背景

本公開的實(shí)施例涉及用于在化學(xué)機(jī)械研磨后自基板移除顆粒的方法及設(shè)備。

背景技術(shù)：

在化學(xué)機(jī)械研磨(chemicalmechanicalpolishing；cmp)后，基板一般通過后cmp清洗器，在該清洗器中移除漿料顆粒及有機(jī)殘余物。通常，后cmp清洗器由數(shù)個(gè)清洗模塊組成，這些清洗模塊采用各種顆粒移除技術(shù)，諸如刷子清洗、高能量洗滌清洗、兆聲波清洗、流體噴射及其他。

隨著工業(yè)過渡至較小節(jié)點(diǎn)，需要在后cmp清洗期間移除諸如納米尺寸顆粒(小于100nm的顆粒)的較小顆粒，因?yàn)榛逯锌梢l(fā)產(chǎn)出率損失的缺陷(諸如顆粒及刮痕)的尺寸已變得越來越小。高數(shù)量的納米顆?？梢l(fā)金屬短路，并且因此引發(fā)產(chǎn)出率損失。納米顆粒還可引發(fā)形貌改變及影響后續(xù)光刻中的焦點(diǎn)深度。另外，顆?？蓤F(tuán)聚并從主表面或基板斜面位移，且變成嵌入清洗刷子中，從而引發(fā)產(chǎn)出率致命性缺陷偏差。

然而，移除納米尺寸顆粒代表著一種挑戰(zhàn)。納米尺寸顆粒難以移除，原因在于納米尺寸顆?？梢蚍兜氯A力而再附著于基板表面。在使用刷子洗滌之前，可使用高能量洗滌，以移除具有120nm或更小尺寸的顆粒。然而，高能量洗滌依賴于清洗流體和/或清洗刷子的高剪切力來移除顆粒。然而，剪切力可引發(fā)微刮痕及其他損傷，特別是當(dāng)基板上沉積有柔軟的薄膜時(shí)。

因此，需要在后cmp清洗期間有效移除納米尺寸顆粒的方法及設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本設(shè)備及方法的實(shí)施例用于后cmp清洗。更具體地，實(shí)施例提供用于移除納米尺寸顆粒的設(shè)備及方法。

在一個(gè)實(shí)施例中，提供一種用于清洗基板的方法。該方法包括使基板暴露于黏彈性流體以自基板移除小顆粒。黏彈性流體包含黏度調(diào)節(jié)劑及水性基底。

在另一實(shí)施例中，提供一種用于后cmp清洗的方法。該方法包括使基板暴露于黏彈性流體以自基板移除小顆粒，及使用刷盒、沖洗站、噴射單元、兆聲波清洗器或上述項(xiàng)的組合中的至少一者來清洗基板。黏彈性流體包含黏度調(diào)節(jié)劑及水性基底。

在另一實(shí)施例中，提供一種用于清洗基板的黏彈性流體。黏彈性流體包含水性基底、用于增加黏彈性流體的黏度的黏度調(diào)節(jié)劑。

附圖說明

因此，可詳細(xì)理解本公開的上述特征的方式，可參照實(shí)施例獲得上文所簡要概述的本公開的更具體描述，其中一些實(shí)施例圖示于附圖中。然而，應(yīng)注意，附圖僅圖示本公開的典型實(shí)施例，并且因此不應(yīng)視為對(duì)本公開的范圍的限制，因?yàn)楸竟_可允許其他等同有效的實(shí)施例。

圖1示意性圖示根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的使用黏彈性流體的預(yù)清洗工藝。

圖2示意性圖示根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的后cmp清洗器的平面視圖。

圖3示意性圖示根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的后cmp清洗器的平面視圖。

圖4示意性圖示根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的后cmp清洗器的平面視圖。

為了促進(jìn)理解，在可能的情況下，已使用相同的附圖標(biāo)記來代表諸圖共享的相同要素。應(yīng)設(shè)想，一個(gè)實(shí)施例中所公開的要素可有益地用于其他實(shí)施例而無需贅述。

