化学机械研磨设备研磨头的清洗方法技术

一种化学机械研磨设备研磨头的清洗方法，所述研磨头包括卡环，至少一个内腔，各内腔连接且在工作板上，且内腔压力作用于工作板上，包括：将研磨头置于研磨装置的清洗槽中；设置与所述卡环相邻研磨头内腔中压力小于大气压力；向所述研磨头工作板外表面喷洒去离子水。本发明专利技术能够将研磨头清洗干净。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，特别涉及一种化学机械研磨设备 研磨头的清洗方法。
技术介绍
随着半导体集成电路向小线宽方向不断发展，多层互连或填充深宽 比较大的沉积过程会导致晶片表面过大的起伏，引起光刻工艺聚焦困难， 从而减弱光刻工艺中对线宽控制能力，降低整个晶片上的线宽的一致性。业界引入化学机械研磨(Chemical Mechanical Planarization,CMP )对晶片表面进行平坦化。在化学机械研磨工艺中，将硅片放置于研磨头(PolishHead)上，并 使晶片表面朝下与研磨垫(Polish Pad)接触，通过晶片表面和抛光垫之 间的相对运动使得硅片表面平坦化。在化学机械研磨过程中，在晶片背面施加压力，以使晶片表面和研 磨垫充分接触。在晶片表面和研磨垫之间供给有研磨液(Slurry),研磨 液通过晶片表面和研磨垫之间的相对转动，均勻分布在晶片和研磨垫之 间的缝隙中，并和晶片表面欲除去的材料层发生化学反应而生成容易去 除的材料，然后通过晶片和研磨垫相对运动产生的机械作用将晶片表面 发生化学反应而生成的相对容易去除的材料除去。由于晶片表面高处的 图形更容易和研磨垫接触而被除去，从而高处的图形比低处的图形能够 更快被去除，达到整个晶片表面平坦化的效果。化学机械研磨后，需要对研磨头进行清洗，以去除研磨头表面的研 磨残留物，所述的残留物可能是研磨液残留、晶片表面的材料层残留物 或者研磨液与晶片表面材料发生反应后的生成物的残留物。专利号为US7255771B2的美国专利中，公开了 一种研磨装置的研磨 头，图l为所述的美国专利公开的研磨头的剖面示意图。如图1所示，所述的研磨头包括主体部件104、卡环(RetainingRing) 1 IO和柔性隔膜(Flexible Membrance ) 108;所述柔性隔膜108与所述主体部件104连接，并向下延伸，形成多个内腔，包括中心圆形腔106a、同心 环腔106b和内腔106c;在主题部件104中形成有通道112a、 112b和112c, 所述通道112a、 112b和112c分别与中心圓形腔106a、同心环腔106b和内腔 106c流体性连接。待研磨晶片10可被吸附于所述柔性隔膜108的表面，通 过通道112a、 112b和112c可分别改变中心圓形腔106a、同心环腔106b和内 腔106c的压力，从而改变所述柔性隔膜108不同区域施加于晶片10上的压 力。在对研磨头进行清洗时，需要将研磨头置于清洗装置中，如图2所示 的剖示图。将如图1所示的研磨头置于如图2所示的清洗装置140中，所述清洗装 置140中的多个喷头140a向所述的研磨头的工作板外表面喷出去离子水， 对所述研磨头表面进行清洗，以去除所述研磨头表面的研磨残留物。然而，用所述的方法清洗所述研磨头时，很难将研磨头的卡环110与 柔性隔膜108之间的间隙中的研磨残留物去除，研磨残留物会随着所述的 研磨头被带到后续的研磨工艺，常常会在后续待研磨的晶片表面形成新 残留物缺陷，造成形成的半导体器件的稳定性下降。
技术实现思路
本专利技术提供一种研磨头的清洗方法，本专利技术能够将研磨头清洗干净。本专利技术提供的一种研磨头的清洗方法，所述研磨头包括卡环，至少 一个内腔，各内腔连接且在工作板上，且内腔压力作用于工作板上，包 括将研磨头置于研磨装置的清洗槽中；设置与所述卡环相邻研磨头内 腔中压力小于大气压力；向所述研磨头工作板外表面喷洒去离子水。可选的，设置所述与卡环相邻研磨头内腔中压力小于大气压力的步 骤中，设置与卡环相邻研磨头内腔中为真空状态。可选的，在向所述研磨头工作板外表面喷洒去离子水之前，设置与 卡环次相邻研磨头内腔中的压力小于大气压力。