專利名稱：化學機械拋光系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種晶圓處理系統(tǒng)，特別是有關(guān)一種集成式化學機械拋光系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含一晶圓拋光單元以及一拋光后清洗單元，其中拋光后清洗單元與晶圓拋光單元互相連結(jié)。
背景技術(shù)：
在半導體工業(yè)中，化學機械拋光(chemical mechanical polishing, CMP)技術(shù)常被用來平坦化晶圓上的材料層。在化學機械拋光操作過程中，拋光液會被分散在拋光墊的表面，并且拋光墊表面以及晶圓表面間彼此進行相對運動及摩擦，此相對運動會對晶圓表面造成機械以及化學的拋光作用力，經(jīng)過這樣的程序，可以得到一相當平整的晶圓表面。
在化學機械拋光處理程序中，拋光液是主要的成分，而且扮演重要的角色。通常，在化學機械拋光處理程序中，所使用的拋光液主要成分是懸浮在去離子水(deionizedwater)或是氫氧化鉀(KOH)水溶液中的二氧化娃膠體顆粒(colloidal silica)。拋光液通常經(jīng)由自動化拋光液供應裝置來提供，以確保其能被均勻的分散拋光液于拋光墊上。在公知技術(shù)中，使用過的拋光液首先會被排放至于廢液接收器，此廢液接收器位于化學機械拋光機臺內(nèi)，接著該使用過的拋光液會被儲存于廢液桶中，最后被棄置。經(jīng)過化學機械拋光的處理程序后，晶圓會被移送至清洗單元，并以聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)材質(zhì)的滾軸清洗刷進行刷洗。在清洗的過程中，一堿性化學物，例如四甲基氫氧化銨(tetramethyl ammonium hydroxide, TMAH),同時會被噴灑至晶圓表面，用來清洗晶圓的表面。但是，由于清洗晶圓過程中，四甲基氫氧化銨的用量龐大，使得此清洗步驟的平均單片晶圓耗費金額約I. 3至I. 5美元。因此，有必要更加改進化學機械拋光系統(tǒng)，降低晶圓拋光成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種改進過的化學機械拋光系統(tǒng)，包括一晶圓拋光單元及一拋光后清洗單元，此拋光后清洗單元與晶圓拋光單元相結(jié)合，用來降低整體晶圓拋光成本。本發(fā)明的化學機械拋光系統(tǒng)包括有一晶圓拋光單元，此晶圓拋光單元用來產(chǎn)生使用過的拋光液、一拋光液處理系統(tǒng)，用來接受并處理使用過的拋光液，並用夾萃取出一堿液、以及一拋光后清洗單元，使用萃取出的堿液來清洗一經(jīng)過拋光的晶圓表面。拋光后清洗單元包含有多個滾軸，用來支撐并轉(zhuǎn)動一晶圓、一清洗刷，用來刷洗晶圓、以及一噴灑棒，設置在清洗刷附近，用來將萃取出的堿液噴灑至經(jīng)過拋光的晶圓表面。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了讓本發(fā)明的上述目的、特征及優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實施方式，并配合附圖，作詳細說明如下。然而如下的優(yōu)選實施例與附圖只作參考與說明用途，并不能用來對本發(fā)明加以限制。


圖I是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的部分化學機械拋光系統(tǒng)的示意圖。圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例一化學機械拋光單元的各組成構(gòu)件。圖3是本發(fā)明優(yōu)選實施例一拋光后清洗單元的各組成構(gòu)件。其中，附圖標記說明如下I 化學機械拋光系統(tǒng)10晶圓拋光單元20 拋光后清洗單元100拋光平臺30 拋光液處理系統(tǒng)101轉(zhuǎn)軸 110 拋光墊120拋光頭122 晶圓130拋光液供應裝置140 廢液底槽144廢棄拋光液排放管路150 廢液桶202腔體212 滾軸清洗刷214噴灑棒214a 入口端252滾軸302 離心分離裝置304過濾裝置312 連接導管322連接導管342、344 閥件Pl泵浦P2 泵浦S拋光液S’ 使用過的拋光液S”液態(tài)拋光液S”’ 萃取出的堿液
