CN101473413A - 脉冲化学制剂分配系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及节约成本的液体处理单元(100)。根据本发明，控制单元(152)，连接到控制阀门(118、120、122)的输入端，用于根据在衬底的给定或所需温度下和/或衬底的气态周围空气的给定或所需的压强下衬底上的处理液体的蒸发速率单个的分配脉冲的各个脉冲持续时间，以及在单个的分配的脉冲之间的各个分配中断的时间间隔，设定将应用到衬底用于液体处理分配脉冲的数量。如此，将处理液体的使用减小到最小数量，因此，减少了用于提供和清洁处理液体的成本。

Description

脉冲化学制剂分配系统

技术领域

本发明涉及用于处理衬底的液态处理单元、化学机械平整(CMP)装置以及用于衬底的液体处理的方法。

背景技术

化学机械平整是使集成电路装置中的电介质以及互联结构的金属层两者整体平面化的技术。化学机械平整也被称作化学机械抛光，简写为CMP。

CMP工艺通过将晶片安装到载体上，其中以将要平整的衬底表面向下而执行。然后，载体压向包含平整垫的压板。将包含磨研磨剂的浆液滴到垫上或通过所述垫送料。压板和载体都相互独立地旋转。一些CMP工具采用线性的平整垫运动，其它的采用环形的平整垫运动。

CMP是亚微米集成电路装置生产的关键实现技术，已经在过去的20多年得到发展。然而，CMP工艺的各个方面仍然在不断的研究和发展中。基本上，在CMP工艺之前和之后，每个CMP应用要求其自身的浆液组合物和衬底的化学处理。例如，已开发出用于金属镶嵌(damascene)铝互连、用于钨和用于铜互连的单独的CMP工艺。也开发出用于诸如二氧化硅的多种电介质材料，以及更近的，用于低k电介质的单独的CMP工艺。

CMP工艺的发展伴随着CMP设备的发展。除CMP抛光工具和诸如抛光垫、浆液等之类的CMP消耗品所提供的主要功能之外，也更加关注CMP中的清洗问题。因为CMP是能够在晶片中引入缺陷的固有的不洁工艺。参与浆液可以引入外来的颗粒、金属污染和化学制剂，这对于晶片或芯片制造的另外的工艺步骤均有害。CMP后的清洁步骤的主要目的是提供无浆液颗粒或有机残留物或金属离子的晶片。已开发出抛光后清洁技术使得当晶片返回清洁室进行另外的工艺时，在CMP后不被污染。

在CMP构架中包含处理液体应用的另外已知处理步骤包括表面钝化，例如，用于防止铜的氧化或腐蚀的铜表面钝化。典型地，此步骤应用在CMP装置的输入位置和输出位置。也可知液体处理应用位于抛光压板之间，以便在抛光工具不工作的情况下防止颗粒聚集、腐蚀或晶片的干燥。

US6,927,198B2说明了一种用于在铜薄膜抛光后清洁半导体衬底的方法和装置。根据此文献公开的方法，将具有抛光的铜层的半导体衬底放置在洗涤器上。同时洗涤此衬底的两边。在清洁过程中，将以清洁溶剂形式的处理液体应用到衬底的两边，以辅助和/或实现污染的去除。清洁溶剂是去离子水中的化学制剂的混合物。在洗涤后，在将衬底运送到输出位置之前，将其放置在以漂洗、旋转和干燥位置形式的液体处理单元中，用于额外清洁。在那里，将衬底放置在用于转移到贮藏库或转移到另一清洁或处理系统的盒子中。

如本领域的普通技术人员众所周知，在液体处理前，比如等待卸载时，暴露在空气甚至一小段时间的晶片是非常困难有时不可能进行清洁。而且金属抛光浆液的及时去除被认为非常重要，因为即使在抛光停止后，这种浆液能继续反应并且从衬底表面去除材料。因此，类似US6,927,198B2公开的现有技术液体处理单元提供连续的处理液体流动，以确保处理的衬底表面不会变得干燥。

因此，CMP工艺的前后中的衬底表面的液体处理过程需要大量的处理液体。由于处理液体的消耗涉及高成本，这不仅用于提供处理液体，而且用于处置使用的和污染的处理液体，所以CMP工艺成本很高，于是制作的集成电路装置就昂贵。

发明内容

优选地，本发明提供一种液体处理单元，特别是一种减少工艺成本的化学机械平整装置。本发明的又一目的是提供一种减少用于衬底的液体处理的工艺成本的液体处理方法，特别是在化学机械平整处理的前后。