可选的，在向所述研磨头工作板外表面喷洒去离子水时，周期性改变与所述卡环相邻研磨头内腔中的压力。可选的，与所述卡环相邻研磨头内腔中的压力在大气压力和真空之 间周期性改变。可选的，向所述研磨头工作板外表面喷洒去离子水时，旋转所述研 磨头。可选的，向所述研磨头工作板外表面喷洒去离子水时，改变喷洒的 角度。可选的，间歇性向所述研磨头工作板外表面喷洒去离子水。 可选的，随着喷洒次数的增加，喷洒的流量减小。可选的，向所述研磨头工作板外表面喷洒去离子的时间为5至 100s。可选的，向所述卡环相邻的研磨头内腔与该卡环之间区域喷洒去离 子水的喷洒速度大于向研磨头工作板外表面其它区域的喷射速度。相应的，本专利技术还提供一种研磨头的清洗方法，所述研磨头包括卡 环，至少一个内腔，各内腔连接且在工作板上，且内腔压力作用于工作 板上，包括将研磨头置于研磨装置的清洗槽中；向所述研磨头工作板 外表面喷洒去离子水，对所述研磨头进行清洗；对所述研磨头工作板外 表面喷洒去离子水一l史时间后，设置与所述卡环相邻研磨头内腔中压力 小于大气压力；继续向所述研磨头工作板外表面喷洒去离子水。可选的，设置所述与卡环相邻研磨头内腔中压力小于大气压力的步 骤中，设置与卡环相邻研磨头内腔中为真空状态。可选的，在向所述研磨头工作板外表面喷洒去离子水之前，设置与 与卡环次相邻研磨头内腔中的压力小于大气压力。可选的，在向所述研磨头工作板外表面喷洒去离子水时，周期性改 变与所述卡环相邻研磨头内腔中的压力。与现有技术相比，上述技术方案的其中 一个具有以下优点通过减小与卡环相邻的研磨头内腔的压力，增大研磨头卡环与该相 邻内腔侧壁之间的间隙，使得去离子水可以很容易的对该间隙内进行冲洗，以减少或去除该减小中的残留物，从而可以减小或去除干净整个研 磨头表面的残留物缺陷。上述技术方案的另一个具有以下优点通过同时减小相邻内腔和次 相邻内腔中的压力，可使得相邻内腔的侧面与卡环之间的间隙进一步增 大，使得去除所述间隙中的残留物更加容易。上iii支术方案的一种具有以下优点所述周期性的改变相邻内腔中 的压力，使得所述相邻内腔外的工作板表面相应的周期性的收缩与扩 张，可进一步加强去除所述相邻内腔与卡环之间的残留物，更有助于使 得所述第 一研磨头的工作板外表面残留物去除干净。上述^^支术方案的一种具有以下优点首先通过经过一^a时间的去离子水清洗，以去除所述研磨头工作板外表面的残留物；接着，再使所述 相邻内腔的工作板外表面收缩，增大该相邻内腔外表面与卡环的间隙， 并对所述间隙进行清洗，这可以避免将工作板外表面的残留物被冲进所 述间隙中，从而进一步增强了去除残留物的能力，能够使得研磨头工作 板外表面被去除的较为干净。附图说明图1为现有的一种研磨头的剖视图2为现有的 一种研磨头清洗方法中研磨头与清洗槽相对放置的剖 视图3为一种具有研磨垫和研磨头的研磨装置的俯视图4为将图3所述的研磨装置中的研磨头放大后的剖视图5为将图3所示的研磨装置中的研磨头清洗及装载/卸载装置放 大后的剖^L图；；图6为本专利技术的研磨头的清洗方法的第一实施例中研磨头与清洗槽 相对放置的剖视图7为本专利技术的研磨头的清洗方法的第二实施例中研磨头与清洗槽 相对放置的剖视图8为本专利技术的研磨头的清洗方法的第四实施例的流程图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在化学机械研磨工艺中，通过研磨头吸附待研磨头晶片，并将吸附 的晶片置于研磨垫上，在研磨头和研磨垫之间通入研磨液，使研磨头和 研磨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种研磨头的清洗方法，所述研磨头包括卡环，至少一个内腔，各内腔连接且在工作板上，且内腔压力作用于工作板上，其特征在于，包括：　将研磨头置于研磨装置的清洗槽中；　设置与所述卡环相邻研磨头内腔中压力小于大气压力；　向所述研磨头 工作板外表面喷洒去离子水。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈增祥，杨波，王亦磊，贾广森，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]