化学机械抛光工具及用于清洁化学机械抛光垫的方法

摘要

本发明涉及增强抛光垫清洁从而防止化学机械抛光(CMP)工艺中的晶圆刮伤和污染的两相清洁元件。在一些实施例中，两相垫清洁元件包括被配置成相继对一段CMP抛光垫进行操作的第一清洁元件和第二清洁元件。第一清洁元件包括兆频超声波清洁喷射件，其被配置成利用空化能量移出嵌入CMP抛光垫中的颗粒而不损伤抛光垫的表面。第二清洁元件被配置成施加包含两种流体的高压雾以从CMP抛光垫去除副产物。通过使用兆频超声波清洁来移出嵌入的颗粒，以及使用双流体雾来冲去副产物(例如，包括移出的嵌入颗粒)，两相垫清洁元件增强了抛光垫清洁。本发明提供了CMP垫清洁装置。

权利要求

1.一种化学机械抛光工具，包括：

工件载具，被配置成容纳工件；

抛光垫，位于被配置成绕着旋转轴旋转的滚筒上；以及修整垫，被配置成修整所述抛光垫的表面以改善抛光性能；

两相清洁元件，位于所述修整垫的下游和所述工件载具的上游，所述两相清洁元件包括：第一清洁元件，被配置成从所述抛光垫的表面去除缺陷；以及第二清洁元件，被配置成从所述抛光垫的表面去除残留物；

第一流体源，通过第一导管连接至所述第一清洁元件并且被配置成向所述第一清洁元件提供第一流体；

其中，所述第一清洁元件包括扇型喷嘴布局，所述扇型喷嘴布局在所述抛光垫的表面上方提供均匀的能量分布。

2.根据权利要求1所述的化学机械抛光工具，其中，所述第一清洁元件包括兆频超声波清洁喷射件，所述兆频超声波清洁喷射件包括：兆频超声波能量源，被配置成将兆频超声波能量传送至所述第一流体；以及多个喷嘴，被配置成对所述抛光垫的表面施加所述第一流体，其中，所述第一流体利用兆频超声波能量来移出嵌入所述抛光垫的表面中的颗粒。

3.根据权利要求2所述的化学机械抛光工具，其中，所述兆频超声波能量源包括被配置成在200kHz至2000kHz的频率范围内振荡的压电式换能器。

4.根据权利要求1所述的化学机械抛光工具，还包括：第二流体源，通过第二导管连接至所述第二清洁元件并且被配置成向所述第二清洁元件提供第二流体；以及第三流体源，通过第三导管连接至所述第二清洁元件并且被配置成向所述第二清洁元件提供第三流体。

5.根据权利要求4所述的化学机械抛光工具，其中，所述第二清洁元件包括高压流体喷射件，所述高压流体喷射件包括多个喷嘴，所述多个喷嘴被配置成向所述抛光垫施加包含所述第二流体和所述第三流体的混合物的双流体雾。