根据本发明的第一个方面，提供一种用于处理衬底的液体处理单元。所述液体处理单元包括：

贮液池，用于存贮处理液体；

分配器，具有与贮液池连接的输入端，以及输出端，所述分配器为将在输入端接收到的处理液体分配到衬底的输出端；

控制阀门，具有控制输入端，并且配置在贮液池和分配器输出端之间的液体连接路径中，并且用于根据在控制输入端接收到的阀门控制信号，打开或关断液体连接路径。

所述液体处理单元还包括控制单元，所述控制单元与控制阀门的控制输入端连接，并且用于

根据在衬底的给定或所需温度下和/或气态气氛的给定或所需压强下，和/或液体的给定或所需的温度和压强下，衬底上的处理液体的蒸发速率，设定应用到衬底上用于液体处理的分配脉冲的数量、单个分配脉冲的各个脉冲持续时间和在所述单个分配脉冲之间的各个分配中断时间间隔；并且

根据具有设定数量的分配脉冲、设定的各个分配脉冲的持续时间和设定的在单个分配脉冲之间的各个的分配中断时间间隔的分配脉冲顺序，产生和提供一系列的阀门控制信号给控制阀门，用于打开或关断液体连接路径。

本发明的第一方面的液体处理单元允许显著减少处理液体的消耗。名词“处理液体”意思是包括去离子水中的不同化学制剂的溶剂的各种液体处理化学制剂。然而，本发明不涉及到抛光垫上的分配浆液。因此，名词“处理液体”不应被理解为包括用于实际CMP步骤的浆液。

应指出，尽管这里应用参考是主要为CMP领域的本发明的优选使用，不应理解为本发明的第一方面的液体处理单元的使用限于CMP。能将液体处理单元用于任何衬底的液体处理。

相应地，名词“液体处理”包括具有处理液体的处理的衬底的各种处理。特别地，在CMP工艺的构架中，名词“液体处理”包括上述现有技术提到的实例，但不包括使用浆液执行的实际的CMP步骤。

此处使用的名词“脉冲”具有延伸一段时间间隔的单个分配冲量的意义，所述间隔小于或最大等于将液体处理提供给衬底表面的总时间。名词“脉冲”不具有冲量顺序的意义。

用于液体处理的分配脉冲序列可以包括一个脉冲或多个脉冲。在一些应用中，单个分配脉冲通常足够了。这种情况的一个典型实例为互联堆栈的Cu表面的钝化处理。因此，控制单元设定分配脉冲的数量为1，并且确定单个分配脉冲的需要持续的时间。然而，在由液体处理产生的钝化层需要重新生成的情况下，能应用任何更高数量的分配脉冲。

在本发明的第一方面的液体处理单元中，将控制阀门配置在包含处理液体的贮液池和分配器之间的液体连接路径中。控制阀门的操作由控制单元支配。控制单元实现CMP工艺前后的衬底的液体处理过程中的处理液体的脉冲传输。

每个分配脉冲提供的处理液体的数量依赖于在衬底的已知的或需要的温度下，和/或气态环境气氛的已知的或需要的压强下的衬底上的处理液体的蒸发速率，在液体处理步骤中或之后，衬底存贮所述气态环境气氛中。应指出，例如，如果环境的压强为已知的工艺常数，蒸发速率的压强依赖可以不对装置的实现起作用。因此，液体处理单元的一个实施例仅使用温度来设定工艺参数。另一方面，可以存在环境压强，而非温度是实际上的决定性参数的工艺条件。因此，液体处理单元的一个实施例仅使用环境压强来设定处理参数。然而，在其它的工艺环境中，两个参数都影响处理参数的设定。

同样已知其它参数，可能或不可能影响需要用于获得单个分配脉冲的特定处理结果的处理液体的数量。进入需要数量的处理液体的详细参数一般依赖于液体处理的特定目的，且特别依赖于特定的分配脉冲。液体处理的目的一般也是用于选择处理液体组成的基本标准。当然，必须选择适用于特定目的和要处理的特定衬底表面的处理液体。原则上，每个处理液体具有依赖于温度和压强的蒸发速率的固有特性。分配脉冲序列的单个的分配脉冲的目的可能相同或不同。例如，第一分配脉冲可用来产生金属表面上的钝化层，而接下来的相同序列的分配脉冲仅需要更新钝化层。目的的不同可影响需要用于各个分配脉冲的处理液体的数量以及脉冲持续时间。在已知的实例中，更新脉冲通常需要较少数量的处理液体。

