用於化學機械平面化的多步驟、原位墊修整系統和方法
2023-05-02 06:55:56
專利名稱：用於化學機械平面化的多步驟、原位墊修整系統和方法
技術領域：
本發明涉及一種用於修整使用於化學機械平面化(CMP)系統中的研磨墊的系統，尤其涉及一種原位修整技術，其允許在單臺順次的(使用不同的化學性質和/或電解質)多個研磨操作。
背景技術：
電子業繼續依賴半導體製造技術的進步來實現較高功能的器件，同時改善可靠性和成本。對於許多應用，這樣的器件的製造是複雜的，且保持節省成本的製造過程同時保持或改善生產質量是難於實現的。由於對器件性能和成本的要求變得更苛求，因此實現成功的製造過程變得更困難。
實際上，隨著電路集成水平的提高，器件變得更小且更密集堆積，這需要更多的光刻級別和更多的處理步驟。當在起始矽晶片上形成更多的層時，由表面非平面化引起的問題變得越來越嚴重且能夠影響生產和晶片性能。實際上，在普通稱作平面化(或有時「研磨」)的製程中，從晶片去除過多的材料變得越來越必要。
用於使矽晶片的表面平面化的普遍技術為化學機械平面化(CMP)。CMP涉及使用附加到研磨桌的研磨墊，和分離支持器(holder)，其用於使矽晶片相對墊表面面向下。包含磨料和化學添加劑的研磨漿分配在研磨墊的表面上，且用於通過機械和化學手段從表面去除不平整的事物。此CMP製程的擴展稱作為ECMP，其涉及使用電能來通過電介液陰極地去除不需要的材料。一般選擇研磨墊本身，因為其能夠用作漿(或電解質)的載具，以及其能夠對正研磨的晶片表面提供期望的機械力。
晶片和研磨墊一般彼此相對旋轉。旋轉運動隨同研磨漿的磨料和化學添加劑一起導致從晶片的表面去除材料的研磨操作。表面上的突出部比凹入區更有效磨蝕，這導致晶片表面的變平或平面化。
隨著晶片研磨的時間長度增加，和/或已研磨的晶片數量增加，研磨墊充滿著由於去除的晶片材料、化學反應副產物和自漿的磨料積聚導致的碎屑。此沉積的碎屑引起研磨墊無光澤和/或不均勻磨損，其還稱作為「拋光效應(glazing effect)。因此，有必要使研磨墊恢復到適合晶片繼續研磨的狀態。
「墊修整」或「墊整修(pad dressing)」是本領域已知的製程，其用於通過從墊移去顆粒和用過的研磨漿來恢復研磨墊的表面和去除拋光。墊調整還通過選擇性地去除墊材料來使墊平面化，且使研磨墊的表面變得粗糙。墊修整可「離位(ex-situ)」(即，在晶片研磨周期之間修整研磨墊)執行，或「原位(in-situ)」(即，在晶片研磨周期時或在晶片研磨周期期間)執行。在典型的現有技術「原位」墊修整製程中，沿墊表面刷固定的磨盤以去除少量的墊材料和碎屑，因此產生新的粗糙，使得研磨漿自由流動。去除的墊材料和碎屑然後與研磨製程的研磨漿流結合，且被被動地帶離墊，以及晶片通過標準的研磨漿傳送機構研磨。最後，在研磨周期結束，這些材料用衝洗水衝洗，且收集在磨光器的中央排水管。
由於不同的材料開始應用於集成電路製造，因此CMP製程必須跟上使其能夠對這些不同的材料起作用且使其平面化。例如，銅已成為互連金屬的越來越普遍的選擇，其在某些應用中已開始取代鋁和/或鎢。銅比這些其它金屬更導電，允許具有較低阻抗損耗的較細線的形成。儘管銅提供了優於鋁的優點，然而其具有至少一個主要缺點銅特別對矽不利，這是因為其容易擴散到矽，且導致深能級缺陷。因此，銅必須在集成電路器件的形成期間，通常通過使用合適的「阻障」層金屬來與矽隔離。因此，金屬CMP製程需要使用不同研磨漿和/或參數來去除不同表面材料的多步驟平面化製程的實施。例如，在銅CMP中，需要一化學性質來去除非平面的銅，和另一化學性質來去除阻障材料。過去，已建立第一研磨臺可用於去除大量的銅，第二研磨臺用於去除阻障材料，以及第三研磨臺用於執行最後的磨光操作，這是因為只要使用單個臺，那麼總是會出現不同研磨劑的交叉汙染。
