Cmp站清潔的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種CMP站清潔系統(tǒng)和方法。一個實施例包括化學(xué)機械拋光(CMP)站，該CMP站包括用于覆蓋CMP站不同部件的殼體單元。CMP站進(jìn)一步包括漿料臂防護罩、漿料噴嘴、襯墊調(diào)節(jié)臂防護罩、壓板防護罩、和載體頭的不同表面；以及殼體單元的內(nèi)部和垂直表面。將清潔液傳送系統(tǒng)配置成作為定期向CMP站的不同表面配給清潔液。
【專利說明】CMP站清潔的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，更具體地，涉及CMP站清潔的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，化學(xué)機械拋光(CMP)可以用于半導(dǎo)體器件制造過程中，從而在制造中平坦化元件的各個部分。例如，在器件中形成不同的部件或?qū)涌赡軙鸩痪鶆蛲庑危⑶疫@種不均勻外形可能影響后續(xù)的制造工藝，如光刻工藝。因此，最理想的情況是，在形成不同的部件或?qū)又?，使用已知方法，如CMP，平坦化器件的表面。
[0003]通常，CMP包括將器件晶圓放置在載體頭中。當(dāng)向下壓力施加給晶圓以壓向拋光襯墊時，載體頭和晶圓旋轉(zhuǎn)?；瘜W(xué)溶液，也稱之為漿料，沉積在拋光襯墊的表面上和晶圓的下方，有助于平坦化。因此，通過結(jié)合機械(研磨)和化學(xué)(漿料)力可以平坦化晶圓的表面。
[0004]但是，用漿料研磨晶圓的物理動作可能導(dǎo)致過量的漿料噴射在典型CMP站的不同機械部件、窗、或壁上。經(jīng)過一段時間后，過量的漿料可能在CMP站的表面上積聚并干燥成結(jié)塊的殘留物。如果無人管理這種殘留物，可能引起不同的問題。例如，在后續(xù)的CMP工藝中，留在CMP站的機械臂(如漿料臂)上的殘留物可能落在拋光襯墊上，并致使晶圓出現(xiàn)刮傷。此外，由于漿料與晶圓中材料的相互作用的特性，殘留物本身可能就具有毒性，并引起嚴(yán)重的健康危害。
[0005]因此，我們期望周期性地清潔CMP站的表面。傳統(tǒng)上，這種清潔由手動操作完成。通常，關(guān)閉CMP站，然后工人手動擦洗站的不同表面。在制造過程中，這種維護停工期導(dǎo)致效率變低并出現(xiàn)延期情況。此外，殘留物本身可能具有毒性，這樣使工人處于一種危害健康的工作環(huán)境中。本發(fā)明提供了一種新的自清潔CMP站的系統(tǒng)和方法，以解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種化學(xué)機械拋光(CMP)站維護方法，包括:將CMP站設(shè)置在封閉區(qū)域內(nèi)，其中，CMP站包括位于封閉區(qū)域內(nèi)的多個部件，每個部件均具有露出的表面；以及配置清洗液輸送系統(tǒng)，用于以規(guī)律的時間間隔用清洗液來清洗多個露出的表面。
[0007]其中，多個部件包括漿料臂蓋，并且清潔液傳送系統(tǒng)被配置為清洗漿料臂蓋的表面。
[0008]其中，多個部件包括漿料噴嘴，并且清潔液傳送系統(tǒng)被配置為清洗漿料噴嘴的表面。
[0009]其中，多個部件包括襯墊調(diào)節(jié)臂蓋，并且清潔液傳送系統(tǒng)被配置為清洗襯墊調(diào)節(jié)臂蓋的表面。
[0010]其中，襯墊調(diào)節(jié)臂蓋的頂面的形狀基本為三角形棱柱。
[0011]其中，多個部件包括封閉區(qū)域的壁，并且清潔液傳送系統(tǒng)被配置為清洗壁的表面。[0012]其中，多個部件包括壓板防護罩，并且清潔液傳送系統(tǒng)被配置為清洗壓板防護罩的表面。
[0013]其中，多個露出的表面包括載體頭的外表面，并且清潔液傳送系統(tǒng)被配置為清洗載體頭的露出表面。
[0014]其中，清潔液是選自主要由去離子水、酸溶液、堿溶液、及它們的組合所構(gòu)成的組中的液體。
[0015]其中，清潔液傳送系統(tǒng)被配置為僅在CMP站沒有有效地拋光晶圓時噴洗多個露出的表面。
[0016]此外，還提供了一種化學(xué)機械拋光(CMP)站，包括:殼體單元，用于封閉CMP站的部件；表面，位于殼體內(nèi)，表面包括:漿料臂防護罩的表面；漿料噴嘴的外表面；襯墊調(diào)節(jié)臂防護罩的表面；壓板防護罩的表面；載體頭的外表面；和殼體單兀的內(nèi)表面和垂直表面；以及清潔液配給系統(tǒng)，被配置為以設(shè)置的時間間隔將清潔液配給CMP站的表面。
