用于抛光液体传输臂的清洁系统

技术领域

本公开内容涉及化学机械抛光，尤其涉及对将抛光液体传输到至抛光垫上的抛光液体传输臂的清洁。

背景技术

集成电路通常通过在硅晶片上依序沉积导电层、半导体层或绝缘层而形成于基板上。在制造集成电路期间的一个制造步骤是抛光填充层(filler layer)以暴露下面的绝缘层的顶部表面，例如，以形成在基板上的薄膜电路之间提供导电路径的过孔(via)、插塞及线。对于其他应用，例如氧化物抛光，平坦化填充层直到在非平坦表面上留下预定厚度为止。此外，基板表面的平坦化通常需要光刻。

化学机械抛光(CMP)是一种可接受的平坦化方法。此平坦化方法通常需要将基板固定在载具或抛光头上。基板的暴露的表面通常被放置抵靠旋转抛光垫。载具头提供可控的负载在基板上，以将该基板推挤抵靠抛光垫。抛光液体通常被抛光液体传输臂供应至抛光垫的表面。抛光液体传输臂亦可具有喷嘴，用以喷洒清洗流体至抛光垫上，以从抛光表面清除浆料或残骸。

发明内容

在一个方面中，一种抛光组件包括：用以支撑抛光垫的能够旋转的工作台；抛光液体传输臂，具有在底部开放的围护件(enclosure)和一个或多个端口，用以传输抛光液体和清洁流体向下通过该围护件的内部空间至该抛光垫上；和传输臂清洁工具，可移除地附加至该抛光液体传输臂，该清洁工具在该传输臂下方延伸，且具有面向传输臂的表面，该面向传输臂的表面被构形为使得该清洁工具把来自该抛光液体传输臂的该清洁流体引导至该抛光液体传输臂的该围护件的表面上。

在另一方面中，一种抛光液体传输臂清洁工具具有：传输臂清洁工具，包括面向臂的表面，该面向臂的表面被构形为用以将从抛光液体传输臂向下投射的清洁流体引导回到该抛光液体传输臂的围护件的内表面上；及保持耳片(retaining tab)，被构造为用以将该传输臂清洁工具固定至该抛光液体传输臂。

在另一方面中，一种抛光液体传输臂清洁工具包括：主体，被构造为用以可移除地固定至化学机械抛光系统的抛光液体传输臂；及插件，可移除地固定至该主体。该插件具有面向臂的表面，该面向臂的表面被构形为用以把来自该抛光液体传输臂的清洁流体引导回到该抛光液体传输臂的围护件的内表面。

在另一方面中，一种清洁抛光液体传输臂的方法包括：安装抛光液体传输臂清洁工具，以在抛光液体传输臂的围护件下方延伸；使清洁流体流动通过该抛光液体传输臂；及把来自该抛光液体传输臂的该清洁流体引导离开该清洁工具的表面回到该抛光液体传输臂的该围护件的表面。

各实施方案可选地可包括但不限于一个或多个以下优点。抛光品质可得以改善，例如，在抛光处理期间，由从抛光液体传输臂脱离的抛光浆料累积的干燥的研磨颗粒造成的刮擦及缺陷更少。此外，可降低归因于缺陷的报废的基板的数量。用于抛光系统的维护停机时间可显著减少。清洁处理的品质可得以改善，且在抛光液体传输臂上难以到达的地点可更易于得到清洁。这改善了抛光系统的生产率，并且减少了操作者的时间，因为把更少的时间专注于抛光液体传输臂清洁处理。清洁处理可通过调整清洁流体压强或清洁流体成分而得以迅速修改。

