化学机械抛光后清洁刷制造技术

本发明专利技术的实施例包括一个化学机械抛光清洁刷，其具有在刷的内部区域的中央结节和在刷的端部区域的一个或多个边缘结节的组合，其中中央结节和边缘结节相互交错或匹配设置，刷上的各个边缘结节的上表面的接触面积等于或大于中央结节的上表面。各个边缘结节的上表面与基板边缘区域的接触面积等于或大于中央结节的上表面与基板中央区域的接触面积。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及化学机械抛光的基板。更具体的说，本专利技术涉及化学机械抛光后，用于清洁基板的刷子。
技术介绍
通过导电、半导电和绝缘层在晶片上连续沉积，集成电路可以在半导体基板上、特别是硅晶片上形成。可以在每个层沉积后蚀刻电路的特征。经过一系列的层的经过沉积和蚀刻后，基板的最上层的表面可能越来越非平面。非平面的表面可能会在集成电路制造过程的光刻步骤中产生问题。因此，有必要定期平整半导体基板表面。镶嵌是这样ー个过程，在该过程中通过隔离电介质形成互连的金属线。在镶嵌过程中，首先在介电层中光刻限定互连的图案，然后沉积金属以填充光刻获得的沟槽。可以通过化学机械抛光除去过量的金属(平面化)。化学机械抛光(CMP)，也称为化学机械整平，是指通过化学机械抛光除去固体层的方法来实现表面整平的目的和金属互连图案的限定。双镶嵌是镶嵌エ艺的改良版本，其用于使用化学机械抛光エ艺而不是金属蚀刻来形成金属互连的几何形状。在双镶嵌过程中，两个层间介电层图案形成步骤和ー个化学机械抛光步骤创建了图案，而当使用常规的镶嵌エ艺时，将需要两个图案形成步骤和两个金属化学机械抛光步骤。在典型的化学机械抛光操作中，旋转的抛光垫接收化学反应性浆料，以用于抛光基板的最外层表面。该基板位于抛光垫上，并由固定环保持在适当位置上。通常情况下，基板和固定环安装在载体或抛光头上。在基板上通过载体头施加可控力，以在抛光垫上按压基板。抛光垫在基板整个表面上的运动使得以化学和机械的方法从基板表面清除材料。抛光后，通常通过擦洗设备诸如刷子，从晶片表面清洁或擦去浆料残余物。美国专利号4，566,911公开了ー种具有齿轮状构造的清洁刷辊，其设置有许多平行的槽，平行的槽以相对轧辊轴线0度至90度形成，还公开了圆形、椭圆形、矩形、或菱形等突起并具有整个表面区域的突起的15%至65%的总表面面积的15%至65%的突起的整个表面区域。美国专利号6，299，698中公开了ー种用于同时擦洗薄磁盘如半导体晶片的平面和异形表面(例如，边缘)的晶片边缘洗涤器刷。该刷具有接触表面，其具有两个部分，ー个用于接触晶片平表面的平面部分，一个用于接触晶片边缘表面的异形部分。根据公开的内容，异形结节优选是细长的，并延伸到刷的端部，异型结节(在横截面和/或纵向)有对应于由该刷清洁的晶片边缘区域的轮廓。接触晶片之前，该刷的用于沿着异形平面接触晶片的异形部分具有异形表面。异形结节也可以具有比平面结节更高的弹性模量。然而，采用传统的化学机械抛光刷，在洗涤的基板表面上、特别是在近边缘区域仍然会残留一定数量的不期望的颗粒。因此，一直需要改进的方法和刷子来在类似半导体晶片的中央区域以及边缘区域均匀清洁整个基板。
技术实现思路
本专利技术是ー种化学机械抛光后清洁刷，可用于清洁各种基板，如半导体晶片、硬盘、平板显示器等等。该化学机械抛光后清洁刷具有在刷的内部区域的中央结节和在刷的端部或近端部区域的ー个或多个边缘结节的组合。中央结节和边缘结节可以彼此交错或匹配设置，并且刷上的每个边缘结节的上表面上具有与中央结节的上表面相同或更大的接触面积。每个边缘结节的上表面与基板边缘区域的接触面积和中央结节的上表面与基板中央区域的接触面积相同或更大。中央结节和边缘结节的顶部高度基本上是相同的，或者差距大约±5%以内或更少，该高度为例如从ー个刷的旋转轴测量的结节的平均高度。在刷的端部区域附近的结节没有基板的轮廓。根据本专利技术的实施例的化学机械抛光后清洁刷包括ー个具有第一端和第二端部 的圆柱形泡沫刷，该刷具有外表面以及在刷表面上的多个中央结节和边缘结节。