具體實(shí)施方式

本公開描述多種用于在后cmp清洗期間移除納米尺寸顆粒的方法。本公開還描述一種用于清洗基板的黏彈性流體。在一個(gè)實(shí)施例中，在預(yù)清洗模塊中，將黏彈性流體施加于基板，其中基板為旋轉(zhuǎn)的。黏彈性流體具有比傳統(tǒng)清洗流體更大的黏度。在一個(gè)實(shí)施例中，在預(yù)清洗模塊中旋轉(zhuǎn)超軟清洗墊。本公開的方法通過使用黏性經(jīng)設(shè)計(jì)的流體及超軟研磨墊在不引發(fā)損傷或微刮痕的情況下改善后cmp清洗器的顆粒移除效率。

圖1示意性圖示根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的使用黏彈性流體的預(yù)清洗工藝。預(yù)清洗工藝經(jīng)配置以自基板表面移除包括納米尺寸顆粒在內(nèi)的顆粒。術(shù)語“納米尺寸顆粒”是指具有約100nm或更小直徑的顆粒?？稍谇逑茨K100中執(zhí)行預(yù)清洗工藝。圖1中的清洗模塊100為垂直清洗裝置，其中在實(shí)質(zhì)垂直的定向上安置正在被處理的基板101。清洗模塊100可包括一個(gè)或更多個(gè)輥102，該一個(gè)或更多個(gè)輥用于支撐及旋轉(zhuǎn)基板101。噴嘴103可被定位成朝向基板101輸送流體流。在清洗模塊100中，噴嘴103是可移動(dòng)的以在處理期間覆蓋基板101的整個(gè)半徑。清洗模塊100可包括洗滌盤104，該洗滌盤經(jīng)配置以清洗基板101。在一個(gè)實(shí)施例中，洗滌盤104可以是超軟洗滌盤，該超軟洗滌盤比后cmp清洗中所使用的傳統(tǒng)洗滌盤更軟。洗滌盤104可以是可旋轉(zhuǎn)的且可向前移動(dòng)的以覆蓋基板101的整個(gè)表面?；蛘撸稍谄渌渲玫那逑丛O(shè)備中使用本公開的實(shí)施例，這些清洗設(shè)備例如水平清洗模塊，其中在基架上支撐及旋轉(zhuǎn)基板。

可在清洗模塊100中安置正在被處理的基板101以移除納米尺寸顆粒。在一個(gè)實(shí)施例中，可在基板101正在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)朝向基板101引導(dǎo)黏彈性流體。黏彈性流體可以是展示出黏性與彈性兩個(gè)特征的流體。在接觸時(shí)，黏彈性流體將流體動(dòng)力拖曳力施加至基板101的表面。可通過流體動(dòng)力拖曳力自基板101的表面移除基板101上的包括納米尺寸顆粒在內(nèi)的小顆粒。

在一個(gè)實(shí)施例中，可通過在向基板101輸送黏彈性流體的同時(shí)施加剪切力至基板101來增加流體動(dòng)力拖曳力。在一個(gè)實(shí)施例中，可通過抵靠基板101相對(duì)移動(dòng)清洗墊施加剪切力。舉例而言，抵靠基板101旋轉(zhuǎn)超軟洗滌盤104。超軟洗滌盤104也可橫跨基板101移動(dòng)以掃描基板101的整個(gè)表面。來自黏彈性流體的流體動(dòng)力拖曳力與來自超軟洗滌盤104的剪切力的組合有效地自基板101的表面移除包括納米尺寸顆粒在內(nèi)的小顆粒。

在一個(gè)實(shí)施例中，可由諸如超軟洗滌盤104的清洗墊施加剪切力，該清洗墊由具有低動(dòng)態(tài)剪切模量的材料制成，以最小化來自團(tuán)聚顆粒的微刮痕。舉例而言，超軟洗滌盤104可由低密度及高孔隙率的保形材料制成。在一個(gè)實(shí)施例中，超軟洗滌盤104由聚乙酸乙烯酯(polyvinylacetate；pva)形成。