6.根据权利要求5所述的化学机械抛光工具，其中，所述第二流体包含去离子水，并且所述第三流体包含氮气。

7.根据权利要求6所述的化学机械抛光工具，其中，所述双流体雾包含90psi的压力。

8.根据权利要求1所述的化学机械抛光工具，其中，所述修整垫包括面向所述抛光垫的表面的金刚石磨粒修整垫。

9.一种化学机械抛光工具，包括：

工件载具，被配置成容纳半导体工件；

抛光垫，位于被配置成绕着旋转轴旋转的滚筒上；

修整元件，包括面向所述抛光垫的顶面并且被配置成修整所述抛光垫的顶面以改善机械抛光性能的金刚石磨粒修整垫；

兆频超声波清洁元件，被配置成从所述抛光垫去除缺陷；以及高压流体喷射件，被配置成向所述抛光垫的表面施加高压双流体雾以去除残留物；

其中，所述兆频超声波清洁元件包括以三角形扇型喷嘴布局的多个喷嘴，所述三角形扇型喷嘴布局在所述抛光垫的表面上方提供均匀分布的兆频超声波能量。

10.根据权利要求9所述的化学机械抛光工具，还包括：第一流体源，通过第一导管连接至所述兆频超声波清洁元件并且被配置成向所述兆频超声波清洁元件提供第一流体。

11.根据权利要求10所述的化学机械抛光工具，还包括：第二流体源，通过第二导管连接至所述高压流体喷射件并且被配置成向所述高压流体喷射件提供第二流体；以及第三流体源，通过第三导管连接至所述高压流体喷射件并且被配置成向所述高压流体喷射件提供第三流体。

12.根据权利要求11所述的化学机械抛光工具，其中，所述第一流体源和所述第二流体源包含同一流体源，所述同一流体源被配置成向所述兆频超声波清洁元件和所述高压流体喷射件提供去离子水；以及其中，所述第三流体包含氮气。

13.一种用于清洁化学机械抛光垫的方法，包括：使工件接触到所述化学机械抛光垫的表面以对所述工件实施化学机械抛光；

操作垫修整元件以修整所述化学机械抛光垫；

操作第一清洁元件以从所述化学机械抛光垫的表面移出缺陷；以及操作第二清洁元件以从所述化学机械抛光垫的表面去除残留物；

其中，所述第一清洁元件包括以扇型喷嘴布局配置的多个喷嘴，所述扇型喷嘴布局在所述化学机械抛光垫的表面上方提供均匀分布的兆频超声波能量。

14.根据权利要求13所述的用于清洁化学机械抛光垫的方法，其中，操作第一清洁元件以从所述化学机械抛光垫的表面移出缺陷包括：操作兆频超声波能量源以在第一流体内形成腔；以及对所述化学机械抛光垫的表面施加所述第一流体，使得所述腔将足够的能量转移到嵌入所述化学机械抛光垫中的颗粒，从而从所述化学机械抛光垫中移出嵌入的副产物。

15.根据权利要求13所述的用于清洁化学机械抛光垫的方法，其中，操作第二清洁元件包括对所述抛光垫的表面施加双流体雾，其中，所述双流体雾包含去离子水和氮气。

16.根据权利要求15所述的用于清洁化学机械抛光垫的方法，其中，所述双流体雾包含

90PSI的压力。

说明书

化学机械抛光工具及用于清洁化学机械抛光垫的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体制造，具体而言，涉及一种化学机械抛光工具及其清洁方法。

背景技术

[0002] 采用复杂的制造工艺堆叠形成多个不同层来构建集成芯片。许多层采用光刻进行图案化，在光刻工艺中将感光光刻胶材料选择性地曝光。例如，光刻用于限定堆叠形成的后段金属化层。为了确保形成具有良好的结构定义的金属化层，必须对图案化光进行适当地聚焦。为了适当地聚焦图案化光，工件必须是基本上平面的从而避免聚焦深度问题。

[0003] 化学机械抛光(CMP)是普遍使用的工艺，通过该工艺使用化学力和物理力来全面平坦化半导体工件。平坦化使工件准备好形成后续层。典型的CMP工具包括被抛光垫覆盖的旋转滚筒。浆料分布系统被配置成向抛光垫提供具有化学成分和研磨性成分的抛光混合物。然后使工件接触到旋转抛光垫以平坦化工件。

发明内容

[0004] 为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供了一种化学机械抛光(CMP)工具，包括：工件载具，被配置成容纳工件；抛光垫，位于被配置成绕着旋转轴旋转的滚筒上；以及修整垫，被配置成修整所述抛光垫的表面以改善抛光性能；两相清洁元件，位于所述修整垫的下游和所述工件载具的上游，所述两相清洁元件包括：被配置成从所述抛光垫的表面去除缺陷的第一清洁元件以及被配置成从所述抛光垫的表面去除残留物的第二清洁元件。