中央结节位于刷的中央区域，并由间隙将其彼此分开。边缘结节位于刷的第一端部和第二端部附近，边缘结节和中央结节由间隙分开。中央结节和边缘结节设置在刷的表面，使得不存在由中央结节或边缘结节形成的环绕刷子运行的直线通道。中央结节具有顶面和从刷的旋转轴到中央结节的顶面测量的中央结节顶面高度。边缘结节具有顶面和从刷的旋转轴到边缘结节的顶面测量的边缘结节顶面高度。中央结节和边缘结节的顶面的高度相同或相差的量值小于基板的边缘轮廓部分。边缘结节的顶面区域大于中央结节的顶面区域并小于由四个或更少的中央突起包围的区域。在本专利技术的一些实施例中，中央结节和边缘结节的设置使得刷和基板之间的摩擦是在基板和只有中央突起的刷之间的摩擦的大约± 10%以内，或更少。本专利技术的另ー个实施例是化学机械抛光后清洁刷清洁半导体晶片表面的方法。该方法包括将旋转晶片的表面与旋转的圆柱形泡沫辊啮合，圆柱形泡沫辊具有沿圆周方向延伸的一行细长结节，其围绕圆柱形泡沫辊延伸。每个结节可以有侧表面和外晶片啮合表面，外晶片啮合表面具有至少主要是在轴向方向上定向的各个细长结节。该辊可以位于晶片上，使得细长的结节行位于仅具有晶片啮合边缘的细长结节的外晶片啮合表面上而不是侧表面上。在一些实施例中，成行的结节每ー个都可以螺旋定位于泡沫辊上。在清洁过程中，当辊转动并与晶片啮合时，流体可以通过泡沫辊从外注入。本专利技术的还ー实施例，清洁刷包括圆柱形的泡沫辊，用于化学机械抛光后清洁具有轴线和圆柱形的外底表面的晶片，该圆柱形的外底表面具有从圆柱形外表面延伸的结节的矩阵设置。结节可都从轴线沿周向围绕圆柱形的泡沫辊延伸出相同的距离，每个沿细长维度定向的细长结节在轴向方向上的延伸多于沿圆周方向。在一个实施例中，每个结节都是细长的结节。在一些实施例中，每个细长结节具有晶片啮合表面，晶片啮合表面具有跑道状的外周边。在一些实施例中，结节的矩阵设置包括多个从泡沫辊的外圆柱表面沿径向向外延伸的圆柱形结节。在一些实施例中，该矩阵设置包括临近沿圆周方向延伸的细长结节的沿圆周方向延伸的成行的圆柱形结节，成行的圆柱形结节与细长结节交错在一起。矩阵设置的每个结节可以有晶片外啮合表面，每个所述表面平行于泡沫辊的圆柱形外底表面。矩阵设置的每个结节可以有外晶片啮合表面和侧面，所述每个表面基本上是平面。本专利技术实施例的特征和优点在于利用细长结节在其顶面啮合晶片以防止剪切力和晶片角的啮合，在晶片的外表面和平面之间，以及结节的侧面，使得结节的损坏最小化以及使辊的清洁作用最大化。本专利技术实施例的特征和优点在于利用螺旋形定向细长结节在细长结节的顶面啮合晶片，进一歩最小化对细长结节的损害，相比于在辊上轴向(纵向)设置的细长结节或具有圆形晶片接触表面的结节来说，在晶片角(或边缘)接触结节的斜率可进ー步减小。本专利技术实施例的特征和优点在于，沿周向成行的细长结节与具有圆形晶片啮合表面的、沿轴向成行的结节交错在一起。 本专利技术实施例的特征和优点在于，辊子可完全包含细长结节，该细长结节在泡沫化学机械抛光后清洁刷的外圆柱表面上按矩阵设置。结节可以彼此平行地布置。结节可以是螺旋形排列。结节可以是不同的尺寸，包括从圆柱基底表面沿径向向外延伸不同的距离。细长结节不需要定向相同，一些可轴向(纵向)定向，ー些可能是沿圆周或中间方向(如螺旋)定向。附图说明图IA是现有技术中的化学机械抛光后清洁刷和基板(虚线圆)的视 图IB是图IA的刷和基板的边缘部分的局部视 图IC是图IA的刷和基板的边缘部分的局部视 图ID是图IA的刷和基板的边缘部分的局部视 图2是现有技术中的另ー种化学机械抛光后清洁刷； 图3A示出了根据本专利技术的实施例的刷芯上的化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗·沃戈，拉克什·辛格，大卫·特里奥，埃里克·麦克纳马拉，
申请(专利权)人：恩特格里公司，
类型：发明
国别省市：