一个或更多个实施方案的细节在随附附图及以下说明中提及。其他方面、特征和优点将是从说明书和附图以及从权利要求显而易见的。

附图说明

图1A显示化学机械抛光系统的示意性截面图。

图1B显示安装在图1的化学机械抛光系统的抛光液体传输臂上的抛光液体传输臂清洁工具的示意性截面图。

图2显示安装在化学机械抛光系统的抛光液体传输臂上的抛光液体传输臂清洁工具的立体图。

图3A显示图1的化学机械抛光系统的抛光液体传输臂的截面图。

图3B显示图2的抛光液体传输臂清洁工具的立体图。

图3C显示固定至抛光液体传输臂的抛光液体传输臂清洁工具的截面图。

图4显示图2的具有凹窝(pocket)的抛光液体传输臂清洁工具的后立体图。

图5显示图2的抛光液体传输臂清洁工具的截面图。

图6A显示安装在化学机械抛光系统的抛光液体传输臂上的抛光液体传输臂清洁工具的另一实施方案的立体图。

图6B显示图6A的抛光液体传输臂清洁工具的截面图。

图7A显示抛光液体传输臂清洁工具的另一实施方案的下部部分的截面立体图。

图7B显示图7A的抛光液体传输臂清洁工具的截面图。

图8显示清洁抛光液体传输臂的方法。

类似的参考数字及代号在各个附图中指示类似的元件。

具体实施方式

在化学机械抛光期间，诸如研磨抛光浆料之类的抛光液体被抛光液体传输臂供应至抛光垫的表面。举例而言，抛光液体传输臂可具有将抛光液体分配至抛光垫的表面上的喷嘴。随着抛光液体冲击抛光垫，一些抛光液体可向上偏转且形成空中传播飞沫(airbornedroplet)。这些飞沫可积累在抛光液体传输臂上。此外，抛光液体可通过其他部件，例如载具头或调节头(conditioner head)，而散落离开(scatter off)抛光垫。

尽管一些抛光液体将流动离开(flow off)传输臂且可被收集在池盆(basin)中，一些抛光液体可干燥且在传输臂上累积。干燥的抛光液体在传输臂上随着时间的累积具有多重有害影响。举例而言，抛光液体中的研磨颗粒可形成聚集体，这些聚集体可之后从传输臂脱落且沉积至抛光表面上，由此造成刮擦及缺陷的危险。需要大量的非生产时间及操作者的付出来清洁抛光液体传输臂，以避免干燥的抛光液体的累积。

可易于附加至抛光液体传输臂且不需要装备拆解的抛光液体传输臂清洁工具能够减轻这些有害影响。

图1A显示抛光系统20，能够操作以抛光基板10。抛光系统20包括：能够旋转的工作台(platen)24，抛光垫25处于该工作台24上；和工作台护件(shield)26，该工作台护件26围绕该能够旋转的工作台24。能够旋转的工作台24可操作以绕轴线28旋转。举例而言，马达29可转动驱动轴22以旋转能够旋转的工作台24。

抛光系统20包括载具头70，载具头70可操作以保持基板10抵靠抛光垫25。载具头70从支撑结构72(例如转盘(carousel)或轨道)悬吊下来，并且通过载具驱动轴74连接至载具头旋转马达76，使得载具头可绕轴线71旋转。此外，载具头70可例如通过致动器驱动的转盘72中的径向槽中的移动、通过马达驱动的转盘的旋转、或通过致动器驱动的沿着轨道的前后移动，而横跨抛光垫25横向摆荡。在操作中，工作台24绕它的中心轴线28旋转，并且载具头绕它的中心轴线71旋转且横跨抛光垫25的顶部表面横向平移。

如图1中所显示，抛光系统20亦包括抛光液体传输系统30。抛光液体传输系统30包括被基座32支撑在工作台24之上的抛光液体传输臂34。可位于臂34的端部处的端口38通过流体线68(例如穿过固体主体的管道、管子、通路等等)耦接至抛光液体源78(例如储存器)。端口38可为喷嘴。在抛光期间，传输臂34能操作以从端口38分配抛光液体36。流过流体线68的抛光液体36的流动可被液体流动控制器(liquid flow controller；LFC)控制，该液体流动控制器进而可被机器控制器(例如计算机)控制。