配置控制单元以根据已知的或需要的温度和/或环境压强值设定分配脉冲序列的参数。下面将详细说明名词“已知的”和“需要的”。

“已知的”温度或环境压强指控制单元的操作过程中，时间上的当前或接近当前的可测量的量。例如，如果在CMP步骤后等待从载体上卸载时，将衬底保持为湿，则衬底的当前温度和工艺区域中载体上的衬底处的气态周围空气的压强，当然，还包括特定的处理液体的已知的个体的蒸发特性，决定适合的处理液体的当前蒸发速率。

例如，另一方面，如果在液体处理步骤后，衬底被立即存贮在液体处理单元之外的不同单元中，将由不同单元中的衬底的温度和应用在不同单元中的压强决定处理液体的蒸发速率。因此，当提及衬底的“需要的”温度和气态气氛的“需要的”压强时，这可能指下一工艺阶段的温度和压强，这在设定分配脉冲序列的参数时还可能是不可测量的。

作为衬底的“需要的”温度的另一实例，在应用处理液体之后立刻改变衬底的温度而不必改变衬底的存贮位置，例如，通过闪光照明，这在某些情况是有用的。这种温度增长对于激活化学反应，改善需要的处理结果，或加速液体处理是有用的，使得能比在更低的温度下更快地获得需要的液体处理结果。类似地，可能存在这种情况，其中在改变的“需要的”压强下，改善液体处理。

因此，在已知的或需要的温度和压强条件下的处理液体的蒸发速率通过控制单元考虑，这时设定要应用到用于液体处理的衬底的分配脉冲的数量，单个的分配脉冲的各个脉冲持续时间和在单个的分配脉冲之间的各个分配中断时间间隔。这些参数定义分配脉冲序列，然后通过提供控制控制阀门操作的阀门控制信号应用它们。

当控制阀门响应对应的阀门控制信号，打开贮液池和分配器之间的液体连接路径时，开始处理液体的分配。这可通过本领域公知的方式获得，这提供了跨过从贮液池到分配器的液体连接路径的需要的压强。例如，可使用泵。当控制阀门响应另一阀门控制信号，关断贮液池和分配器之间的液体连接路径时，处理液体的分配停止。根据分配脉冲序列的设定参数，通过安排控制阀门操作的时间，本发明的液体处理单元提供处理液体的脉冲分配。

与用于CMP装置的先前技术的液体处理单元相比，根据本发明的处理液体的脉冲分配相当程度地减少了每个衬底需要的处理液体的数量。这减少了CMP阶段的工艺成本和相关的化学废物处理的成本，并且有助于减少采用CMP制造的集成电路装置的成本。作为替代，在不增加相关的化学制剂的成本的情况下，可增加处理效率。本发明通过在不增加成本的情况下，允许稀释的减少改善了稀释的处理液体的效率。因此，本发明的应用也通过减少化学产品的消耗而具有生态影响。

液体处理单元能形成分离的附加模块。通过加入本发明的液体处理单元，能改善诸如CMP装置的现有的处理装置，以减少工艺成本，类似CMP步骤的工艺成本。

在优选实施例中，本发明的液体处理单元形成CMP装置的整体部分。

下面将说明本发明的第一方面的液体处理单元的优选实施例。除非明确说明作为互相的替代，这些实施例能互相组合。

本发明的液体处理单元的优选实施例包括衬底夹具和相关联的第一监控单元，所述监控单元与控制单元相连，并且配置其以确定衬底夹具上衬底的存在，提供到控制单元的第一监控信号，所述第一监控信号指示衬底夹具上的衬底是否存在，其中控制单元用于提供控制信号给控制阀门，指令控制阀门关断。优选地，当监控信号指示衬底夹具上不存在衬底时，控制单元用于提供控制信号给控制阀门，指令控制阀门关断。当衬底夹具上不存在衬底时，液体处理单元的这个实施例中断分配处理液体。如此，可节约额外的处理液体。分配脉冲序列的应用可与衬底夹具上衬底的存在相关联。如果衬底不存在，控制阀门关断。

作为替代，在另一实施例中，由于一些原因，需要化学处理液体处理单元。例如，液体处理的化学处理可意味着该位置要保持湿润，以防止变干，或可意味着使用清洁化学制剂以移除浆液和来自该位置的其它粒子。在这种情况，也可以使用到该位置化学制剂的脉冲应用。本实施例可涉及分配与上述可替代实施不同的另一液体。