對於傳統的電介質CMP，一些製造業建議使用多個研磨臺，在每一臺執行「部分研磨」。例如，第一臺用於執行初始平面化(可能是時間依賴的)以去除大量不需要的材料，第二臺用於完成平面化，以及第三臺用於執行磨光操作。這些臺的每一個可使用相同的研磨化學性質，但要使用用於製程控制(向下的力、速度、終點檢測等)的不同技術。在這種情況下，多個臺的使用改善了CMP系統的生產能力，這是因為每一研磨步驟更短，但是以需要在製程過程中同時包括三個分離晶片/研磨提供/臺的風險來實現生產能力的改善。
因此，儘管多個研磨臺的使用可提供CMP系統的製程改善，然後這樣的設備是非常耗時、耗費資金和昂貴的。因此，本領域仍存在對一種設備的需要，該設備用於在執行CMP系統執行多步驟研磨製程，其需要使用僅單個研磨臺。
發明內容
仍存在於現有技術中的要求由本發明解決，本發明涉及用於修整使用於化學機械平面化(CMP)系統中的研磨墊的系統，尤其涉及一種原位修整技術，其允許多研磨漿在單研磨臺順次使用。
根據本發明，CMP系統使用具有開口結構的磨蝕修整盤，當碎屑離開晶片表面且沉積在研磨墊的上表面內時，其用於實時移去所述碎屑。真空源連結到所述修整盤，且用於從研磨墊拉出自修整移去的碎屑(或，如果不使用磨料，則液體存在於墊表面的孔)。因此在修整製程結束，產生乾淨均勻的墊表面，其中可增加另外的衝洗能力以輔助修整製程。已發現本發明的修整製程完全清理所有材料(即，研磨漿和碎屑)的墊表面，允許可選的研磨材料引到單研磨臺上，而不會引起交叉汙染。此外，所有廢材料從墊表面的直接去除使過多的水的量最小化，所述過多的水作為研磨製程副產物產生，其中如果允許所述過多的水保留在墊表面，那麼其則引起研磨漿的不期望的稀釋。
本發明的設備的優點在於，實時、原位墊修整製程的使用允許在「運行中(on the fly)」的平面化製程的化學性質中進行多種改變，而不需要任何研磨臺重組的或將正研磨的晶片移動到另外的研磨臺。例如，可順序應用不同的研磨化學物質(例如，以順序地去除不同的材料)，在研磨漿中可使用不同的顆粒尺寸或濃度(例如，隨研磨製程繼續，降低固體的百分比濃度)，或修整製程可使用不同的修整流體溫度(例如以改變去除速率)、不同的絡合劑(例如保持溶液中的銅)、或化學中和劑、表面活性劑和/或清潔劑以管理化學條件(chemical regime)。由於使用原位修整設備，因此所有的這些改變和其它是可能的。
在下面的討論中且通過參照附圖，本發明的其它和另外的優點以及方面將變得明顯。
現在參照附圖，圖1包括多步驟研磨製程所需要的過重的銅和阻障金屬的去除速率的曲線圖，此特定步驟包括四個分離的步驟(階段)；圖2示出根據本發明的用於實現多源CMP研磨的示例性設備；圖3是圖2的設備的一部分的俯視圖；和圖4包括受到本發明的步驟研磨/修整製程的多晶片的表面質量圖像。
詳細描述如上所述，本發明的修整製程旨在通過從研磨墊去除不需要的剩餘物來原位產生乾淨均勻的研磨墊表面，其一被移去，真空輔助去除就可使用另外的衝洗能力，下面會詳細地描述。本發明的設備除了其傳統的清潔/修整功能外，還發現其減少了表面缺陷在研磨的晶片表面上的出現，降低了「大」的廢流體積(通過收集與其它製程的水分離的研磨和修整製程的殘餘流)，以及簡化了銅和阻障金屬的平面化製程。