抛光系统20亦包括一个或多个第二端口82，第二端口82可位于臂34的端部处或沿着臂定位。第二端口82通过流体线84(例如穿过固体主体的管道、管子、通路等等)耦接至清洁流体源86(例如储存器)。在清洁期间，传输臂34能操作以从端口82分配清洁流体88。第二端口82可为喷嘴，且喷嘴可喷洒清洁流体至抛光垫25上。清洁流体可为水、去离子水或异丙醇(isopropyl alcohol)溶液。流过流体线78的清洁流体88的流动可被液体流动控制器(LFC)控制，该液体流动控制器进而可被机器控制器例如(计算机)控制。

参照图3A，抛光液体传输臂34可形成围护件26，围护件26在底部40是开放的。尤其是，抛光液体传输臂34包括顶部(roof)44及从顶部44向下延伸的侧壁46。内部空间42在由顶部44的底部提供的顶面(ceiling)80与侧壁46的内表面58之间。

在清洁操作期间，清洁流体液体36向下流动，流过围护件26的内部空间42，流至抛光垫25上。围护件26能够对于约束来自端口82和/或离开抛光垫25的清洁流体的喷洒是有帮助的。

在其他实施方案中，在抛光液体传输臂34中的端口可在传输抛光液体36与清洁流体82之间切换。在其他实施方案中，抛光液体传输臂34可具有一个喷嘴，例如，在臂34的端部处的喷嘴，该喷嘴被构造为用以在传输抛光液体36与清洁流体82之间切换。

尽管图3A将抛光流体线68及清洁流体线84图示为在固体主体之中的通路，但这并非必须。一条流体线或这两条流体线可由臂的腔体内部、或在臂的顶上的管子或柔性管道来提供。

抛光液体36可以是具有研磨颗粒的浆料。随着抛光液体传输臂34通过喷嘴38分配抛光液体36。喷嘴38将抛光液体36引导至抛光垫10的表面。随着抛光液体36冲击抛光垫25，一些抛光液体36可向上反射且形成飞沫。尽管一些抛光液体36将流动离开抛光臂34且回到抛光垫25上并且可被收集在池盆中，但一些抛光液体36可干燥并且在抛光液体传输臂34上累积，例如，在侧壁46的内表面58上、在顶面80上和在喷嘴38上累积。后续的抛光操作将继续将抛光液体36沉积在抛光液体传输臂34上，并且抛光液体36可以干燥并且在抛光液体传输臂34上进一步积累。

抛光液体传输臂清洁工具50能够被可移除地附加至传输臂34。总的来说，清洁工具50形成壳体，当该壳体安装于传输臂上时，该壳体覆盖围护件26的至少底部。图1B和图2显示安装在抛光液体传输臂34上的抛光液体传输臂清洁工具50。当安装好时，清洁工具50在传输臂34下方延伸。在此构造中，清洁流体88向下流动，流过围护件26的内部空间42，并且冲击抛光液体传输臂清洁工具50，如图1B中所显示，并且被重新引导至抛光液体传输臂37的内部的顶面80。

抛光液体传输臂清洁工具50具有底板(floor)52及从底板52向上延伸的侧壁54。当安装好时，底板52在抛光液体传输臂34下方延伸且横跨抛光液体传输臂34的宽度延伸，并且侧壁54沿着传输臂36的外部表面56延伸。

清洁工具50可包括多个保持耳片(retaining tab)60，以将清洁工具支撑在臂34上。每个保持耳片60可从侧壁54延伸且可向内弯曲，即朝向相对侧壁弯曲。因此，当清洁工具50滑至臂34上时，保持耳片60在抛光液体传输臂34的顶部44之上延伸，以将清洁工具50固定至抛光液体传输臂34(见图3C)。

清洁工具50的前端通过前盖62围住。前盖62可连接侧壁54，且在侧壁54之间的空间之上延伸，臂34将配装到该空间中。前盖62防止清洁流体喷溅出清洁工具50的前面。清洁工具50的后端是开放的，使得清洁工具可滑至臂34上。除了前盖62之外，清洁工具50在顶上可以是开放的。

