專利名稱：自我清潔并可調節的漿料傳送臂的制作方法
技術領域：
本發明的實施例涉及用于研磨襯底的設備和方法，尤其是漿料分配器和清洗臂及其方法。
背景技術：
通常通過在襯底上沉積導電、半導電或絕緣層以形成集成電路。在沉積每一層后， 蝕刻該層以產生電路特征。因為連續沉積和蝕刻一系列層，所以襯底最上面的暴露表面可能成為非平面的并需要平坦化。當在襯底上形成的層的厚度因為形成在襯底上的電路的幾何不均勻而在襯底表面處變化時，產生這種非平面表面。在有多個圖案化的基礎層的應用中，高峰和低谷之間高度差異變得更加嚴重，可能有幾個微米。化學機械研磨(CMP)是一種平坦化制程，其涉及以含有研磨成分的化學漿料對可旋轉研磨墊進行潤濕，并且利用該潤濕的墊對襯底前表面進行機械研磨。該墊是安裝在可旋轉平臺上的，并且可旋轉襯底承載件被用來對襯底背面施加向下壓力。在研磨期間，通過漿料分配臂將漿料分配到墊上。在承載件和墊之間的力以及它們之間的相對旋轉與漿料的機械和化學效應結合用來研磨襯底表面。圖1描述了 CMP系統10，其中襯底38被承載件頭46保持，該承載件頭46繞襯底 38的中心軸旋轉。在接觸由承載件頭46所保持的旋轉襯底38的底部表面時，圓形研磨墊 40旋轉。旋轉襯底38在離開研磨墊40中心的區域中接觸該旋轉研磨墊40。經由供應線 14和16，設置在研磨墊40的表面上的漿料傳遞臂15在研磨墊40上分配漿料17 (例如包括研磨料和至少一種化學反應劑)。漿料17被傳遞至研磨墊40的中心，以化學鈍化或氧化被研磨襯底的表面上的層并磨除或拋光選定層。漿料中的反應劑與襯底表面的膜作用，以利于研磨。研磨墊、磨粒和反應劑與襯底表面的作用導致期望層的受控研磨。在CMP中遇到的一個問題是被傳遞到研磨墊的漿料可能凝固，且與從襯底移除的物質一同堵塞墊上的凹槽或其它特征，從而減少后續研磨步驟的效果并且增加缺陷的可能性。因此，清洗臂已被結合到一些CMP系統中來向研磨墊提供水或清洗溶液，以利于從研磨墊的凹槽清洗凝結的漿料和其它材料。然而，CMP系統遇到幾個缺點。首先，漿料傳遞線經常被線內的濃縮漿料堵塞。此外，清洗臂通常是在墊上的固定位置，因此一次只能分配給一個位置。此外，清洗臂必須設置在墊的中心，以將清洗劑傳遞到研磨墊的該部分。根據襯底承載件頭的相對于研磨墊的位置，可能無法完成研磨墊的中央部分的清洗，除非從墊移開襯底承載件頭并且停止研磨步驟。因此，存在提供漿料傳遞和清洗系統的需要，其能夠自行清潔而且能夠在整個研磨墊表面上可調節地傳遞漿料劑和清洗劑，而不必設置在整個研磨墊上。
發明內容
本發明的實施例，提供了一種用于化學機械研磨(CMP)設備的漿料傳遞和清洗系統，其能夠自行清洗而且可以在整個研磨墊表面上可調節地傳遞漿料劑和清洗劑而不必設置在整個研磨墊上。在一個實施例中，提供一種用于傳遞流體的設備，其包括傳遞臂，其可旋轉地連接到基座并且從該基座沿徑向延伸；至少一個漿料傳遞線，其至少部分沿著該傳遞臂的長度延伸；至少一個清洗劑傳遞線，其至少部分沿著該傳遞臂的長度延伸；以及設置在傳遞臂上的鉸鏈組件。該設備還可以包含至少一個噴嘴，其設置在傳遞臂下方并連接到至少一個清洗劑傳遞線。至少一個噴嘴可以以離開所述傳遞臂的水平面的垂直角度安裝。該噴嘴的尖端可以具有相對于所述傳遞臂的水平面在約30°到約60°的范圍內的角度。在一個示例中，每一噴嘴的尖端可以具有約45°的角度。在一些示例中，該歧管和/或噴嘴是由含氟聚合物材料制成或包含含氟聚合物材料，例如，過氟烷氧基(PFA)、氟化乙烯丙烯(FEP)、聚四氟乙烯(PTFE)及其衍生物。在另一個實施例中，提供一種用來將流體傳遞到表面的設備，包括流體傳遞臂的固定部分，其在一端由基座支撐；至少一個清洗劑傳遞線，其沿著該流體傳遞臂的長度的至少一部分設置；至少一個漿料傳遞線，其至少部分沿著該流體傳遞臂的長度的一部分設置； 以及該流體傳遞臂的可調節部分，其由鉸鏈連接至該固定部分。