[0005] 所述的CMP工具还包括：第一流体源，通过第一导管连接至所述第一 清洁元件并且被配置成向所述第一清洁元件提供第一流体。

[0006] 在所述的CMP工具中，所述第一清洁元件包括扇型喷嘴布局，所述扇型喷嘴布局在所述抛光垫的表面上方提供均匀的能量分布。

[0007] 在所述的CMP工具中，所述第一清洁元件包括兆频超声波清洁喷射件，所述兆频超声波清洁喷射件包括：兆频超声波能量源，被配置成将兆频超声波能量传送至所述第一流体；以及多个喷嘴，被配置成对所述抛光垫的表面施加所述第一流体，其中，所述第一流体利用兆频超声波能量来移出嵌入所述抛光垫的表面中的颗粒。

[0008] 在所述的CMP工具中，所述兆频超声波能量源包括被配置成在约200kHz至约2000kHz的频率范围内振荡的压电式换能器。

[0009] 所述的CMP工具还包括：第二流体源，通过第二导管连接至所述第二清洁元件并且被配置成向所述第二清洁元件提供第二流体；以及第三流体源，通过第三导管连接至所述第二清洁元件并且被配置成向所述第二清洁元件提供第三流体。

[0010] 在所述的CMP工具中，所述第二清洁元件包括高压流体喷射件，所述高压流体喷射件包括多个喷嘴，所述多个喷嘴被配置成向所述抛光垫施加包含所述第二流体和所述第三流体的混合物的双流体雾。

[0011] 在所述的CMP工具中，所述第二流体包含去离子水，并且所述第三流体包含氮气。

[0012] 在所述的CMP工具中，所述双流体雾包含约90psi的压力。

[0013] 在所述的CMP工具中，所述修整垫包括面向所述抛光垫的表面的金刚石磨粒修整垫。

[0014] 另一方面，本发明还提供了一种化学机械抛光(CMP)工具，包括：工件载具，被配置成容纳半导体工件；抛光垫，位于被配置成绕着旋转轴旋转的滚筒上；修整元件，包括面向所述抛光垫的顶面并且被配置成修整所述抛光垫的顶面以改善机械抛光性能的金刚石磨粒修整垫；兆频超声波清洁元件，被配置成从所述抛光垫去除缺陷；以及高压流体喷射件，被配置成向所述抛光垫的表面施加高压双流体雾以去除残留物。

[0015] 在所述的CMP工具中，所述兆频超声波清洁元件包括以扇型喷嘴布局 的多个喷嘴，所述扇型喷嘴布局在所述抛光垫的表面上方提供均匀分布的兆频超声波能量。

[0016] 所述的CMP工具还包括：第一流体源，通过第一导管连接至所述兆频超声波清洁元件并且被配置成向所述兆频超声波清洁元件提供第一流体。

[0017] 所述的CMP工具还包括：第二流体源，通过第二导管连接至所述高压流体喷射件并且被配置成向所述高压流体喷射件提供第二流体；以及第三流体源，通过第三导管连接至所述高压流体喷射件并且被配置成向所述高压流体喷射件提供第三流体。

[0018] 所述的CMP工具，其中，所述第一流体源和所述第二流体源包含同一流体源，所述同一流体源被配置成向所述兆频超声波清洁元件和所述高压流体喷射件提供去离子水；以及其中，所述第三流体包含氮气。

[0019] 又一方面，一种用于清洁化学机械抛光垫的方法，包括：

[0020] 使工件接触到所述化学机械抛光垫的表面以对所述工件实施化学机械抛光；操作垫修整元件以修整所述化学机械抛光垫；操作第一清洁元件以从所述化学机械抛光垫的表面移出缺陷；以及操作第二清洁元件以从所述化学机械抛光垫的表面去除残留物。

