專利名稱：降低銅制程化學(xué)機械研磨的缺陷與研漿殘留的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種集成電路的化學(xué)研磨制造方法，特別是關(guān)于銅制程化學(xué)研磨時降低缺陷的方法。
化學(xué)機械研磨已成為廣泛采用的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)平坦化方法，且因中化學(xué)機械研磨的技術(shù)得到大幅改良和進展，故能提供全面性平坦化的所需。所以在現(xiàn)今的半導(dǎo)體制造方法中大多利用化學(xué)機械研磨對半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)進行平坦化，以減少半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面的高低落差。特別是在銅的雙鑲嵌(Dual Damascene)方法中，使用化學(xué)機械研磨方法平坦化銅薄膜，故化學(xué)機械研磨已成為元件生產(chǎn)及后制造方法連接的性能最重要的關(guān)鍵方法。銅金屬的化學(xué)機械研磨方法中，因為銅極易氧化，故必須在化學(xué)機械研磨方法研漿中加入抗氧化劑，一般使用苯并三氮唑(Benzotriazole；BTA)，以形成有機的Cu-BTA薄膜來保護銅金屬。由于BTA的水溶性不佳，且常常在CMP完成后，于晶片表面凝聚成污點，而使得后續(xù)工藝中的連接及元件性能發(fā)生問題。在銅制程中，化學(xué)機械研磨后的缺陷，儼然已形成集成電路生產(chǎn)的關(guān)鍵不良因素。因此，如何降低化學(xué)機械研磨方法后的不良率，降低研漿殘留，提高化學(xué)機械研磨方法的產(chǎn)出及品質(zhì)，以提高后續(xù)工藝及產(chǎn)品良率，為半導(dǎo)體制造廠商所關(guān)心與重視的議題。
本發(fā)明的目的是一個一種降低銅制程化學(xué)機械研磨的缺陷與研漿殘留的方法，其是利用抬頭清洗的方法，在化學(xué)機械研磨過程中，清洗晶片表面以降低研漿的殘留問題。
本發(fā)明的再一目的是降低銅制程化學(xué)機械研磨的缺陷與研漿殘留的方法，其是在降低晶片表面的研漿殘留及不良比率，進而使化學(xué)研磨品質(zhì)及產(chǎn)量均獲得提升。
根據(jù)以上所述的目的，本發(fā)明提供一種降低銅制程化學(xué)機械研磨的缺陷與研漿殘留的方法，使用于化學(xué)機械研磨機臺來進行晶片的全面平坦化制造方法中。此方法包含首先，利用研漿進行晶片研磨，接下來，再利用去離子水研磨及清洗晶片的表面，跟著，將化學(xué)機械研磨機臺的握柄及晶片升起，然后，以去離子水由下方向上清洗晶片的表面，以消除晶片表面的研漿殘留，最后，降下晶片并利用去離子水再次研磨及清洗晶片。其中上述的研漿包含使用于銅制程中的具有BTA抗氧化劑的研漿，且此方法特別適合使用于雙鑲嵌的銅薄膜工藝的化學(xué)機械研磨。
本發(fā)明利用抬頭清洗的方法，將傳統(tǒng)銅制程的化學(xué)機械研磨方法中的研漿殘留的問題降低，使得生產(chǎn)品質(zhì)大幅的提高，尤其在銅的雙鑲嵌制造方法中，對于具有BTA殘留的研漿的改善效果明顯，使得銅制程的化學(xué)機械研磨方法的不良率大幅降低，且使得生產(chǎn)的成本因而降低，更因工藝時間的有效控制，故產(chǎn)量得以大幅的提高。
圖號符號說明110去離子水120晶片握柄130晶片140研磨墊150轉(zhuǎn)盤160去離子水本發(fā)明利用抬頭清洗的裝置與方法，在傳統(tǒng)的化學(xué)機械研磨方法中加入抬頭清洗的方法與裝置，使得生產(chǎn)品質(zhì)大幅的提高，尤其在銅的雙鑲嵌方法中，對于具有BTA殘留的研漿的改善效果明顯，使得生產(chǎn)的成本因而降低，且工藝周期更可大幅降低，對半導(dǎo)體的生產(chǎn)，尤其是銅制程的生產(chǎn)有著極重要的貢獻(xiàn)。以下將以圖例詳細(xì)說明本發(fā)明方法及裝置。
如

圖1A中所示，為本發(fā)明的化學(xué)機械研磨抬頭清洗裝置的示意圖，本發(fā)明的化學(xué)機械研磨抬頭清洗裝置利用晶片握柄120，夾持住晶片130并在研磨墊140上轉(zhuǎn)動研磨，而研磨墊140則是由轉(zhuǎn)盤150所帶動。與一般傳統(tǒng)上化學(xué)機械研磨相似，在晶片研磨完成后，為清除晶片上所殘留的研漿，一般均使用去離子水110噴灑至晶片130的表面，并在繼續(xù)研磨一段時間，來將未溶解的研漿粒子溶解，以降低研漿殘留的問題，并因此而降低不良缺陷，提高良率。但是在銅制程中的化學(xué)機械研磨，由于BTA抗氧化劑的溶水性不佳，且易于凝聚成塊，使得傳統(tǒng)的清洗方法無法滿足生產(chǎn)品質(zhì)的要求。一般而言，半導(dǎo)體制造廠商常將去離子水研磨及清洗工藝的時間加長，以達(dá)到工藝品質(zhì)的要求。但即使加長了去離子水研磨的時間，品質(zhì)較以往有所提升，但仍然無法完全滿足品質(zhì)的要求，且因此，工藝的時間被加長了許多，產(chǎn)品的生產(chǎn)時間因而被加長。
請參見圖B，如圖中所示，使用本發(fā)明的化學(xué)機械研磨抬頭清洗裝置的示意圖。本發(fā)明的抬頭清洗裝置，在去離子水研磨及清洗的過程中，將晶片握柄120及晶片130抬起，并將去離子水160向上沖洗，由晶片130的下方直接針對晶片130以去離子水160加以噴灑。原來黏附在晶片130上的研漿殘留，將直接被去離子水沖洗而掉落。在傳統(tǒng)制造方法中，因為研漿殘留而升高的不良率將因此而大幅降低。