根據(jù)本公開的黏彈性流體具有高黏度和/或展示出黏彈特性。在一個(gè)實(shí)施例中，黏彈性流體可具有黏彈度，該黏彈度經(jīng)選擇以自基板表面帶走和/或掃除納米尺寸顆粒。黏彈性流體可以是水性基底清洗介質(zhì)，該清洗介質(zhì)包括黏度調(diào)節(jié)劑及彈性調(diào)節(jié)劑中的一者或兩者。在一個(gè)實(shí)施例中，水性基底可以是去離子水(de-ionizedwater；diw)。舉例而言，水性基底可以是超過95重量％的diw。黏度及彈性調(diào)節(jié)劑可包括一種或更多種高分子量聚合物，該一種或更多種高分子量聚合物諸如但不限于聚丙烯酰胺(polyacrylamide；pam)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methylmethacrylate)；pmma)、聚乙酸乙烯酯(polyvinylacetate；pva)或上述項(xiàng)的組合。在一個(gè)實(shí)施例中，黏彈性流體可包括一種或更多種高分子聚合物。黏度調(diào)節(jié)劑及彈性調(diào)節(jié)劑可進(jìn)一步包括增稠劑，該增稠劑諸如乙二醇。

在一個(gè)實(shí)施例中，黏彈性流體也可包括一種或更多種表面活性劑。示例性表面活性劑可以是十二烷基硫酸銨或類似化學(xué)品。

黏彈性流體可包括根據(jù)正在被清洗的基板的表面上的材料的ph調(diào)節(jié)劑。舉例而言，當(dāng)清洗含銅基板時(shí)，需要高ph值來產(chǎn)生靶表面修整。舉例而言，黏彈性流體可包括氫氧化銨(nh4oh)或氫氧化四甲銨(tetramethylammoniumhydroxide；tmah)。

黏彈性流體可經(jīng)混合以與基板表面兼容，使得在清洗期間存在最小材料損失。舉例而言，黏彈性流體可與正在被處理的基板上的cu、co、w、si、聚硅、氧化硅及其他材料兼容。

黏彈性流體也可經(jīng)混合以具有對(duì)顆粒的高捕集效率，所述顆粒諸如sio2、sin、al2o3、ceo2的顆粒。舉例而言，黏彈性流體可經(jīng)選擇以實(shí)現(xiàn)改善的捕集效率。

在一個(gè)實(shí)施例中，黏彈性流體可包括用于移除有機(jī)顆粒及殘余物的添加劑，諸如苯并三唑(benzotrazole；bta)。

如上文所論述，本公開的實(shí)施例提供一種通過使具有黏彈性的黏彈性流體(諸如上文所論述的黏彈性流體)在基板表面上流動(dòng)來有效移除包括納米尺寸顆粒在內(nèi)的小顆粒的方法?？赏ㄟ^黏彈性流體向基板表面施加的流體動(dòng)力拖曳力來移除較小顆粒?？沙蛐D(zhuǎn)的基板噴射黏彈性流體以產(chǎn)生流體動(dòng)力拖曳力?；蛘?，可在黏彈性流體的浴中旋轉(zhuǎn)基板以自基板移除小顆粒?？稍跓o外部墊或刷子接觸基板的情況下單獨(dú)使用黏彈性流體來移除顆粒。任選地，可在與黏彈性流體組合下將清洗墊或刷子應(yīng)用于基板，以增加顆粒移除速率。清洗墊可以是超軟墊以最小化刮痕缺陷。

使用黏彈性流體的清洗工藝一般繼之以沖洗步驟，以自正在被處理的基板移除黏彈性流體。舉例而言，可在利用黏彈性流體的各個(gè)清洗工藝后使用利用di水的沖洗。

使用黏彈性流體移除顆粒的方法可用于一般基板清洗或與其他清洗組合使用。在一個(gè)實(shí)施例中，可在后cmp清洗中使用黏彈性流體清洗以改善后cmp清洗中的顆粒移除速率?？蓪椥郧逑刺砑又羵鹘y(tǒng)后cmp清洗和/或用于替換或修改傳統(tǒng)后cmp清洗中的傳統(tǒng)預(yù)清洗工藝。

圖2示意性圖示根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的后cmp清洗模塊200a的平面視圖。后cmp清洗模塊200a包括清洗站，該清洗站經(jīng)配置以根據(jù)本公開使用黏彈性流體執(zhí)行清洗工藝。

在化學(xué)機(jī)械研磨后，可采用后cmp清洗模塊200a來清洗基板。后cmp清洗模塊200a包括多個(gè)清洗站210、220、230及干燥器240?；逡扑湍K202被定位成在清洗站210、220、230及干燥器240間移動(dòng)一個(gè)或更多個(gè)基板101。清洗站210可以是預(yù)清洗站，該預(yù)清洗站經(jīng)配置以根據(jù)本公開使用黏彈性流體執(zhí)行清洗工藝。清洗站220、230可以是洗滌器刷盒?；灏徇\(yùn)器203可用于移送基板101進(jìn)出清洗站/干燥器。

