CN115069640A - 一种用于化学机械抛光工艺的清洗系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种用于化学机械抛光工艺的清洗系统，包括：若干清洗装置，每个清洗装置设有用于清洗晶圆的清洗槽；供液装置，存储用于清洗晶圆的清洗液；以及，阀门分配箱，包括总管接口以及若干分管接口，总管接口通过供液总管与供液装置连通，分管接口通过供液分管与清洗装置一一对应连通。供液装置通过阀门分配箱与清洗装置连通，利用阀门分配箱的分流作用供液装置中的清洗液分流，实现清洗液从单一来源分配到若干清洗装置，并且可以对分流至每个清洗装置中的清洗液单独地进行调控，满足每个清洗装置的个别应用需求，使用于化学机械抛光工艺的清洗系统的供给压力和供给流量更稳定，避免了各清洗装置之间的彼此影响，提高了清洗装置的清洗效果。

Description

一种用于化学机械抛光工艺的清洗系统
技术领域
本申请属于半导体制造设备技术领域，尤其涉及一种用于化学机械抛光工艺的清洗系统。
背景技术
晶圆是制作半导体电路所用的晶片，半导体制造过程中如果遭到颗粒、有机物、金属等污染，很容易造成晶圆内电路功能的损坏，形成短路或断路，导致半导体器件的失效。因此在半导体制造过程中，需要在化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)工艺后进行清洗以去除污染物。清洗是在不破坏晶圆表面特性和电特性的前提下，有效地使用化学溶液对残留在晶圆上的微尘、金属离子及有机物进行清理的过程。
相关技术中，清洗系统的一个供液装置往往供应两个以上的清洗装置，供液装置通过主管路与分管路连通，进而通过分管路与清洗装置连通，该清洗系统对主管路的供给压力要求较高，导致供给压力和流量稳定性不好、各清洗装置之间彼此影响，进而影响清洗效果。
发明内容
本申请旨在至少能够在一定程度上解决清洗系统对主管路的供给压力要求高，导致供给压力和流量稳定性不好、各清洗装置之间彼此影响，影响清洗效果的技术问题。为此，本申请提供了一种用于化学机械抛光工艺的清洗系统。
本申请实施例提供的一种用于化学机械抛光工艺的清洗系统，所述用于化学机械抛光工艺的清洗系统包括：
若干清洗装置，每个所述清洗装置设有用于清洗晶圆的清洗槽；
供液装置，存储用于清洗晶圆的清洗液；以及，
阀门分配箱，包括总管接口以及若干分管接口，所述总管接口通过供液总管与所述供液装置连通，所述分管接口通过供液分管与所述清洗装置一一对应连通。
在一些实施方式中，每个所述供液分管上设有流量计。
在一些实施方式中，每个所述供液分管上设有控制阀。
在一些实施方式中，所述用于化学机械抛光工艺的清洗系统还包括：若干循环回液管，连通所述清洗装置与所述供液装置。
在一些实施方式中，所述供液总管上设有浓度检测器。
在一些实施方式中，所述供液总管上设有过滤器。
在一些实施方式中，所述用于化学机械抛光工艺的清洗系统还包括：若干清洗废液排出管，与所述清洗装置一一对应连通。
在一些实施方式中，所述清洗装置还包括设置在所述清洗槽中的喷淋组件，所述喷淋组件与所述供液分管连通。
在一些实施方式中，所述用于化学机械抛光工艺的清洗系统还包括：控制组件，分别与所述流量计、所述控制阀以及浓度检测器信号连接。
本申请实施例至少具有如下有益效果：
上述用于化学机械抛光工艺的清洗系统中，供液装置通过阀门分配箱与清洗装置连通，利用阀门分配箱的分流作用供液装置中的清洗液分流，实现清洗液从单一来源分配到若干清洗装置，并且可以对分流至每个清洗装置中的清洗液单独地进行调控，满足每个清洗装置的个别应用需求，使用于化学机械抛光工艺的清洗系统的供给压力和供给流量更稳定，避免了各清洗装置之间的彼此影响，提高了清洗装置的清洗效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本申请实施例的用于化学机械抛光工艺的清洗系统的结构示意图。
