发明名称 化学机械研磨垫之清洁方法与系统
摘要 本发明提供一(CMP)垫之清洁方法与系统,此方法一开始将化学制品施加至CMP垫之表面上,然后,化学制品可与研磨垫上之残余物发生反应而产生副产品,接着,将研磨垫表面冲洗以实质上将副产品移除,然后在研磨垫表面上实施一机械式调整,在一例子中,晶圆表面可为一诸如铜之金属,当晶圆表面为铜时,所用化学制品最好是 HC1、与一包含HCl与DI纯水之溶液,当晶圆表面为氧化物时,则化学制品最好是NH40H、与一包含NH040H与DI纯水之溶液,通常,CMP垫可为一线性带状物、圆形碟片、或是其它机械或物理之组态。
申请公布号 TW440498 申请公布日期 2001.06.16
申请号 TW089109794 申请日期 2000.05.19
申请人 兰姆研究公司 发明人 茱莉亚 史维阙维斯基;克娜 密克海利西
分类号 B24B7/24;B24B37/04;H01L21/304 主分类号 B24B7/24
代理机构 代理人 周良谋 新竹巿东大路一段一一八号十楼
主权项 1.一种清洁化学机械研磨(CMP)垫之清洁方法,该化 学机械研磨垫已用于一晶圆表面上之CMP操作,且该 CMP垫表面具有一残余物,该方法包含: 对CMP垫之表面上施以化学制品; 使该化学制品与该残余物发生反应,以产生一副产 品; 将该研磨垫加以冲洗以实质上将该副产品移除;及 在该CMP垫表面上实施一机械式调整。2.如申请专 利范围第1项之CMP垫之清洁方法,其中,当该晶圆表 面包含铜时,该化学制品为HCl。3.如申请专利范围 第1项之CMP垫之清洁方法,其中,当该晶圆表面包含 铜时,该化学制品系选自下列组成: (a)NH4Cl+CuCl2+HCl; (b)(NH4)2S2O8+H2SO4;及 (c)CuCl2+NH4Cl+NH4OH。4.如申请专利范围第1项之CMP垫 之清洁方法,其中,当该晶圆表面系氧化物时,该化 学制品为NH4OH。5.如申请专利范围第1项之CMP垫之 清洁方法,其中,当该晶圆表面系氧化物时,该化学 制品为NH4OH+H2O2+DIW。6.如申请专利范围第2项之CMP 垫之清洁方法,其中,当该晶圆表面包含铜时,该残 余物即包含研浆材料与氧化铜,且其反应之副产物 系一水溶性薄膜,此薄膜实质上可于冲洗中被移除 。7.如申请专利范围第6项之CMP垫之清洁方法,其中 ,该研浆材料与残余物之氧化铜决定出与HCl反应之 氧化铜(CuOx),以便形成水溶性薄膜之副产品。8.如 申请专利范围第4项之CMP垫之清洁方法,其中,当该 晶圆表面系氧化物时,该残余物即包含研浆材料与 二氧化矽材料,且其反应之副产品具有部分之可溶 性,并实质上可于冲洗中被移除。9.如申请专利范 围第8项之CMP垫之清洁方法,其中,该研浆材料与残 余物之二氧化矽材料决定出与NH4OH反应之氧化物 粒子残余物。10.如申请专利范围第2项之CMP垫之清 洁方法,其中,该HCl与残余物发生反应之等待时间 大约可介于30秒与180秒之间。11.如申请专利范围 第1项之CMP垫之清洁方法,其中,冲洗CMP垫之表面可 进一步包含以去离子水冲洗CMP垫之表面。12.如申 请专利范围第1项之CMP垫之清洁方法,其中,该机械 式调整进一步可使用一具有镍板钻石格表面之调 整碟片。13.如申请专利范围第1项之CMP垫之清洁方 法,其中,该机械式调整进一步可使用一具有尼龙 刷表面之调整碟片。14.如申请专利范围第1项之CMP 垫之清洁方法,其中,该CMP垫以圆周旋转之方式移 动。15.如申请专利范围第1项之CMP垫之清洁方法, 其中,该CMP垫以线性旋转之方式移动。16.一清洁化 学机械研磨(CMP)垫之方法,该CMP垫之表面上具有一 残余物,该方法包含: 对CMP垫之表面上施以化学制品;及 冲洗该CMP垫表面以实质上将所施加之化学制品与 该残余物移除。17.如申请专利范围第16项之CMP垫 之清洁方法,更包含: 使该化学制品与该残余物发生反应,以产生一副产 品。18.如申请专利范围第17项之CMP垫之清洁方法, 更包含: 该副产品被产生与移除之后,在该CMP垫表面上实施 一机械式调整。19.如申请专利范围第16项之CMP垫 之清洁方法,其中,当该晶圆表面包含铜时,该化学 制品为HCl。20.如申请专利范围第19项之CMP垫之清 洁方法,更包含: 使该化学制品与该残余物发生反应,以产生一副产 品。21.如申请专利范围第16项之CMP垫之清洁方法, 其中,当该晶圆表面系氧化物时,该化学制品为NH4OH 。22.如申请专利范围第21项之CMP垫之清洁方法,更 包含: 使该化学制品与该残余物发生反应,以产生一副产 品。