用于化学机械平面化的多步骤、原位垫修整系统和方法

专利名称：用于化学机械平面化的多步骤、原位垫修整系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于修整使用于化学机械平面化(CMP)系统中的研磨垫的系统，尤其涉及一种原位修整技术，其允许在单台顺次的(使用不同的化学性质和/或电解质)多个研磨操作。
背景技术：
电子业继续依赖半导体制造技术的进步来实现较高功能的器件，同时改善可靠性和成本。对于许多应用，这样的器件的制造是复杂的，且保持节省成本的制造过程同时保持或改善生产质量是难于实现的。由于对器件性能和成本的要求变得更苛求，因此实现成功的制造过程变得更困难。
实际上，随着电路集成水平的提高，器件变得更小且更密集堆积，这需要更多的光刻级别和更多的处理步骤。当在起始硅晶片上形成更多的层时，由表面非平面化引起的问题变得越来越严重且能够影响生产和芯片性能。实际上，在普通称作平面化(或有时“研磨”)的制程中，从晶片去除过多的材料变得越来越必要。
用于使硅晶片的表面平面化的普遍技术为化学机械平面化(CMP)。CMP涉及使用附加到研磨桌的研磨垫，和分离支持器(holder)，其用于使硅晶片相对垫表面面向下。包含磨料和化学添加剂的研磨浆分配在研磨垫的表面上，且用于通过机械和化学手段从表面去除不平整的事物。此CMP制程的扩展称作为ECMP，其涉及使用电能来通过电介液阴极地去除不需要的材料。一般选择研磨垫本身，因为其能够用作浆(或电解质)的载具，以及其能够对正研磨的晶片表面提供期望的机械力。
晶片和研磨垫一般彼此相对旋转。旋转运动随同研磨浆的磨料和化学添加剂一起导致从晶片的表面去除材料的研磨操作。表面上的突出部比凹入区更有效磨蚀，这导致晶片表面的变平或平面化。
随着晶片研磨的时间长度增加，和/或已研磨的晶片数量增加，研磨垫充满着由于去除的晶片材料、化学反应副产物和自浆的磨料积聚导致的碎屑。此沉积的碎屑引起研磨垫无光泽和/或不均匀磨损，其还称作为“抛光效应(glazing effect)。因此，有必要使研磨垫恢复到适合晶片继续研磨的状态。
“垫修整”或“垫整修(pad dressing)”是本领域已知的制程，其用于通过从垫移去颗粒和用过的研磨浆来恢复研磨垫的表面和去除抛光。垫调整还通过选择性地去除垫材料来使垫平面化，且使研磨垫的表面变得粗糙。垫修整可“离位(ex-situ)”(即，在晶片研磨周期之间修整研磨垫)执行，或“原位(in-situ)”(即，在晶片研磨周期时或在晶片研磨周期期间)执行。在典型的现有技术“原位”垫修整制程中，沿垫表面刷固定的磨盘以去除少量的垫材料和碎屑，因此产生新的粗糙，使得研磨浆自由流动。去除的垫材料和碎屑然后与研磨制程的研磨浆流结合，且被被动地带离垫，以及晶片通过标准的研磨浆传送机构研磨。最后，在研磨周期结束，这些材料用冲洗水冲洗，且收集在磨光器的中央排水管。
由于不同的材料开始应用于集成电路制造，因此CMP制程必须跟上使其能够对这些不同的材料起作用且使其平面化。例如，铜已成为互连金属的越来越普遍的选择，其在某些应用中已开始取代铝和/或钨。铜比这些其它金属更导电，允许具有较低阻抗损耗的较细线的形成。尽管铜提供了优于铝的优点，然而其具有至少一个主要缺点铜特别对硅不利，这是因为其容易扩散到硅，且导致深能级缺陷。因此，铜必须在集成电路器件的形成期间，通常通过使用合适的“阻障”层金属来与硅隔离。因此，金属CMP制程需要使用不同研磨浆和/或参数来去除不同表面材料的多步骤平面化制程的实施。例如，在铜CMP中，需要一化学性质来去除非平面的铜，和另一化学性质来去除阻障材料。过去，已建立第一研磨台可用于去除大量的铜，第二研磨台用于去除阻障材料，以及第三研磨台用于执行最后的磨光操作，这是因为只要使用单个台，那么总是会出现不同研磨剂的交叉污染。