为组合前述可替代实施例，应提供额外的传感器装置，以辨别液体的分配应停止或开始/继续的情况。

在本发明的液体处理单元的又一实施例中，提供衬底夹具和第二监控单元。第二监控单元与控制单元连接，并且配置为检测从衬底夹具中移除衬底，并提供到控制单元的第二监控信号，以指示已从衬底夹具中移除衬底。此实施例形成了几个有用的应用的基础，它们的每一个形成液体处理单元的单个的实施例。晶片的存在或不存在分别激活或无效液体处理。一旦检测到晶片，将应用初始的分配脉冲。后续的脉冲序列可由控制单元根据当前的温度和压强条件和处理液体或晶片的特性确定。优选地，液体处理单元包括温度传感器，配置为提供衬底温度的温度信号指示。优选地，压强传感器也包括在液体处理单元中，并配置为提供到控制单元的压强信号，用于邻近衬底夹具的气态气氛的压强的指示。这实现一实施例，其中控制单元用于监控到来的温度和/或压强信号，并调整所述应用到用于液体处理的衬底的分配脉冲的数量，单个的分配脉冲的各个脉冲持续时间和/或在单个的分配脉冲之间的各个分配中断时间间隔。如此，处理液体的传送数量和分配脉冲的序列的特性能适用于变化的温度和压强条件。

如果需要多种处理液体，由于物理限制，例如，在已知的CMP装置中，多分配器不可行。形成本发明的液体处理单元的优选实施例的可替代方法包括多个贮液池，每个用于各个不同的处理液体，以及相应的多个控制阀门，每个具有控制输入端，并且被设置在各个贮液池和喷分配器的输出端之间的各个液体连接路径中，用于根据在控制输入端接收的阀门控制信号，打开或关断各个的液体连接路径。其中还配置控制单元，以产生并提供用于每个控制阀门的各个阀门控制信号。使用此多控制阀门系统，衬底表面能以多种处理液体处理，或者不同的化学制剂能使用在需要特定化学处理的各种衬底上。

也可同时应用处理液体。因此，又一优选的实施例包括互联在一边上的多个贮液池和另一边上的分配器之间的液体连接路径中的混合单元，并且其用于根据预定的混合比率向分配器提供输入处理液体的均匀混合。

大多数CMP工具的特殊性在于其使用多晶片处理载体。因此优选实施例包括具有多个载体的载体单元，配置为以夹持对应的多个衬底，并且将单个的衬底逐次暴露给液体处理。

然而，可发生这种情况，即其中一个或多个CMP载体不是和衬底一起装载。例如，仅提供N-1个衬底，而不是提供满容量的N个衬底。这意味着仅N-1个载体是激活的，也就是，实际上在工作，换言之，在操作。液体处理单元的本实施例包括与控制单元连接的第二监控单元。配置第二监控单元以检测激活载体的数量，并且产生和提供激活载体的数量的第二监控信号指示。此实施例的控制单元用于产生并提供阀门控制信号给用于每个激活载体的控制阀门，也就是，适应到输入位置中的激活载体上的衬底的时间延迟的序列。如此，根据激活载体的数量，将以不同序列提供处理液体。

因此，本发明的液体处理单元的此实施例有助于进一步节约处理液体，以及由此而来的工艺成本。

节约处理液体的再一方法是收集可再次使用的用过的处理液体。因此，本发明的液体处理单元的又一优选实施例包括处理收集单元，所述处理收集单元具有配置的收集容器，并且配置其以收集衬底夹具的处理位置下的用过的处理液体。典型地，处理液体在第一次使用后被污染。因此，包括清洁单元是有益的，其与收集容器液体连接，并且配置为过滤和/或净化收集的处理液体。

优选地，清洁单元的输出与贮液池连接。

分配液体的较优方式是以喷雾的形式。因此，优选地配置分配器，以便以喷雾的形式输出处理液体。

根据本发明的第二个方面，提供化学机械平整装置，也简称为CMP装置或CMP工具，其包括根据本发明的第一方面或根据此处说明的液体处理单元的一个实施例的液体处理单元。

液体处理单元可作为用作衬底的预CMP处理的CMP装置输入单元的一部分。能额外地或可替代地提供用于衬底的后CMP处理的根据本发明的液体处理单元，例如在本发明的CMP装置的输出位置，或用于后CMP清洁。CMP装置的又一有益的实施例额外地或可替代地包括集成到CMP工艺区域的液体处理单元。此实施例对于CMP处理中断的情况是有用的，以保持当前处理的衬底湿润以及以此避免由于干燥对衬底的损害。

