TWI718753B - 漿料回收系統及其清潔方法 - Google Patents

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本發明提供了一種漿料回收系統，用於半導體拋光製程，包括：主體管路，所述主體管路依次連接漿料回收箱、回收單元以及漿料配料單元；第一支路，連接一液源與所述漿料回收箱，用於向所述漿料回收箱提供清潔液體；以及第一出口端，設置於所述主體管路上，並位於所述漿料配料單元與所述回收單元之間。

Description

漿料回收系統及其清潔方法
本發明涉及半導體設備領域，特別涉及一種漿料回收系統及其清潔方法。
隨著半導體技術的快速發展，積體電路器件已由高達幾十億個元器件集成，特徵尺寸也已進入奈米級，這就使半導體器件集成中包括近百道製程，其中平坦化製程是半導體製程處理中的重要步驟。平坦化製程通常通過拋光實現，在典型的化學拋光方法中，將基板（例如矽晶圓）直接與操作臺上的墊片接觸，在拋光期間，墊片和操作臺旋轉，將漿料塗於墊片上，該漿料與基板表面材料發生化學反應生成反應物並被去除，實現拋光效果。
通常拋光製程完成後的漿料（slurry）會通過漿料回收組件進行回收。圖1為現有漿料回收組件的示意圖，如圖1所示，現有漿料回收組件包括漿料回收箱（recycle tank）12、回收單元13、及漿料配料單元14，在回收時，放置在漿料回收箱12中的漿料通過回收單元13回收到漿料配料單元14中。但是，主體管路11內容易被漿料結晶堵塞，導致回收單元13抽取漿料的難度增加，效率降低，並且漿料回收箱12容易變髒，利用上述漿料回收組件對漿料進行回收時，也會導致基板例如晶圓表面產生顆粒污染物和使晶圓表面被結晶漿料劃傷。
本發明的目的在於提供一種漿料回收系統及其清潔方法，以清洗所述漿料回收系統中的結晶漿料，減少晶圓表面的顆粒污染物以及降低晶圓表面被結晶漿料劃傷的可能性。
為了實現上述目的，本發明提供了一種漿料回收系統，用於半導體拋光製程，包括： 主體管路，所述主體管路依次連接漿料回收箱、回收單元以及漿料配料單元； 第一支路，連接一液源與所述漿料回收箱，用於向所述漿料回收箱提供清潔液體；以及 第一出口端，設置於所述主體管路上，並位於所述漿料配料單元與所述回收單元之間。
根據本發明一實施例，在所述漿料回收系統中，所述第一支路上設置有第一支路閥，以打開或關閉所述第一支路，所述第一出口端設置有第一出口閥，以打開或關閉所述第一出口端。
根據本發明一實施例，在所述漿料回收系統中，還包括： 第二出口端，設置於所述漿料回收箱底部；所述第二出口端設置有第二出口閥，以打開或關閉所述第二出口端。
根據本發明一實施例，在所述漿料回收系統中，所述第一支路與所述漿料回收箱連接處設置有一噴嘴，以朝向所述漿料回收箱的內壁噴灑所述清潔液體。
根據本發明一實施例，在所述漿料回收系統中，所述第一支路與所述漿料回收箱連接處設置有一噴嘴，以朝向所述漿料回收箱的內壁噴灑所述清潔液體。
根據本發明一實施例，在所述漿料回收系統中，還包括： 第二支路，連接一氣源與所述主體管路，並位於所述漿料回收箱與所述回收單元之間，用於向所述主體管路提供清潔氣體；所述第二支路上設置有第二支路閥，以打開或關閉所述第二支路。
根據本發明一實施例，在所述漿料回收系統中，所述主體管路上設置有第一主體管路閥和第二主體管路閥，所述第一主體管路閥位於所述第一出口端與所述漿料配料單元之間，所述第二主體管路閥位於所述第二支路與所述漿料回收箱之間。
根據本發明一實施例，在所述漿料回收系統中，所述回收單元包括從遠離所述漿料回收箱的方向依次設置的過濾組件和泵組件，所述泵組件的入口朝向所述漿料回收箱，出口朝向所述過濾組件。
根據本發明一實施例，在所述漿料回收系統中，還包括：控制單元，具有可程式化邏輯控制器(PLC)組件。
本發明還提供了一種漿料回收系統的清潔方法，包括：第一步驟，關閉所述第一出口端與所述漿料配料單元之間的連接，通過所述第一支路向所述漿料回收箱提供清潔液體，並經過所述回收單元從所述第一出口端排出。
