一种研磨装置的清洗方法及系统与流程

1.本发明实施例涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种研磨装置的清洗方法及系统。


背景技术：

2.硅片作为半导体器件生产的基底，对其表面的平坦度以及颗粒含量等方面有非常严格的要求，为了满足这些要求，通常需要对硅片进行化学机械研磨(chemical mechanical polishing，cmp)。所谓化学机械研磨，通常是将硅片安装到硅片载体上，并与旋转的研磨垫接触，同时研磨介质(例如浆液)被分配到研磨垫上且能够被吸入至硅片与研磨垫之间的间隙中，硅片在研磨介质的化学作用及研磨头的压力作用下与研磨垫相互摩擦以去除多余材料，最终使硅片的表面平坦化。
3.但是硅片在化学机械研磨完成后，会产生磨料颗粒等副产物并残留在研磨垫的研磨面上，因此，在设定数量的硅片化学机械研磨之后，需要通过清洁刷对研磨垫进行刷洗以去除研磨垫上可能残留的颗粒物。同时，在一定数量的硅片化学机械研磨完成后，研磨头上也会残留有一部分颗粒物，因此当研磨头旋转到研磨垫上方位置时，研磨头上的残留的颗粒物或者研磨腔体内的研磨颗粒会掉落至研磨垫上，则研磨垫上会产生二次残留颗粒物，当对硅片进行研磨时，残留在研磨垫上的二次残留颗粒物也会对硅片表面造成刮伤。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明实施例期望提供一种研磨装置的清洗方法及系统；能够去除研磨垫的研磨面上残留的颗粒物，以降低硅片连续加工时产生划伤的风险，提高了硅片的良率。
5.本发明实施例的技术方案是这样实现的：
6.第一方面，本发明实施例提供了一种研磨装置的清洗方法，所述清洗方法包括：
7.在设定数量的硅片完成化学机械研磨操作后，向研磨垫的研磨面喷射碱性液体以使得所述研磨面上的颗粒物在所述碱性液体的作用下形成硅酸盐；
8.向所述研磨面喷射高压纯水以冲洗所述研磨面上残留的所述硅酸盐以及所述碱性液体；
9.在向所述研磨面喷射所述碱性液体的过程中，利用修整器一端设置的清洁刷对所述研磨面进行刷洗以去除所述研磨面上形成的所述硅酸盐；和/或，在向所述研磨面喷射所述高压纯水的过程中，利用所述清洁刷对所述研磨面进行刷洗以去除所述研磨面上残留的所述硅酸盐以及所述碱性液体。
10.第二方面，本发明实施例提供了一种研磨装置的清洗系统，所述清洗系统包括：碱性液体供应单元，高压纯水管，设置在修整器上的清洁刷以及控制单元；其中，
11.所述控制单元用于向所述碱性液体供应单元发送第一控制指令，以使得所述碱性液体供应单元向研磨垫的研磨面喷射碱性液体，以实现所述研磨面上的颗粒物在所述碱性
液体的作用下形成硅酸盐；以及，
12.向所述高压纯水管发送第二控制指令，以使得所述高压纯水管向所述研磨面喷射高压纯水，以冲洗所述研磨面上残留的所述硅酸盐以及所述碱性液体；以及，
13.向所述清洁刷发送第三控制指令，以实现在所述碱性液体供应单元向所述研磨面喷射所述碱性液体的过程中，对所述研磨面进行刷洗；和/或，在所述高压纯水管向所述研磨面喷射所述高压纯水的过程中，对所述研磨面进行刷洗。
14.本发明实施例提供了一种研磨装置的清洗方法及系统；在设定数量的硅片化学机械研磨完成后，对研磨垫的研磨面先喷射碱性液体以使得研磨面上的颗粒物在碱性液体的作用下形成硅酸盐，并同时采用清洁刷对研磨垫上的硅酸盐进行刷洗以去除研磨垫上的硅酸盐，之后再利用高压纯水对研磨垫进行冲洗，并同时采用清洁刷对研磨垫进行刷洗，以彻底去除研磨垫上残留的硅酸盐和碱性液体；研磨垫经过上述方法的清洗，可以去除研磨面上残留的颗粒物，降低了硅片连续加工时产生划伤的风险，提高了硅片的良率。
附图说明
15.图1为本发明实施例提供的常规技术方案中研磨装置的清洗系统结构示意图。
16.图2本发明实施例提供的一种研磨装置的清洗系统结构示意图。
17.图3为本发明实施例提供的修整器的作业方法示意图。
18.图4为本发明实施例提供的一种研磨装置的清洗方法流程示意图。
19.图5为本发明实施例提供的另一种研磨装置的清洗方法流程示意图。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