根据本发明的第三个方面，提供用于衬底的液体处理的方法，包括分配处理液体到衬底表面上以获得需要的液体处理结果的步骤。

本发明的方法包括，在分配步骤之前，步骤

根据在衬底的已知的或需要的温度下和/或气态气氛的已知的或需要的压强下衬底上的处理液体的蒸发速率，设定在分配步骤中将被应用到衬底的分配脉冲的数量、单个的分配脉冲的各个脉冲持续时间以及在所述单个的分配脉冲之间的各个分配中断时间间隔。

本发明的方法的分配步骤包括应用具有设定数量的分配脉冲的分配脉冲序列、设定的各个脉冲持续时间和设定的在单个的分配脉冲之间的各个分配中断时间间隔。

本发明的液体处理方法的益处与先前在本发明的第一个方面的液体处理单元和本发明的第二个方面的CMP装置的内容中说明的益处相对应。

下面，将说明本发明的方法的一些较优的实施例，其不直接与本发明的第一方面的液体处理单元的较优的实施例相对应。除非明确说明作为互相替代，这些实施例可互相组合。

本发明的方法的较优的实施例包括在设定步骤之前，测量衬底温度或邻近衬底的气态气氛的压强，或同时测量这两个量的步骤。测量衬底温度能通过测量衬底温度的指示的任何量来执行。例如，如果衬底已存贮在气态气氛中足够的时间间隔，邻近衬底的气态周围空气的温度通常也是衬底温度的指示。

蒸发速率的准确知识允许精确地估计需要的处理液体的数量。蒸发速率可通过测量或监控直接确定，例如，通过采用蒸发传感器(蒸发计)，或通过以温度和压强参数为基础的计算。应指出在温度和/或压强能从其它参数或预定条件推导出的情况下，不必分别测量各个量。在这种情况下，可将已知的温度和/或压强用于设定分配脉冲序列的参数。

又一较优的实施例包括在分配步骤之前，保持处理液体的温度在所需温度值的步骤。控制处理液体的温度允许控制液体处理的化学反应参数。例如，通过将处理液体加热到所需温度，可以增加反应速度，因此减少了用于液体处理的处理时间并且增加了衬底的生产量。

又一实施例包括，在设定步骤之前，根据在衬底的给定或所需温度下和气态气氛的给定或所需压强下，衬底上的处理液体的蒸发速率，确定处理液体数量的步骤，其需要获得液体处理步骤的所需处理结果，其中在或液体处理步骤之后将存贮衬底在所述气态气氛中。此实施例实现分配脉冲序列的适用参数的自动调节，并且减少预编程处理液体数量的需要及其对温度和压强的依赖。

根据本发明的第四个方面或它的一个实施例，提供一种化学机械平整方法，所述方法包括在化学机械平整步骤之前或之后，用于本发明的第三个方面的液体处理方法。

附图说明

下面，参考附图描述本发明的优选实施例。

图1示出了根据本发明的优选实施例的液体处理单元的示意图；

图2示出了图1的液体处理单元的控制单元的优选实施例的方框图；

图3示出了在图2的控制单元中所采用的控制方法的实施例的流程图；

图4和5示出了化学机械平整步骤之前或之后产生的用于衬底的液体处理的分配脉冲序列的说明性示例。

具体实施方式

图1示出了用于CMP设备的液体处理单元100的示意图。此图简化为方框图，其仅示出了那些对于说明本发明是必要的液体处理单元100的元件。

液体处理单元包括用于处理液体的一组贮液池，其中的三个用如图1中所示的参考标记102、104和106表示。应理解，根据特定应用，用于处理液体的贮液池组可包括任何有用数量的单个贮液池。为了示意性的目的，假设贮液池102和104包括液体处理化学制剂，下面称为化学制剂#1和化学制剂#2。而且，假设贮液池106包含有去离子(DI)水。

贮液池102至106通过各个导管110、112、114和116与喷淋锥形式的分配器连接。控制阀门118、120和122在各个贮液池102、104和106及分配器108之间的液体连接路径中互连。公用导管116配置在贮液池102至106及分配器108之间的液体连接路径中的阀门118至122之后。

如上所述，分配器108为喷淋锥形物。其通过多个喷嘴124提供液体喷雾。配置喷嘴面向上朝向衬底夹具126，包括具有互联叠层132的硅衬底130的晶片128放置其上。当然可设想作为向上的锥形物的补充或替代的其它的配置。各种分配配置对于本领域普通技术人员是已知的。