附图标记：
100、清洗装置；200、供液装置；300、阀门分配箱；310、供液总管；320、供液分管；400、流量计；500、控制阀；600、过滤器。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
下面结合附图并参考具体实施例描述本申请：
半导体制造过程中，清洗半导体表面污染和杂质是使用最多的制程步骤之一。例如，化学机械抛光工艺是半导体制造过程中实现半导体全局均匀平坦化的关键工艺，在半导体化学机械抛光前和/或后往往需要通过清洗以去除半导体表面的有机残留物或金属杂质。本申请提供的用于化学机械抛光工艺的清洗系统，利用清洗液对半导体进行清洗。
本申请实施例提供的一种用于化学机械抛光工艺的清洗系统，如图1所示，该用于化学机械抛光工艺的清洗系统包括：
若干清洗装置100，每个清洗装置100设有用于清洗晶圆的清洗槽；
供液装置200，存储用于清洗晶圆的清洗液；以及，
阀门分配箱300，包括总管接口以及若干分管接口，总管接口通过供液总管310与供液装置200连通，分管接口通过供液分管320与清洗装置100一一对应连通。
如图1所示，在该用于化学机械抛光工艺的清洗系统中，设有两个清洗装置100，阀门分配箱300的两个分管接口分别与两个清洗装置100连通，以将清洗液输送至清洗装置100中。
上述用于化学机械抛光工艺的清洗系统中，供液装置200通过阀门分配箱300与清洗装置100连通，利用阀门分配箱300的分流作用供液装置200中的清洗液分流，实现清洗液从单一来源分配到若干清洗装置100，并且可以对分流至每个清洗装置100中的清洗液单独地进行调控，满足每个清洗装置100的个别应用需求，使用于化学机械抛光工艺的清洗系统的供给压力和供给流量更稳定，避免了各清洗装置100之间的彼此影响，提高了清洗装置100的清洗效果。
在申请的上述用于化学机械抛光工艺的清洗系统中，通过对清洗装置100进行稳定的清洗液供给，能够有效避免系统宕机和工艺缺陷的发生，增大了用于化学机械抛光工艺的清洗系统清洗装置100的使用率，提高了用于化学机械抛光工艺的清洗系统的产能和良率。
其中，供液装置200(CDS)用于湿法清洗系统中清洗液的集中配送，具有自动化程度高，配比精确，操作简便等特点，同时具有良好的耐腐蚀性能。
阀门分配箱300(VMB)是一种内嵌多多支分发管与排气管，实现高纯气体或者液体分流的阀门箱，能将气体或液体从单一来源被分配到多点应用，而且对于每个使用点,气压和/或流量还可被单独地调控,从而满足个别应用需求。
在本申请中，阀门分配箱300内设有总管组件和若干与总管组件连通的分管组件。总管组件上设有总管接口以与供液总管310连通；分管组件的一端与总管组件连通，另一端设有分管接口以与供液分管320连通；在总管组件和分管组件上可分别设置流量计400、气压计、阀门等检测或控制组件以对总管组件和分管组件中流通的气体或液体进行流量、气压等的检测和调控。供液装置200通过阀门分配箱300与清洗装置100连通，总管组件的总管接口通过供液总管310与供液装置200连通，从而将供液装置200中的用于清洗晶圆的清洗液引入该阀门分配箱300中；分管组件的分管接口通过供液分管320与清洗装置100一一对应连通，从而将通过分管组件分流的清洗液对应引入清洗装置100中。相对于传统的多组清洗模组经由一供液总管310直接分配的清洗液，存在供应各清洗模组的清洗液流量不稳定和相关影响流量的缺陷，本申请的多组清洗装置100分别具有单独的供液路径，且供液路径的压力和流量可以单独进行调控，从而提高了清洗模组供液的稳定性，提高了用于化学机械抛光工艺的清洗系统的清洗效果。