[0021] 在所述的方法中，操作第一清洁元件以从所述化学机械抛光垫的表面移出缺陷包括：操作兆频超声波能量源以在第一流体内形成腔；以及对所述化学机械抛光垫的表面施加所述第一流体，使得所述腔将足够的能量转移到嵌入所述化学机械抛光垫中的颗粒，从而从所述化学机械抛光垫中移出嵌入的副产物。

[0022] 在所述的方法中，操作第二清洁元件包括对所述抛光垫的表面施加双流体雾，其中，所述双流体雾包含去离子水和氮气。

[0023] 在所述的方法中，所述双流体雾包含约90PSI的压力。

[0024] 在所述的方法中，所述第一清洁元件包括以扇型喷嘴布局配置的多个喷嘴，所述扇型喷嘴布局在所述化学机械抛光垫的表面上方提供均匀分布的兆频超声波能量。

附图说明

[0025] 图1示出具有被配置成清洁CMP抛光垫的两相清洁元件的化学机械抛光工具的一些实施例的俯视图。

[0026] 图2示出具有被配置成清洁CMP抛光垫的两相清洁元件的化学机械抛光工具的一些实施例的侧视图。

[0027] 图3示出如本文中公开的包括两相射流清洁臂的两相清洁元件的一些实施例的侧视图。

[0028] 图4示出如本文中公开的包括两相射流清洁臂的两相清洁元件的一些实施例的俯视图。

[0029] 图5示出具有对CMP抛光垫进行操作的两相射流清洁臂的化学机械抛光工具的一些实施例的俯视图。

[0030] 图6是利用两相清洁工艺改进CMP抛光垫清洁方法的一些实施例的流程图。

具体实施方式

[0031] 参照附图说明本文中的描述，在所有附图中，相同的附图标号通常用于表示相同的元件，并且其中对各个结构不一定按比例绘制。在下面的描述中，出于解释的目的，陈述了许多具体细节以便于理解。但是，对本领域中的普通技术人员来说，可以用其中较少程度的具体细节来实施本文中描述的一个或多个方面是显而易见的。在其他情况中，在框图中示出已知结构和器件以便于理解。

[0032] 常规的化学机械抛光(CMP)工具使用由多孔材料制造的CMP抛光垫。在操作过程中，CMP工具的副产物可能嵌入多孔材料中。当使多孔垫接触到半导体工件时，嵌入的副产物可能刮伤工件，导致在集成芯片中产生缺陷。随着在工件上应用的最小部件尺寸减小，这些缺陷造成的半导体产量问题在不断增加。

[0033] 例如，随着时间的推移，浆料积累和CMP抛光垫的平滑化导致CMP工具达到的抛光速率和平面性降低。为了保持高度的平面性，许多现代CMP工具使用研磨修整垫(abrasive conditioning pad)来修整CMP抛光垫。研 磨修整垫通常包括金刚石磨粒并且连接至修整臂，当修整臂旋转时，其横跨CMP抛光垫来回地运动以修整抛光垫。当工件尺寸增加，例如增加至300mm或者450mm时，使用较大的CMP抛光垫，需要修整工具来修整更大的区域。这可能会导致修整垫的金刚石磨粒折断以及工件刮伤的增加。

[0034] 因此，本发明的一些方面提供了增强垫清洁从而防止化学机械抛光(CMP)工艺中的晶圆刮伤和污染的两相垫清洁元件。在一些实施例中，两相垫清洁元件包括被配置成相继对位于金刚石修整垫的下游的一段CMP抛光垫进行操作的第一清洁元件和第二清洁元件。第一清洁元件包括兆频超声波清洁喷射件，其被配置成利用空化能量移出嵌入CMP抛光垫中的副产物而不显著损伤抛光垫的表面。第二清洁元件被配置成施加包含两种流体的高压雾从而从CMP抛光垫去除残留物。通过使用兆频超声波清洁移出嵌入的颗粒，以及使用双流体雾冲去残留物(例如，包括移出的嵌入颗粒)，两相垫清洁元件增强抛光垫清洁从而阻止CMP工艺中的晶圆刮伤和污染。