儘管本發明的系統可應用於任何CMP製程，然而其特別適合於金屬CMP製程，其中外來金屬(例如銅)和其它阻障金屬材料需要從晶片表面清除。因此，儘管下面的討論集中在金屬CMP，但是需要記住本發明更廣泛應用到所有的CMP製程。實際上，推測修整製程可同等應用於電化學CMP(ECMP)系統，其中修整製程一完成，用於去除表面材料的電解質液可從研磨墊表面抽出，因此允許通過電解質原位化學性質的改善的管理來改善電化學控制。
關於金屬CMP，存在本領域已知的許多平面化方案，其用於從已處理額矽晶片去除過重的銅和阻障金屬。這些方案之一要求使用具有對銅的高去除速率的初始研磨漿、用於化學軟著陸的具有適度銅去除速率的過渡研磨漿、以及用於去除阻障金屬的(不同化學成分的)阻障研磨漿。在圖1的曲線圖中示出了這些不同的速率。實際上，圖1與涉及化學軟著陸的一種可能的平面化方案有關，其可分成幾個階段。例如，階段1和階段2與大量的銅去除(分別為7000A/min和3000A/min的去除速率)有關。階段3與銅清除(僅2000A/min的去除速率)有關，以及階段4與阻障去除(約200-500A/min的銅去除速率，以及以約500A/min的阻障去除)有關。
如上所述，此多步驟平面化方案的實施的實際困難在於，最直接的方法需要使用多個研磨臺，在每一臺使用不同的研磨漿。另外，由於在晶片表面上的較軟的銅區產生缺陷的可能性，因此阻障去除和/或磨光製程通常需要使用較軟的研磨墊。另外，只要使用單個研磨臺，不同研磨方案間的交叉汙染(和較不可控的去除速率、選擇性和缺陷性)的可能性仍存在極大的關注。
根據本發明，多個研磨步驟合併為少為一個操作，且在少為單個研磨臺上執行，因此取消了提升載具且移動到另外的臺以更換研磨漿的需要。此外，需要使用僅一個墊來用於所有的研磨步驟，這是因為在研磨期間，直接的碎屑去除降低了墊表面引起晶片缺陷的機會。由於本發明使用多位置閥和原位真空輔助修整系統，因此控制採用不同研磨漿材料的能力被認為提供了本領域狀態的重要進步。
圖2包括根據本發明的示例性CMP系統10的側視圖，圖3為其的俯視圖，示例性CMP系統可用於執行多步驟平面化製程，其具有原位真空輔助修整。參照圖2，大體示出CMP系統10包括研磨墊12，其固定到機臺(platen)13。儘管在此示出機臺13為圓形，然而應該理解，其它的系統可使用線性機臺、軌道式機臺或適合於對半導體晶片表面執行平面化製程的任何其它幾何形狀。晶片料盒(wafer carrier)(未示出)用於將要研磨的晶片11「面向下」固定到系統10上，研磨磨頭(也未示出)用於當其接觸研磨墊12的上表面12A時對晶片11的表面11A施加受控、向下的壓力。研磨漿流通過分配設備(dispensing arrangement)14引入到研磨墊表面12A，其中所分配的研磨漿一般包括氧化劑、磨料和/或超純水(UPW)。在可選的設備中，在第一研磨步驟使用電解質流，其中電化學輔助CMP(ECMP)用於大量的銅去除，接下來為傳統CMP用於阻障和隨後的步驟。在一實施例中，分配設備14可被合併為修整裝置的一部分。可選地，分配設備14可以為分離的、獨立的模塊或結合成機械研磨單元的一部分。任何設備同等適合用於執行本發明的任務。
返回參照圖2，本發明的修整製程由修整裝置15執行，其也相對研磨墊12的表面12A定位。通常，修整裝置15用於去除在晶片研磨製程期間積聚的多種碎屑，例如研磨漿、晶片碎屑、研磨材料、研磨操作的化學副產物等。如轉讓給當前的受讓人的共同未決的申請所述，修整裝置15內的修整盤由磨料形成，且包括通過其形成的多個縫隙/開口。當碎屑收集在研磨墊表面12A上時，該磨料用於移去該碎屑。修整「流體」例如水或其它衝洗試劑(以及特別選擇的化學物質)可從分配設備14然後通過修整裝置15分配到研磨墊表面12A上，以幫助碎屑去除與墊表面管理和/或中和製程。