作为一种可选实施方式，如图1所示，在本实施例的用于化学机械抛光工艺的清洗系统中每个供液分管320上设有流量计400；进一步优选的，本实施例的用于化学机械抛光工艺的清洗系统中每个供液分管320上设有控制阀500；进一步优选的，上述流量计400和控制阀500设置在供液分管320邻近清洗装置100的供液分管320上。通过在供液分管320上设置有上述流量计400和控制阀500，可以进一步单独地、针对特定的清洗装置100进行清洗液的供给量调控。本领域技术人员可知，在用于化学机械抛光工艺的清洗系统中，一般阀门分配箱300与清洗装置100之间具有一定的距离，可以通过阀门分配箱300能够在一定程度上调控每个清洗装置100的清洗液供给量。但是在清洗装置100的清洗过程中，例如由于晶圆的输送等出现问题个别清洗装置100无法正常进行晶圆的湿法清洗时，需要对出现问题的清洗装置100进行停机检查等，此时可以就近、及时地通过供液分管320上的控制阀500关闭该清洗装置100的清洗液供给，便于清洗系统的快速维护。
作为一种可选实施方式，本实施例的用于化学机械抛光工艺的清洗系统还包括：若干循环回液管，连通清洗装置100与供液装置200。在晶圆的湿法清洗工艺中，一般清洗液是需要循环使用的，本实施例中通过设置循环回液管连通清洗装置100和供液装置200，能够将清洗装置100中的清洗液循环回流至供液装置200中，以满足清洗液的循环使用要求。
作为一种可选实施方式，在本实施例的用于化学机械抛光工艺的清洗系统中，供液总管310上设有浓度检测器。在晶圆湿法清洗工艺中，需要将晶圆上附着的有机物和颗粒物等杂质清除掉，例如可以采用SC-1(APM)清洗液以同时去除有机物和颗粒物杂质。SC-1清洗液中主要功能成分包括氨水(NH4OH)和双氧水(H2O2)，具有良好的去除有机物和颗粒物杂质的特性，但是双氧水在碱性溶液中分解较快，氨水也容易挥发，导致清洗液中功能成分不稳定，影响对晶圆的清洗效果，尤其是在清洗液循环使用的情况下，清洗液中的功能成分变化对清洗效果的影响更大。基于此，本实施例的用于化学机械抛光工艺的清洗系统中，供液总管310上设有浓度检测器，以实施检测清洗液中氨水和双氧水的有效浓度，以确保清洗液清洗功能的稳定性，确保清洗液对晶圆的清洗效果。进一步优选的，本实施例的用于化学机械抛光工艺的清洗系统，还可以根据浓度检测器的实时检测结果向供液装置200中补充相应的功能成分，使清洗液满足晶圆的清洗需求，延长清洗液的使用寿命，减少清洗废液的排放，提高了该用于化学机械抛光工艺的清洗系统的产业价值。
作为一种可选实施方式，如图1所示，本实施例的半导体清洗系统中，供液总管310上设有过滤器600。在供液总管310上设置过滤器600，可以对供液总管310中的清洗液进行过滤，以避免清洗液中携带的颗粒物杂质进入清洗装置100中，影响清洗装置100对晶圆的清洗效果；尤其是在清洗液需要循环使用的情况下，通过循环回液管回流至供液装置200中的清洗液极大可能地携带有清洗晶圆进入清洗液中的颗粒物杂质，通过在供液总管310上设置过滤器600，可以及时地将清洗液中携带的颗粒物杂质过滤掉。
作为一种可选实施方式，本实施例的半导体清洗系统中，用于化学机械抛光工艺的清洗系统还包括：若干清洗废液排出管，与清洗装置100一一对应连通。例如，在清洗装置100中开设有清洗废液排出口，该清洗废液排出口与清洗废液排出管连通，以将清洗装置100中的清洗废液排出。在半导体清洗系统中，供液装置200通过阀门分配箱300向清洗装置100中输送清洗液，清洗装置100中的清洗液在可以循环使用时，可通过循环回液管回流至供液装置200；清洗装置100中的清洗液在失效或无需循环使用时，可通过清洗废液排出管排出系统。