[0035] 图1示出具有配置成清洁CMP抛光垫102的两相清洁元件112的化学机械抛光(CMP)工具100的一些实施例的俯视图。

[0036] CMP工具100包括抛光垫102，抛光垫102被配置成对半导体工件实施抛光。抛光垫102位于旋转滚筒上，该旋转滚筒在操作CMP工具100期间旋转抛光垫102。供浆元件106被配置成在抛光垫102上沉积抛光混合物。一般而言，抛光混合物包含具有用于工件的机械抛光的研磨性颗粒的稀浆和一种或多种用于工件的化学抛光的化学物质(例如，H2O2、NH4OH等)。被配置成容纳工件的工件载具104可通过操作使工件接触到旋转抛光垫102。通过使工件接触到旋转抛光垫102，实施工件的抛光。

[0037] 当滚筒旋转时，垫修整元件被配置成修整抛光垫102。垫修整元件包括连接至修整臂110的修整垫108，其被配置成横跨抛光垫102来回地运动以修整抛光垫102。在一些实施例中，修整垫108包括具有附着于垫的多个金刚石的金刚石磨粒修整垫。金刚石作为砂纸用于使抛光垫102的表面粗糙，从而改善机械抛光性能。

[0038] CMP工具100还包括两相清洁元件112，其被配置成清洁抛光垫102。两相清洁元件112包括第一清洁元件114和第二清洁元件116，它们被配 置成相继对一段抛光垫102进行操作以从抛光垫102去除副产物。两相清洁元件112被配置成使用不同的清洁技术来实施抛光垫102的两步清洁。第一清洁元件114被配置成通过移出诸如嵌入抛光垫102中的CMP工具
100的副产物(例如，包括从修整垫108脱落的金刚石颗粒)的缺陷来实施清洁，而第二清洁元件116被配置成从抛光垫102的表面去除残留物(例如，包括被移出的嵌入副产物)。

[0039] 在一些实施例中，沿着抛光垫102的旋转路径在修整垫108的下游以及工件载具104的上游的位置设置两相清洁元件112。例如，当抛光垫102旋转时，抛光垫102上的点经过修整垫108，然后经过两相清洁元件112，然后经过工件载具104。将两相清洁元件112定位在修整垫108和工件载具104之间容许两相清洁元件112在对工件载具104进行操作以抛光工件之前去除嵌入抛光垫102中的修整垫108的任何副产物，从而减少工件中的刮伤。

[0040] 在一些实施例中，将第一清洁元件114和第二清洁元件116连接至清洁流体源118。清洁流体源118被配置成向第一清洁元件114和第二清洁元件116提供一种或多种清洁流体(例如，液体和/或气体)。在一些实施例中，向第一清洁元件114和第二清洁元件116提供的一种或多种清洁流体是相同的。在其它实施例中，向第一清洁元件114和第二清洁元件116提供的(一种或多种)清洁流体是不同的。

[0041] 图2示出具有被配置成清洁CMP抛光垫102的两相清洁元件112的CMP工具200的一些实施例的侧视图。

[0042] CMP工具200包括位于旋转滚筒202上的抛光垫102，旋转滚筒202被配置成绕着旋转轴204旋转。容纳工件206的工件载具104设置在旋转抛光垫102的上方。

[0043] CMP工具200还包括垫修整元件208，其包括具有多个金刚石颗粒210的金刚石磨粒修整垫。多个金刚石颗粒210定位于沿着垫修整元件208面向抛光垫102的顶面的一侧。在操作期间，垫修整元件208用下向力推动抛光垫102，使多个金刚石颗粒210接触到抛光垫102。当通过滚筒202旋转抛光垫102时，金刚石颗粒210使抛光垫102的表面粗糙以实现改善的 机械抛光。