如圖3最佳所示，修整裝置15可安裝在機動應變器臂(motorizedeffector arm)16以允許修整裝置15來回掃過研磨墊12的表面(由圖3的弧AB示出)，以移去所收集的碎屑，同時還將預定的向下的力和旋轉運動傳遞給修整盤。在此具體實施例中，電動機17用於使端應變器臂16繞固定軸18沿弧AB(或通過任何其它合適的平移運動)轉動，同時對修整盤提供旋轉運動並施加向下的力。可選地，裝置15內的墊調節裝置可形成用於覆蓋整個墊的半徑範圍，且不需要使用電動機或端應變器臂16的繞軸旋轉來提供跨墊(across-pad)的修整。
根據本發明，示出第一軟管21，其連接到修整裝置15上的真空排出口22，其中一產生所施加的真空力(或可選地，在修整製程的某一其它預定的控制點)，其可用於從研磨墊12拉出碎屑、用過的研磨流體和任何修整試劑(一般稱作為「流出物)且拉入真空設備(未示出)。可存在這樣的情況，其中衝洗試劑和真空去除的組合足以清潔研磨墊，而不需要向墊表面施加磨料來移去碎屑。在這種情況下，磨蝕修整盤相對於研磨墊12的表面12A保持在升高的位置(或維持在「零」向下力)。
參照圖3，第二軟管23連接到修整裝置15的入口19，其中該第二軟管23通過修整裝置15的頂部，將另外的修整材料注射到研磨墊12的表面12A。如所示，可通過多位置閥24控制到第二軟管23的輸入，該多位置閥24連結到分配設備14內的多個不同的研磨和修整源25-1到25-I。源25-1到25-I的多個源可包括多種不同的研磨漿，其中特定的研磨漿的應用通過多位置閥24控制，以被引導到供給軟管27。分配設備14內的多個其它源可包括修整試劑，如所示，其通過多位置閥24連結到第二軟管23，然後到修整裝置15。因此，通過控制多位置閥24的位置，不遭受任何停機時間(例如，如現有技術所需的，將晶片轉移到不同的研磨臺)就可改變研磨源(以及可能的任何修整流體試劑)。此外，可計量分配裝置14，以隨著晶片表面的平面化進行來調整研磨漿的流速。
根據本發明，流出物一產生，就在修整期間從研磨墊表面12A去除其的步驟允許在單個研磨臺使用平面化製程的多種改變。例如，通過切換源可改變研磨漿的化學性質(特別用於金屬CMP系統，其中需要從晶片表面去除不同的材料)，通過從「室溫」源改變到熱源或相反(因此改變化學去除的速率)，可改變研磨漿(或修整試劑)的溫度，通過切換或計量源可改變漿的顆粒大小(或濃度)等。參照圖1的圖示，因此，在階段4，不必停止平面化製程和移動到另外的研磨臺，就可引入適合於阻障金屬去除的不同漿。根據本發明不用去除流出物，由於用過的材料保留在研磨墊表面，因此這些改變是相對無效的。
與現有技術的修整製程和系統比較，本發明的設備提供將相當更加有效的修整和有關的平面化製程。具體地講，本發明的設備需要使用相當少的材料(例如，研磨漿、清除/磨蝕/衝洗修整材料)來執行平面化、修整和清除操作。現有技術的典型晶片平面化製程需要研磨漿的約140毫升/分鐘到250毫升/分鐘的分配，以提供穩定的平面化，這是因為反應的漿的一部分會保留在研磨墊的似海綿的孔中。使用具有原位、抽出修整的本發明的多源設備，研磨墊的孔不斷地被清除掉反應的漿，使墊的剛修整的部分呈現出乾淨更具吸收性的「海綿」，用於不同的研磨漿的引入。因此在平面化製程中，較少量的研磨漿能夠提供相同的穩定性。已進行了研究且已發現，氧化物研磨的研磨速率保持從75毫升/分鐘到250毫升/分鐘穩定的多種漿進給速率。實際上，流出物的直接去除限制了研磨漿稀釋的量，該研磨漿稀釋在現有技術中不可避免地出現，這是因為標準CMP製程的一副產物是水。此外，與本發明有關的相對恆定的碎屑去除導致CMP系統對研磨漿流速的變動較不靈敏，這是因為若有的話，存在很少的製程材料保留在墊表面。
