CN101386149B - 用于化学机械抛光设备的清洁装置 - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于化学机械设备的清洁装置，该清洁装置包括：与旋转的主轴不可旋转地连接的不可旋转的中心轴，所述不可旋转的中心轴包括形成在所述不可旋转的中心轴内部的第一通道和第二通道，清洁液流入第一通道，压缩气体流入第二通道；以及喷嘴块，所述喷嘴块与主轴连接，从而在抛光垫上面围绕所述不可旋转的中心轴旋转，所述喷嘴块将通过第一通道供给的清洁液和通过第二通道供给的压缩气体混合，从而形成双流体并将混合的双流体压力喷射在抛光垫上。因此，清洁液被加压，从而可以迅速喷射在抛光垫上，所以可以彻底清除抛光垫上的泥浆颗粒和杂质。此外，可以防止晶片刮伤，并且还可以延长抛光垫的寿命。
Description
技术领域
本发明涉及用于化学机械抛光设备的清洁装置，更具体地，涉及一种用于化学机械抛光设备的清洁装置，该清洁装置能够清除在执行化学机械抛光操作的抛光设备的抛光垫中产生的包括泥浆颗粒的杂质，从而防止晶片刮伤。
背景技术
通常，通过执行诸如沉积过程、照相过程、蚀刻过程和离子注入过程的各种加工过程来制造半导体元件。
例如，硅片在加工过程中具有各种加工层，可以重复执行选择性地清除和仿造(patterning)一些这种加工层，然后在预成型加工层的表面上沉积另外的加工层的过程。
这种加工层可以是绝缘层、栅氧化层、传导层和金属或玻璃层，等等。
这里，在具体的过程中，在晶片上预成型的加工层的最上表面优选为平的，以允许随后的加工层沉积在其上。
因此，硅片通过用于将预成型的加工层抛光成平的的抛光过程，从而随后的加工层可以可靠地在其上预成型。
具体地，晶片抛光过程是使晶片的表面变平的过程。典型地，例如，已经提出了化学机械抛光/平化(CMP)过程，其中，将化学泥浆涂敷在抛光垫上，以使抛光垫产生与晶片表面的摩擦接触，并且在晶片表面在抛光垫上受压的状态下，晶片和抛光垫相对于彼此执行摩擦运动，从而可靠地将晶片表面变平。
同时，在本申请人提交的韩国专利No.490266中公开了一种用于执行如上所述的CMP过程的设备。
图1是表示传统CMP设备的结构的示意图。参考图1，传统CMP设备可以包括台板10、抛光头20、主轴30和装载单元40等。抛光垫11安装在台板10上，抛光垫11的表面与晶片表面接触，从而与晶片表面产生物理摩擦。抛光头20稳定地支撑晶片并且将置于抛光垫11上的晶片向下压，以使晶片与抛光垫11摩擦接触。主轴30用于在朝向抛光垫11按压支撑晶片的抛光头20的同时，旋转抛光头20。装载单元40用于将待抛光的晶片装载到抛光头20上或在抛光后将晶片从抛光头20上卸下。
在这种装载单元40中，将晶片置于安装在装载杯41最上部的装载板42的上表面上，以使晶片被装载板支撑。置于装载板42和抛光头20之间的晶片被二者支撑或与它们彼此分离。与装载杯41连接的臂44围绕旋转轴43朝向抛光头20旋转并且上、下移动。
同时，对于该结构，传统CMP设备的缺点在于，在抛光晶片时产生的包括泥浆颗粒等的杂质沉积在抛光垫11的凹槽中，所以会刮伤晶片，或者降低抛光垫11的寿命。
于是，传统CMP设备可以进一步包括用于将抛光垫11上的包括泥浆颗粒的杂质清除的清洁装置。
例如，清洁装置与主轴30的下表面装配在一起，从而可以通过主轴30的旋转而与抛光头20一起在抛光垫11上面旋转。所述清洁装置将诸如去离子水或超纯水等的清洁液喷射在抛光垫11上，从而清除抛光垫11上的包括泥浆颗粒的杂质。