在贮液池102、104和106及各个控制阀门118、120和122之间配置流量计134、136和138，并且允许监测每单位时间流过导管截面的液体的数量。可提供控制装置以设定流量，但此处未示出。

容器形式的处理液体收集单元140，其朝向分配器108上方的液体处理区域开口，用于收集离开晶片128或液体处理单元部分的所有用过的处理液体。处理液体收集单元140通过排水导管144连接到多端口分离装置142。多端口分离装置142用于从用过的液体中分离化学制剂#1和#2，并且将分离的液体传送到各个过滤装置144和146，然后通过各个离子净化装置148和150。离子净化装置148和150的输出分别连接到化学制剂#1和#2的贮液池102和104的输入。多端口分离装置142还包括与用于收集不可循环的液体废物的排水装置(未示出)的输出。

控制阀门118至122具有控制输入端，其用于与控制单元1502的信号接收(或信号交换，例如握手(handshake))的连接。控制单元包括时间开关154，其根据处理器156计算出的分配脉冲序列，通过产生和提供用于打开和关断控制阀门的阀门控制信号的序列与控制阀门118至122直接通信。

图2的方框图给出了控制单元152的更详细的结构。下面说明同时参考图1和2。

处理器156包括存贮器158和处理器160。存贮器158存贮有助于计算分配脉冲序列的数据。例如，可以将预计算的分配脉冲的序列以参数集的形式存贮存贮器158中，所述参数集定义脉冲的数量、单个的分配脉冲的持续时间和在单个的分配脉冲之间的中断时间间隔。为此目的，存贮器158可以组织为查找表的形式，其向给定系列的温度和压强值分配特定系列的分配脉冲序列参数。

在一个实施例中，贮液池还包括用于不同的单独处理液体和用于不同的单独处理目的的查找表。而且，存贮器158可以包括可执行的程序代码，其配置为根据温度和压强计算已知的液体的蒸发速率，并且确定需要的处理液体数量。

处理器160用于访问存贮器158中的查找表以便检索适当的分配脉冲序列的参数集，并执行存贮在存贮器158中的程序代码。处理器160典型地不是直接地，是借助转换装置的方式接收各种监控信号作为输入参数，所述监控信号表示当前温度T、当前压强P和可得到的CMP装置载体数N。而且，将处理单元160与用户接口相连以自由地接收来自液体处理单元100操作者的指令。根据这种给定的输入参数，处理器160通过访问存贮器158中的适当的查找表和/或执行提到的程序代码，来确定适当的分配脉冲序列。将适当的分配脉冲序列检索到的和/或计算的参数输入到时间开关154，其产生适当的阀门控制信号，用于在产生分配脉冲序列时在确定的点打开和关断控制阀门118至120。

应指出，由于环境压强固定为已知的值，单独的应用不需要考虑当前的环境压强。类似地，可以固定温度，使得在此情况下不需测量衬底温度。这种条件将加速适当的分配脉冲序列的查找。然而，当温度可能发生变化时，测量它是有利的，以便能根据变化的温度调节分配脉冲序列的参数。例如，如果在清洁步骤中温度升高，考虑缓和温度下的增长的蒸发速率，可以增加下面的喷雾脉冲以提供更大数量的液体。

图3为根据本发明的液体处理方法的方框图。在表1中提供了与各种方框相对应的文字。

 

参考数字	文字
		300	开始
302	开始监控温度和压强
		304	对活动载体的数量进行计数
306	设定每个衬底的喷雾脉冲序列
		308	设定用于成批的所有衬底的总喷雾脉冲序列
310	产生控制信号并向控制阀门提供控制信号
		312	下一批？
314	结束

表1

方法开始于步骤300。在步骤302中，开始监测温度和压强。在接下的步骤304中，对活动的CMP设备载体的数量进行计数。然后，使用可用载体的数量和活动的载体的数量，在步骤306中确定并设定每个衬底的适当的喷雾脉冲序列。在步骤308中设定用于所有活动载体的总喷雾脉冲序列。接下来，产生阀门控制信号并且提供给需要用于所需液体处理的所有控制阀门(步骤310)。在下一步骤312中，确定在输入级是否存在下一个数量的待处理的衬底。如果存在，处理支路回到步骤304或302以确定工作载体的数量。如果没有更多待处理的衬底，方法结束于步骤314。