[0017]其中，清潔液配給系統(tǒng)被配置為給殼體單元的內(nèi)表面和垂直表面提供配給。
[0018]其中，清潔液配給系統(tǒng)被配置為:僅當(dāng)CMP站沒有有效地拋光晶圓時，為漿料臂防護罩的表面、漿料噴嘴的外表面、襯墊調(diào)節(jié)臂防護罩的表面和壓板防護罩的表面配給清潔液。
[0019]其中，清潔液配給系統(tǒng)被配置為:僅當(dāng)載體頭處于空閑模式時，為載體頭的外表面提供配給。
[0020]其中，清潔液是選自主要由去離子水、酸溶液、堿溶液、及它們的組合所構(gòu)成的組中的液體。
[0021]此外，還提供了一種化學(xué)機械拋光(CMP)站，包括:多個機械部件的露出的表面；以及清潔液噴洗系統(tǒng)，被配置為以預(yù)定的時間間隔使用清潔液覆蓋露出的表面。
[0022]該CMP站進(jìn)一步包括環(huán)繞CMP站的殼體單元，機械部件包括殼體單元的內(nèi)壁和垂直壁。
[0023]其中，機械部件包括漿料臂蓋、漿料噴嘴和載體頭。
[0024]其中，機械部件包括壓板防護罩。
[0025]其中，機械部件包括襯墊調(diào)節(jié)臂蓋。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]為了更全面地理解實施例及其優(yōu)勢，現(xiàn)將結(jié)合附圖所進(jìn)行的描述作為參考，其中:
[0027]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的多襯墊CMP站的一部分的透視圖；
[0028]圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中的典型CMP拋光襯墊的一部分的透視圖；
[0029]圖3示出了根據(jù)一個實施例的CMP襯墊調(diào)節(jié)臂；
[0030]圖4示出了根據(jù)一個實施例的CMP漿料臂；
[0031 ]圖5示出了根據(jù)一個實施例的CMP壓板；
[0032]圖6不出了根據(jù)一個實施例的CMP封閉殼體；以及
[0033]圖7示出了根據(jù)一個實施例的CMP載體傳送帶?！揪唧w實施方式】
[0034]下面，詳細(xì)討論本發(fā)明各實施例的制造和使用。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明提供了許多可以在各種具體環(huán)境中實現(xiàn)的可應(yīng)用的發(fā)明的概念。所討論的具體實施例僅僅示出了制造和使用本發(fā)明的具體方式，而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0035]參見圖1，其示出了現(xiàn)有技術(shù)中的示例性多襯墊化學(xué)機械拋光(CMP)站，例如，可向美國加利福尼亞州的圣克拉拉應(yīng)用材料公司購買的MIRRA?系統(tǒng)。但是，不同的實施例可以應(yīng)用于其他制造商生產(chǎn)的其他CMP設(shè)備，也可以應(yīng)用于其他的平坦化系統(tǒng)。CMP站100包括多個拋光襯墊102和傳送帶106。傳送帶106支撐眾多的載體104，這樣可以容納幾個晶圓(未不出)同時進(jìn)行拋光。在一個實施例中，CMP站100位于封閉區(qū)域內(nèi)，如封閉區(qū)108。封閉區(qū)108用于限制外部污染影響CMP工藝，也用于限制在CMP工藝中可能暴露給飛濺殘留物的表面的數(shù)量。雖然圖1示出了包括四個載體104和三個拋光襯墊102的CMP站，但是在其他實施例中，計劃示出包括不同數(shù)量的載體頭和拋光襯墊的CMP站。在其他實施例中也可以考慮將CMP站100配置成單襯墊CMP站。
[0036]圖2示出了拋光站200的透視圖，該拋光站200可以是圖1所示的多襯墊CMP站100的一部分。拋光站200包括旋轉(zhuǎn)壓板202，其中，拋光襯墊208已經(jīng)設(shè)置在旋轉(zhuǎn)壓板202的上方。拋光襯墊208可以與圖1所示的特定拋光襯墊102相對應(yīng)。壓板防護罩(platenshield) 220(為了說明，只示出了一部分)通常環(huán)繞壓板202的大部分，并且壓板防護罩220用于保護拋光襯墊不受外部污染以及有助于容納CMP工藝產(chǎn)生的飛濺殘留物。