对于传统的电介质CMP，一些制造业建议使用多个研磨台，在每一台执行“部分研磨”。例如，第一台用于执行初始平面化(可能是时间依赖的)以去除大量不需要的材料，第二台用于完成平面化，以及第三台用于执行磨光操作。这些台的每一个可使用相同的研磨化学性质，但要使用用于制程控制(向下的力、速度、终点检测等)的不同技术。在这种情况下，多个台的使用改善了CMP系统的生产能力，这是因为每一研磨步骤更短，但是以需要在制程过程中同时包括三个分离晶片/研磨提供/台的风险来实现生产能力的改善。
因此，尽管多个研磨台的使用可提供CMP系统的制程改善，然后这样的设备是非常耗时、耗费资金和昂贵的。因此，本领域仍存在对一种设备的需要，该设备用于在执行CMP系统执行多步骤研磨制程，其需要使用仅单个研磨台。

发明内容
仍存在于现有技术中的要求由本发明解决，本发明涉及用于修整使用于化学机械平面化(CMP)系统中的研磨垫的系统，尤其涉及一种原位修整技术，其允许多研磨浆在单研磨台顺次使用。
根据本发明，CMP系统使用具有开口结构的磨蚀修整盘，当碎屑离开晶片表面且沉积在研磨垫的上表面内时，其用于实时移去所述碎屑。真空源连结到所述修整盘，且用于从研磨垫拉出自修整移去的碎屑(或，如果不使用磨料，则液体存在于垫表面的孔)。因此在修整制程结束，产生干净均匀的垫表面，其中可增加另外的冲洗能力以辅助修整制程。已发现本发明的修整制程完全清理所有材料(即，研磨浆和碎屑)的垫表面，允许可选的研磨材料引到单研磨台上，而不会引起交叉污染。此外，所有废材料从垫表面的直接去除使过多的水的量最小化，所述过多的水作为研磨制程副产物产生，其中如果允许所述过多的水保留在垫表面，那么其则引起研磨浆的不期望的稀释。
本发明的设备的优点在于，实时、原位垫修整制程的使用允许在“运行中(on the fly)”的平面化制程的化学性质中进行多种改变，而不需要任何研磨台重组的或将正研磨的晶片移动到另外的研磨台。例如，可顺序应用不同的研磨化学物质(例如，以顺序地去除不同的材料)，在研磨浆中可使用不同的颗粒尺寸或浓度(例如，随研磨制程继续，降低固体的百分比浓度)，或修整制程可使用不同的修整流体温度(例如以改变去除速率)、不同的络合剂(例如保持溶液中的铜)、或化学中和剂、表面活性剂和/或清洁剂以管理化学条件(chemical regime)。由于使用原位修整设备，因此所有的这些改变和其它是可能的。
在下面的讨论中且通过参照附图，本发明的其它和另外的优点以及方面将变得明显。


现在参照附图，图1包括多步骤研磨制程所需要的过重的铜和阻障金属的去除速率的曲线图，此特定步骤包括四个分离的步骤(阶段)；图2示出根据本发明的用于实现多源CMP研磨的示例性设备；图3是图2的设备的一部分的俯视图；和图4包括受到本发明的步骤研磨/修整制程的多晶片的表面质量图像。
详细描述如上所述，本发明的修整制程旨在通过从研磨垫去除不需要的剩余物来原位产生干净均匀的研磨垫表面，其一被移去，真空辅助去除就可使用另外的冲洗能力，下面会详细地描述。本发明的设备除了其传统的清洁/修整功能外，还发现其减少了表面缺陷在研磨的晶片表面上的出现，降低了“大”的废流体积(通过收集与其它制程的水分离的研磨和修整制程的残余流)，以及简化了铜和阻障金属的平面化制程。
