TW202245988A - 一種研磨裝置的清洗方法及系統 - Google Patents

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Abstract

本發明實施例公開了一種研磨裝置的清洗方法及系統，該清洗方法包括：在設定數量的矽片完成化學機械研磨操作後，向研磨墊的研磨面噴射鹼性液體以使得該研磨面上的顆粒物在該鹼性液體的作用下形成矽酸鹽；向該研磨面噴射高壓純水以沖洗該研磨面上殘留的該矽酸鹽以及該鹼性液體；在向該研磨面噴射該鹼性液體的過程中，利用修整器一端設置的清潔刷對該研磨面進行刷洗以去除該研磨面上形成的該矽酸鹽；和/或，在向該研磨面噴射該高壓純水的過程中，利用該清潔刷對該研磨面進行刷洗以去除該研磨面上殘留的該矽酸鹽以及該鹼性液體。

Description

一種研磨裝置的清洗方法及系統
本發明實施例屬於半導體製造技術領域，尤其關於一種研磨裝置的清洗方法及系統。
矽片作為半導體器件生產的基底，對其表面的平坦度以及顆粒含量等方面有非常嚴格的要求，為了滿足這些要求，通常需要對矽片進行化學機械研磨（Chemical Mechanical Polishing，CMP）。所謂化學機械研磨，通常是將矽片安裝到矽片載體上，並與旋轉的研磨墊接觸，同時研磨介質（例如漿液）被分配到研磨墊上且能夠被吸入至矽片與研磨墊之間的間隙中，矽片在研磨介質的化學作用及研磨頭的壓力作用下與研磨墊相互摩擦以去除多餘材料，最終使矽片的表面平坦化。
但是矽片在化學機械研磨完成後，會產生磨料顆粒等副產物並殘留在研磨墊的研磨面上，因此，在設定數量的矽片化學機械研磨之後，需要通過清潔刷對研磨墊進行刷洗以去除研磨墊上可能殘留的顆粒物。同時，在一定數量的矽片化學機械研磨完成後，研磨頭上也會殘留有一部分顆粒物，因此當研磨頭旋轉到研磨墊上方位置時，研磨頭上的殘留的顆粒物或者研磨腔體內的研磨顆粒會掉落至研磨墊上，則研磨墊上會產生二次殘留顆粒物，當對矽片進行研磨時，殘留在研磨墊上的二次殘留顆粒物也會對矽片表面造成刮傷。
有鑑於此，本發明實施例期望提供一種研磨裝置的清洗方法及系統；能夠去除研磨墊的研磨面上殘留的顆粒物，以降低矽片連續加工時產生劃傷的風險，提高了矽片的良率。
本發明實施例的技術方案是這樣實現的： 第一方面，本發明實施例提供了一種研磨裝置的清洗方法，該清洗方法包括： 在設定數量的矽片完成化學機械研磨操作後，向研磨墊的研磨面噴射鹼性液體以使得該研磨面上的顆粒物在該鹼性液體的作用下形成矽酸鹽； 向該研磨面噴射高壓純水以沖洗該研磨面上殘留的該矽酸鹽以及該鹼性液體； 在向該研磨面噴射該鹼性液體的過程中，利用修整器一端設置的清潔刷對該研磨面進行刷洗以去除該研磨面上形成的該矽酸鹽；和/或，在向該研磨面噴射該高壓純水的過程中，利用該清潔刷對該研磨面進行刷洗以去除該研磨面上殘留的該矽酸鹽以及該鹼性液體。
第二方面，本發明實施例提供了一種研磨裝置的清洗系統，該清洗系統包括：鹼性液體供應單元，高壓純水管，設置在修整器上的清潔刷以及控制單元；其中， 該控制單元用於向該鹼性液體供應單元發送第一控制指令，以使得該鹼性液體供應單元向研磨墊的研磨面噴射鹼性液體，以實現該研磨面上的顆粒物在該鹼性液體的作用下形成矽酸鹽；以及， 向該高壓純水管發送第二控制指令，以使得該高壓純水管向該研磨面噴射高壓純水，以沖洗該研磨面上殘留的該矽酸鹽以及該鹼性液體；以及， 向該清潔刷發送第三控制指令，以實現在該鹼性液體供應單元向該研磨面噴射該鹼性液體的過程中，對該研磨面進行刷洗；和/或，在該高壓純水管向該研磨面噴射該高壓純水的過程中，對該研磨面進行刷洗。