图4示出了要应用到单个衬底的喷雾脉冲序列的示意性实例的时序图。横坐标示出了任意单元中的时间，纵坐标示出了任意线性单元中的流量计134至138中的一个测量的液体流量。在晶片装载在液体处理单元100之后，在t₁和t₂之间应用化学制剂的第一脉冲402。在中断时间间隔t₃-t₂后，应用具有t₄-t₃的持续时间的第二喷雾脉冲404。在t₅和t₆之间及t₇和t₈之间产生另外的两个喷雾脉冲406和408，因此结束图4的液体处理循环。应指出，第一喷雾脉冲402比后续的喷雾脉冲404、406和408延伸更长的时间间隔t₂-t₁。例如，在初始表面钝化层的产生中，这种喷雾脉冲序列是有用的，其中相对于化学制剂的总体积，需要更大量总体积的化学制剂以确保所述表面的完全钝化，以维持所述钝化层。因此，第一喷雾脉冲402的持续时间比后续的脉冲的持续时间长，以提供所需处理液体的更大体积。

图5示出了喷雾脉冲序列的又一示意性示例。再次以与图4的相同坐标的时序图的形式示出了喷雾脉冲序列。图5的示意性示例反映了这种情况，其中在液体处理单元中处理总共三个晶片，并将其装载到提供用于4个衬底(即4载体)的空间的CMP工具上。为了本示意性示例的目的，假定CMP工具的第二载体为非活动的。这种情形可以通过执行仅与检测到的活动载体的数量相对应的喷雾脉冲序列的数量而考虑。在这种情况下，可设置在4晶片的完整集合存在时执行的第二喷雾脉冲序列。仅在第二喷雾脉冲序列的持续时间后重新开始处理。

上述说明示出了根据本发明的控制的脉冲液体分配系统的益处。特别地，液体处理期间使用的处理液体的数量比以前的方法大量降低。

对此处说明的实施例的变换是可能的。例如，不需要对所有脉冲或脉冲序列的温度和/或压强测量。不考虑当前或需要的条件，可经验地确定、编程和执行在更坏的情况的温度和压强值下的需要的顺序。

当解释本说明和其相关联的权利要求时，诸如“包括”、“包含”、“合并”、“含有”、“是”和“具有”之类的表述应以非排他的方式解释，即，解释为也允许存在没有明确准确定义的其它项目或组件。对多个的引用也可理解为对多个的引用，反之亦然。

而且，本发明也可以比此处说明的实施例更少组件实现，其中一个组件执行多个功能。同样也可以采用比图中说明的更多元件实现本发明，其中将通过该实施例中的一个组件执行的功能分布在多个组件上。

本领域的技术人员容易意识到说明中公开的各种参数可被修改，并且在不偏离本发明的范围下组合各种公开的和/或要求保护的实施例。

应约定，权利要求中的参考标记不限制权利要求的范围，只是插入以提高权利要求的易读性。

Claims (20)

1、一种用于处理衬底的液体处理单元(100)，包括

贮液池(102、104、106)，用于存贮处理液体；

分配器(108)，具有与所述贮液池连接的输入端，以及输出端，所述分配器配置为将输入端接收到的处理液体分配到衬底上；

控制阀门(118、120、122)，具有控制输入端并且配置在所述贮液池和所述分配器的输出端之间的液体连接路径中，用于根据在控制输入端接收到的阀门控制信号打开或关断所述液体连接路径；以及

控制单元(152)，与所述控制阀门的控制输入端相连，并且用于

根据在衬底的给定或所需温度下和/或衬底的气态环境气氛的给定或所需压强下衬底上的处理液体的蒸发速率，设定将应用到衬底上用于液体处理的分配脉冲(402、404、406、408)的数量、单个的分配脉冲的各个脉冲持续时间以及在所述单个的分配脉冲之间的各个分配中断时间间隔；以及

根据具有设定的分配脉冲(402、404、406、408)的数量、设定的各个分配脉冲持续时间和设定的在单个的分配脉冲之间的各个分配中断时间间隔的分配脉冲序列，产生一系列的阀门控制信号并且提供给所述控制阀门，用于打开和关断所述液体连接路径。

2、根据权利要求1所述的液体处理单元，包括衬底夹具(126)和相关联的第一监控单元，所述监控单元与控制单元相连接，并且配置用于确定所述衬底夹具上衬底的存在，以及向控制单元提供第一监控信号，所述第一监控信号表示所述衬底夹具上是否存在衬底，其中所述控制单元(152)用于向控制阀门提供控制信号，该控制信号指令所述控制阀门关断，或者作为替代，当监控信号表示衬底夹具上不存在衬底时指令所述控制阀门打开。