尽管本发明的系统可应用于任何CMP制程，然而其特别适合于金属CMP制程，其中外来金属(例如铜)和其它阻障金属材料需要从晶片表面清除。因此，尽管下面的讨论集中在金属CMP，但是需要记住本发明更广泛应用到所有的CMP制程。实际上，推测修整制程可同等应用于电化学CMP(ECMP)系统，其中修整制程一完成，用于去除表面材料的电解质液可从研磨垫表面抽出，因此允许通过电解质原位化学性质的改善的管理来改善电化学控制。
关于金属CMP，存在本领域已知的许多平面化方案，其用于从已处理额硅晶片去除过重的铜和阻障金属。这些方案之一要求使用具有对铜的高去除速率的初始研磨浆、用于化学软着陆的具有适度铜去除速率的过渡研磨浆、以及用于去除阻障金属的(不同化学成分的)阻障研磨浆。在图1的曲线图中示出了这些不同的速率。实际上，图1与涉及化学软着陆的一种可能的平面化方案有关，其可分成几个阶段。例如，阶段1和阶段2与大量的铜去除(分别为7000A/min和3000A/min的去除速率)有关。阶段3与铜清除(仅2000A/min的去除速率)有关，以及阶段4与阻障去除(约200-500A/min的铜去除速率，以及以约500A/min的阻障去除)有关。
如上所述，此多步骤平面化方案的实施的实际困难在于，最直接的方法需要使用多个研磨台，在每一台使用不同的研磨浆。另外，由于在晶片表面上的较软的铜区产生缺陷的可能性，因此阻障去除和/或磨光制程通常需要使用较软的研磨垫。另外，只要使用单个研磨台，不同研磨方案间的交叉污染(和较不可控的去除速率、选择性和缺陷性)的可能性仍存在极大的关注。
根据本发明，多个研磨步骤合并为少为一个操作，且在少为单个研磨台上执行，因此取消了提升载具且移动到另外的台以更换研磨浆的需要。此外，需要使用仅一个垫来用于所有的研磨步骤，这是因为在研磨期间，直接的碎屑去除降低了垫表面引起晶片缺陷的机会。由于本发明使用多位置阀和原位真空辅助修整系统，因此控制采用不同研磨浆材料的能力被认为提供了本领域状态的重要进步。
图2包括根据本发明的示例性CMP系统10的侧视图，图3为其的俯视图，示例性CMP系统可用于执行多步骤平面化制程，其具有原位真空辅助修整。参照图2，大体示出CMP系统10包括研磨垫12，其固定到机台(platen)13。尽管在此示出机台13为圆形，然而应该理解，其它的系统可使用线性机台、轨道式机台或适合于对半导体晶片表面执行平面化制程的任何其它几何形状。晶片料盒(wafer carrier)(未示出)用于将要研磨的晶片11“面向下”固定到系统10上，研磨磨头(也未示出)用于当其接触研磨垫12的上表面12A时对晶片11的表面11A施加受控、向下的压力。研磨浆流通过分配设备(dispensing arrangement)14引入到研磨垫表面12A，其中所分配的研磨浆一般包括氧化剂、磨料和/或超纯水(UPW)。在可选的设备中，在第一研磨步骤使用电解质流，其中电化学辅助CMP(ECMP)用于大量的铜去除，接下来为传统CMP用于阻障和随后的步骤。在一实施例中，分配设备14可被合并为修整装置的一部分。可选地，分配设备14可以为分离的、独立的模块或结合成机械研磨单元的一部分。任何设备同等适合用于执行本发明的任务。
返回参照图2，本发明的修整制程由修整装置15执行，其也相对研磨垫12的表面12A定位。通常，修整装置15用于去除在晶片研磨制程期间积聚的多种碎屑，例如研磨浆、晶片碎屑、研磨材料、研磨操作的化学副产物等。如转让给当前的受让人的共同未决的申请所述，修整装置15内的修整盘由磨料形成，且包括通过其形成的多个缝隙/开口。当碎屑收集在研磨垫表面12A上时，该磨料用于移去该碎屑。修整“流体”例如水或其它冲洗试剂(以及特别选择的化学物质)可从分配设备14然后通过修整装置15分配到研磨垫表面12A上，以帮助碎屑去除与垫表面管理和/或中和制程。