預(yù)清洗站210可包括槽211、盤刷213及噴嘴214?？蓪⒈P刷213可移動(dòng)地安置于槽211中，使得盤刷213可在整個(gè)半徑上接觸基板。盤刷213也可繞自身中心軸旋轉(zhuǎn)。噴嘴214經(jīng)配置以朝向基板101引導(dǎo)清洗流體。在一個(gè)實(shí)施例中，可將噴嘴214可移動(dòng)地安置于槽211中，使得來自噴嘴214的流體流可到達(dá)基板101的整個(gè)半徑。預(yù)清洗站210也可包括一個(gè)或更多個(gè)輥215以在處理期間支撐及旋轉(zhuǎn)基板101。可將噴嘴214連接至上文所描述的黏彈性流體的流體源。盤刷213可包括超軟清洗墊，諸如由pva制成的清洗墊。預(yù)清洗站210經(jīng)配置以移除顆粒，這些顆粒包括但不限于諸如二氧化硅、氧化鋁或類似物的漿料殘余物，諸如苯并三唑(benzotrazole；bta)或類似物的有機(jī)殘余物，和/或其他顆粒。黏彈性流體及來自盤刷213中的超軟清洗墊的應(yīng)用改善了顆粒移除率，特別是改善了納米尺寸顆粒的移除率。

洗滌器刷盒220、230可自基板表面清洗相對(duì)較小的顆粒。洗滌器刷盒220可包括安置于槽221中的兩個(gè)輥刷223。兩個(gè)輥刷223抵靠正在被處理的基板的后表面及前表面旋轉(zhuǎn)。洗滌器刷盒220可用于清洗可已形成于基板表面上的任何氧化銅(cuxo)節(jié)結(jié)或類似物。類似地，洗滌器刷盒230可包括安置于槽231中的兩個(gè)輥刷233。

后cmp清洗模塊200a的干燥器240可以是旋轉(zhuǎn)沖洗干燥器，該干燥器可包括異丙醇(isopropylalcohol；ipa)蒸氣干燥器(例如，用于馬蘭各尼干燥)或任何其他類型干燥器。圖2中所示的干燥器240為槽型馬蘭各尼干燥器。

在一個(gè)實(shí)施例中，可使用后cmp清洗模塊200a執(zhí)行后cmp清洗。首先，將完成cmp工藝的基板移送至預(yù)清洗站210中。通過輥旋轉(zhuǎn)基板。可抵靠基板噴射黏彈性流體?？稍趻呙杌宓陌霃降耐瑫r(shí)抵靠基板旋轉(zhuǎn)盤刷213。與基板接觸的黏彈性流體施加流體動(dòng)力拖曳力，該力自基板移除顆粒。超軟清洗墊抵靠基板移動(dòng)，從而產(chǎn)生剪切力以增加流體動(dòng)力拖曳力及改善顆粒移除速率。清洗墊的超軟性幫助防止產(chǎn)生不希望的刮痕缺陷。

在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)清洗站210可包括第二洗滌器刷，該第二洗滌器刷比盤刷213中的超軟洗滌器更硬。舉例而言，第二洗滌器刷可由polytex或其他適宜材料形成。在使用黏彈性流體清洗后，可在抵靠基板旋轉(zhuǎn)第二洗滌器刷的同時(shí)朝向基板噴射諸如di水或低ph化學(xué)品(諸如約2至約4的ph范圍)的常規(guī)預(yù)清洗流體。

在預(yù)清洗站210中執(zhí)行預(yù)清洗后，當(dāng)基板在后cmp清洗模塊中沿清洗站移動(dòng)時(shí)，可對(duì)基板執(zhí)行傳統(tǒng)后cmp清洗工藝。舉例而言，可將基板移送至刷盒220，其中通過輥刷用高ph化學(xué)品(諸如大于7的ph值，例如約11至約12.5之間的ph范圍)洗滌基板。高ph化學(xué)品洗滌可在形成氧化層的同時(shí)移除殘留顆粒及在任何金屬結(jié)構(gòu)上留下鈍化表面。鈍化表面防止表面與松動(dòng)顆粒之間的化學(xué)鍵形成。隨后可將基板移送至刷盒230并再次用高ph化學(xué)品洗滌。刷盒220、230可使用不同的化學(xué)品和/或不同類型的刷子以實(shí)現(xiàn)所希望的清洗結(jié)果。隨后可將基板移送至干燥器240以例如通過異丙醇(isopropylalcohol；ipa)蒸氣而變干。