[0037]旋轉(zhuǎn)載體204可以與圖1所示的特定載體104相對應(yīng)，且設(shè)置在拋光襯墊208的上方。旋轉(zhuǎn)載體204包括保持環(huán)206。在CMP過程中，晶圓(未示出)可設(shè)置在載體204內(nèi)并且由保持環(huán)206將其控制在原位。這樣設(shè)置晶圓，使得要平面化的表面向下朝向拋光襯墊208。載體204加載向下壓力使晶圓與拋光襯墊208相接觸。
[0038]襯墊調(diào)節(jié)臂210以清掃的動作方式使旋轉(zhuǎn)襯墊調(diào)節(jié)頭212移動跨過拋光襯墊208的一部分。調(diào)節(jié)頭212控制襯墊調(diào)節(jié)器214與拋光襯墊104相接觸。襯墊調(diào)節(jié)器214通常包括基板，其中，例如，通過電鍍技術(shù)將磨料顆粒陣列(例如，金剛石)接合在該基板的上方。襯墊調(diào)節(jié)器214從拋光襯墊208上去除形成的晶圓碎片和多余的漿料。襯墊調(diào)節(jié)器214也可用作拋光襯墊208的研磨劑，以產(chǎn)生一種合適的結(jié)構(gòu)，借助該合適的結(jié)構(gòu)，可以適當(dāng)?shù)仄教够A。
[0039]漿料臂216將漿料218沉積在拋光襯墊208上。壓板202的旋轉(zhuǎn)運動使得漿料218分散在晶圓的上方。然后，通過將載體204對與拋光襯墊214的物理研磨以及晶圓材料與漿料218之間的化學(xué)反應(yīng)相結(jié)合，以共同對晶圓進(jìn)行拋光。同時，旋轉(zhuǎn)載體204和旋轉(zhuǎn)壓板202的組合可使?jié){料噴濺在CMP站的不同露出表面上。這些露出的表面可以包括漿料臂216的表面、漿料噴嘴(未示出)、襯墊調(diào)節(jié)臂210、載體204和壓板防護罩220。露出區(qū)域可以進(jìn)一步包括圖1所示的傳送帶104的表面和封閉區(qū)域108的內(nèi)壁和窗。如果無人管理，一段時間后，飛濺漿料可能集結(jié)成殘留物，該殘留物可能引起各種問題，如晶圓刮傷。
[0040]漿料218的成分取決于經(jīng)過CMP處理后的晶圓表面的材料類型。例如，磷化銦(InP)的CMP工藝可以使用含有鹽酸(HCl)的漿料。但遺憾地是，晶圓上的材料和漿料218之間的反應(yīng)可能產(chǎn)生有毒的副產(chǎn)品。在給出的InPCMP實例中，InP和HCl之間的反應(yīng)可生成副產(chǎn)品三氫化磷(PH3)和可燃的有毒氣體。在其他CMP工藝中，會產(chǎn)生其他有毒副產(chǎn)品。由于有毒副產(chǎn)品的存在，使得進(jìn)入CMP站清潔飛濺殘留物的不同表面的工人處于一種危害健康的工作環(huán)境中。
[0041]在本發(fā)明的實施例中，公開了一種自清潔CMP站。CMP站可以配備有包括一系列管的清潔液傳送系統(tǒng)。該系列管傳送用于保持CMP站的不同表面清潔的清潔液，這樣無需工人手動擦洗CMP站的不同表面。該系列管可以包括位于CMP站內(nèi)的表面上方的溢出歧管(drip manifold),該溢出歧管用于定期地溢出清潔液。也可以考慮這些管中包括位于CMP部件的表面上方的噴嘴，該噴嘴用于定期地噴射出清潔液。
[0042]在一個實施例中，清潔液可以是去離子水(DIW)。DIW呈化學(xué)中性且不會影響CMP工藝。通過定期地清洗CMP站的不同表面，可以避免漿料殘留物的集結(jié)。通過典型CMP站中的排水系統(tǒng)，處理清洗掉的殘留物。例如，如圖1所示，排水系統(tǒng)(未示出)可位于封閉108的底板中心位置。封閉區(qū)域108的底板可以稍微向下傾斜于該中心，這樣有助于排水。
[0043]在可選的實施例中，清潔液可包括酸或堿。酸或堿溶液可以非常稀釋，這樣不會損壞CMP站的任何部件或?qū)MP工藝產(chǎn)生不良影響。例如，可以考慮使用濃度僅在0.1 %和10%之間的溶液。使用酸或堿溶液的好處是，可以防止形成可能在特定的CMP工藝中產(chǎn)生的有毒的副產(chǎn)品。例如，在InPCMP過程中引入稀釋的過氧化氫(H2O2)可以防止有毒的副產(chǎn)品(如PH3)的形成。InP、HCl和H2O2共同反應(yīng)產(chǎn)生可溶性氫離子、H+和磷酸鹽離子和PO4+,而未產(chǎn)生PH3。因此，通過在CMP工藝之前或其中，向CMP站中噴濺稀釋的化學(xué)溶液，可以避免產(chǎn)生有毒副產(chǎn)品。