具體實施例方式圖I是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的化學機械拋光系統(tǒng)I?；瘜W機械拋光系統(tǒng)I包含至少一晶圓拋光單元或一拋光單元10以及一拋光后清洗單元20，晶圓拋光單元10以及拋光后清洗單元20可以為同一化學機械拋光機臺的一部份，但不限于此。圖2是一拋光單元10的組態(tài)。通常，晶圓拋光單元10可以包括一連接于轉(zhuǎn)軸101的拋光平臺100，在化學機械拋光過程中，拋光平臺100會繞著轉(zhuǎn)軸101的軸心旋轉(zhuǎn)。此轉(zhuǎn)軸101可以被一馬達(圖未不)驅(qū)動。一拋光墊Iio設置于拋光平臺100上。一拋光頭120,用來固定并轉(zhuǎn)動一晶圓122。在拋光的過程中，一拋光液供應裝置130會噴灑拋光液S于拋光墊110上，拋光頭120會壓于轉(zhuǎn)動的晶圓122，使晶圓122與拋光墊110相接觸，并在拋光的過程中，使拋光墊110的表面與晶圓122產(chǎn)生相對運動及摩擦。上述的拋光液S，通常呈現(xiàn)堿性，可包含有拋光粒子、具有反應性的化學試劑，如過渡金屬錯合物鹽類或、氧化劑、以及一輔助劑，如溶劑、緩沖溶液、或安定試劑。含有鹽類或其它試劑的拋光液可以提供化學蝕刻的功能，而拋光顆粒在拋光墊的輔助下，則可以提供機械拋光的功能。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，上述的拋光液S可以是氧化物型，如陶瓷，或金屬拋光顆粒型。舉例來說，在氧化物型的拋光液中，顆粒可包含二氧化硅(SiO2)、氧化鈰(CeO2)、碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氧化鐵(Fe2O3)、氧化鋁(Al2O3)、或其它合適的氧化物。而金屬顆粒可包含鎢或銅等等。此拋光液的組成可含有高重量百分比的固體成分，如大約40% wt.或以上，而且固體成分中的拋光顆粒具有一平均粒徑，此粒徑呈現(xiàn)常態(tài)分布而且被限定在一定的范圍內(nèi)。舉例來說，對于氧化物形式拋光液，其粒徑限制在O. 05至5微米，對于鎢金屬拋光液，其粒徑限制在20至35微米。仍參考圖1，使用過的拋光液S’可以被廢液底槽140接收(圖2)，并且經(jīng)由廢棄拋光液排放管路144排放至一廢液桶150中。使用過的拋光液S’可以經(jīng)過一泵浦Pl (圖I)，加壓運送至一拋光液處理系統(tǒng)30。在另一實施例中，可以不用泵浦加壓運送使用過的拋光液S’，而只經(jīng)過重力作用，令使用過的拋光液S’自然流至拋光液處理系統(tǒng)30。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，拋光液處理系統(tǒng)30可以將使用過的拋光液S’中的懸浮顆粒，如拋光顆?；驋伖鈮|碎片，從堿性水溶液(如氫氧化鉀或氨水)分離出來。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，舉例來說，拋光液處理系統(tǒng)可包含一離心分離裝置302以及一過濾裝置304。首先，使用過的拋光液S’被加壓運送至離心分離裝置302，經(jīng)過由離心分離裝置302提供的離心力，使大部分位于使用過的拋光液S’內(nèi)的懸浮顆粒被分離出來，進而形成澄清的液態(tài)拋光液S”，此拋光液內(nèi)僅含非常微量的懸浮固體成分。在泵浦P2 的加壓下，澄清拋光液S”會經(jīng)由一連接導管312被運送至一過濾裝置304。剩余的懸浮顆粒會完全被過濾裝置移除，因此會形成一萃取出的堿液S”’。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，過濾裝置304可以為表面過濾式或曲徑垂直過濾式。