[0044] 两相清洁元件112位于修整垫108的下游，并且被配置成在对工件载具104进行操作以使工件206接触到抛光垫102之前去除嵌入抛光垫102中的副产物颗粒。通过去除工件载具104上游的副产物，减少了工件206中的刮伤。在一些实施例中，第一清洁元件114被配置成利用空化能量来移出嵌入抛光垫102中的副产物颗粒，而第二清洁元件116被配置成用一种或多种流体来冲击抛光垫的表面从而从抛光垫102去除抛光工艺和/或第一清洁元件114的残留物。

[0045] 例如，在修整抛光垫金刚石期间，副产物212可能从修整垫108脱落并且嵌入到抛光垫102的多孔材料中。第一清洁元件114被配置成通过空化能量从抛光垫102移出嵌入的金刚石副产物212。随后第二清洁元件116被配置成用一种或多种流体冲击抛光垫102以从抛光垫102的表面去除移出的金刚石副产物212。

[0046] 图3示出如本文中所公开的包括两相射流清洁臂300的两相清洁元件的一些示例性实施例的侧视图。

[0047] 射流清洁臂300包括第一清洁元件(包括声波清洁元件302)和第二清洁元件(包括高压流体喷射件312)。

[0048] 声波清洁元件302被配置成在清洁流体内形成腔310。当腔310接触到抛光垫102的表面时，它们释放能量从抛光垫102的表面移出嵌入的副产物。在一些实施例中，在后续沉积到抛光垫102上的清洁流体中形成腔310。在这样的实施例中，当清洁流体位于声波清洁元件302内时，在清洁流体内形成腔310。随后通过被配置成在抛光垫102的表面上分散包含一个或多个腔310的液滴的多个喷嘴304，将腔310转移到抛光垫102，如图3所示。在其他实施例中，在与抛光垫102相接触的液体中形成腔310。例如，在一些实施例中，旋转频率被配置成在位于抛光垫102的表面上的浆料残留物内形成腔310。

[0049] 在一些实施例中，声波清洁元件302包括兆频超声波清洁喷射件，其被配置成通过使用兆频超声波空化能量从抛光垫移出嵌入的颗粒。兆频超声波空化能量以高于其他声波清洁器(例如，兆频超声波清洁器)的频率 (例如，在约200kHz至约2000kHz或者更高的范围内)运转。较高的兆频超声波频率导致形成小的、相对稳定的腔310。小的、相对稳定的腔310在溃灭时输送少量能量，从而不会造成在较低(例如，兆频超声波)声波清洁频率下出现的空蚀损伤。此外，可以理解，兆频超声波清洁在从基底去除小颗粒方面比低频率声波清洁更有效。因此，公开的兆频超声波清洁喷射件从抛光垫102移出嵌入的颗粒而不显著损伤抛光垫102的表面(例如，没有减少抛光垫102的工作寿命)。

[0050] 在一些实施例中，兆频超声波清洁喷射件包括被配置成将兆频超声波能量传送到清洁流体中的一个或多个兆频超声波能量源。在一些实施例中，兆频超声波能量源包括被配置成将电能转换成机械能的一个或多个换能器元件306(例如，一个或多个压电式换能器)。换能器元件306被配置成在约200kHz至约2000kHz的频率范围内振荡，在清洁流体内产生压力波308。压力波308在高压波和低压波之间交替变化，使得清洁流体通过高压波压缩而通过低压波解压。当低压波解压清洁流体时，在清洁流体内形成腔310。当腔310向内破裂时，它们释放出足够大的能量来克服颗粒粘着力并且移出嵌入抛光垫102内的研磨副产物。