21.参见图1，其示出了一种常规技术方案中研磨装置的清洗系统100的结构示意图，该清洗系统100包括高压纯水管101，修整器102，其中在修整器102的一端固定地设置有清洁刷103。可以理解地，在当前硅片化学机械研磨操作完成后，为了方便将研磨后的硅片转移至下一步工序，研磨头104会上升与研磨垫pad分离，此时修整器102会在驱动轴105的带动下旋转以使得清洁刷103转动至研磨垫pad的上方，同时高压纯水管101也会随着修整器102一起转动至研磨垫pad的上方。这样，在打开高压纯水管101向研磨垫pad喷射高压纯水来冲洗研磨垫pad的过程中，清洁刷103会对研磨垫pad进行刷洗，以去除残留在研磨垫pad上的颗粒物。
22.但是，利用高压纯水和清洁刷103对研磨垫pad进行冲洗和刷洗仅仅依靠的是物理作用，在实际的清洗工作完成后，仍然会有部分颗粒物残留在研磨垫pad的研磨面上，致使后续待研磨的硅片的表面产生划伤或表面颗粒含量过高，从而导致硅片的良率下降。
23.另一方面，在对研磨垫pad刷洗完成后，清洁刷103上也会残留一部分的颗粒物，因此当再次刷洗研磨垫pad时，清洁刷103上残留的颗粒物会转移至研磨垫pad的研磨面上，同样地会致使后续待研磨的硅片的表面产生划伤或表面颗粒含量过高，从而导致硅片的良率下降。
24.基于以上问题，本发明实施例期望能够提供一种研磨装置的清洗系统，该清洗系
统能够去除研磨垫pad的研磨面上残留的颗粒物，以降低硅片表面产生划伤风险以及保证研磨后的硅片表面的颗粒含量达到标准要求，进而提高硅片的良率。
25.基于上述阐述，参见图2，其示出了能够实现本发明实施例技术方案的一种研磨装置的清洗系统200，所述清洗系统200具体包括：碱性液体供应单元201，高压纯水管101，设置在修整器102上的清洁刷103以及控制单元202；其中，
26.所述控制单元202用于向所述碱性液体供应单元201发送第一控制指令，以使得所述碱性液体供应单元201向研磨垫pad的研磨面喷射碱性液体，以实现所述研磨面上的颗粒物在所述碱性液体的作用下形成硅酸盐；以及，
27.向所述高压纯水管101发送第二控制指令，以使得所述高压纯水管101向所述研磨面喷射高压纯水，以冲洗所述研磨面上残留的所述硅酸盐以及所述碱性液体；以及，
28.向所述清洁刷103发送第三控制指令，以实现在所述碱性液体供应单元201向所述研磨面喷射所述碱性液体的过程中，对所述研磨面进行刷洗；和/或，在所述高压纯水管101向所述研磨面喷射所述高压纯水的过程中，对所述研磨面进行刷洗。
29.可以理解地，研磨垫pad上残留的颗粒物可以包括磨料颗粒以及硅片的磨屑，且磨料颗粒组成成分通常是二氧化硅，因此，上述这些颗粒物在碱性液体的作用下，能够形成硅酸盐，这些硅酸盐更容易被清洁刷103去除，且不易在清洁刷103上产生残留颗粒物。
30.需要说明的是，如图3所示，当研磨头104上升与研磨垫pad分离后，修整器102开始由图中位置ⅰ向图中位置ⅱ旋转，在这个过程中，控制单元202会向修整器102上设置的清洁刷103发出第三控制指令，即当清洁刷103与研磨垫pad接触时清洁刷103开始刷洗研磨垫pad的研磨面，同时，控制单元202向碱性液体供应单元201发出第一控制指令，即碱性液体供应单元201向研磨垫pad的研磨面喷射碱性液体；在修整器102由图中位置ⅱ向图中位置ⅰ回移的过程中，在清洁刷103刷洗研磨面的同时，控制单元202向高压纯水管101发出第二控制指令，即高压纯水管101向研磨面喷射高压纯水。当修整器102以及清洁刷103转动至完全远离研磨垫pad后，控制单元202停止发送控制指令，此时即可进行后续待研磨硅片的化学机械研磨操作。其中，由图3可知，位置ⅰ表示的是研磨垫pad的外部位置，位置ⅱ表示的是研磨垫pad的中央位置。
31.当然，在本发明实施例中，也可以在修整器106由位置ⅰ转动至位置ⅱ，再回移至位置ⅰ的过程中，控制单元202向清洁刷103发出第三控制指令，即清洁刷103刷洗研磨垫pad，同时，控制单元202向碱性液体供应单元201发出第一控制指令，即碱性液体供应单元201一直向研磨垫pad的研磨面喷射碱性液体；而当修整器106再次由位置ⅰ转动至位置ⅱ，再回移至位置ⅰ的过程中，在清洁刷103刷洗研磨垫pad的同时，控制单元202再向高压纯水管101发出第二控制指令，即高压纯水管101向研磨垫pad的研磨面喷射高压纯水。
32.在本发明实施例中为了去除研磨垫pad上的颗粒物，可以先通过碱性液体供应单元201向研磨垫pad的研磨面上喷射碱性液体以使得研磨垫pad上的颗粒物与碱性液体发生化学反应形成硅酸盐，同时采用清洁刷103对研磨面进行刷洗以去除研磨面上的硅酸盐，其次，再通过高压纯水管101向研磨垫pad的研磨面喷射高压纯水，在高压纯水的冲洗以及清洁刷103的刷洗的共同作用下，能够同时去除研磨面上残留的硅酸盐和碱性液体，以防止对后续待研磨的硅片的研磨过程造成影响。