舉例來說，過濾裝置304可包含薄膜或纖維介質(zhì)，此薄膜或纖維介質(zhì)足以過濾存在于使用過的拋光液S’內(nèi)的最小粒徑的拋光顆粒。上述萃取出的堿液S”’實質(zhì)上不含固體成分，且此萃取出的堿液S ”’會經(jīng)過連接導管322被輸送至拋光后清洗單元20，用來清潔晶圓的表面。另可分別設置一閥件342和一閥件344于連接導管312以及連接導管322內(nèi)，用來控制流體流量，或于管線維修時使用。當然，除上述的過濾裝置外，其它相類似的過濾裝置或過濾器也可以被設置于上述的拋光液處理系統(tǒng)30內(nèi)，而達到本發(fā)明的目的。圖3是一拋光后清洗單元20。一拋光后清洗單元20可以是單面式或雙面式晶圓刷洗清潔器，用來移除剩余在晶圓122表面的拋光液。在拋光后，晶圓122會被機械臂移送到拋光后清洗單元20。拋光后清洗單元20包含多個滾軸252，用來支撐并轉(zhuǎn)動一晶圓122，此時，晶圓122的待清潔面會朝向滾軸清洗刷212，且清洗的時候，晶圓122、滾軸252、滾軸清洗刷212都位于一腔體202內(nèi)。留在晶圓122表面的拋光液剩余物會被滾軸清洗刷212移除干凈。在刷洗以及清洗的過程中，萃取出的堿液S”’同時會被添加于晶圓122的待清潔面(如箭頭所示)。通常，萃取出的堿液S”’可經(jīng)過設置于清洗刷212附近的噴灑棒214噴灑出。噴灑棒214的入口端214a可以和上述的連接導管322相連接，且此連接導管322與圖2中的過濾裝置304的出口端相連接。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種化學機械拋光系統(tǒng)，其特征在于，包含有 一晶圓拋光單元，其產(chǎn)生使用過的拋光液； 一拋光液處理系統(tǒng)，用來接受并處理該使用過的拋光液，借以萃取出堿液；以及 一拋光后清洗單元，使用該萃取出的堿液來清洗經(jīng)過拋光的晶圓表面。
2.如權(quán)利要求I所述的化學機械拋光系統(tǒng)，其特征在于該拋光液處理系統(tǒng)包含有離心分離裝置以及過濾裝置。
3.如權(quán)利要求I所述的化學機械拋光系統(tǒng)，其特征在于該萃取出的堿液實質(zhì)上不含固體成分。
4.如權(quán)利要求I所述的化學機械拋光系統(tǒng)，其特征在于該拋光后清洗單元包含有多個滾軸，用來支撐并轉(zhuǎn)動晶圓、清洗刷，用來刷洗該晶圓、以及噴灑棒，設置在該清洗刷附近，用來將該萃取出的堿液噴灑至該經(jīng)過拋光的晶圓表面。
5.如權(quán)利要求4所述的化學機械拋光系統(tǒng)，其特征在于該噴灑棒的入口與該拋光液處理系統(tǒng)連接。
6.如權(quán)利要求I所述的化學機械拋光系統(tǒng)，其特征在于該拋光后清洗單元是刷洗清潔器。
7.如權(quán)利要求I所述的化學機械拋光系統(tǒng)，其特征在于該晶圓拋光單元包含有拋光平臺、拋光墊，設于該拋光平臺上、拋光頭，用來固定并轉(zhuǎn)動晶圓、以及拋光液供應裝置。
8.如權(quán)利要求I所述的化學機械拋光系統(tǒng)，其特征在于該萃取出的堿液包含有氫氧化鉀溶液。
9.如權(quán)利要求I所述的化學機械拋光系統(tǒng)，其特征在于該萃取出的堿液包含有氨水。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種化學機械拋光系統(tǒng)，包含有一晶圓拋光單元，其產(chǎn)生一使用過的拋光液、一拋光液處理系統(tǒng)，用來接受并處理使用過的拋光液，藉以萃取出一堿液、以及一拋光后清洗單元，使用萃取出的堿液來清洗一經(jīng)過拋光的晶圓表面。拋光后清洗單元包含有多個滾軸，用來支撐并轉(zhuǎn)動一晶圓、一清洗刷，用來刷洗晶圓、以及一噴灑棒，設置在清洗刷附近，用來將萃取出的堿液噴灑至拋光過的晶圓表面。
文檔編號B24B29/02GK102773787SQ20111016998
公開日2012年11月14日 申請日期2011年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月12日
發(fā)明者劉獻文, 劉立中, 陳逸男 申請人:南亞科技股份有限公司