CN102773786A - 化学机械抛光系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种化学机械抛光系统，包含有晶圆抛光单元，此晶圆抛光单元包含废液底槽用来接受使用过的抛光液，以及废弃抛光液排放管路用来排放该使用过的抛光液，以及抛光后清洗单元，与该晶圆抛光单元结合，并且将该抛光后清洗单元的使用过的碱性化学物流入该晶圆抛光单元，使该使用过的碱性化学物能即时的清洗废弃抛光液排放管路，避免该废弃抛光液排放管路阻塞。
Description
技术领域
本发明涉及一种晶圆处理系统，特别是有关一种集成式化学机械抛光系统，该系统包含一晶圆抛光单元以及抛光后清洗单元，抛光后清洗单元与晶圆抛光单元互相连结。本发明的目的是为了避免晶圆抛光单元的排放管路的阻塞。
背景技术
在半导体工业中，化学机械抛光(chemical mechanical polishing，CMP)技术常被用来平坦化晶圆上的材料层。在化学机械抛光操作过程中，抛光液被分散在抛光垫的表面，而且抛光垫表面以及晶圆表面间会进行相对运动及摩擦，此相对运动会对晶圆表面造成机械以及化学的抛光作用力，通过这样的程序，可以获得相当平整的晶圆表面。经过化学机械抛光的处理程序后，晶圆会被移送至清洗单元，并以聚乙烯醇(PVA)材质的滚轴清洗刷进行刷洗。在清洗的过程中，一碱性化学物，例如四甲基氢氧化铵，同时会被喷洒至晶圆表面，用以清洗晶圆的表面。
目前的化学机械抛光处理程序常遇到废弃抛光液排放管路阻塞的问题。造成阻塞的原因，可能是抛光颗粒、碱性的化学物晶体、以及/或抛光垫碎片的聚集结块。因为阻塞排放管路的物质非常难以去除，因此清洗该阻塞的排放管路需要消耗很长的时间。为了保证排放管路的清洁，往往需要延长机台维护时间，使得化学机械抛光设备的停工时间延长，因此增加了制造成本。
再者，许多阻塞物会积聚在排放管路的远程位置，而找出位于远程排放管路的阻塞位置是非常困难且几乎不可能的。在某些情况下，即使才结束化学机械抛光机台的维护程序或排放管路清洁程序，排放管路仍会出现渗漏的现象。因此，需要提供一种改进的化学机械抛光系统及方法，用以解决废弃抛光液排放管路的阻塞以及化学机械抛光机台渗漏的问题。
发明内容
本发明目的在提供一种改进的化学机械抛光系统，包括一晶圆抛光单元及一抛光后清洗单元，此抛光后清洗单元与晶圆抛光单元相结合，用来解决上述的公知技术的缺点。
本发明的化学机械抛光系统包括有一晶圆抛光单元，此晶圆抛光单元包含一废液底槽，用来接受使用过的抛光液，以及一废弃抛光液排放管路，用来排放使用过的抛光液。一抛光后清洗单元，与该晶圆抛光单元连结，并且将该抛光后清洗单元的一使用过的碱性化学物，如四甲基氢化铵，导入该晶圆抛光单元，使该使用过的碱性化学物能即时的清洗该废弃抛光液排放管路，避免该废弃抛光液排放管路阻塞。本发明的晶圆抛光单元包含一抛光平台、一抛光垫，配置于该抛光平台上、一抛光头，用来固定并旋转一晶圆，以及一抛光液供应装置。抛光后清洗单元可能包含多个滚轴，用来支撑并转动一晶圆、一清洗刷，用来刷洗该晶圆、以及一清洗剂喷洒棒，位于该清洗刷附近。
为让以上提到的目的、特征及优点能更容易被了解，下面特别写出优选实施方式，并配合附图，详细说明如下。然而下面的优选实施方式与附图仅供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1是本发明的部分化学机械抛光系统结构的示意图。
