zh) | 一种化学机械研磨装置 | |
| JP2000331975A (ja) | ウエハ洗浄装置 | |
| Banerjee et al. | Chemical mechanical planarization historical review and future direction | |
| WO2007088182A1 (en) | Pulsed chemical dispense system | |
| CN101459124B (zh) | 化学机械研磨方法及晶片清洗方法 | |
| CN208663469U (zh) | 研磨头及化学机械研磨装置 | |
| CN102485424B (zh) | 抛光装置及其异常处理方法 | |
| WO2000018543A1 (en) | Method of post cmp defect stability improvement | |
| CN102601718A (zh) | 化学机械研磨控制方法及装置、化学机械研磨方法及设备 | |
| CN202174489U (zh) | 晶圆清洗装置以及化学机械研磨设备 | |
| CN101148027A (zh) | 一种化学机械研磨装置 | |
| CN101352833B (zh) | 铜化学机械研磨的方法 | |
| JP2003027249A (ja) | 無電解めっき方法及び装置、並びに基板処理方法及び装置 | |
| CN100392814C (zh) | Coral膜片上蚀刻及剥离后残留物的脱除方法 | |
| JP4469737B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| CN101783292A (zh) | 金属层重工方法 | |
| US6634930B1 (en) | Method and apparatus for preventing metal corrosion during chemical mechanical polishing | |
| US20030209523A1 (en) | Planarization by chemical polishing for ULSI applications | |
| CN103128648B (zh) | 化学机械研磨装置及研磨过程中处理晶片的方法 | |
| TW200308007A (en) | Method and apparatus for integrated chemical mechanical polishing of copper and barrier layers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SEMICONDUCTOR MANUFACTURING INTERNATIONAL (BEIJING |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20111121 Address after: 201203 Shanghai City, Pudong New Area Zhangjiang Road No. 18 Co-patentee after: Semiconductor Manufacturing International (Beijing) Corporation Patentee after: Semiconductor Manufacturing International (Shanghai) Corporation Address before: 201203 Shanghai City, Pudong New Area Zhangjiang Road No. 18 Patentee before: Semiconductor Manufacturing International (Shanghai) Corporation |