該鉸鏈還包括柱塞，用來固定該傳遞臂的預定位置；止擋件，用來防止該傳遞臂的過度轉動；以及鉸鏈銷，用來將該傳遞臂的可調節部分的固定塊連接到該傳遞臂的固定部分的鉸鏈塊。另外，鉸鏈可以進一步包括固定塊，其連接到可調節部分；鉸鏈塊，其連接到該固定部分；以及鉸鏈銷，其中該鉸鏈銷將該可調節部分的固定塊連接到該固定部分的鉸鏈塊。鉸鏈可以具有鎖定機構(例如鉗)，以將傳遞臂固定到特定位置。該固定部分可以包括可旋轉軸，其連接到基座；至少一個間隔塊，其延伸固定部分的長度；至少一個第一閥門，其與該至少一個清洗劑傳遞線一起使用；以及第一蓋，其覆蓋至少一個第一閥門。 在其它實施例中，該鉸鏈的可調節部分具有至少一個第二閥門，其接收來自至少一個漿料傳遞線的漿料；清洗口，其經由該至少一個清洗劑傳遞線，接收來自該固定部分的至少一個第一閥門的漿料；第二蓋，其收集來自至少一個第二閥門的水分；至少一個噴嘴， 其安裝到傳遞臂的下表面；至少一個傳遞通道，其用于至少一個漿料傳遞線；以及至少一個開口，其用于至少一個清洗劑傳遞線。在一個示例中，至少一個第一閥門是螺線管并且至少一個第二閥門是螺線管或T型接頭閥門。水分可被該第二蓋的有角度的頂面所容納。在實施例中，漿料傳遞線經由傳遞通道連接到每一個噴嘴。在一個示例中，傳遞通道包含設置在該傳遞通道的一端的阻擋螺栓。許多上述部分可由各種塑料制成或含有各種塑料。例如， 阻擋螺栓可以包含聚二醚酮，該可旋轉軸可以包含聚丙烯，該固定塊可以包含聚丙烯，該鉸鏈塊可以包含聚二醚酮，并且該間隔塊可以包含聚丙烯。
所以，通過參照實施例，可以獲得詳細理解本發明的上述特征的方式以及上文中間數的本發明的更加具體的描述，部分實施例在附圖中示出。然而要指出的是，附圖僅說明本發明的典型實施例，因此不應被視為其范圍的限制，本發明也適用于其它具有同等效果的實施例。圖1示出了本領域中已知的化學機械研磨設備的側視圖2示出了包含如這里的一個實施例中描述的流體傳遞系統的化學機械研磨系統；圖3A-圖3C示出了根據這里描述的實施例的傳遞臂的示意圖；圖4A-圖4B示出了根據這里所描述的實施例的一系列噴嘴，其設置在傳遞臂的下表面上；圖5A-圖5B示出了在根據所述的實施例的歧管上的噴嘴的截面圖；圖6A-圖6B示出了根據這里所描述的另一個實施例的包含鉸鏈的傳遞臂的示意圖；及圖7示出了根據本文所述實施例的多墊系統。
具體實施例方式本發明的實施例，提供了一種用于化學機械研磨(CMP)設備的漿料傳遞和清洗系統，其能夠自清潔，而且可以在整個研磨墊表面上可調節地傳遞漿料劑和清洗劑而不必設置在整個研磨墊上。在一個實施例中，該流體傳遞系統具有分布式漿料傳遞臂(DSDA)，其包含至少一個歧管，通常是附接到該傳遞臂的下表面的二個或更多歧管。每個DSDA歧管包含沿著歧管和該傳遞臂的長度設置的多個漿料噴嘴。傳遞臂還包含多個高壓清洗噴嘴，其從該傳遞臂的下表面延伸并沿著傳遞臂的長度設置，其中傳遞臂的長度與每個DSDA歧管平行。在一個示例中，傳遞臂包含彼此平行設置的二個DSDA歧管以及設置于歧管之間的多個高壓清洗噴嘴。 在另一個實施例中，在研磨制程中，DSDA歧管將漿料從自歧管延伸的漿料噴嘴分配到研磨墊或襯底。在清洗制程中，水或其它清洗劑可以被從高壓清洗噴嘴傳遞至研磨墊。 隨后，水或清洗劑可由一閥門轉向，而且代替穿過高壓清洗噴嘴，水或其它清洗劑可以通過漿料噴嘴。在一個示例中，水或清洗劑被設置在T型接頭的一端處的止回閥門或單向閥門轉向，其中該T型接頭耦接在清洗劑傳遞線、漿料傳遞線以及清洗劑來源之間。或者，三通閥門可以被用作止回閥門和τ型接頭配件。水或其它清洗劑移除在DSDA歧管和漿料噴嘴中的任何殘留物、微粒或其它污染物。在其它的實施例中，可調節的傳遞臂可旋轉地安裝在意圖傳遞清洗劑和/或漿料的表面附近處。該位置提供用于更換和/或其它維護的表面的便利性。