图2是本发明优选实施例的部分化学机械抛光系统结构的示意图。
图3是本发明优选实施例的部分化学机械抛光系统结构的示意图。
其中，附图标记说明如下：
1 化学机械抛光系统 1a 化学机械抛光系统
1b 化学机械抛光系统 10 晶圆抛光单元
13 抛光液供应装置 20 抛光后清洗单元
100 抛光平台 101 转轴
110 抛光垫 120 抛光头
122 晶圆 130 抛光液供应装置
140 废液底槽 142 排放出口
144 废弃抛光液排放管路 150 废液桶
210 滚轴清洗刷 220 喷洒棒
240 废液底槽 244 排放管路
250 收集桶 252 滚轴
310 连接导管 402 控制阀
410 连接导管 420 泵浦
510 连接导管 B 碱性化学物
B’ 使用过的碱性化学物 S 抛光液
S’ 使用过的抛光液
具体实施方式
图1是本发明优选实施例的化学机械抛光系统1。化学机械抛光系统1包含至少一晶圆抛光单元10以及一抛光后清洗单元20，晶圆抛光单元10以及抛光后清洗单元20可以为化学机械抛光机台的一部份，但不限于此。通常，晶圆抛光单元10可能包括连接于转轴101的抛光平台100，在化学机械抛光过程，抛光平台100会绕着转轴101的轴心旋转。一抛光垫110配置于抛光平台100上。一抛光头120，用来固定并转动一晶圆122。在抛光的过程中，一抛光液供应装置130会喷洒抛光液S于抛光垫上110，抛光头120会施压于转动的晶圆122，使晶圆122与抛光垫110相接触，并在抛光的过程中，使抛光垫110的表面与晶圆122产生相对运动及摩擦，此相对运动会对晶圆122表面造成机械以及化学的抛光作用力。使用过的抛光液S’可以被废液底槽140接收，并且经由废弃抛光液排放管路144排放至一废液桶150中。
如同上面的描述，抛光粒子、碱性的化学物晶体、以及/或抛光垫的碎片所产生的聚集、结块或沉积现象，造成废弃抛光液排放管路144或是抛光液排放出口142的阻塞。因为阻塞住废弃抛光液排放管路144的物质非常难以去除，因此清洗该阻塞的排放管路144需耗费许多时间。为了保证废弃抛光液排放管路144的清洁，通常需要更多的机台维护时间，因此延长了化学机械抛光设备的停工时间，导致制造成本增加。再者，许多阻塞物会积留在废弃抛光液排放管路144的远程位置，而找出位于远程废弃抛光液排放管路144的阻塞位置是非常困难且几乎不可能的。在某些情况下，即使是才刚结束化学机械抛光机台的维护程序或废弃抛光液排放管路144清洁程序，废弃抛光液排放管路144仍会出现渗漏的现象。因此，有必要提供一种改进的化学机械抛光系统及方法，以解决废弃抛光液排放管路144的阻塞以及化学机械抛光机台渗漏的问题。
在图1中，抛光后清洗单元20可以是单面式或双面式晶圆刷洗清洁器。在抛光后，晶圆122会被移送至抛光后清洗单元20。在抛光后清洗单元20中，包含多个滚轴252，用来支撑并转动晶圆122，在这个时候，晶圆122的待清洁面会朝向滚轴清洗刷210。在刷洗的过程中，留在晶圆122表面的抛光液残留物会被滚轴清洗刷210移除。上述的刷洗以及清洁过程中，一碱性化学物B，如四甲基氢化铵(tetramethyl ammonium hydroxide，TMAH)，会同时施加于晶圆122的待清洁表面。碱性化学物B可促进清洁能力并协助移除附着或吸附于晶圆122表面的抛光液抛光物或颗粒。通常，碱性化学物B可通过位于滚轴清洗刷210附近的喷洒棒200喷洒出。而使用过的碱性化学物B’可以被废液底槽240接收。