然而，由于传统用于CMP设备的清洁装置仅以单一的方式喷射清洁液，所以清除泥浆颗粒或杂质的速度非常慢，从而不能防止上面提及的刮伤晶片和缩短抛光垫寿命。
此外，在传统CMP设备中，在执行抛光作业时，会在抛光垫上产生由摩擦力引起的摩擦热，所以抛光垫具有较高的温度。
发明内容
因此，提出本发明，以解决上述现有技术中存在的问题，并且本发明的目的是提供一种用于CMP设备的清洁装置，该清洁装置可以充分地清除抛光垫上的包括泥浆颗粒的杂质。
此外，本发明另外的目的是提供一种用于CMP设备的清洁装置，该清洁装置可以处理在执行抛光作业时抛光垫中产生的摩擦热。
为了实现上述目的，提供一种用于CMP设备的清洁装置，该清洁装置包括不可旋转的中心轴，所述不可旋转的中心轴与旋转的主轴不可旋转地连接，所述不可旋转的中心轴包括形成在所述不可旋转的中心轴内部的第一通道和第二通道，清洁液流入第一通道，压缩气体流入第二通道；以及喷嘴块，所述喷嘴块与主轴连接，从而在抛光垫上面围绕所述不可旋转的中心轴旋转，所述喷嘴块将通过第一通道供给的清洁液和通过第二通道供给的压缩气体混合，从而形成双流体并将混合形成的双流体压力喷射在抛光垫上。
附图说明
通过下面结合附图的详细描述，本发明的上述和其它目的、特征以及优势将变得更加明显，在附图中：
图1是表示根据传统技术的CMP设备的结构的示意图；
图2是表示根据本发明一种实施方式的用于CMP设备的清洁装置的示意性透视图；
图3是使用根据本发明一种实施方式的用于CMP设备的清洁装置的CMP设备的示意性截面图；
图4是沿图2中线A-A’剖开的用于CMP设备的清洁装置的示意性截面图。
具体实施方式
下面，将参考附图描述根据本发明的一种典型实施方式。此外，本领域技术人员应当理解的是，在本发明的范围内可以对形式和细节做出各种变化，但是本发明的范围并不受上述实施方式限制。值得注意的是，在附图中，相同的部件用相同的参考数字表示。
图2是表示根据本发明一种实施方式的用于CMP设备的清洁装置的示意性透视图；图3是使用根据本发明一种实施方式的用于CMP设备的清洁装置的CMP设备的示意性截面图；图4是沿图2中线A-A’剖开的用于CMP设备的清洁装置的示意性截面图。
参考图2至图4，根据本发明一种典型实施方式的用于CMP设备的清洁装置包括不可旋转的中心轴100，所述不可旋转的中心轴100与主轴300不可旋转地连接并且具有第一通道101和第二通道102，清洁液流入第一通道101，压缩气体流入第二通道102；并且所述清洁装置还包括喷嘴块200，所述喷嘴块200与主轴300连接，从而可以在安装在台板400上的抛光垫410的上面围绕不可旋转的中心轴100旋转；混合通过第一通道101供给的清洁液和通过第二通道102供给的压缩气体，从而形成双流体，并且将形成的双流体压力喷射在抛光垫410上。
所述不可旋转的中心轴100穿过主轴300的中心部分延伸，从而与主轴300连接。所述不可旋转的中心轴100是与主轴300的旋转无关的不能旋转的轴。
例如，不可旋转的中心轴100具有安装在其与主轴300连接的部分上的旋转配件(未示出)，所以即使主轴300为了执行抛光操作而旋转，不可旋转的中心轴100也不旋转。
例如，单独的动力源(未示出)向主轴300提供旋转力，从而使主轴300旋转，并且主轴300具有主轴壳体310，所述主轴壳体310不旋转，并且装在主轴300的外圆周上。轴承(未示出)可以安装在主轴300与主轴壳体310彼此连接的部分上。