3、根据权利要求1所述的液体处理单元，包括多个贮液池(102、104、106)，每个贮液池用于各个不同的处理液体，以及相应数量的控制阀门(118、120、122)，每个控制阀门具有控制输入端，并配置在各个贮液池和喷雾分配器的输出端之间的各个液体连接路径中，并且每个控制阀门用于根据在控制输入端接收到的阀门控制信号打开或关断各个液体连接路径，其中所述控制单元(152)额外地配置为产生和提供用于每个控制阀门的各个阀门控制信号。

4、根据权利要求3所述的液体处理单元，包括混合单元(116)，所述混合单元(116)一侧互连于多个贮液池(102、104、106)之间的液体连接路径中，另一侧互连于分配器(108)，并且所述混合单元(116)用于根据预定的混合比率向分配器提供输入处理液体的均匀混合物。

5、根据权利要求1所述的液体处理单元，包括第二监控单元，所述第二监控单元与包括多个载体的CMP设备的载体单元相关联，配置所述载体以夹持多个衬底，并且逐次地将单个的衬底暴露给液体处理，

所述第二监控单元与控制单元(152)连接，并且配置为对活动CMP设备载体(304)的数量进行计数，并且配置为产生和提供表示活动CMP设备载体的数量的第二监控信号，

其中所述控制单元(152)用于根据操作的CMP设备载体的计数数量，产生和提供用于每个衬底的控制阀门的阀门控制信号(310)的序列。

6、根据权利要求2所述的液体处理单元，包括处理液体收集单元，所述处理液体收集单元具有收集容器(140)，排列并配置用于在所述衬底夹具(126)的处理位置下面收集用过的处理液体。

7、根据权利要求6所述的液体处理单元，还包括清洁单元(142至150)，所述清洁单元与所述收集容器液体连接，并且配置用于过滤和净化所收集的处理液体。

8、根据权利要求1所述的液体处理单元，其中所述分配器(108)用于以喷雾的形式输出所述处理液体。

9、一种化学机械平整(CMP)设备或CMP后衬底清洁设备，包括根据权利要求1所述的液体处理单元。

10、一种用于衬底的液体处理的方法，包括将处理液体分配到衬底表面上以获得所需液体处理结果的步骤，

在所述分配步骤之前包括以下步骤：

根据在衬底的给定或所需温度下和/或在衬底的气态环境气氛的给定或所需压强下衬底上的处理液体的蒸发速率，设定(306)在分配步骤期间将应用到衬底上的分配脉冲(402、404、406)的数量、单个的分配脉冲的各个脉冲持续时间以及在所述单个的分配脉冲之间的各个分配中断时间间隔；

其中所述分配步骤包括：

应用分配脉冲序列，所述分配脉冲序列具有设定数量的分配脉冲、设定的各个脉冲持续时间和设定的在单个分配脉冲之间的各个分配中断时间间隔。

11、根据权利要求10所述的方法，包括在所述设定步骤之前，测量所述处理液体的蒸发速率、衬底温度和气态环境气氛压强中的至少一个的步骤(302)。

12、根据权利要求10所述的方法，包括在所述分配步骤之前，维持所述处理液体的温度在所需温度值的步骤。

13、根据权利要求10所述的方法，包括第一步骤(304)，所述第一步骤在应用所述分配脉冲序列的步骤之前，所述第一步骤监测衬底夹具以确定衬底夹具上是否存在衬底，其中如果在衬底夹具上检测不到衬底，则不应用所述分配脉冲序列。

14、根据权利要求10所述的方法，包括在所述分配步骤之后，收集用过的处理液体的步骤。

15、根据权利要求10所述的方法，包括再循环所收集的用过的处理液体的步骤。

16、根据权利要求10所述的方法，包括清洁所收集的用过的处理液体的步骤。

17、根据权利要求10所述的方法，其中在喷雾步骤之前，合并至少两个部分处理液体以形成分配的处理液体。

18、根据权利要求10所述的方法，其中分配所述处理液体的步骤包括将所述处理液体喷雾到所述衬底表面上。

19、根据权利要求10所述的方法，还包括，在所述设定步骤之前，确定处理液体数量的步骤，需要所述步骤以根据衬底的给定或所需温度下和气态气氛的给定或所需压强下衬底上的处理液体的蒸发速率，实现各个分配脉冲的所需处理结果，其中在所述液体处理步骤期间或之后将衬底存贮在所述气态气氛中。

20、根据权利要求10所述的方法，在化学机械平整方法或化学机械平整后的清洁方法之前、期间或之后，将所述方法用于衬底的液体处理。

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