用于化学机械平坦化后的基板清洗的方法及设备的制造方法
【专利说明】
[0001] 相关申请案的交叉引用
[0002] 本专利申请案主张于2013年01月31日提出申请且标题为"晶圆边缘研磨和清洗 工艺及设备（WAFEREDGEPOLISHINGANDCLEANINGPROCESSANDAPPARATUS)" 的美国临 时专利申请案第61/758, 915号的优先权权益，为了所有的目的将该申请案的内容以引用 方式全部并入本文中。
技术领域
[0003] 本发明是关于化学机械平坦化（CMP)，而且更具体言之，本发明是关于在CMP之后 用于基板抛光清洗的系统、设备及方法。
【背景技术】
[0004] 在制造现代半导体集成电路（ICs)及其他电子元件的工艺中，时常理想的是在沉 积随后的层之前平坦化表面，以确保例如精确地形成光阻遮罩并保持堆迭的公差。在1C制 造过程中平坦化层的方法之一是化学机械平坦化（CMP)。一般来说，CMP涉及固持在研磨头 的基板对研磨材料的相对移动，以从基板去除表面的不平整。在CMP工艺中，研磨材料被研 磨流体润湿，该研磨流体可以含有研磨剂或化学研磨组成物中的至少一者。此工艺可用电 辅助，以电化学地平坦化基板上的导电材料。
[0005] 平坦化诸如氧化物的硬质材料通常需要研磨流体或研磨材料本身包括研磨剂。由 于研磨剂经常紧贴被研磨的材料层或变成部分嵌入被研磨的材料层中，故在抛光模块上处 理基板，以从被研磨层去除研磨剂。抛光模块通过移动基板来去除在CMP工艺过程中使用 的研磨剂和研磨流体，在去离子水或化学溶液的存在下基板仍被保持在研磨头上对着抛光 材料。抛光模块与CMP模块类似，不同之处仅在于所使用的研磨流体及上面放置被处理基 板的材料。
[0006] -旦完成抛光，则将基板转移到一系列的清洗模块，该等清洗模块进一步在任何 残留的研磨剂颗粒及/或其他在平坦化和抛光工艺之后附着于基板的污染物会在基板上 变硬并产生缺陷之前去除该等研磨剂颗粒及/或污染物。该等清洗模块可以包括例如兆声 清洗器、一个或多个洗涤器及烘干机。在垂直方向上支撑基板的清洗模块是特别有利的，因 为还可在清洗工艺过程中利用重力来增强颗粒的去除，而且通常也更加紧凑。
[0007] 虽然目前的CMP工艺已被证明是坚固和可靠的系统，但系统设备的结构需要抛光 模块利用可以替代地被用于另外的CMP模块的临界空间。然而，某些研磨流体（例如使用 氧化铈者）是特别难以去除的，而且习知需要在基板被转移到清洗模块之前在抛光模块中 处理基板，因为习知的清洗模块尚未表现出在清洗之前从未被抛光的氧化物表面令人满意 地去除研磨剂颗粒的能力。
[0008] 因此，本技术领域中需要改良的CMP工艺及清洗模块。
【发明内容】
[0009] 本发明的实施例是关于在化学机械平坦化（CMP)之后清洗基板的方法及设备。在 一个实施例中，提供一种颗粒清洗模块。该颗粒清洗模块包含壳体；位于该壳体中的基板固 持件，该基板固持件设以将基板保持在大致垂直的方向，该基板固持件可在第一轴上旋转； 位于该壳体中的第一垫固持件，该第一垫固持件具有垫保持表面，该垫保持表面以平行和 间隔开的关系面向该基板固持件，该第一垫固持件可在第二轴上旋转，该第二轴平行于该 第一轴设置；可被操作来相对于该基板固持件移动该第一垫固持件的第一致动器，以改变 该第一轴和该第二轴之间的距离；以及位于该壳体中的第二垫固持件，该第二垫固持件具 有垫保持表面，该垫保持表面以平行和间隔开的关系面向该基板固持件，该第二垫固持件 可在第三轴上旋转，该第三轴平行于该第一轴和该第二轴。
[0010] 在其他的实施例中，提供一种清洗基板的方法。该方法包含以下步骤：旋转以垂直 方向设置的基板；提供清洗流体到该旋转基板的表面；对着该旋转基板推压第一垫；在该 基板各处横向移动该第一垫；提供研磨流体到该旋转基板的边缘部分；对着该旋转基板推 压第二垫；以及在该基板的边缘各处横向移动该第二垫。