在一示例性製程中，多位置閥24的定位可用於將特定化學性質的第一「粗」研磨漿施加到研磨墊12(例如圖1的階段)，其中研磨漿25-1通過閥24和供給軟管27連結到研磨墊表面12A，因此去除自晶片11的表面11A的大顆粒。當執行此研磨步驟的研磨墊12的部分在修整裝置15下面移動時，施加衝洗試劑/真空(例如，衝洗試劑從源25-2通過多位置閥24分配到修整裝置15)，以去除用過的漿和研磨完成的顆粒，且提供清潔的研磨墊表面12A用於下一平面化周期。然後，可包含較低顆粒濃度且存儲在研磨源25-3內的不同研磨漿可通過分配設備14的供給軟管27提供到研磨墊12，且用於在晶片表面11A執行更精細的研磨製程(例如階段2)，而不用擔心與先前的漿汙染。當研磨墊12的表面12A在修整裝置15之下移動時，再次從其抽出去除的晶片材料和用過的研磨試劑(其中源25-2內的衝洗試劑可用於幫助碎屑去除製程)。然後，可使用存儲在研磨源25-4的不同化學性質的研磨漿(例如對於階段4)，來執行另外的平面化。由於在修整操作期間，先前使用的研磨漿和其它碎屑已完全從研磨墊12的表面12A去除，因此避免了研磨漿間的交叉汙染。
已開發本發明的設備用於提供一種在每一修整階段在其一起作用或已與平面化製程接觸時去除碎屑和用過的漿的方法。除了提供如上所述的能夠從一研磨漿源改變到另一研磨漿源，本發明的系統允許「中和」材料作為修整試劑分配，來進一步降低自不同研磨漿源的化學性質的交叉汙染的可能性，其中中和試劑可存儲在另外的源25-H中，且通過閥24控制以進入修整裝置15。在另一變化中，一或更多表面活性劑(自另外的源25-I)在本發明的原位修整製程期間可引到研磨墊的表面。某一表面活性劑(某些表面活性劑)的引入用於改變與當前pH水平有關的表面12A的淨表面電荷(「零電勢」)。電荷的改變可導致研磨表面和微粒間引力反轉，其又可導致簡化的CMP後的清除製程。即，由於一表面活性劑(若干表面活性劑)使研磨墊12(和/或晶片表面11A)能夠排斥保留在其表面上的帶電碎屑微粒，因此實際上除去了所有微粒碎屑。流出物的除去還允許典型多步驟晶片清除化學應用到墊表面和用於原位晶片清洗。
本發明的設備的優點在於允許每一機臺上的多步驟研磨，實際上消除了研磨步驟間的中間產物處理。通過允許更積極的第一研磨步驟，和在接近終點所使用的隨後的「軟著陸」或更精細的磨料/化學選擇的漿源，其允許增加的生產能力。此外，因為墊被清除掉上遊化學性質不會有交叉汙染，多漿源可通過相同的入口系統連接，因此相同的CMP系統可用於銅CMP和阻障金屬CMP。
能夠管理修整製程的溫度認為是本發明的另外重要的方面。存在CMP製程的多方面，其導致在研磨墊表面產生熱。例如，研磨漿和晶片表面材料之間的某些化學反應會產生副產物熱。研磨漿、研磨墊和晶片間的磨料作用/摩擦力導致力學的熱產生。因此，在修整製程期間能夠分配特定溫度的材料(例如UPW)使得研磨墊表面溫度穩定。
