[发明专利]一种化学机械研磨方法、模块及装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制作领域，特别涉及一种化学机械研磨方法、模块及装置。

背景技术

当前的半导体制造工艺中很多情况下会用到化学机械研磨(CMP)工艺，比如浅沟槽隔离(STI)氧化硅抛光、局部互联(LI)氧化硅抛光、LI钨抛光、层间介质（ILD)氧化硅抛光以及双大马式革铜抛光等。

现有技术中化学机械研磨装置的结构示意图。如图1所示，该化学机械研磨装置共包括三套研磨子装置和三套研磨后清洗子装置，即研磨子装置1、子装置2和子装置3，以及研磨后清洗子装置1、子装置2和子装置3。在实际应用中，假设某一晶片共需要进行三次研磨，那么该晶片将按照子装置1、子装置2和子装置3的顺序依次进行研磨，根据每个子装置所负责研磨的材料的相同或不同，各子装置可采用相同或不同的研磨浆（slurry）及研磨垫。同样，根据研磨后晶片表面的情况采用的研磨后清洗子装置也有差异。

随着半导体制造技术的发展，半导体器件的特征尺寸越来越小，与之相对应的CMP工艺的精度要求也不断提高，因此业界提出了一系列不同的研磨子装置以及研磨后清洗子装置。例如，不同研磨子装置对应不同的研磨工序，业界普遍采用的研磨子装置的种类包括：旋转式研磨装置（Rotary Slurry CMP），固定磨料研磨装置（Fixed Abrasive CMP）和电化学机械研磨装置（E-CMP）等；研磨后清洗子装置的种类包括：声波清洗装置（Mega Sonic Tank）：在不直接接触晶片的情况下，利用高频的声波在清洗液体中的传播来达到将微粒（particle）从晶片表面分离并带走的过程；滚筒刷清洗装置（Brusher）：通过毛刷与晶片之间的相对运动，利用毛刷在晶片上的摩擦力将微粒从晶片上带走过程；去离子水/氮化化学清洗DIW/Chemicals Rinse Nitrogen Purging，旋转甩干装置（Spin Dryer）：高速旋转晶片，利用旋转时产生的离心力将晶片表面附着的微粒去除；以及异丙醇气体清洗装置（IPA Dryer）：将异丙醇与氮气按一定比例混合，然后将混合气体吹到正在离开水面的晶片表面。由于晶片表面和水面的水层厚度不同，异丙醇在晶片表面和水面之间形成了浓度梯度以及表面张力梯度，从而使得水在表面张力的作用下离开晶片表面，达到干燥的目的。在使用了异丙醇气体干燥法后，化学机械研磨清洗后的晶片缺陷比传统方法得到了显著的改善。

在实际应用中，由于图1所示同一个CMP装置中会用到多个不同种类的研磨子装置和研磨后清洗子装置（包括一个或多个研磨子装置，以及一个或多个研磨后清洗子装置），不仅结构复杂，对于化学机械研磨工艺流程中不同化学机械研磨工序的组合来说，由于每个CMP装置内的研磨清洗子装置是固定不变的，所以当不需要进行某些研磨清洗工序时，该CMP装置内对应的研磨清洗子装置就会闲置，无法最有效率地利用CMP装置，降低了化学机械研磨效率。另一方面，如果针对每批晶片的待进行化学机械研磨工艺流程的工序，对CMP装置中的研磨清洗子装置进行相应改造，不仅费用高昂，实现起来也很不方便。

发明内容

有鉴于此，本发明解决的技术问题是：现有的化学机械研磨装置，无法灵活方便地执行化学机械研磨工艺流程，降低了化学机械研磨效率，且根据化学机械研磨工艺流程的工序改造化学机械研磨模块的费用高昂。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种化学机械研磨方法，提供晶片和若干化学机械研磨模块，每个所述化学机械研磨模块包括一个或多个类型相同的研磨清洗子装置，确定由若干道化学机械研磨工序组成的晶片待处理化学机械研磨工艺流程，建立所述化学机械研磨工序与所述化学机械研磨模块的对应关系，该方法还包括：

按照所述晶片待处理化学机械研磨工艺流程和所述对应关系，将所述晶片依次传送到每道工序对应的化学机械研磨模块的获取范围内；

所述对应的化学机械研磨模块接收所述晶片，将所述晶片放入所述研磨清洗子装置进行化学机械研磨或者清洗处理，将处理后的晶片传送到所述化学机械研磨模块外部；

直到完成所述晶片待处理化学机械研磨工艺流程。

所述化学机械研磨模块的获取范围是指，所述化学机械研磨模块的顶部上方或者所述化学机械研磨模块的侧壁外侧。

所述化学机械研磨模块接收所述晶片是指，采用带有真空吸盘的第一机械臂，从所述化学机械研磨模块顶部上方或者侧壁外侧承载晶片。