[0011] 在又其他的实施例中，提供一种处理基板的系统。该系统包括：化学机械平坦化 (CMP)模块以及CMP后基板清洗模块，该CMP后基板清洗模块适以在基板已在该CMP模块中 完成平坦化之后接收该基板，该CMP后基板清洗模块包括：壳体；位于该壳体中的基板固持 件，该基板固持件设以将基板保持在大致垂直的方向，该基板固持件可在第一轴上旋转；位 于该壳体中的第一垫固持件，该第一垫固持件具有垫保持表面，该垫保持表面以平行和间 隔开的关系面向该基板固持件，该第一垫固持件可在第二轴上旋转，该第二轴平行于该第 一轴设置；可被操作来相对于该基板固持件移动该第一垫固持件的第一致动器，以改变界 定于该第一轴和该第二轴之间的距离；及位于该壳体中的第二垫固持件，该第二垫固持件 具有垫保持表面，该垫保持表面以平行和间隔开的关系面向该基板固持件，该第二垫固持 件可在第三轴上旋转，该第三轴平行于该第一轴和该第二轴。
[0012] 依据本发明的这些和其他的方面提供了许多其他的方面。从以下的实施方式、所 附权利要求书及附图，本发明的其他特征和方面将变得更加充分地显而易见。
【附图说明】
[0013] 为详细了解上述本发明的特征，可参照实施例及附图而对以上简单概述的本发明 作更特定的描述。然而应注意，【附图说明】的只是本发明的典型实施例，因而不应将【附图说明】 视为是对本发明范围作限制，因本发明可被体现于其他同等有效的形式。
[0014] 图1为一部分基板的剖面的不意图；
[0015] 图2图示具有清洗系统的半导体基板化学机械平坦化系统的俯视图，该清洗系统 包括本发明的颗粒清洗模块的实施例；
[0016] 图3为图2中绘示的清洗系统的正视图；
[0017] 图4为图2中绘示的颗粒清洗模块的剖视图；
[0018] 图5为沿着图4的剖面线5-5所作的颗粒清洗模块的剖视图；
[0019] 图6为沿着图4的剖面线6-6所作的颗粒清洗模块的剖视图；以及
[0020]图7为接合垫的垫固持件的俯视图，并且基板被基板固持件保持在图2的颗粒清 洗模块内。
[0021] 为了便于理解，已在可能处使用相同的元件符号来指称对于图式为相同的元件。 另外，可以将一个实施例的元件有利地适用于本文所述的其他实施例中。
【具体实施方式】
[0022] 下面为示例性实施例的详细描述，用以说明本发明的原理。提供该等实施例来说 明本发明的各种方面，但并非将本发明限制于任何的实施例。本发明的范围涵括许多的替 代、修改及等同物。
[0023] 在下面的描述中提出许多的具体细节，以透彻地了解本发明。然而，可以依据权利 要求书而不用这些具体细节中的一些或全部来实施本发明。为了清楚的目的，未详细描述 本技术领域中与本发明相关的习知技术材料，以免混淆了本发明。
[0024] 本发明的实施例是关于在化学机械平坦化（CMP)之后清洗基板的方法及设备。更 具体言之，本发明的实施例提供了改良的方法和设备，用于清洗及/或研磨基板的排除区 及/或边缘。在氧化物CMP中使用的研磨剂颗粒（例如氧化铈（CeO))很难使用传统的PVA 刷洗涤来去除，而且往往需要在研磨工具的附加平台上实施抛光工艺。然而，即使在研磨平 台上进行了抛光，但在基板边缘（例如距离边缘< 2mm)的颗粒会难以使用习知方法去除。
[0025] 本文所述的某些实施例提供的清洗工艺在颗粒清洗之后/过程中在基板的排除 区及/或边缘进行浆料研磨。本发明的某些实施例提供的设备在基板的排除区及/或边缘 实施浆料研磨工艺而不影响在器件区的研磨性能。该设备（以下描述为颗粒清洗模块）有 利地允许提高CMP系统的利用率及产量，同时减少有效清洗基板所需的消耗品的数量和成 本，如以下进一步描述的。
[0026] 颗粒清洗模块具有可支撑整个基板尺寸的基板吸盘及直径小于50_的盘刷固持 件。该基板吸盘的速度可以超过500rpm，而且该盘刷固持件的速度可以超过lOOOrpm。诸如 politex型材料的软垫可被用作清洗垫。可以用压敏黏着剂将该清洗垫黏附在该盘刷固持 件的顶部上。在清洗工艺的过程中，通过该基板吸盘旋转基板，并且具有软垫的盘刷旋转并 从基板的中心扫到基板的边缘或反之亦然。接触压力及/或软垫和基板之间的间隙可以通 过线性马达进行控制。可以重复这个动作数次，直到研磨剂颗粒被从大部分的基板表面去 除，除了在约< 2_边缘排除区的基板边缘之外。随后，进行研磨步骤，其中研磨垫