[0051] 高压流体喷射件312包括被配置成对抛光垫102施加高压流体的多个喷嘴314。在一些实施例中，高压流体喷射件312被配置成通过多个喷嘴314施加包含两种流体的高压雾(即，双流体雾)。例如，双流体雾可以包含液体(例如，去离子水)和气体(例如，氮气(N2))的混合物。通过混合液体和气体，可以降低通过喷嘴314输出的液滴的尺寸(例如，从50μm降至10μm)。此外，可以采用最高达约90 PSI的极高压力对抛光施加液滴。

[0052] 图4示出如本文中所公开的包含两相射流清洁臂400的两相清洁元件的一些实施例的俯视图。两相射流清洁臂400被配置成在抛光垫102上方延伸至距离d。在一些实施例中，距离d等于抛光垫102的半径。

[0053] 如图4中所示，声波清洁元件302包括以扇型喷嘴布局配置的多个喷嘴。扇型喷嘴布局包括在三角形声波清洁元件302上方均匀分布的多个喷嘴304，实现了当距抛光垫102的中心的径向距离越大，用于分配清洁液 的喷嘴越多。通过当距抛光垫102的中心的径向距离越大使用越多的喷嘴来分配清洁液，扇型喷嘴布局在抛光垫102上方提供均匀的能量分布。这是因为抛光垫102经过声波清洁元件302时的速度随着距抛光垫102的中心的径向距离的增加而增加，导致不同的半径利用不同的能量。

[0054] 高压流体喷射件312包括条形喷嘴布局。条形喷嘴布局包括在条形高压流体喷射件312上方呈线性分布的多个喷嘴304。条形喷嘴布局足以在抛光垫102的表面上方提供双流体雾。

[0055] 图5示出具有对CMP抛光垫102进行操作的两相射流清洁臂的CMP工具500的一些实施例的俯视图。

[0056] CMP工具500包括声波清洁元件302，其通过第一导管504连接到第一流体源502。第一流体源502被配置成向通道506提供第一清洁流体，通道506在声波清洁元件302的整个扇型喷嘴布局中延伸以向喷嘴提供第一清洁流体。

[0057] 高压流体喷射件312通过第二导管510连接到第二流体源508以及通过第三导管514连接到第三流体源512。第二流体源508被配置成向高压流体喷射件312的条形喷嘴内的通道516提供第二流体，而第三流体源512被配置成向高压流体喷射件312的条形喷嘴内的通道516提供第三流体。高压流体喷射件312被配置成输出包含第一流体和第二流体的混合物的双流体高压雾。

[0058] 在一些实施例中，第一流体源502和第二流体源508包含相同的流体源518，使得声波清洁元件302和高压流体喷射件312接收相同的流体。例如，第一流体源502和第二流体源508可以包括被配置成向声波清洁元件302和高压流体喷射件312提供去离子水的流体源，而第二流体源508可以另外地向高压流体喷射件312提供包含氮气的流体。

[0059] 图6示出利用两相清洁工艺改进CMP抛光垫清洁的方法600的一些实施例的流程图。虽然在下面作为一系列的动作或事件示出和描述了本文中提供的方法600，但是可以理解，所示出的这些动作或事件的顺序不应被解释成限制性的。例如，一些动作可以以不同的顺序进行和/或与除了本文中示出的和/或描述的其他动作或事件同时进行。另外，并非示出的所有动 作都是实施本说明书中的一个或多个方面或者实施例所必需的。此外，可以在一个或多个单独的事件和/或阶段中实施本文描述的一个或多个动作。

[0060] 在602中，实施半导体工件的化学机械抛光。在一些实施例中，通过向化学机械抛光垫提供抛光混合物来实施化学机械抛光。抛光垫绕着旋转轴旋转并且对工件载具进行操作以使半导体工件接触到旋转抛光垫的表面。