為了說明將去除銅研磨和去除阻障研磨漿併入一個製程的可行性，進行了一組三原位修整實驗。在修整期間以「無真空」和「無衝洗」施加進行使用「現有技術」參數的第一修整實驗。銅去除速率設置為3000A/min。分別以「真空/無衝洗」和「真空/衝洗」進行接下來的兩修整實驗。在這兩種情況下，發現材料的去除速率分別為3000A/min和2100A/min。這表示具有無衝洗的真空的引入對材料的去除速率的影響若有的話也是甚微的。圖4示出了這些實驗的表面質量結果，其中圖4A示出無真空和無去離子水(DI)衝洗的原位修整，圖43示出使用具有真空和無DI衝洗的原位修整，以及圖4C示出具有真空和DI衝洗的原位修整。光學表面輪廓儀(optical profilmeter)圖形顯示，在研磨製程期間，通過改變漿化學性質來在單個臺執行多步驟研磨製程不會產生任何腐蝕點或明顯的缺陷。實際上，當在包括真空和衝洗的修整製程的情況下進行研磨時，觀察到表面質量的輕微改善。圖4中的圖像顯示，對於三個不同條件，表面質量沒有顯著性改變。
基於上述的研究，根據圖1所示的階段，可建立研磨順序。在此可行性研究中，忽略階段1，且在銅和阻障材料間的過渡階段，建立兩試驗以估計去除速率對目標。第一試驗的主要中心在階段2-4，在階段4使用兩不同的條件。進行了對於階段2的研磨，研磨漿的集中度(strength)低於階段1使用的研磨漿的集中度，其採用傳統的原位修整(真空關，衝洗關)，在階段3結束，銅漿被關掉，且阻障漿被引入以開始階段4。在階段4，真空和衝洗都「開啟」。如下表1所示，本發明的合併方案用於改善研磨結果。更具體地講，(從階段2到階段4)銅去除的總量幾乎與所組合的所有四個階段的銅去除的總量相同。這清楚地表示，作為總研磨速率的進一步優化，銅和阻障去除併入一個製程是可能的。
表1-對於說明合併方案的實驗的銅材料去除儘管已參照若干具體示例性實施例描述了本發明，然而本領域的技術人員應該認識到，可對其進行許多改變。實際上，本發明的主題認為僅由所附到本文的權利要求的範圍限制。
權利要求
1.一種提供原位製程的方法，其用於修整化學機械平面化(CMP)製程中所使用的研磨墊的表面，所述原位修整製程包括下列步驟a)處理所述研磨墊的表面以移去與所述化學機械平面化製程有關的汙染物；b)抽出離開所述研磨墊的所述移去的汙染物，以準備清潔的研磨墊表面；以及c)提供所述所清潔的研磨墊表面，用於隨後的平面化製程。
2.如權利要求1所述的方法，其中每一平面化操作後執行所述步驟a)和所述步驟b)，以去除汙染物和防止平面化操作間的交叉汙染。
3.如權利要求1所述的方法，其中在執行所述步驟a)時，磨蝕所述研磨墊的所述表面以移去所述汙染物。
4.如權利要求1所述的方法，其中所述步驟b)進一步包括將修整試劑引入到所述研磨墊的表面以幫助所述修整製程。
5.如權利要求4所述的方法，其中超純水(UPW)作為所述修整試劑應用。
6.如權利要求4所述的方法，其中控制所述引入的修整試劑的溫度，以影響所述研磨墊的表面的溫度。
7.如權利要求4所述的方法，其中選擇所述引入的修整試劑的化學性質，以中和任何先前應用的化學機械平面化製程材料與晶片表面的反應。
8.如權利要求7所述的方法，其中所述先前應用的化學機械平面化製程材料包括研磨漿。
9.如權利要求1所述的方法，其中在執行所述步驟b)時，施加真空力以抽出所述移去的汙染物。
10.如權利要求1所述的方法，其中在提供所述所清潔的研磨墊之後，研磨漿引入到所述所清潔的研磨墊上，而不會導致與在先應用的化學機械平面化材料的化學性質的交叉汙染影響。
11.如權利要求10所述的方法，其中所述在先應用的化學機械平面化材料包括在先應用的研磨漿。
12.如權利要求11所述的方法，其中與所述在先應用的研磨漿相比，所述隨後的研磨漿顯示出不同的化學特性。
13.如權利要求11所述的方法，其中與所述在先應用的漿相比，所述隨後的研磨漿顯示出不同的磨料顆粒濃度。