參見說明書最后的表1，其是利用本發(fā)明的抬頭清洗的方法與其它現(xiàn)有的清洗方法的檢查結(jié)果比較。方法200為現(xiàn)有的制造方法，其步驟為使用去離子水進行晶片的研磨及清洗1分鐘，在相同的產(chǎn)量基準(zhǔn)下，發(fā)現(xiàn)有983顆的缺陷于晶片表面，且大多數(shù)為BTA殘留，以此而判定不良。方法230是為了克服過高的不良情況，在制造過程中延長了去離子水研磨及清洗的時間，計使用去離子水進行研磨及清洗4分鐘，由數(shù)據(jù)可明顯得知，延長去離子水研磨的時間后，缺陷數(shù)量有效的被降低，在相同的產(chǎn)量基準(zhǔn)下，缺陷的數(shù)量為105顆，約為原來的1/9。因此雖然不良率有所降低，但工藝時間卻因此而增加了近4倍，且依然有著略高的缺陷數(shù)量。方法210，是使用去離子水進行1分鐘的研磨及清洗，再進行15秒的抬頭清洗，其工藝時間僅增加15秒，卻已降低了一半的不良數(shù)量，改善約497顆缺陷，存在約486顆的缺陷。方法220，是利用去離子水進行1分鐘的研磨及清洗，再進行15秒的抬頭清洗，然后再進行1分鐘的研磨及清洗。此方法雖增加了工藝的時間約1分15秒，但確有效的降低不良的數(shù)量，使缺陷的數(shù)量僅約為13顆，為傳統(tǒng)制造方法200的1.3％左右，并且較方法230改善約88％，且時間較方法230的4分鐘，亦縮短許多，故其產(chǎn)生的效益及成本的降低明顯可知。且方法230檢查的結(jié)果，殘留的BTA尺寸較大于利用本發(fā)明的化學(xué)機械研磨抬頭清洗裝置的方法220，所產(chǎn)生的殘留BTA的尺寸。
故本發(fā)明的化學(xué)機械研磨抬頭清洗裝置，不僅使得銅制程的化學(xué)機械研磨方法的不良率大幅降低，且因工藝時間的有效控制，故產(chǎn)量得以大幅的提高。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解的，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用以限定本發(fā)明的申請專利范圍；凡其它未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含在本專利的保護范圍內(nèi)。表1下面的表格為利用本發(fā)明的抬頭清洗的方法與其它現(xiàn)有的清洗方法的檢查結(jié)果比較

權(quán)利要求
1.一種降低銅制程化學(xué)機械研磨的缺陷與研漿殘留的方法，是使用于化學(xué)機械研磨機臺來進行晶片的全面平坦化制造過程中，該方法至少包含利用研漿進行該晶片研磨；利用去離子水第一次研磨及清洗該晶片；升起該晶片；利用去離子水由下向上的方向清洗該晶片；降下該晶片；及利用去離子水第二次研磨及清洗該晶片。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于上述的研漿，還包含抗氧化劑苯并三氮唑。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于上述的利用去離子水由下方向上清洗該晶片，包含使用去離子水由下方對該晶片進行清洗15秒。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于上述的利用去離子水第一次研磨及清洗該晶片，包含使用去離子水進行該晶片的研磨及清洗1分鐘。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于上述的利用去離子水第二次研磨及清洗該晶片，包含使用去離子水進行該晶片的研磨及清洗1分鐘。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于上述的晶片是利用該化學(xué)機械研磨機臺的一晶片握柄夾持、移動及旋轉(zhuǎn)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還使用于雙鑲嵌的銅薄膜制造方法的化學(xué)機械研磨。
8.一種降低化學(xué)機械研磨的缺陷與研漿殘留的方法，是使用于化學(xué)機械研磨機臺進行晶片的全面平坦化制造方法中，該方法至少包含利用研漿進行該晶片的研磨；利用去離子水研磨及清洗該晶片；升起該晶片；及利用去離子水由下方向上清洗該晶片。
9.如權(quán)利要求8項所述的方法，其特征在于上述的利用去離子水由下方向上清洗該晶片，包含使用去離子水由下向上的方向?qū)υ摼M行清洗15秒。
10.如權(quán)利要求8項所述的方法，其特征在于是使用于雙鑲嵌的銅薄膜制造方法的化學(xué)機械研磨。
全文摘要
一種降低銅制程化學(xué)機械研磨的缺陷與研漿殘留的方法。此方法包含，利用研漿進行晶片研磨，再利用去離子水研磨及清洗晶片的表面，再將晶片升起，以去離子水由下向上的方向清洗晶片的表面消除晶片表面的研漿殘留，降下晶片并利用去離子水再次研磨及清洗晶片。本發(fā)明的方法，大幅降低銅制程的化學(xué)機械研磨制造方法中的研漿殘留的問題，使得生產(chǎn)品質(zhì)大幅的提高，生產(chǎn)的成本因而降低，產(chǎn)量得以大幅的提高。
文檔編號H01L21/02GK1458672SQ0211935
公開日2003年11月26日 申請日期2002年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月13日
發(fā)明者陳啟群, 張文, 陳世昌 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司