[发明专利]化学机械抛光设备的清洗装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学机械抛光设备的清洗装置和方法，特别涉及化学机械抛光设备的抛光头的清洗装置和方法。

背景技术

化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，简称CMP)技术是机械削磨和化学腐蚀的组合技术，化学机械抛光技术借助超微粒子的研磨作用以及浆料的化学腐蚀作用在被研磨的介质表面上形成光洁平坦平面，现已成为半导体加工行业的主导技术。化学机械抛光是集成电路(IC)向微细化、多层化、薄型化、平坦化工艺发展的产物，也是晶片向200mm、300mm乃至更大直径过渡、提高生产效率、降低制造成本及衬底全局化平坦化必备的工艺技术。举例来说，典型的逻辑器件包括七道内介质层CMP工序，七道金属CMP工序和一道浅沟槽隔离(STI)CMP工序。因此说，CMP工艺已经成为制备集成电路的半导体工艺的中枢技术。

一个完整的CMP工艺主要由抛光、后清洗和计量测量等操作组成。其中后清洗包括对晶片的清洗，也包括对化学机械抛光机各部件的清洗。后清洗工艺的目的是把CMP中的残留颗粒和沾污减少到可接受的水平。目前，CMP工艺的后清洗工艺主要涉及CMP工艺后的晶片以及CMP设备的抛光垫的清洗，例如，公开号为20060040595的美国专利申请公开了一种化学机械抛光工艺后抛光垫的清洗方法和装置，采用化学清洗液对Cu和氧化物抛光后的抛光垫进行清洗，而对于抛光头尤其是抛光头的通槽中的残留物未公开清洗措施。然而，在金属或者介质CMP之后，抛光设备的抛光头和抛光液以及晶圆直接接触，引起抛光液溅污抛光头，在抛光头的背面装螺丝的通槽中会残留很多混合的抛光液。

目前CMP后清洗抛光头工艺仅采用去离子水进行清洗，无法把抛光头的通槽中这些混合的残留物洗净，尤其是CMP工艺中采用的较小的研磨颗粒增加了去除残留物的难度。这些残留物主要由CMP抛光液(直径在0.1到1.0微米或者更大范围内变化)、晶片表面的金属颗粒或者其他外来材料颗粒组成。当这些残留物暴露在空气中会结晶变大，通过两种途径污染下一批抛光的晶片：一是残留物中长大的颗粒直接沾污和刮伤晶片背面；二是在CMP工艺中这些残留物进入抛光盘，刮伤和沾污晶片表面。这些残留物是晶片的CMP工艺的主要缺陷来源，主要形成两类缺陷：一是残留抛光液、晶片表面金属或者其他外来材料的沾污；二是晶片表面的刮痕、通槽或者凹坑，这两类缺陷对器件成品率产生极大负作用。

抛光头上通槽中的残留物不止对单独一个晶片带来问题。在CMP工艺流程中，抛光头上的残留物可能沾污晶片背面和表面，如果残留物得不到及时清理，随着抛光次数增加，残留物也在抛光头上通槽中累积和传播，从而造成晶片的交叉污染。而且在CMP工艺中，晶片采用机械手从工艺腔中取出，残留的抛光液颗粒、金属颗粒或者其他颗粒由抛光头传到晶片背面，这些微粒也可能通过机械手传播，沾污其他晶片。而且，如果这些晶片也已经被沾污，这些残留物会在机械手上聚集，导致沾污累积。

因此需要有效的清洗抛光头通槽中残留物。

发明内容

本发明解决的技术问题是去除抛光头通槽中的残留物，避免抛光头通槽中残留物沾污晶片。

为解决上述问题，本发明提供了一种新的化学机械抛光设备的清洗装置。清洗装置安装有刷子，刷子包括刷柄及安装在刷柄一端的刷毛，刷毛可以与化学机械抛光设备的转到清洗位置的抛光头相接触。

清洗装置设有托盘，所述托盘通过连接杆安装在抛光设备的机器载盘上，刷子的刷柄的另一端可拆卸安装在托盘上。

上述托盘设有不同的螺口安装位或刷子的刷柄具有不同的螺口安装位，托盘和刷子采用螺栓穿过刷子的刷柄和托盘的螺口安装位进行连接。当刷子使用一段时间后，刷毛有所磨损，可以通过不同的螺口安装位前后移动刷子；需要更换刷子时，通过拆卸螺栓进行拆换。

装载刷子的托盘和连接托盘和机器载盘的连接杆均采用PVC聚氯乙烯材料。

刷子的刷毛采用聚酰胺尼龙-6号或者10号材料，刷毛直径范围为0.15-3mm，刷毛高度为5-7cm，面积为3×3-5×5cm²。

刷子的刷柄采用PVC聚氯乙烯材料，面积为5×5-7×7cm²，宽度为3-5cm。

清洗抛光头工艺完成后，刷子采用去离子水进行清洗，然后自然晾干。

相应地，本发明提供一种新的化学机械抛光设备的清洗方法，包括采用去离子水清洗化学机械抛光设备的抛光头的同时采用可以与转到清洗位置的抛光头相接触的刷子进行刷洗，所述的刷子包括刷柄及安装在刷柄一端的刷毛。