如图3最佳所示，修整装置15可安装在机动应变器臂(motorizedeffector arm)16以允许修整装置15来回扫过研磨垫12的表面(由图3的弧AB示出)，以移去所收集的碎屑，同时还将预定的向下的力和旋转运动传递给修整盘。在此具体实施例中，电动机17用于使端应变器臂16绕固定轴18沿弧AB(或通过任何其它合适的平移运动)转动，同时对修整盘提供旋转运动并施加向下的力。可选地，装置15内的垫调节装置可形成用于覆盖整个垫的半径范围，且不需要使用电动机或端应变器臂16的绕轴旋转来提供跨垫(across-pad)的修整。
根据本发明，示出第一软管21，其连接到修整装置15上的真空排出口22，其中一产生所施加的真空力(或可选地，在修整制程的某一其它预定的控制点)，其可用于从研磨垫12拉出碎屑、用过的研磨流体和任何修整试剂(一般称作为“流出物)且拉入真空设备(未示出)。可存在这样的情况，其中冲洗试剂和真空去除的组合足以清洁研磨垫，而不需要向垫表面施加磨料来移去碎屑。在这种情况下，磨蚀修整盘相对于研磨垫12的表面12A保持在升高的位置(或维持在“零”向下力)。
参照图3，第二软管23连接到修整装置15的入口19，其中该第二软管23通过修整装置15的顶部，将另外的修整材料注射到研磨垫12的表面12A。如所示，可通过多位置阀24控制到第二软管23的输入，该多位置阀24连结到分配设备14内的多个不同的研磨和修整源25-1到25-I。源25-1到25-I的多个源可包括多种不同的研磨浆，其中特定的研磨浆的应用通过多位置阀24控制，以被引导到供给软管27。分配设备14内的多个其它源可包括修整试剂，如所示，其通过多位置阀24连结到第二软管23，然后到修整装置15。因此，通过控制多位置阀24的位置，不遭受任何停机时间(例如，如现有技术所需的，将晶片转移到不同的研磨台)就可改变研磨源(以及可能的任何修整流体试剂)。此外，可计量分配装置14，以随着晶片表面的平面化进行来调整研磨浆的流速。
根据本发明，流出物一产生，就在修整期间从研磨垫表面12A去除其的步骤允许在单个研磨台使用平面化制程的多种改变。例如，通过切换源可改变研磨浆的化学性质(特别用于金属CMP系统，其中需要从晶片表面去除不同的材料)，通过从“室温”源改变到热源或相反(因此改变化学去除的速率)，可改变研磨浆(或修整试剂)的温度，通过切换或计量源可改变浆的颗粒大小(或浓度)等。参照图1的图示，因此，在阶段4，不必停止平面化制程和移动到另外的研磨台，就可引入适合于阻障金属去除的不同浆。根据本发明不用去除流出物，由于用过的材料保留在研磨垫表面，因此这些改变是相对无效的。
与现有技术的修整制程和系统比较，本发明的设备提供将相当更加有效的修整和有关的平面化制程。具体地讲，本发明的设备需要使用相当少的材料(例如，研磨浆、清除/磨蚀/冲洗修整材料)来执行平面化、修整和清除操作。现有技术的典型晶片平面化制程需要研磨浆的约140毫升/分钟到250毫升/分钟的分配，以提供稳定的平面化，这是因为反应的浆的一部分会保留在研磨垫的似海绵的孔中。使用具有原位、抽出修整的本发明的多源设备，研磨垫的孔不断地被清除掉反应的浆，使垫的刚修整的部分呈现出干净更具吸收性的“海绵”，用于不同的研磨浆的引入。因此在平面化制程中，较少量的研磨浆能够提供相同的稳定性。已进行了研究且已发现，氧化物研磨的研磨速率保持从75毫升/分钟到250毫升/分钟稳定的多种浆进给速率。实际上，流出物的直接去除限制了研磨浆稀释的量，该研磨浆稀释在现有技术中不可避免地出现，这是因为标准CMP制程的一副产物是水。此外，与本发明有关的相对恒定的碎屑去除导致CMP系统对研磨浆流速的变动较不灵敏，这是因为若有的话，存在很少的制程材料保留在垫表面。