根據本發明一實施例，在所述的漿料回收系統的清潔方法中，還包括：第二步驟，關閉所述回收單元與所述漿料回收箱之間的連接，利用第二支路向所述主體管路提供清潔氣體，並經過所述回收單元從所述第一出口端排出。
根據本發明一實施例，在所述的漿料回收系統的清潔方法中，在執行所述第一步驟3分鐘~10分鐘之後，執行所述第二步驟。
根據本發明一實施例，在所述的漿料回收系統的清潔方法中，在執行所述第二步驟之後，還包括：打開所述回收單元與所述漿料回收箱之間的連接，使所述清潔氣體同時從所述第一出口端和第二出口端排出。
在本發明所提供的漿料回收系統中，通過在所述第一支路通入清潔液體，使所述清潔液體經過所述漿料回收箱、所述回收單元以及所述主體管路，從而及時清洗掉所述主體管路以及所述漿料回收箱中的結晶漿料，清潔並疏通所述主體管路以及所述漿料回收箱，以減少晶圓表面的顆粒污染物以及降低晶圓表面被結晶漿料劃傷的可能性；並且所述清潔液體從所述第一出口端排出，從而可以解決稀釋和污染漿料的問題。
下面將結合示意圖對本發明的具體實施方式進行更詳細的描述。根據下列描述和申請專利範圍，本發明的優點和特徵將更清楚。需說明的是，附圖均採用非常簡化的形式且均使用非精准的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
在下文中，術語“第一”“第二”等用於在類似要素之間進行區分，且未必是用於描述特定次序或時間順序。要理解，在適當情況下，如此使用的這些術語可替換。類似的，如果本文所述的方法包括一系列步驟，且本文所呈現的這些步驟的順序並非必須是可執行這些步驟的唯一順序，且一些所述的步驟可被省略和/或一些本文未描述的其他步驟可被添加到該方法。
在現有的拋光製程中，漿料需要通過漿料回收組件然後對晶圓進行拋光，但漿料在經過漿料回收組件時容易結晶，從而使漿料回收組件中存在較多結晶漿料，導致晶圓表面有顆粒污染物和使晶圓表面容易被結晶漿料劃傷。
為了解決上述問題，本發明提供了一種漿料回收系統，用於半導體拋光製程，圖2為本發明實施例提供的漿料回收系統的示意圖，如圖2所示，所述漿料回收系統包括： 主體管路11，所述主體管路11依次連接漿料回收箱12、回收單元13以及漿料配料單元14；第一支路21，連接一液源與所述漿料回收箱12，用於向所述漿料回收箱12提供清潔液體；以及第一出口端23，設置於所述主體管路11上，並位於所述漿料配料單元14與所述回收單元13之間。
所述回收單元13用於將放置在漿料回收箱12中的漿料回收到漿料配料單元14中，所述回收單元13可以包括泵組件41和過濾組件42，且從遠離所述漿料回收箱12的方向依次設置所述過濾組件42和所述泵組件41，所述泵組件41的入口朝向所述漿料回收箱12，出口朝向所述過濾組件42，以將漿料抽至所述漿料配料單元14中，並且進行過濾。
另外所述第一出口端23較佳地更靠近所述漿料配料單元14，以盡可能多的清潔所述主體管路11。並且，所述第一支路21上設置有第一支路閥22，以打開或關閉所述第一支路21；所述第一出口端23設置有第一出口閥24，以打開或關閉所述第一出口端23。
本發明通過在所述第一支路21通入清潔液體，使所述清潔液體經過所述漿料回收箱12、所述回收單元13以及所述主體管路11，從而及時清洗掉所述主體管路11以及所述漿料回收箱12中的結晶漿料，清潔並疏通所述主體管路11以及所述漿料回收箱12，以減少晶圓表面的顆粒污染物以及降低晶圓表面被結晶漿料劃傷的可能性；並且所述清潔液體從所述第一出口端23排出，從而可以解決稀釋和污染漿料的問題，較佳的，清潔所述漿料回收系統可以在拋光製程後或下一次拋光製程前進行。
進一步的，所述主體管路11上設置有第一主體管路閥31和第二主體管路閥32，所述第一主體管路閥31位於所述第一出口端23與所述漿料配料單元14之間，所述第二主體管路閥32位於所述第二支路28與所述漿料回收箱12之間。所述第一主體管路閥31和所述第二主體管路閥32關閉時用於隔斷所述主體管路11。