如图4中所显示，抛光液体清洁工具50具有面向传输臂的表面48，被构形为使得抛光液体传输臂清洁工具50把来自抛光液体传输臂34的清洁流体引导至侧壁46的内表面58上、至顶面80上、和至抛光液体传输臂34的喷嘴38上。面向臂的表面48可具有一个或更多个凹面64，以引导清洁流体向上回到围护件的内表面(例如顶面80及侧壁46的内表面58)。

如图4中所显示，凹面64可以是半圆形低谷(trough)。或者，如图5中所显示，凹面64可以是圆柱形的。凹面64的曲率被构造为使得向下行进的清洁流体88的飞沫的初始动量将承载围绕该曲线的且向上回到顶面88和壁的内表面58的飞沫88。在一些实施方案中，脊部90将一个凹面64与另一凹面64隔开。凹面64可通过超过一个的脊部而与另一凹面隔开。举例而言，第二脊部92可以在垂直于脊部90的方向上延伸。脊部90可位于喷嘴38正下方，以将清洁流体88喷洒分开，使得一部分喷洒被重新引导到一个地点而另一部分喷洒被重新引导到另一地点，使得一半的喷洒被引导到抛光液体传输臂34喷嘴38和顶面88及侧壁46的内表面58上的每一侧上。

在一些实施方案中，面向臂的表面48是主体52的顶部表面。

在一些实施方案中，主体52可被构造为用以接纳插件(insert)66(见图3C)。插件66可移除地固定至主体52。举例而言，插件66可滑至主体52顶部上的引导凹槽48a(见图3B)中。面向臂的表面48可以是插件66的顶部表面，使得插件66把来自抛光液体传输臂34的清洁流体引导回到抛光液体传输臂的内表面58及喷嘴38。

参照图6A及6B，取代从耳片悬吊下来的主体，抛光液体清洁工具50可包括上部盖110及下部盖120，上部盖110及下部盖120可拆卸地固定在一起的以形成完全围绕(如图6B中所显示，横向于臂的长度的截面周围)抛光液体传输臂34的壳体。举例而言，上部盖110可包括从顶面件114的边缘向下延伸的侧壁112，并且下部盖120可包括从底板件124的边缘向上延伸的侧壁122。上部盖110的侧壁112可以例如通过摩擦配合130被附加至下部盖120的侧壁122。清洁工具50的前盖62可以类似地通过上部和下部盖110、120的侧壁112、122来提供。为了组装，下部盖110可以位于抛光液体传输臂34的下方，且上部盖120可降低至适当位置以与下部盖110配合，由此围护臂34。

参照图7A及7B，下部盖120的底板件124(或图3A-3B的单件工具的底板)可包括用于将过多的清洁液体排出工具50的一个或更多个通道140。在一些实施方案中，有两个通道140，每个在插件48的各侧上。通道140可与侧壁122相邻。尤其是，两个平行的线性突起142可从底板件124延伸，并且在突起142与侧壁122之间的空间可提供通道140。插件66可配装在底板件124上且在两个突起142之间。每个通道的一端被前盖62挡住，但清洁液体可从相对端排出。

抛光液体传输臂清洁工具50可由金属或塑料制成。举例而言，清洁工具50可以是钢、铝、高密度聚乙烯或复合材料。

图8显示以抛光液体传输臂清洁工具清洁抛光液体传输臂的方法600。插件可插入清洁工具中(802)。插件具有面向臂的表面，该表面被构形为使得插件将把来自抛光液体传输臂的清洁流体引导回到抛光液体传输臂的表面。插件可具有多个凹窝，以引导清洁流体。抛光液体传输臂清洁工具安装在抛光液体传输臂上，使得面向臂的表面在抛光液体传输臂的围护件下方延伸(804)。抛光液体传输臂清洁工具保持耳片啮合在抛光液体传输臂的顶部之上。清洁流体流动通过抛光液体传输臂(806)。清洁流体被面向臂的表面引导回到抛光液体传输臂的围护件的表面(808)。从抛光液体传输臂移除抛光液体传输臂清洁工具(810)。

已描述了数个实施方式。然而，应理解可进行各种修改。因此，其他实施方式在随附权利要求的范围之中。