本發明實施例提供了一種研磨裝置的清洗方法及系統；在設定數量的矽片化學機械研磨完成後，對研磨墊的研磨面先噴射鹼性液體以使得研磨面上的顆粒物在鹼性液體的作用下形成矽酸鹽，並同時採用清潔刷對研磨墊上的矽酸鹽進行刷洗以去除研磨墊上的矽酸鹽，之後再利用高壓純水對研磨墊進行沖洗，並同時採用清潔刷對研磨墊進行刷洗，以徹底去除研磨墊上殘留的矽酸鹽和鹼性液體；研磨墊經過上述方法的清洗，可以去除研磨面上殘留的顆粒物，降低了矽片連續加工時產生劃傷的風險，提高了矽片的良率。
為利 貴審查委員了解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達到之功效，茲將本發明配合附圖及附件，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的申請範圍，合先敘明。
在本發明實施例的描述中，需要理解的是，術語“長度”、“寬度”、“上”、“下”、“前”、“後”、“左”、“右”、“豎直”、“水準”、“頂”、“底”“內”、“外”等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明實施例和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
此外，術語“第一”、“第二”僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個所述特徵。在本發明實施例的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
在本發明實施例中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係。對於本領域的具通常知識者而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明實施例中的具體含義。
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。
參見圖1，其示出了一種常規技術方案中研磨裝置的清洗系統100的結構示意圖，該清洗系統100包括高壓純水管101，修整器102，其中在修整器102的一端固定地設置有清潔刷103。可以理解地，在當前矽片化學機械研磨操作完成後，為了方便將研磨後的矽片轉移至下一步工序，研磨頭104會上升與研磨墊PAD分離，此時修整器102會在驅動軸105的帶動下旋轉以使得清潔刷103轉動至研磨墊PAD的上方，同時高壓純水管101也會隨著修整器102一起轉動至研磨墊PAD的上方。這樣，在打開高壓純水管101向研磨墊PAD噴射高壓純水來沖洗研磨墊PAD的過程中，清潔刷103會對研磨墊PAD進行刷洗，以去除殘留在研磨墊PAD上的顆粒物。
但是，利用高壓純水和清潔刷103對研磨墊PAD進行沖洗和刷洗僅僅依靠的是物理作用，在實際的清洗工作完成後，仍然會有部分顆粒物殘留在研磨墊PAD的研磨面上，致使後續待研磨的矽片的表面產生劃傷或表面顆粒含量過高，從而導致矽片的良率下降。
另一方面，在對研磨墊PAD刷洗完成後，清潔刷103上也會殘留一部分的顆粒物，因此當再次刷洗研磨墊PAD時，清潔刷103上殘留的顆粒物會轉移至研磨墊PAD的研磨面上，同樣地會致使後續待研磨的矽片的表面產生劃傷或表面顆粒含量過高，從而導致矽片的良率下降。