此外，主轴300可以具有与其连接的抛光头320，所述抛光头320固定支撑晶片，在按压晶片的同时旋转晶片，并且使晶片与抛光垫410摩擦接触，所述抛光头320与主轴300下表面的一侧连接；并且主轴300还可以具有与其连接的调节头(conditioning head)(未示出)，所述调节头修正(reform)安装在相对侧的抛光垫410的表面。
不可旋转的中心轴100安装在主轴300的下表面并且具有两个形成在不可旋转的中心轴100内部的通道，从而向与主轴300一起旋转的喷嘴块200供给清洁液和压缩空气。一个通道是从清洁液供给源(未示出)供给诸如去离子水或超纯水等清洁液的第一通道101，另一个通道是在第一通道的内部沿着第一通道的轴线形成，以从压缩空气供给源(未示出)供给压缩空气的第二通道102。
具体地，所述不可旋转的中心轴100的内部具有双管结构，该双管结构允许两种流体分别流过彼此分离的通道。
所述不可旋转的中心轴100具有下端，该下端插入喷嘴块200的一端，从而使不可旋转的中心轴100与喷嘴块200彼此连接，旋转配件120优选安装在不可旋转的中心轴100与喷嘴块200彼此连接的部分。
旋转配件120安装在不可旋转的中心轴100与喷嘴块200连接的部分，并且是典型的用于管连接的部件，旋转配件120能够使不转动的不可旋转的中心轴100与转动的喷嘴块200之间密封，并且也能够实现流体从不可旋转的中心轴100到喷嘴块200的稳定供给，旋转配件120与主轴300连接并且与主轴300一起转动，尽管不可旋转的中心轴100并不转动。
这种喷嘴块200与主轴300的下表面连接并且将从不可旋转的中心轴100供给的清洁液和压缩空气混合，从而形成双流体。所述喷嘴块200将形成的双流体压力喷射在抛光垫410上，从而清除抛光垫上的包括泥浆颗粒等的杂质。因此，喷嘴块200是用于清洁抛光垫410的部件。
具体地，喷嘴块200包括第一块210和第二块220，所述第一块210通过第一通道101供给清洁液并且将该清洁液喷射在抛光垫410上，所述第二块220通过第二通道102供给压缩空气并且将该压缩空气供给到第一块210。
第一块210具有与不可旋转的中心轴100的下端连接的清洁液通道211，从而可以通过第一通道101供给清洁液并将清洁液喷射在抛光垫410上。
第二块220具有在不可旋转的中心轴100的下端与第二通道102相通的柔性气体连接管110，从而使通过第二通道供给的压缩气体能够流入气体通道221。
此外，第二块220的气体通道221向第一块210的清洁液通道211供给流经气体连接管110的压缩气体，以使清洁液从第一块210迅速喷出。
具体地，传统的用于CMP设备的清洁装置仅以单一的方式喷射清洁液，所以喷射力比较小。因此，清除在抛光垫410的凹槽中产生的泥浆颗粒或杂质等的速度较慢。同时，在根据本发明一种实施方式的用于CMP设备的清洁装置中，压缩气体对清洁液加压，从而可以使清洁液迅速喷射，所以确保了清除抛光垫410上的包括泥浆颗粒的杂质的速度较快。
具体地，虽然潮湿和干净的空气可以用作对清洁液加压并使清洁液迅速喷出的压缩气体，但是优选采用氮气(N2)作为压缩气体，从而可以在抛光过程中冷却抛光垫410。
具体地，本实施方式描述了通过采用氮气作为压缩气体而迅速喷出清洁液的例子，以及通过采用氮气作为压缩气体而冷却抛光垫410的例子。
因此，虽然氮气在本实施方式中作为压缩气体，但是很容易理解，如果一种流体能够对清洁液施加压力，从而可以将清洁液迅速喷出，并且能够冷却抛光垫410，而不影响抛光过程，则该种流体可以替代氮气。