根据本发明的优选实施例，抛光后清洗单元20中的废液底槽240与晶圆抛光单元10中的废液底槽140经由一连接导管310相连通。因此，在刷洗晶圆的122的过程中，使用过的碱性化学物B’可以在重力的协助下，由抛光后清洗单元20中的废液底槽240排放至晶圆抛光单元10中的废液底槽140。通过这样的结构配置，每次当抛光后清洗单元20进行运作，废液底槽140以及废弃抛光液排放管路144即可被使用过的碱性化学物B’清洗，因此可避免抛光液中的抛光颗粒、碱性的化学物晶体、以及/或抛光垫的碎片在废弃抛光液排放管路144或排放出口142聚集、结块或沉积。
本发明的优点在于晶圆抛光单元10的废液底槽140以及废弃抛光液排放管路144可以即时的在线上被清洁干净，并且在清洁的过程中，化学机械抛光程序仍可继续运作，而无需停机。此外，因为废弃抛光液排放管路144可维持在洁净的状态，因此可以明显地缩短化学机械抛光系统的预防性维修时间，并且可避免渗漏的风险。
图2是本发明优选实施例的部分化学机械抛光系统结构的示意图。化学机械抛光系统1a包含至少一晶圆抛光单元10以及一抛光后清洗单元20，晶圆抛光单元10以及抛光后清洗单元20可以集成在同一个化学机械抛光机台，但不限于此。通常，晶圆抛光单元10可包括一连接在转轴101的抛光平台100。在化学机械抛光的过程中，抛光平台100会绕着转轴101的轴心旋转。一抛光垫110配置于抛光平台100的上方。一抛光头120用来固定并转动一晶圆122。在抛光的过程中，一抛光液供应装置130会喷洒抛光液S于抛光垫上110。抛光头120会压住转动的晶圆122，使晶圆122与抛光垫110相接触，并在抛光的过程中，使抛光垫110的表面与晶圆122产生相对运动及摩擦，此相对运动会对晶圆122表面造成机械以及化学的抛光作用力。使用过的抛光液S’可被废液底槽140接收，并且经由废弃抛光液排放管路144排放至一废液桶150中。
经过化学机械抛光的处理程序后，晶圆122会被移送至抛光后清洗单元20。抛光后清洗单元20包含多个滚轴252，用来支撑并转动一晶圆122，此时，晶圆122的待清洁面会朝向滚轴清洗刷210。在刷洗的过程中，留在晶圆122表面的抛光液残留物会被滚轴清洗刷210移除干净。在清洗的过程中，一碱性化学物B，例如四甲基氢氧化铵，同时会被喷洒至晶圆122待清洁的表面。通常，碱性化学物B可通过配置于滚轴清洗刷210附近的喷洒棒220喷洒出。根据本发明的优选实施例，而使用过的碱性化学物B’可以被废液底槽240接受，并通过排放管路244，储存于收集桶250。收集桶250与晶圆抛光单元10中的废液底槽140通过一连接导管410相连接。一泵浦(bump)420配置于连接导管410内，用以加压使用过的碱性化学物B’，使其由收集桶250被运送至晶圆抛光单元10的废液底槽140。控制阀402可选择性地被配置于连接导管410中，用以控制使用后碱性化学物B’的进入。于晶圆抛光单元10中，废液底槽140以及废弃抛光液排放管路144可以被使用过的碱性化学物B’清洗，因此，可避免存在于抛光液中的抛光颗粒、碱性的化学物晶体、以及或抛光垫的碎片在废弃抛光液排放管路144或排放出口142聚集、结块或沉积。