基於以上問題，本發明實施例期望能夠提供一種研磨裝置的清洗系統，該清洗系統能夠去除研磨墊PAD的研磨面上殘留的顆粒物，以降低矽片表面產生劃傷風險以及保證研磨後的矽片表面的顆粒含量達到標準要求，進而提高矽片的良率。
基於上述闡述，參見圖2，其示出了能夠實現本發明實施例技術方案的一種研磨裝置的清洗系統200，該清洗系統200具體包括：鹼性液體供應單元201，高壓純水管101，設置在修整器102上的清潔刷103以及控制單元202；其中， 該控制單元202用於向該鹼性液體供應單元201發送第一控制指令，以使得該鹼性液體供應單元201向研磨墊PAD的研磨面噴射鹼性液體，以實現該研磨面上的顆粒物在該鹼性液體的作用下形成矽酸鹽；以及， 向該高壓純水管101發送第二控制指令，以使得該高壓純水管101向該研磨面噴射高壓純水，以沖洗該研磨面上殘留的該矽酸鹽以及該鹼性液體；以及， 向該清潔刷103發送第三控制指令，以實現在該鹼性液體供應單元201向該研磨面噴射該鹼性液體的過程中，對該研磨面進行刷洗；和/或，在該高壓純水管101向該研磨面噴射該高壓純水的過程中，對該研磨面進行刷洗。
可以理解地，研磨墊PAD上殘留的顆粒物可以包括磨料顆粒以及矽片的磨屑，且磨料顆粒組成成分通常是二氧化矽，因此，上述這些顆粒物在鹼性液體的作用下，能夠形成矽酸鹽，這些矽酸鹽更容易被清潔刷103去除，且不易在清潔刷103上產生殘留顆粒物。
需要說明的是，如圖3所示，當研磨頭104上升與研磨墊PAD分離後，修整器102開始由圖中位置Ⅰ向圖中位置Ⅱ旋轉，在這個過程中，控制單元202會向修整器102上設置的清潔刷103發出第三控制指令，即當清潔刷103與研磨墊PAD接觸時清潔刷103開始刷洗研磨墊PAD的研磨面，同時，控制單元202向鹼性液體供應單元201發出第一控制指令，即鹼性液體供應單元201向研磨墊PAD的研磨面噴射鹼性液體；在修整器102由圖中位置Ⅱ向圖中位置Ⅰ回移的過程中，在清潔刷103刷洗研磨面的同時，控制單元202向高壓純水管101發出第二控制指令，即高壓純水管101向研磨面噴射高壓純水。當修整器102以及清潔刷103轉動至完全遠離研磨墊PAD後，控制單元202停止發送控制指令，此時即可進行後續待研磨矽片的化學機械研磨操作。其中，由圖3可知，位置Ⅰ表示的是研磨墊PAD的外部位置，位置Ⅱ表示的是研磨墊PAD的中央位置。
當然，在本發明實施例中，也可以在修整器106由位置Ⅰ轉動至位置Ⅱ，再回移至位置Ⅰ的過程中，控制單元202向清潔刷103發出第三控制指令，即清潔刷103刷洗研磨墊PAD，同時，控制單元202向鹼性液體供應單元201發出第一控制指令，即鹼性液體供應單元201一直向研磨墊PAD的研磨面噴射鹼性液體；而當修整器106再次由位置Ⅰ轉動至位置Ⅱ，再回移至位置Ⅰ的過程中，在清潔刷103刷洗研磨墊PAD的同時，控制單元202再向高壓純水管101發出第二控制指令，即高壓純水管101向研磨墊PAD的研磨面噴射高壓純水。
在本發明實施例中為了去除研磨墊PAD上的顆粒物，可以先通過鹼性液體供應單元201向研磨墊PAD的研磨面上噴射鹼性液體以使得研磨墊PAD上的顆粒物與鹼性液體發生化學反應形成矽酸鹽，同時採用清潔刷103對研磨面進行刷洗以去除研磨面上的矽酸鹽，其次，再通過高壓純水管101向研磨墊PAD的研磨面噴射高壓純水，在高壓純水的沖洗以及清潔刷103的刷洗的共同作用下，能夠同時去除研磨面上殘留的矽酸鹽和鹼性液體，以防止對後續待研磨的矽片的研磨過程造成影響。