具体地，当在晶片抛光过程中，执行通过抛光头320固定支撑晶片，在压住晶片的同时旋转晶片，并且使晶片与抛光垫410摩擦接触时，切断向第一通道101供给清洁液，只通过第二通道102供给氮气，使得第一块210仅将氮气喷射在抛光垫410上，从而冷却抛光垫中产生的摩擦热。
同样地，在执行晶片抛光过程之后，当包括预定量的泥浆颗粒的杂质存在于抛光垫410上时，如上所述，向喷嘴块200供给清洁液和压缩气体，从而迅速地将清洁液喷射在抛光垫410上，从而可以清除包括泥浆颗粒的杂质并且清洗抛光垫410。
在如上所述的结构中，第一块210优选包括多个喷射口230，所述喷射口230的喷射区域从抛光垫410的中心沿其半径方向彼此交迭。
因此，第一块210在随着主轴300旋转的同时，沿抛光垫410的半径方向将清洁液迅速喷射在抛光垫410的整个区域上，从而在执行抛光过程时清洁抛光垫410的整个区域。
此外，第二块220优选向各个喷射口230供给压缩气体，从而使清洁液迅速地从第一块210的各个喷射口230喷出。
虽然为了说明的目的描述了本发明的典型实施方式，但是本领域技术人员应当理解，在不背离所附权利要求所公开的本发明的范围和精神的前提下，各种修改、增加和替换是可能的。
工业实用性
如上所述，本发明通过对清洁液施加压力，从而可以朝抛光垫迅速地喷射清洁液，所以可以彻底地清除抛光垫上的泥浆颗粒或杂质。此外，还防止了晶片刮伤，并且延长了抛光垫的寿命。
此外，即使在喷嘴块随主轴旋转时，本发明也能从不可旋转的中心轴向喷嘴块稳定地供给清洁液和压缩气体。
此外，本发明在晶片抛光过程中可切断清洁液的供给，仅将压缩气体喷射在抛光垫上，从而将抛光垫冷却。
Claims (7)
1.一种用于化学机械抛光设备的清洁装置，该清洁装置包括：
不可旋转的中心轴，所述不可旋转的中心轴与旋转的主轴不可旋转地连接，所述不可旋转的中心轴包括形成在所述不可旋转的中心轴内部的第一通道和第二通道，清洁液流入第一通道，压缩气体流入第二通道；以及
喷嘴块，所述喷嘴块与所述主轴连接，从而在抛光垫上面围绕所述不可旋转的中心轴旋转，所述喷嘴块将通过第一通道供给的清洁液和通过第二通道供给的压缩气体混合，从而形成双流体并将混合的双流体压力喷射在抛光垫上。
2.根据权利要求1所述的用于化学机械抛光设备的清洁装置，其中，所述喷嘴块包括第一块和第二块，所述第一块通过所述第一通道供给清洁液并将清洁液喷射在抛光垫上，所述第二块通过所述第二通道供给压缩气体并将压缩气体供给到所述第一块，从而迅速地将来自所述第一块的清洁液喷射在抛光垫上。
3.根据权利要求2所述的用于化学机械抛光设备的清洁装置，其中，所述第一块具有多个喷射口，所述喷射口的喷射区域从抛光垫的中心沿抛光垫的半径方向彼此交迭。
4.根据权利要求3所述的用于化学机械抛光设备的清洁装置，其中，所述第二块能够向所述第一块的各个喷射口供给压缩气体。
5.根据权利要求1所述的用于化学机械抛光设备的清洁装置，其中，旋转配件安装在所述喷嘴块与所述不可旋转的中心轴彼此连接的部分。
6.根据权利要求2至4中任意一项所述的用于化学机械抛光设备的清洁装置，其中，供给到所述第二通道的压缩气体是氮气。
7.根据权利要求6所述的用于化学机械抛光设备的清洁装置，其中，当通过所述第一通道供给的清洁液的供给被切断时，所述第一块仅喷射通过所述第二通道供给的氮气。
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