[0061] 在604中，操作垫修整元件来修整抛光垫。在一些实施例中，垫修整元件包括具有金刚石磨粒的修整垫，当修整垫绕着旋转轴旋转时，其越过整个抛光垫的表面。

[0062] 在606中，针对一段CMP抛光垫操作第一清洁元件以去除嵌入抛光垫中的副产物。在一些实施例中，副产物包括从修整垫脱落并且嵌入抛光垫中的金刚石颗粒。在一些实施例中，第一清洁元件被配置成利用空化能量对工件进行操作以去除嵌入抛光垫中的副产物。例如，在一些实施例中，操作第一清洁元件包括操作兆频超声波能量源以在第一流体内形成腔并且对抛光垫的表面施加第一流体，使得腔将足够的能量转移到嵌入抛光垫中的颗粒从而移出抛光垫的副产物。

[0063] 在608中，对一段CMP抛光垫操作第二清洁元件以从抛光垫去除残留物。第二清洁元件被配置成在操作第一清洁元件用于一段抛光垫后对该段进行操作。第二清洁元件清除CMP工艺的残留物连同通过第一清洁元件从CMP抛光垫移出的副产物。在一些实施例中，第二清洁元件包括被配置成向工件提供高压雾的高压流体喷射件。双流体雾可以包含具有液体(例如，去离子水)和气体(例如，氮气)的两流体雾。双流体雾可以包含约90PSI的压力。

[0064] 因此，方法600防止嵌入CMP抛光垫内的副产物在化学机械抛光工艺期间损伤工件。

[0065] 可以理解，在阅读和/或理解本说明书和附图的基础上，本领域普通技术人员可以进行等效改变和/或修改。本发明包括所有这些修改和改变并且通常预期不限于此。此外，虽然可以仅就若干实施方案中的一个公开特定部件或者方面，但是这些部件或者方面可以与可以得到的其他实施方案的 一个或多个其他部件和/或方面进行组合。此外，就本文中使用的术语“包括”、“具有的”、“具有”、“带有”、和/或其变体来说，这些术语预期是包括在内的含义，同“包含”一样。而且，“示例性的”仅仅意味着是一个实例，而不是最好的。还可以理解，用相对于另一个的特定尺寸和/或方位示出本文中描述的部件、层和/或元件是为了简明和易于理解的目的，并且实际的尺寸和/或方位可以与本文中所示出的明显不同。

[0066] 因此，本发明涉及增强了抛光垫清洁从而防止化学机械抛光(CMP)工艺中的晶圆刮伤和污染的两相清洁元件。

[0067] 在一些实施例中，本发明涉及一种化学机械抛光(CMP)工具，其包括被配置成容纳工件的工件载具。抛光垫位于被配置成绕着旋转轴旋转的滚筒上。修整垫被配置成修整抛光垫的表面从而改善抛光性能。两相清洁元件位于修整垫的下游和工件载具的上游。两相清洁元件包括被配置成从抛光垫的表面去除缺陷的第一清洁元件和被配置成从抛光垫的表面去除残留物的第二清洁元件。

[0068] 在另一个实施例中，本发明涉及一种化学机械抛光(CMP)工具。CMP工具包括被配置成容纳半导体工件的工件载具。CMP工具还包括位于被配置成绕着旋转轴旋转的滚筒上的抛光垫。CMP工具还包括修整元件，该修整元件包括面向抛光垫的顶面并且被配置成修整抛光垫的顶面以改善机械抛光性能的金刚石磨粒修整垫。CMP工具还包括被配置成从抛光垫去除缺陷的兆频超声波清洁元件以及被配置成对抛光垫的表面施加高压双流体雾以去除残留物的高压流体喷射件。

[0069] 在另一个实施例中，本发明涉及一种用于清洁化学机械抛光垫的方法。该方法包括使工件接触到化学机械抛光垫的表面以对工件实施化学机械抛光。该方法还包括操作垫修整元件以修整化学机械抛光垫。该方法还包括操作第一清洁元件以从化学机械抛光垫的表面移出缺陷以及操作第二清洁元件以从化学机械抛光垫的表面去除残留物。