同時，需要說明的是，在利用高壓純水沖洗研磨墊PAD上殘留的矽酸鹽以及鹼性液體的過程中，也能夠沖洗掉清潔刷103上殘留的矽酸鹽以及鹼性液體。
此外，需要說明的是，對於圖2所示的清洗系統200，不僅能夠去除研磨墊PAD表面殘留的顆粒物，而且也能夠使得研磨墊PAD溝槽內和小孔內的固結的釉化物與鹼性液體發生化學反應生成矽酸鹽，這些矽酸鹽在高壓純水的沖洗和清潔刷103的刷洗的共同作用下更易被去除，從而降低了後續待研磨的矽片產生劃傷的風險。
優選地，對於圖2所示的清洗系統200，在一些示例中，該清潔刷103的材質為尼龍或聚丙烯等耐鹼的聚合物。
此外，在矽片研磨完成後，研磨頭104上也會殘留有一部分的顆粒，在後續待加工的矽片進行研磨時，當研磨頭104旋轉到研磨墊PAD的上方位置時，研磨頭104上殘留的顆粒物或者研磨腔體內的顆粒物會掉落至研磨墊PAD上，則研磨墊PAD上會產生二次殘留顆粒物，同樣地這些二次殘留顆粒物會致使後續待研磨的矽片表面產生劃傷或表面顆粒含量過高，從而使得矽片的良率降低。
基於此，對於圖2所示的清洗系統200，在一些示例中，該清洗系統200還包括： 純水管203，該純水管203用於在設定數量的矽片化學機械研磨操作後，向研磨頭104噴射純水以沖洗該研磨頭104上殘留的顆粒物。
上述實施例對研磨裝置的清洗系統200的結構進行了具體闡述，因此基於上述相同的申請構思，參見圖4，其示出了一種研磨裝置的清洗方法，該清洗方法包括： S401、在設定數量的矽片完成化學機械研磨操作後，向研磨墊的研磨面噴射鹼性液體以使得該研磨面上的顆粒物在該鹼性液體的作用下形成矽酸鹽； S402、向該研磨面噴射高壓純水以沖洗該研磨面上殘留的該矽酸鹽以及該鹼性液體； S403、在向該研磨面噴射該鹼性液體的過程中，利用修整器一端設置的清潔刷對該研磨面進行刷洗以去除該研磨面上形成的該矽酸鹽；和/或，在向該研磨面噴射該高壓純水的過程中，利用該清潔刷對該研磨面進行刷洗以去除該研磨面上殘留的該矽酸鹽以及該鹼性液體。
對於圖4所示的技術方案，在設定數量的矽片化學機械研磨完成後，對研磨墊的研磨面先噴射鹼性液體以使得研磨面上的顆粒物在鹼性液體的作用下形成矽酸鹽，並同時採用清潔刷對研磨墊上的矽酸鹽進行刷洗以去除研磨墊上的矽酸鹽，之後再利用高壓純水對研磨墊進行沖洗，並同時採用清潔刷對研磨墊進行刷洗，以徹底去除研磨墊以及清潔刷103上殘留的矽酸鹽和鹼性液體；因此，研磨墊經過上述方法的清洗，可以去除研磨面上殘留的顆粒物，降低了矽片連續加工時產生劃傷的風險，提高了矽片的良率。
對於圖4所示的技術方案，在一些示例中，該鹼性液體為不含金屬離子的有機堿溶液。具體來說，鹼性液體可以為胺類或季銨鹽在水中的分散液，以防止對矽片的表面造成金屬污染。
對於上述示例，在一些具體的實現方式中，該鹼性液體的PH值為8-10。可以理解地，矽片在進行化學機械研磨時，常用的研磨液的PH值可達到11，因此在本發明實施例中，相對於研磨液對研磨墊PAD的腐蝕程度，本發明實施例中所使用的鹼性液體對研磨墊PAD的腐蝕作用較小，不會影響後續待加工的矽片的研磨效果。
對於上述示例，在一些具體的實現方式中，優選地，該鹼性液體的流量為0.5 L/min至4 L/min。可以理解地，為了達到較好的堿洗效果，可以根據研磨墊PAD上殘留的顆粒物的含量控制鹼性液體的流量，以使得研磨墊PAD上殘留的顆粒物完全和鹼性液體中和反應生成矽酸鹽的基礎上，盡可能地減少研磨墊PAD上殘留的鹼性液體的含量，以降低對研磨墊PAD的腐蝕程度。
對於圖4所示的技術方案，在一些示例中，優選地，該清潔刷的材質為尼龍或聚丙烯等耐鹼的聚合物。