[0044]現(xiàn)參見圖3，其示出了根據(jù)一個實施例的包含襯墊調(diào)節(jié)臂的清潔液傳送系統(tǒng)的一部分。襯墊調(diào)節(jié)裝置300與圖2中的襯墊調(diào)節(jié)臂210、襯墊調(diào)節(jié)頭212和調(diào)節(jié)襯墊214相對應(yīng)。裝置300的襯墊調(diào)節(jié)臂可以包括臂蓋302。在一個實施例中，臂蓋302可以包括傾斜的頂面，這樣有助于排水。例如，如圖3所示，蓋302的頂面類似三角形棱柱。在其他實施例中，可以考慮將傾斜頂面配置成不同的形狀或?qū)⑸w302配置為不包括傾斜頂面。
[0045]當(dāng)裝置300處于空閑狀態(tài)時(例如，當(dāng)襯墊調(diào)節(jié)器沒有積極地掃過拋光襯墊時)，清潔液傳送管304設(shè)置在襯墊調(diào)節(jié)裝置300的位置的上方。如箭頭306所示，管304使用清潔液清洗臂蓋302。圖3的陰影部分示出了分開的清潔液傳送管308。管308可以設(shè)置在臂蓋302的內(nèi)部，且如箭頭310所示，管308使用清潔液清洗臂蓋302的內(nèi)部。管304和308定期地清洗臂蓋302，例如，如果裝置300處于空閑狀態(tài)，則可以持續(xù)地清洗臂蓋302。
[0046]圖4示出了根據(jù)一個實施例的包含漿料臂的清潔液傳送系統(tǒng)的一部分。漿料臂400對應(yīng)于圖2中的漿料臂216。漿料臂400包括漿料臂蓋404和漿料傳送管402。陰影部分不出了封閉在蓋404中的衆(zhòng)料傳送管402的一部分，同時可以露出管402的噴嘴部分。如箭頭408所示，清潔液傳送管406使用清潔液清洗漿料臂蓋404。如陰影部分所示，分開的清潔液傳送管410可以設(shè)置在蓋404的內(nèi)部，以使用清潔液清洗蓋404的內(nèi)表面。箭頭412指出清洗動作。在一個實施例中，如箭頭418所示，噴嘴416可以使用清潔液噴射管402的漿料噴嘴。噴嘴416可以接收來自管414的清潔液。例如，當(dāng)CMP站處于空閑狀態(tài)且不積極地拋光晶圓時，可以定期地清洗漿料臂蓋404和漿料噴嘴。
[0047]圖5示出了根據(jù)一個實施例的包括壓板防護罩的清潔液傳送系統(tǒng)的一部分。壓板防護罩500與圖2中的壓板防護罩220相對應(yīng)。如箭頭504和508分別所示，清潔液傳送管502和506 (如陰影所示)使用清潔液清洗壓板防護罩220的外部和內(nèi)部。為了說明，只示出了壓板防護罩500的一部分和管502和506。在一個實施例中，壓板防護罩500環(huán)繞壓板的大部分，管502和506清洗整個壓板防護罩500。例如，如果CMP站處于空閑模式，管502和506定期地清洗壓板防護罩500。
[0048]圖6示出了根據(jù)一個實施例的包括CMP站封閉的清潔液傳送系統(tǒng)的一部分。封閉600和圖1所示的封閉100相對應(yīng)。如圖6所示，CMP站602設(shè)置在封閉600的內(nèi)部。封閉600可以包括多個壁604和窗606。為了說明，只不出一個壁604和一個窗606。不同的管608和612(陰影部分所示)用于定期地或持續(xù)地分別清潔壁604和窗602的內(nèi)部。如箭頭610和614分別所示，管608和612使用清潔液清洗壁608和窗606的內(nèi)部。
[0049]圖7示出了根據(jù)一個實施例的包括載體傳送帶的清潔液傳送系統(tǒng)的一部分。載體傳送帶700與圖1所示的傳送帶106相對應(yīng)。淋浴塔702使用清潔液清洗傳送帶106。雖然圖7中示出兩個淋浴塔702，但是，在另一個實施例中，可以考慮設(shè)置具有不同數(shù)量的淋浴塔。淋浴塔702包括噴嘴704和708。如箭頭706所示，噴嘴704主要是水平方向噴出清潔液，以清洗傳送帶106的垂直表面。同樣地，如箭頭710所示，噴嘴708以向上的角度噴出清潔液，以清洗傳送帶106的底面。在一個實施例中，例如，當(dāng)傳送帶106處于閑置模式時，噴嘴704和708定期地噴出清潔液。傳送帶106處于空閑模式時，其既不積極地拋光晶圓也不積極地更換要拋光的晶圓。在可選的實施例中，可以考慮在單襯墊CMP站中直接清洗載體。