盡管圖2描述兩個(gè)刷盒中的清洗，但可根據(jù)工藝配方使用各種類型清洗站的組合。舉例而言，可使用刷盒、沖洗站、噴射單元、兆聲波清洗器、上述項(xiàng)的組合來遵循預(yù)清洗工藝以完成后cmp清洗。

圖3示意性圖示根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的后cmp清洗模塊200b的平面視圖。后cmp清洗模塊200b類似于后cmp清洗模塊200a，不同之處在于在預(yù)清洗站210后立即設(shè)置第二洗滌器刷站250。第二洗滌器刷站250包括洗滌器刷253及噴嘴254，該洗滌器刷比盤刷213中的超軟洗滌器更硬。洗滌器刷253可由polytex制成。在預(yù)清洗站210中使用黏彈性流體清洗后，可在第二洗滌器刷站250中利用傳統(tǒng)清洗流體(諸如di水或低ph化學(xué)品)執(zhí)行洗滌清洗。

圖4示意性圖示根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的后cmp清洗模塊200c的平面視圖。后cmp清洗模塊200c類似于后cmp清洗模塊200a，不同之處在于在干燥器240前立即設(shè)置非接觸黏彈性清洗器260。非接觸黏彈性清洗器260可包括槽261?？稍诓?61中設(shè)置兩個(gè)或更多個(gè)輥262以在槽中旋轉(zhuǎn)基板。在處理期間，可在預(yù)清洗站210中利用黏彈性流體執(zhí)行常規(guī)洗滌清洗或預(yù)清洗。在執(zhí)行中間清洗工藝后，例如在刷盒220及230中，可將基板移送至非接觸黏彈性清洗器260以移除任何殘留小顆粒。在一個(gè)實(shí)施例中，非接觸黏彈性清洗器260可在槽261中具有黏彈性流體浴，且可通過在黏彈性流體浴中旋轉(zhuǎn)基板來清洗基板。在另一實(shí)施例中，可在基板正由輥262旋轉(zhuǎn)的同時(shí)朝向基板噴射黏彈性流體。或者，非接觸黏彈性清洗器可與干燥器240組合。

應(yīng)注意，甚至利用上文所描述的黏彈性流體的清洗工藝也可繼之以沖洗步驟以移除黏彈性流體?？赏ㄟ^朝向基板噴射di水來執(zhí)行沖洗。

使用黏彈性流體預(yù)清洗基板具有多種優(yōu)勢(shì)。使用黏彈性流體允許減小由清洗墊或洗滌器刷所提供的剪切力。不是依賴于自清洗墊或刷子的向下力來提供剪切力，而是由黏彈性流體提供剪切力。較低向下力減小了因位移的顆粒而造成的微刮痕風(fēng)險(xiǎn)。使用黏彈性流體也減少位移的顆粒嵌入清洗墊或刷子中的機(jī)會(huì)。

在后cmp清洗中使用黏彈性流體減少了cmp工藝后基板上的缺陷計(jì)數(shù)。在后cmp清洗期間使用黏彈性流體執(zhí)行清洗工藝防止了在高襯墊向下力下由位移的團(tuán)聚漿料顆粒造成的微刮痕。在后cmp清洗期間使用黏彈性流體執(zhí)行清洗工藝也改善了顆粒移除效率。在后cmp清洗期間使用黏彈性流體執(zhí)行清洗工藝防止了位移的顆粒嵌入清洗刷/墊中，從而延長刷子的服務(wù)壽命并降低成本。

盡管結(jié)合后cmp清洗描述上文實(shí)施例，但是可在任何適宜的基板清洗工藝中實(shí)現(xiàn)根據(jù)本公開的經(jīng)設(shè)計(jì)流體和/或超軟墊。

盡管上文針對(duì)本公開的實(shí)施例，但是可在不背離本公開的基本范圍的情況下設(shè)計(jì)出本公開的其他及進(jìn)一步的實(shí)施例，并且由以下權(quán)利要求確定本公開的范圍。