作为一种可选实施方式，在本实施例的半导体清洗系统中，清洗装置100还包括设置在清洗槽中的喷淋组件，喷淋组件与供液分管320连通。在本实施例中，供液分管320将清洗液输送至喷淋组件，并通过喷淋组件向清洗槽中的晶圆喷淋清洗液，以实现利用清洗液对清洗槽中的晶圆进行湿法清洗。具体的，在清洗装置100中的喷淋组件的设置位置、喷淋组件的喷淋头数量和喷淋角度可以根据清洗装置100的清洗需求进行适应性设置，在此不再赘述。
作为一种可选实施方式，本实施例的半导体清洗系统还包括：
控制组件，分别与流量计400、控制阀500以及浓度检测器信号连接。可选的，控制组件和显示组件设置在阀门分配箱300中，控制组件可以通过流量计400以及浓度检测器等具有检测功能的组件实时检测供液总管310、各供液分管320中的清洗液的流量以及浓度，进而通过控制控制阀500等具有调整功能的组件对供液总管310、各供液分管320中的清洗液进行调控，使最终进入清洗装置100中的清洗液的流量以及浓度满足对晶圆的清洗需求。通过控制组件，可以实现对清洗液的流量以及浓度的自动控制，提高半导体清洗系统的自动化精确控制，
进一步优选的，本实施的半导体清洗系统还包括显示组件，该显示组件与控制组件信号连接，从而使半导体清洗系统通过显示组件对供液总管310、各供液分管320中的清洗液的流量以及浓度进行实时显示，以便用户根据实时监测结果对该半导体清洗系统进行及时的人工调整，提高该半导体清洗系统的交互性和控制性。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
需要说明的是，本申请实施例中所有方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
另外，在本申请中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。
尽管已经示出和描述了本申请的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种用于化学机械抛光工艺的清洗系统，其特征在于，所述用于化学机械抛光工艺的清洗系统包括：
若干清洗装置(100)，每个所述清洗装置(100)设有用于清洗晶圆的清洗槽；
供液装置(200)，存储用于清洗晶圆的清洗液；以及，
阀门分配箱(300)，包括总管接口以及若干分管接口，所述总管接口通过供液总管(310)与所述供液装置(200)连通，所述分管接口通过供液分管(320)与所述清洗装置(100)一一对应连通。
2.如权利要求1所述的用于化学机械抛光工艺的清洗系统，其特征在于，每个所述供液分管(320)上设有流量计(400)。
3.如权利要求2所述的用于化学机械抛光工艺的清洗系统，其特征在于，每个所述供液分管(320)上设有控制阀(500)。
4.如权利要求1所述的用于化学机械抛光工艺的清洗系统，其特征在于，所述用于化学机械抛光工艺的清洗系统还包括：
若干循环回液管，连通所述清洗装置(100)与所述供液装置(200)。
5.如权利要求4所述的用于化学机械抛光工艺的清洗系统，其特征在于，所述供液总管(310)上设有浓度检测器。
6.如权利要求4所述的用于化学机械抛光工艺的清洗系统，其特征在于，所述供液总管(310)上设有过滤器(600)。
7.如权利要求1至6任意一项所述的用于化学机械抛光工艺的清洗系统，其特征在于，所述用于化学机械抛光工艺的清洗系统还包括：
若干清洗废液排出管，与所述清洗装置(100)一一对应连通。
8.如权利要求7所述的用于化学机械抛光工艺的清洗系统，其特征在于，所述清洗装置(100)还包括设置在所述清洗槽中的喷淋组件，所述喷淋组件与所述供液分管(320)连通。
9.如权利要求7所述的用于化学机械抛光工艺的清洗系统，其特征在于，所述用于化学机械抛光工艺的清洗系统还包括：
控制组件，分别与所述流量计(400)、所述控制阀(500)以及所述浓度检测器信号连接。
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