較佳的，所述漿料回收系統10還包括：第二出口端25，設置於所述漿料回收箱12底部，用於排出所述漿料回收箱12中的液體和/或氣體；所述第二出口端25設置有第二出口閥26，以打開或關閉所述第二出口端25，所述第二出口閥26在需要排出所述漿料回收箱12中的液體和/或氣體時打開。
較佳的，所述第一支路21與所述漿料回收箱12連接處設置有一噴嘴27，所述噴嘴27可以是包含多個小噴灑孔的噴嘴27，且其噴灑的方向呈扇形散開，所述噴嘴27設置於所述漿料回收箱12內並與所述第一支路21連通以朝向所述漿料回收箱12的內壁噴出所述清潔液體，使所述噴嘴27噴灑的清潔液體能接觸到所述漿料回收箱12的更廣的內壁範圍，從而可以更好的去除所述漿料回收箱12內壁上的結晶漿料。較佳的，所述清潔液體可以為去離子水（deionized water，簡稱DIW）。
在本發明所提供的漿料回收系統10中，還包括：第二支路28，用於連接一氣源與所述主體管路11，並位於所述漿料回收箱12與所述回收單元13之間，用於向所述主體管路11提供清潔氣體。並且，所述第二支路28上設置有第二支路閥29，以打開或關閉所述第二支路28。
具體的，從所述第二支路28通入的清潔氣體進入所述主體管路11，當關閉所述第二主體管路閥32時，所述清潔氣體從所述第一出口端23排出，以清潔所述主體管路11；當打開所述第二主體管路閥32時，所述清潔氣體從所述第一出口端23和所述第二出口端25同時排出，以清潔所述主體管路11以及所述漿料回收箱12。較佳的，所述清潔氣體可以為氮氣或其他不易發生反應的氣體。
在本發明所提供的漿料回收系統10中，所述漿料回收系統10還包括：控制單元，具有可程式化邏輯控制器（programmable logic controller, PLC）組件，用於控制所述清潔液體和/或所述清潔氣體的通入時間以及各閥門的開關。
本發明還提供了一種清潔上述漿料回收系統的清潔方法，清潔所述漿料回收系統可以在拋光製程後或下一次拋光製程前進行，所述清潔方法包括以下步驟： 第一步驟，打開所述第一支路閥22、所述第一出口閥24以及所述第二主體管路閥32，並關閉所述第一主體管路閥31、第二支路閥29以及所述第二出口閥26，從而關閉所述第一出口端23與所述漿料配料單元14之間的連接，接著利用通過所述第一支路21向所述漿料回收箱12提供清潔液體，所述清潔液體在所述泵組件41的作用下流入所述主體管路11，並經過所述回收單元13從所述第一出口端23排出，以沖洗所述漿料回收箱12以及所述主體管路11等。所述第一步驟執行3分鐘（min）~10min，較佳執行5min。
接著執行第二步驟，關閉所述第一主體管路閥31、所述第二主體管路閥32、所述第一支路閥22以及所述第二出口閥26，打開所述第二支路閥29以及所述第一出口閥24，從而關閉所述回收單元13與所述漿料回收箱12之間的連接，利用第二支路28向所述主體管路11提供清潔氣體，並經過所述回收單元13從所述第一出口端23排出，以清潔並吹乾所述主體管路11等。執行這一步驟約5min左右，接著同時打開所述第二主體管路閥32以及所述第二出口閥26，從而打開所述回收單元13與所述漿料回收箱12之間的連接，使所述清潔氣體同時所述第一出口端23和所述第二出口端25排出，從而清潔並吹乾所述主體管路11以及所述漿料回收箱12等。
另外，所述第二步驟的另一實施例如下，關閉所述第一主體管路閥31以及所述第一支路閥22，打開所述第二支路閥29、所述第一出口閥24、所述第二主體管路閥32以及所述第二出口閥26，使所述清潔氣體同時所述第一出口端23和所述第二出口端25排出，從而清潔並吹乾所述主體管路11以及所述漿料回收箱12等。
綜上，在本發明所提供的漿料回收系統，用於半導體拋光製程，通過在所述第一支路通入清潔液體，使清潔液體經過所述漿料回收箱、回收單元以及主體管路，從而及時清洗掉所述主體管路以及所述漿料回收箱中的結晶漿料，清潔並疏通所述主體管路以及所述漿料回收箱，以減少晶圓表面的顆粒污染物以及降低晶圓表面被結晶漿料劃傷的可能性；並且清潔液體從第一出口端排出，從而可以解決稀釋和污染漿料的問題。