23.如申请专利范围第16项之CMP垫之清洁方法, 其中,该CMP垫可为一线性移动研磨垫或一圆周旋转 研磨垫。24.一化学机械研磨(CMP)系统,该CMP系统具 有一CMP垫表面,该表面则具有一残余物,该CMP系统 包含: 一撑持表面,以承接该CMP垫; 一研磨头,以便将一晶圆撑持并施用于该CMP垫表面 ;及 一化学给料器,其用以施加清洁CMP垫之化学制品, 该清洁CMP垫之化学制品被配制成可实质上将残余 物从该CMP垫表面移除。25.一化学机械研磨(CMP)系 统,该CMP系统具有一CMP垫表面,该CMP垫表面则具有 如申请专利范围第24项所述之残余物,其中,该化学 给料器具有一棒状元件,该棒状元件包含复数个孔 可施加清洁CMP垫之化学制品。26.一化学机械研磨( CMP)系统,该CMP系统具有一CMP垫表面,该CMP垫表面则 具有如申请专利范围第25项所述之残余物,其中,该 CMP垫系一线性带状垫,该线性带状垫则环绕着一对 旋转滚筒而作线性旋转。27.一化学机械研磨(CMP) 系统,该CMP系统具有一CMP垫表面,该CMP垫表面则具 有如申请专利范围第26项所述之残余物,其中,该棒 状元件延伸出该线性带状垫之宽度,如此可将该清 洁CMP垫之化学制品实质上施加于该CMP垫之整个表 面上。28.一化学机械研磨(CMP)系统,该CMP系统具有 一CMP垫表面,该CMP垫表面则具有如申请专利范围第 26项所述之残余物,更包含: 一导管,其将一化学原料来源连接至该化学给料器 。29.一化学机械研磨(CMP)系统,该CMP系统具有一CMP 垫表面,该CMP垫表面则具有如申请专利范围第28项 所述之残余物,其中,该研磨头可在该晶圆上对该 CMP垫表面施力。30.一化学机械研磨(CMP)系统,该CMP 系统具有一CMP垫表面,该CMP垫表面则具有如申请专 利范围第24项所述之残余物,更包含: 一机械式调整碟片,其可将残余物从该CMP垫表面刮 除。31.一化学机械研磨(CMP)系统,该CMP系统具有一 CMP垫表面,该CMP垫表面则具有如申请专利范围第24 项所述之残余物,其中,当被研磨之晶圆表面实质 上是铜时,则清洁CMP垫之化学制品可选自下列组成 : (a)HCl; (a)NH4Cl+CuCl2+HCl; (b)(NH4)2S2O8+H2SO4;及 (c)CuCl2+NH4Cl+NH4OH。32.一化学机械研磨(CMP)系统,该 CMP系统具有一CMP垫表面,该CMP垫表面则具有如申请 专利范围第24项所述之残余物,其中,当被研磨之晶 圆表面实质上是氧化物时,则清洁CMP垫之化学制品 可选自下列组成: (a)NH4OH+DIW;及 (b)NH4OH+H2O2+DIW。图式简单说明: 第一图系一化学机械研磨(CMP)系统、一晶圆清洁 系统、与CMP后处理之示意图; 第二图系根据本发明之一较佳实施例所提供之一 CMP与清洁装置的俯视图; 第三图A系根据本发明之一较佳实施例所提供之一 CMP系统之放大图; 第三图B系用以显示根据本发明之一较佳实施例中 ,在以一调整碟片刮除线性带状研磨垫之前,如何 藉由对此线性带状研磨垫加以化学处理而得以显 着改进清洁程序; 第四图A系一半导体晶圆之横剖面图,此半导体晶 圆之顶层表面沉积有一铜层; 第四图B系一半导体晶圆之横剖面图,此半导体晶 圆顶层表面已经由一CMP操作之研磨而形成一研磨 过之晶圆表面; 第四图C系在第四图B之CMP操作时或之后,研磨垫之 一放大的横剖面图; 第五图A系根据本发明之一较佳实施例中,在晶圆 之金属材料被施以CMP操作后,用以调整线性带状研 磨垫之方法的流程图; 第五图B系根据本发明之一较佳实施例中,在一研 磨垫表面被施以化学处理后,于其进一步机械调整 之前以DI纯水对其冲洗,接着再对其施以机械调整 以实质上移除诸如氧化铜之残余物,如此所得之线 性带状研磨垫; 第六图A系一半导体晶圆之横剖面图,此半导体晶 圆之顶层表面配置有一介电材料; 第六图B系一半导体晶圆之顶层表面在经过一CMP操 作之研磨而形成一研磨过晶圆表面之横剖面图; 第六图C系在第六图B之CMP操作后,线性带状研磨垫 之一放大的横剖面图; 第七图A系根据本发明之一较佳实施例中,在一介 电材料被施以一CMP操作后,用以调整线性带状研磨 垫之方法的流程图; 第七图B系根据本发明之一较佳实施例中,在一研 磨垫表面被施以化学处理后,进一步以DI纯水对其 冲洗以实质上移除氧化物之副产品,如此所得之线 性带状研磨垫。
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