图3是本发明优选实施例的部分化学机械抛光系统结构示意图。化学机械抛光系统1b包含至少一晶圆抛光单元10以及一抛光后清洗单元20，晶圆抛光单元10以及抛光后清洗单元20可能集成在同一化学机械抛光机台，但不限于此。通常，晶圆抛光单元10可包括连接在转轴101的抛光平台100，在化学机械抛光的过程中，抛光平台100会绕着转轴101的轴心旋转。抛光垫110配置于抛光平台100上。抛光头120用来固定并转动晶圆122。在抛光的过程中，抛光液供应装置130会喷洒抛光液S于抛光垫上110。抛光头120会压住转动的晶圆122，使晶圆122与抛光垫110相接触。在抛光的过程中，抛光垫110的表面与晶圆122会产生相对运动及摩擦，此相对运动会对晶圆122表面造成机械以及化学的抛光作用力。使用过的抛光液S’可能被废液底槽140接收，并且经由废弃抛光液排放管路144排放至一废液桶150中。
经过化学机械抛光的处理程序后，晶圆122会被移送至抛光后清洗单元20。抛光后清洗单元20包含多个滚轴252，用来支撑并转动一晶圆122。此时，晶圆122的待清洁面会朝向滚轴清洗刷210。在刷洗的过程中，留在晶圆122表面的抛光液残留物会被滚轴清洗刷210移除干净。并且，一碱性化学物B，例如四甲基氢氧化铵，同时会被喷洒至晶圆122待清洁的表面。通常，碱性化学物B可通过配置于滚轴清洗刷210附近的喷洒棒220喷洒出。
根据本发明的优选实施例，抛光后清洗单元20的废液底槽240不直接与晶圆抛光单元10的废液底槽140相连接。使用过的碱性化学物B’会在重力的协助下，经由连接导管510，由抛光后清洗单元20的废液底槽240排放至晶圆抛光单元10的废弃抛光液排放管路144。通过这样的结构，在每次抛光后清洗单元20的运作下，使用过的碱性化学物B’只会清洗晶圆抛光单元10的废弃抛光液排放管路144。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种化学机械抛光系统，其特征在于包含有：
一晶圆抛光单元，包含一废液底槽，用来接受一使用过的抛光液，以及一废弃抛光液排放管路，用来排放该使用过的抛光液；以及
一抛光后清洗单元，与该晶圆抛光单元连接，并且将该抛光后清洗单元的一使用过的碱性化学物流入该晶圆抛光单元，使该使用过的碱性化学物能即时的清洗该废弃抛光液排放管路，避免该废弃抛光液排放管路阻塞。
2.如权利要求1所述的化学机械抛光系统，其特征在于該使用过的碱性化学物包含四甲基氢氧化铵。
3.如权利要求1所述的化学机械抛光系统，其特征在于該使用过的碱性化学物直接流入该晶圆抛光单元的该废液底槽中。
4.如权利要求1所述的化学机械抛光系统，其特征在于該使用过的碱性化学物不流入该晶圆抛光单元的该废液底槽中。
5.如权利要求1所述的化学机械抛光系统，其特征在于該使用过的碱性化学物通过重力流入该晶圆抛光单元。
6.如权利要求1所述的化学机械抛光系统，其特征在于該抛光后清洗单元是晶圆刷洗机。
7.如权利要求1所述的化学机械抛光系统，其特征在于該使用过的抛光液排入一废液桶。
8.如权利要求1所述的化学机械抛光系统，其特征在于每次该抛光后清洗单元操作时，该使用过的碱性化学物就能即时的清洗该废弃抛光液排放管路。
9.如权利要求1所述的化学机械抛光系统，其特征在于該晶圆抛光单元包含一抛光平台、一抛光垫，设于该抛光平台上、一抛光头，用来固定并旋转晶圆，以及一抛光液供应装置。
10.如权利要求1所述的化学机械抛光系统，其特征在于该抛光后清洗单元包含多个滚轴，用来支撑并转动晶圆、一清洗刷，用来刷洗晶圆、以及一清洗剂喷洒棒，配置于该清洗刷附近。
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