14.如權利要求11所述的方法，其中與所述在先應用的研磨漿相比，所述隨後的研磨漿顯示出不同的磨料顆粒尺寸。
15.如權利要求10所述的方法，其中所述在先應用的化學機械平面化材料包括在先應用的修整試劑。
16.如權利要求1所述的方法，其中在執行所述步驟a)時，鑽石表面修整盤在所述研磨墊的表面旋轉，以從所述研磨墊的表面移去所述汙染物。
17.一種用於在單研磨臺執行多步驟研磨化學機械平面化(CMP)系統，所述系統包括研磨墊，其用於與半導體晶片表面相互作用，以從所述其表面去除不需要的材料；修整裝置，其布置在所述研磨墊的至少一個部分的上方，所述修整裝置包括磨蝕、有縫隙的修整盤和真空輔助部件，所述磨蝕、有縫隙的修整盤用於磨蝕所述研磨墊以移去碎屑，所述真空輔助部件用於當產生所述移去的碎屑時去除其；以及分配器，其用於以受控的方式將多種研磨液引入到清潔的研磨墊上，其中由所述修整裝置執行的修整用於在每一研磨操作期間從所述研磨墊去除汙染物，因此提供清潔的研磨墊表面用於每一平面化操作，且防止研磨漿間的交叉汙染。
18.如權利要求17所述的化學機械平面化系統，其中所述分配器進一步能夠將多種修整試劑引入到所述修整裝置，以幫助在所述研磨墊表面的所述清潔操作。
19.如權利要求17所述的化學機械平面化系統，其中所述分配器包括至少一中和修整試劑，其用於阻止不同化學性質的研磨漿間的交叉汙染。
20.如權利要求17所述的化學機械平面化系統，其中所述分配器包括修整試劑，其顯示出與保持在所述研磨墊表面的期望的操作溫度有關的預定溫度。
21.如權利要求17所述的化學機械平面化系統，其中所述分配器包括修整試劑，所述修整試劑包括表面活性劑元素，以降低碎屑微粒和所述研磨墊表面間的電引力。
22.如權利要求17所述的化學機械平面化系統，其中所述分配器從多源引入研磨漿。
23.一種用於在單研磨臺執行多步驟研磨化學機械平面化(CMP)系統，所述系統包括研磨墊，其用於與半導體晶片表面相互作用，以從所述其表面去除不需要的材料；修整裝置，其布置在所述研磨墊的至少一個部分的上方，所述修整裝置包括分配器，其用於以受控的方式將研磨材料或修整材料引入到所述研磨墊的表面；磨蝕、有縫隙的修整盤，其用於磨蝕所述研磨墊以移去碎屑和清理所述研磨墊的表面；和真空輔助部件，其用於當產生碎屑時，通過所述有縫隙的修整盤去除所述所移去的碎屑，其中所述修整裝置在各研磨操作期間去除汙染物。
24.如權利要求23所述的化學機械平面化(CMP)系統，其中所述修整裝置用於對多步驟研磨製程中的各順序步驟提供清潔的研磨墊表面，因此防止分配到所述研磨墊的表面的所示研磨材料或修整材料間的交叉汙染。
全文摘要
一種用於在單級化學機械平面化(CMP)裝置上執行多步驟研磨製程的設備，其使用原位修整操作以不斷地從研磨墊的表面清理和抽出碎屑和用過的研磨液。通過在各平面化周期開始，提供清潔的、實際上「新的」研磨墊表面，可使用不同化學性質、形態、溫度等的研磨試劑，而不需要去除晶片來改變研磨源或將晶片傳送到另外的CMP研磨臺。多位置閥可用於控制多種製程流體的引入，所述多種製程流體包括多種不同的研磨漿和修整/衝洗試劑。對於不同製程條件，不同修整材料的使用允許研磨墊的表面改變(例如，中和在先的研磨化學物質，改變墊的表面溫度以控制研磨速率，表面活性劑的使用以移去吸引到墊表面的微粒等)。
文檔編號C03C23/00GK1914004SQ200580003213
公開日2007年2月14日 申請日期2005年1月25日 優先權日2004年1月26日
發明者斯蒂文·J·貝納 申請人:Tbw工業有限公司