33.同时，需要说明的是，在利用高压纯水冲洗研磨垫pad上残留的硅酸盐以及碱性液
体的过程中，也能够冲洗掉清洁刷103上残留的硅酸盐以及碱性液体。
34.此外，需要说明的是，对于图2所示的清洗系统200，不仅能够去除研磨垫pad表面残留的颗粒物，而且也能够使得研磨垫pad沟槽内和小孔内固结的釉化物与碱性液体发生化学反应生成硅酸盐，这些硅酸盐在高压纯水的冲洗和清洁刷103的刷洗的共同作用下更易被去除，从而降低了后续待研磨的硅片产生划伤的风险。
35.优选地，对于图2所示的清洗系统200，在一些示例中，所述清洁刷103的材质为尼龙或聚丙烯等耐碱的聚合物。
36.此外，在硅片研磨完成后，研磨头104上也会残留有一部分的颗粒，在后续待加工的硅片进行研磨时，当研磨头104旋转到研磨垫pad的上方位置时，研磨头104上残留的颗粒物或者研磨腔体内的颗粒物会掉落至研磨垫pad上，则研磨垫pad上会产生二次残留颗粒物，同样地这些二次残留颗粒物会致使后续待研磨的硅片表面产生划伤或表面颗粒含量过高，从而使得硅片的良率降低。
37.基于此，对于图2所示的清洗系统200，在一些示例中，所述清洗系统200还包括：
38.纯水管203，所述纯水管203用于在设定数量的硅片化学机械研磨操作后，向研磨头104喷射纯水以冲洗所述研磨头104上残留的颗粒物。
39.上述实施例对研磨装置的清洗系统200的结构进行了具体阐述，因此基于上述相同的发明构思，参见图4，其示出了一种研磨装置的清洗方法，所述清洗方法包括：
40.s401、在设定数量的硅片完成化学机械研磨操作后，向研磨垫pad的研磨面喷射碱性液体以使得所述研磨面上的颗粒物在所述碱性液体的作用下形成硅酸盐；
41.s402、向所述研磨面喷射高压纯水以冲洗所述研磨面上残留的所述硅酸盐以及所述碱性液体；
42.s403、在向所述研磨面喷射所述碱性液体的过程中，利用修整器一端设置的清洁刷对所述研磨面进行刷洗以去除所述研磨面上形成的所述硅酸盐；和/或，在向所述研磨面喷射所述高压纯水的过程中，利用所述清洁刷对所述研磨面进行刷洗以去除所述研磨面上残留的所述硅酸盐以及所述碱性液体。
43.对于图4所示的技术方案，在设定数量的硅片化学机械研磨完成后，对研磨垫的研磨面先喷射碱性液体以使得研磨面上的颗粒物在碱性液体的作用下形成硅酸盐，并同时采用清洁刷对研磨垫上的硅酸盐进行刷洗以去除研磨垫上的硅酸盐，之后再利用高压纯水对研磨垫进行冲洗，并同时采用清洁刷对研磨垫进行刷洗，以彻底去除研磨垫以及清洁刷103上残留的硅酸盐和碱性液体；因此，研磨垫经过上述方法的清洗，可以去除研磨面上残留的颗粒物，降低了硅片连续加工时产生划伤的风险，提高了硅片的良率。
44.对于图4所示的技术方案，在一些示例中，所述碱性液体为不含金属离子的有机碱溶液。具体来说，碱性液体可以为胺类或季铵盐在水中的分散液，以防止对硅片的表面造成金属污染。
45.对于上述示例，在一些具体的实现方式中，所述碱性液体的ph值为8
‑
10。可以理解地，硅片在进行化学机械研磨时，常用的研磨液的ph值可达到11，因此在本发明实施例中，相对于研磨液对研磨垫pad的腐蚀程度，本发明实施例中所使用的碱性液体对研磨垫pad的腐蚀作用较小，不会影响后续待加工的硅片的研磨效果。
46.对于上述示例，在一些具体的实现方式中，优选地，所述碱性液体的流量为0.5l/
min至4l/min。可以理解地，为了达到较好的碱洗效果，可以根据研磨垫pad上残留的颗粒物的含量控制碱性液体的流量，以使得研磨垫pad上残留的颗粒物完全和碱性液体中和反应生成硅酸盐的基础上，尽可能地减少研磨垫pad上残留的碱性液体的含量，以降低对研磨垫pad的腐蚀程度。
47.对于图4所示的技术方案，在一些示例中，优选地，所述清洁刷的材质为尼龙或聚丙烯等耐碱的聚合物。
48.对于图4所示的技术方案，在一些示例中，参见图5，所述清洗方法还包括：
49.s404、在设定数量的硅片完成化学机械研磨操作后，采用纯水冲洗研磨头上残留的颗粒物。
50.需要说明的是：本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
51.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。