對於圖4所示的技術方案，在一些示例中，參見圖5，該清洗方法還包括： S404、在設定數量的矽片完成化學機械研磨操作後，採用純水沖洗研磨頭上殘留的顆粒物。
需要說明的是：本發明實施例所記載的技術方案之間，在不衝突的情況下，可以任意組合。
以上僅為本發明之較佳實施例，並非用來限定本發明之實施範圍，如果不脫離本發明之精神和範圍，對本發明進行修改或者等同替換，均應涵蓋在本發明申請專利範圍的保護範圍當中。
PAD:研磨墊 100:清洗系統 101:高壓純水管 102:修整器 103:清潔刷 104:研磨頭 105:驅動軸 106:修整器 200:清洗系統 201:鹼性液體供應單元 202:控制單元 203:純水管 S401-S403:步驟 S401-S404:步驟
圖1為本發明實施例提供的常規技術方案中研磨裝置的清洗系統結構示意圖； 圖2為本發明實施例提供的一種研磨裝置的清洗系統結構示意圖； 圖3為本發明實施例提供的修整器的作業方法示意圖； 圖4為本發明實施例提供的一種研磨裝置的清洗方法流程示意圖； 圖5為本發明實施例提供的另一種研磨裝置的清洗方法流程示意圖。
S401-S403:步驟

Claims (9)

  1. 一種研磨裝置的清洗方法，該清洗方法包括： 在設定數量的矽片完成化學機械研磨操作後，向研磨墊的研磨面噴射鹼性液體以使得該研磨面上的顆粒物在該鹼性液體的作用下形成矽酸鹽； 向該研磨面噴射高壓純水以沖洗該研磨面上殘留的該矽酸鹽以及該鹼性液體； 在向該研磨面噴射該鹼性液體的過程中，利用修整器一端設置的清潔刷對該研磨面進行刷洗以去除該研磨面上形成的該矽酸鹽；和/或，在向該研磨面噴射該高壓純水的過程中，利用該清潔刷對該研磨面進行刷洗以去除該研磨面上殘留的該矽酸鹽以及該鹼性液體。
  2. 如請求項1所述之研磨裝置的清洗方法，其中，該鹼性液體為不含金屬離子的有機堿溶液。
  3. 如請求項2所述之研磨裝置的清洗方法，其中，該鹼性液體的PH值為8-10。
  4. 如請求項3所述之研磨裝置的清洗方法，其中，該鹼性液體的流量為0.5 L/min至4 L/min。
  5. 如請求項1所述之研磨裝置的清洗方法，其中，該清潔刷的材質為尼龍或聚丙烯的耐鹼的聚合物。
  6. 如請求項1所述之研磨裝置的清洗方法，其中，該清洗方法還包括： 在設定數量的矽片完成化學機械研磨操作後，採用純水沖洗研磨頭上殘留的顆粒物。
  7. 一種研磨裝置的清洗系統，包括：鹼性液體供應單元，高壓純水管，設置在修整器上的清潔刷以及控制單元；其中， 該控制單元用於向該鹼性液體供應單元發送第一控制指令，以使得該鹼性液體供應單元向研磨墊的研磨面噴射鹼性液體，以實現該研磨面上的顆粒物在該鹼性液體的作用下形成矽酸鹽；以及， 向該高壓純水管發送第二控制指令，以使得該高壓純水管向該研磨面噴射高壓純水，以沖洗該研磨面上殘留的該矽酸鹽以及該鹼性液體；以及， 向該清潔刷發送第三控制指令，以實現在該鹼性液體供應單元向該研磨面噴射該鹼性液體的過程中，對該研磨面進行刷洗；和/或，在該高壓純水管向該研磨面噴射該高壓純水的過程中，對該研磨面進行刷洗。
  8. 如請求項7所述之研磨裝置的清洗系統，其中，該清潔刷的材質為尼龍或聚丙烯的耐鹼的聚合物。
  9. 如請求項7所述之研磨裝置的清洗系統，其中，該清洗系統還包括： 純水管，該純水管用於在設定數量的矽片完成化學機械研磨操作後，向研磨頭噴射純水以沖洗該研磨頭上殘留的顆粒物。
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