上述實施例僅用於示例性地說明發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何所屬技術領域的技術人員，在不違背本發明的精神及範疇下，均可對本發明揭露的技術方案和技術內容做任何形式的等同替換或修改等變動，而仍屬於本發明的保護範圍之內。
10:漿料回收系統 11:主體管路 12:漿料回收箱 13:回收單元 14:漿料配料單元 21:第一支路 22:第一支路閥 23:第一出口端 24:第一出口閥 25:第二出口端 26:第二出口閥 27:噴嘴 28:第二支路 29:第二支路閥 31:第一主體管路閥 32:第二主體管路閥 41:泵組件 42:過濾組件
圖1為現有漿料回收組件的示意圖。
圖2顯示本發明實施例提供的漿料回收系統的示意圖。
無
10:漿料回收系統
11:主體管路
12:漿料回收箱
13:回收單元
14:漿料配料單元
21:第一支路
22:第一支路閥
23:第一出口端
24:第一出口閥
25:第二出口端
26:第二出口閥
27:噴嘴
28:第二支路
29:第二支路閥
31:第一主體管路閥
32:第二主體管路閥
41:泵組件
42:過濾組件

Claims (12)

  1. 一種漿料回收系統，用於半導體拋光製程，包括： 主體管路，所述主體管路依次連接漿料回收箱、回收單元以及漿料配料單元； 第一支路，連接一液源與所述漿料回收箱，用於向所述漿料回收箱提供清潔液體；以及 第一出口端，設置於所述主體管路上，並位於所述漿料配料單元與所述回收單元之間。
  2. 如請求項第1項所述的漿料回收系統，其中，所述第一支路上設置有第一支路閥，以打開或關閉所述第一支路，所述第一出口端設置有第一出口閥，以打開或關閉所述第一出口端。
  3. 如請求項第1項所述的漿料回收系統，還包括： 第二出口端，設置於所述漿料回收箱底部；所述第二出口端設置有第二出口閥，以打開或關閉所述第二出口端。
  4. 如請求項第1項所述的漿料回收系統，其中，所述第一支路與所述漿料回收箱連接處設置有一噴嘴，以朝向所述漿料回收箱的內壁噴灑所述清潔液體。
  5. 如請求項第1項所述的漿料回收系統，還包括： 第二支路，連接一氣源與所述主體管路，並位於所述漿料回收箱與所述回收單元之間，用於向所述主體管路提供清潔氣體；所述第二支路上設置有第二支路閥，以打開或關閉所述第二支路。
  6. 如請求項第5項所述的漿料回收系統，其中，所述主體管路上設置有第一主體管路閥和第二主體管路閥，所述第一主體管路閥位於所述第一出口端與所述漿料配料單元之間，所述第二主體管路閥位於所述第二支路與所述漿料回收箱之間。
  7. 如請求項第1項所述的漿料回收系統，其中，所述回收單元包括從遠離所述漿料回收箱的方向依次設置的過濾組件和泵組件，所述泵組件的入口朝向所述漿料回收箱，出口朝向所述過濾組件。
  8. 如請求項第1項所述的漿料回收系統，還包括：控制單元，具有可程式化邏輯控制器(PLC)組件。
  9. 一種如請求項第1至8項任一項所述的漿料回收系統的清潔方法，包括：第一步驟，關閉所述第一出口端與所述漿料配料單元之間的連接，通過所述第一支路向所述漿料回收箱提供清潔液體，並經過所述回收單元從所述第一出口端排出。
  10. 如請求項第9項所述的漿料回收系統的清潔方法，還包括：第二步驟，關閉所述回收單元與所述漿料回收箱之間的連接，利用第二支路向所述主體管路提供清潔氣體，並經過所述回收單元從所述第一出口端排出。
  11. 如請求項第10項所述的漿料回收系統的清潔方法，其中，在執行所述第一步驟3分鐘~10分鐘之後，執行所述第二步驟。
  12. 如請求項第10項所述的漿料回收系統的清潔方法，其中，在執行所述第二步驟之後，還包括：打開所述回收單元與所述漿料回收箱之間的連接，使所述清潔氣體同時從所述第一出口端和第二出口端排出。
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