在一示例性制程中，多位置阀24的定位可用于将特定化学性质的第一“粗”研磨浆施加到研磨垫12(例如图1的阶段)，其中研磨浆25-1通过阀24和供给软管27连结到研磨垫表面12A，因此去除自晶片11的表面11A的大颗粒。当执行此研磨步骤的研磨垫12的部分在修整装置15下面移动时，施加冲洗试剂/真空(例如，冲洗试剂从源25-2通过多位置阀24分配到修整装置15)，以去除用过的浆和研磨完成的颗粒，且提供清洁的研磨垫表面12A用于下一平面化周期。然后，可包含较低颗粒浓度且存储在研磨源25-3内的不同研磨浆可通过分配设备14的供给软管27提供到研磨垫12，且用于在晶片表面11A执行更精细的研磨制程(例如阶段2)，而不用担心与先前的浆污染。当研磨垫12的表面12A在修整装置15之下移动时，再次从其抽出去除的晶片材料和用过的研磨试剂(其中源25-2内的冲洗试剂可用于帮助碎屑去除制程)。然后，可使用存储在研磨源25-4的不同化学性质的研磨浆(例如对于阶段4)，来执行另外的平面化。由于在修整操作期间，先前使用的研磨浆和其它碎屑已完全从研磨垫12的表面12A去除，因此避免了研磨浆间的交叉污染。
已开发本发明的设备用于提供一种在每一修整阶段在其一起作用或已与平面化制程接触时去除碎屑和用过的浆的方法。除了提供如上所述的能够从一研磨浆源改变到另一研磨浆源，本发明的系统允许“中和”材料作为修整试剂分配，来进一步降低自不同研磨浆源的化学性质的交叉污染的可能性，其中中和试剂可存储在另外的源25-H中，且通过阀24控制以进入修整装置15。在另一变化中，一或更多表面活性剂(自另外的源25-I)在本发明的原位修整制程期间可引到研磨垫的表面。某一表面活性剂(某些表面活性剂)的引入用于改变与当前pH水平有关的表面12A的净表面电荷(“零电势”)。电荷的改变可导致研磨表面和微粒间引力反转，其又可导致简化的CMP后的清除制程。即，由于一表面活性剂(若干表面活性剂)使研磨垫12(和/或晶片表面11A)能够排斥保留在其表面上的带电碎屑微粒，因此实际上除去了所有微粒碎屑。流出物的除去还允许典型多步骤晶片清除化学应用到垫表面和用于原位晶片清洗。
本发明的设备的优点在于允许每一机台上的多步骤研磨，实际上消除了研磨步骤间的中间产物处理。通过允许更积极的第一研磨步骤，和在接近终点所使用的随后的“软着陆”或更精细的磨料/化学选择的浆源，其允许增加的生产能力。此外，因为垫被清除掉上游化学性质不会有交叉污染，多浆源可通过相同的入口系统连接，因此相同的CMP系统可用于铜CMP和阻障金属CMP。
能够管理修整制程的温度认为是本发明的另外重要的方面。存在CMP制程的多方面，其导致在研磨垫表面产生热。例如，研磨浆和晶片表面材料之间的某些化学反应会产生副产物热。研磨浆、研磨垫和晶片间的磨料作用/摩擦力导致力学的热产生。因此，在修整制程期间能够分配特定温度的材料(例如UPW)使得研磨垫表面温度稳定。