[0050]盡管已經(jīng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明及其優(yōu)勢，但應(yīng)該理解，可以在不背離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明主旨和范圍的情況下，做各種不同的改變，替換和更改。例如，在本實施例中已經(jīng)給出很多特定管和噴嘴。在不同的實施例中，可以考慮具有不同管和/或噴嘴配置或數(shù)量的CMP自清潔系統(tǒng)。
[0051 ] 此外，本申請的范圍并不僅限于本說明書中描述的工藝、機器、制造、材料組分、裝置、方法和步驟的特定實施例。作為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解，通過本發(fā)明，現(xiàn)有的或今后開發(fā)的用于執(zhí)行與根據(jù)本發(fā)明所采用的所述相應(yīng)實施例基本相同的功能或獲得基本相同結(jié)構(gòu)的工藝、機器、制造、材料組分、裝置、方法或步驟本發(fā)明可以被使用。因此，所附權(quán)利要求應(yīng)該包括在這樣的工藝、機器、制造、材料組分、裝置、方法或步驟的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種化學(xué)機械拋光(CMP)站維護方法，包括: 將所述CMP站設(shè)置在封閉區(qū)域內(nèi)，其中，所述CMP站包括位于所述封閉區(qū)域內(nèi)的多個部件，每個部件均具有露出的表面；以及 配置清洗液輸送系統(tǒng)，用于以規(guī)律的時間間隔用清洗液來清洗多個所述露出的表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述多個部件包括漿料臂蓋，并且所述清潔液傳送系統(tǒng)被配置為清洗所述漿料臂蓋的表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述多個部件包括漿料噴嘴，并且所述清潔液傳送系統(tǒng)被配置為清洗所述漿料噴嘴的表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述多個部件包括襯墊調(diào)節(jié)臂蓋，并且所述清潔液傳送系統(tǒng)被配置為清洗所述襯墊調(diào)節(jié)臂蓋的表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述襯墊調(diào)節(jié)臂蓋的頂面的形狀基本為三角形棱柱。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述多個部件包括所述封閉區(qū)域的壁，并且所述清潔液傳送系統(tǒng)被配置為清洗所述壁的表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述多個部件包括壓板防護罩，并且所述清潔液傳送系統(tǒng)被配置為清洗所述壓板防護罩的表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，多個所述露出的表面包括載體頭的外表面，并且所述清潔液傳送系統(tǒng)被配置為清洗所述載體頭的露出表面。
9.一種化學(xué)機械拋光(CMP)站，包括: 殼體單元，用于封閉CMP站的部件； 表面，位于所述殼體內(nèi)，所述表面包括: 漿料臂防護罩的表面； 漿料噴嘴的外表面； 襯墊調(diào)節(jié)臂防護罩的表面； 壓板防護罩的表面； 載體頭的外表面；和 所述殼體單元的內(nèi)表面和垂直表面；以及 清潔液配給系統(tǒng)，被配置為以設(shè)置的時間間隔將清潔液配給所述CMP站的表面。
10.一種化學(xué)機械拋光(CMP)站，包括: 多個機械部件的露出的表面；以及 清潔液噴洗系統(tǒng)，被配置為以預(yù)定的時間間隔使用清潔液覆蓋所述露出的表面。
【文檔編號】B24B53/017GK103909474SQ201310084294
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月28日
【發(fā)明者】林國楹, 蔡騰群, 潘婉君, 張翔筆, 陳繼元 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司