为了说明将去除铜研磨和去除阻障研磨浆并入一个制程的可行性，进行了一组三原位修整实验。在修整期间以“无真空”和“无冲洗”施加进行使用“现有技术”参数的第一修整实验。铜去除速率设置为3000A/min。分别以“真空/无冲洗”和“真空/冲洗”进行接下来的两修整实验。在这两种情况下，发现材料的去除速率分别为3000A/min和2100A/min。这表示具有无冲洗的真空的引入对材料的去除速率的影响若有的话也是甚微的。图4示出了这些实验的表面质量结果，其中图4A示出无真空和无去离子水(DI)冲洗的原位修整，图43示出使用具有真空和无DI冲洗的原位修整，以及图4C示出具有真空和DI冲洗的原位修整。光学表面轮廓仪(optical profilmeter)图形显示，在研磨制程期间，通过改变浆化学性质来在单个台执行多步骤研磨制程不会产生任何腐蚀点或明显的缺陷。实际上，当在包括真空和冲洗的修整制程的情况下进行研磨时，观察到表面质量的轻微改善。图4中的图像显示，对于三个不同条件，表面质量没有显著性改变。
基于上述的研究，根据图1所示的阶段，可建立研磨顺序。在此可行性研究中，忽略阶段1，且在铜和阻障材料间的过渡阶段，建立两试验以估计去除速率对目标。第一试验的主要中心在阶段2-4，在阶段4使用两不同的条件。进行了对于阶段2的研磨，研磨浆的集中度(strength)低于阶段1使用的研磨浆的集中度，其采用传统的原位修整(真空关，冲洗关)，在阶段3结束，铜浆被关掉，且阻障浆被引入以开始阶段4。在阶段4，真空和冲洗都“开启”。如下表1所示，本发明的合并方案用于改善研磨结果。更具体地讲，(从阶段2到阶段4)铜去除的总量几乎与所组合的所有四个阶段的铜去除的总量相同。这清楚地表示，作为总研磨速率的进一步优化，铜和阻障去除并入一个制程是可能的。

表1-对于说明合并方案的实验的铜材料去除尽管已参照若干具体示例性实施例描述了本发明，然而本领域的技术人员应该认识到，可对其进行许多改变。实际上，本发明的主题认为仅由所附到本文的权利要求的范围限制。
权利要求
1.一种提供原位制程的方法，其用于修整化学机械平面化(CMP)制程中所使用的研磨垫的表面，所述原位修整制程包括下列步骤a)处理所述研磨垫的表面以移去与所述化学机械平面化制程有关的污染物；b)抽出离开所述研磨垫的所述移去的污染物，以准备清洁的研磨垫表面；以及c)提供所述所清洁的研磨垫表面，用于随后的平面化制程。
2.如权利要求1所述的方法，其中每一平面化操作后执行所述步骤a)和所述步骤b)，以去除污染物和防止平面化操作间的交叉污染。
3.如权利要求1所述的方法，其中在执行所述步骤a)时，磨蚀所述研磨垫的所述表面以移去所述污染物。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述步骤b)进一步包括将修整试剂引入到所述研磨垫的表面以帮助所述修整制程。
5.如权利要求4所述的方法，其中超纯水(UPW)作为所述修整试剂应用。
6.如权利要求4所述的方法，其中控制所述引入的修整试剂的温度，以影响所述研磨垫的表面的温度。
7.如权利要求4所述的方法，其中选择所述引入的修整试剂的化学性质，以中和任何先前应用的化学机械平面化制程材料与晶片表面的反应。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述先前应用的化学机械平面化制程材料包括研磨浆。
9.如权利要求1所述的方法，其中在执行所述步骤b)时，施加真空力以抽出所述移去的污染物。
10.如权利要求1所述的方法，其中在提供所述所清洁的研磨垫之后，研磨浆引入到所述所清洁的研磨垫上，而不会导致与在先应用的化学机械平面化材料的化学性质的交叉污染影响。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述在先应用的化学机械平面化材料包括在先应用的研磨浆。
12.如权利要求11所述的方法，其中与所述在先应用的研磨浆相比，所述随后的研磨浆显示出不同的化学特性。
13.如权利要求11所述的方法，其中与所述在先应用的浆相比，所述随后的研磨浆显示出不同的磨料颗粒浓度。
14.如权利要求11所述的方法，其中与所述在先应用的研磨浆相比，所述随后的研磨浆显示出不同的磨料颗粒尺寸。
15.如权利要求10所述的方法，其中所述在先应用的化学机械平面化材料包括在先应用的修整试剂。
16.如权利要求1所述的方法，其中在执行所述步骤a)时，钻石表面修整盘在所述研磨垫的表面旋转，以从所述研磨垫的表面移去所述污染物。
17.一种用于在单研磨台执行多步骤研磨化学机械平面化(CMP)系统，所述系统包括研磨垫，其用于与半导体晶片表面相互作用，以从所述其表面去除不需要的材料；修整装置，其布置在所述研磨垫的至少一个部分的上方，所述修整装置包括磨蚀、有缝隙的修整盘和真空辅助部件，所述磨蚀、有缝隙的修整盘用于磨蚀所述研磨垫以移去碎屑，所述真空辅助部件用于当产生所述移去的碎屑时去除其；以及分配器，其用于以受控的方式将多种研磨液引入到清洁的研磨垫上，其中由所述修整装置执行的修整用于在每一研磨操作期间从所述研磨垫去除污染物，因此提供清洁的研磨垫表面用于每一平面化操作，且防止研磨浆间的交叉污染。
18.如权利要求17所述的化学机械平面化系统，其中所述分配器进一步能够将多种修整试剂引入到所述修整装置，以帮助在所述研磨垫表面的所述清洁操作。
19.如权利要求17所述的化学机械平面化系统，其中所述分配器包括至少一中和修整试剂，其用于阻止不同化学性质的研磨浆间的交叉污染。
20.如权利要求17所述的化学机械平面化系统，其中所述分配器包括修整试剂，其显示出与保持在所述研磨垫表面的期望的操作温度有关的预定温度。
21.如权利要求17所述的化学机械平面化系统，其中所述分配器包括修整试剂，所述修整试剂包括表面活性剂元素，以降低碎屑微粒和所述研磨垫表面间的电引力。
22.如权利要求17所述的化学机械平面化系统，其中所述分配器从多源引入研磨浆。
23.一种用于在单研磨台执行多步骤研磨化学机械平面化(CMP)系统，所述系统包括研磨垫，其用于与半导体晶片表面相互作用，以从所述其表面去除不需要的材料；修整装置，其布置在所述研磨垫的至少一个部分的上方，所述修整装置包括分配器，其用于以受控的方式将研磨材料或修整材料引入到所述研磨垫的表面；磨蚀、有缝隙的修整盘，其用于磨蚀所述研磨垫以移去碎屑和清理所述研磨垫的表面；和真空辅助部件，其用于当产生碎屑时，通过所述有缝隙的修整盘去除所述所移去的碎屑，其中所述修整装置在各研磨操作期间去除污染物。
24.如权利要求23所述的化学机械平面化(CMP)系统，其中所述修整装置用于对多步骤研磨制程中的各顺序步骤提供清洁的研磨垫表面，因此防止分配到所述研磨垫的表面的所示研磨材料或修整材料间的交叉污染。
全文摘要
一种用于在单级化学机械平面化(CMP)装置上执行多步骤研磨制程的设备，其使用原位修整操作以不断地从研磨垫的表面清理和抽出碎屑和用过的研磨液。通过在各平面化周期开始，提供清洁的、实际上“新的”研磨垫表面，可使用不同化学性质、形态、温度等的研磨试剂，而不需要去除晶片来改变研磨源或将晶片传送到另外的CMP研磨台。多位置阀可用于控制多种制程流体的引入，所述多种制程流体包括多种不同的研磨浆和修整/冲洗试剂。对于不同制程条件，不同修整材料的使用允许研磨垫的表面改变(例如，中和在先的研磨化学物质，改变垫的表面温度以控制研磨速率，表面活性剂的使用以移去吸引到垫表面的微粒等)。
文档编号C03C23/00GK1914004SQ200580003213
公开日2007年2月14日 申请日期2005年1月25日 优先权日2004年1月26日
发明者斯蒂文·J·贝纳 申请人:Tbw工业有限公司