此外，清掃噴嘴可被設置在流體傳遞系統中，特別是傳遞臂上。清掃噴嘴可用于使清洗劑和殘余物朝向被清潔的表面邊緣引導并從其離開。圖2描述根據這里所述的實施例的化學機械研磨(CMP)系統100的平面圖。示例性CMP系統100通常包括工廠界面、裝載機器人104和研磨模塊106。裝載機器人104被設置為接近工廠界面和研磨模塊106，以利于在其之間傳送襯底122。提供控制器108來控制并整合控制系統100的模塊。該控制器108包含中央處理器(CPU) 110、存儲器112和支持電路114。控制器108被耦接到CMP系統100的各種組件， 以利于控制例如研磨、清洗和傳送制程。研磨模塊106至少包括第一 CMP站18，其設置在環境控制的外殼188中。這里所述的流體傳遞系統可用于CMP系統中，例如，可由總部位于加州Santa Clara的Applied Materials, Inc.獲得的 MIRRA CMP 系統、MIRRA MESA CMP 系統、MIRRA TRAK CMP 系統以及MIRRA DNS CMP系統。其它研磨模塊(包括使用處理墊、研磨網、或其組合的那些，以及相對于研磨表面以旋轉、線性或其它平面運動來移動襯底的那些)也可適應并受益于本發明。在圖2所示的實施例中，研磨模塊106包括體CMP站128、第二 CMP站130以及第三CMP站132。通過在體CMP站128的電化學溶解制程來執行從襯底上體移除導電材料。 在體CMP站1 上移除體材料之后，通過第二電化學機械制程，在剩余CMP站130上將剩余的導電材料從襯底移除。能夠想到可以在研磨模塊106中使用一個以上的剩余CMP站130。 當在剩余CMP站130處通過這里描述的障礙移除制程進行處理之后，可以在研磨站132執行CMP制程。在美國專利No. 7，104，869中進一步披露了用于移除障礙的CMP制程，其內容通過引用結合在這里。第一和第CMP站1 和130中的每一者都可以被用來在單個站上執行體材料和多步驟導電材料的移除。也可以想到所有的CMP站(例如如圖2所示的模塊 106的3個站)可被配置為以兩個步驟的移除制程來處理導電層。示例性的研磨模塊106還包括傳送站136和旋轉傳送帶134，其被設置在機器基座 140的上面或第一側138。在一個實施例中，傳送站136包括輸入緩沖站142、輸出緩沖站 144、傳送機器人146以及裝載杯組件148。輸入緩沖站142通過裝載機器人104來從工廠界面接收襯底。裝載機器人104還可用于從輸出緩沖站144將研磨襯底傳回到工廠界面。 傳送機器人146被用來在緩沖站142、144和裝載杯組件148之間移動襯底。在一個實施例中，這兩個傳送站144和146被用于200毫米直徑的襯底。然而，在另外一個例子中，只有一個傳送站(例如，傳送站14 被用于直徑300毫米的襯底。在一個實施例中，傳送機器人146包括兩個夾鉗組件(未示出)，每一個都具有通過襯底邊緣來保持襯底的氣動夾爪。當從裝載杯組件148將經處理的襯底傳送到輸出緩沖站144的同時，傳送機器人146可同時將要進行處理的襯底從輸入緩沖站142傳送到裝載杯組件148。在美國專利No. 6，156，124中描述了有利于使用的傳送站的示例，通過引用將其結合在這里。旋轉傳送帶134被設置在基座140中央。旋轉傳送帶134通常包括多個臂150，其中每個臂支撐研磨頭組件152。圖2中示出臂150中的兩個以虛線示出，使得可以看到第一 CMP站128的傳送站136和研磨表面126。旋轉傳送帶134是可轉位的，以使研磨頭組件152可在研磨站1觀、130、132和傳送站136之間移動。在美國專利No. 5，804, 507中描述了有利于使用的旋轉傳送帶的示例，通過引用將其結合在這里。如圖2所示，調節裝置182可以設置在基座140上，與每個研磨站130和132相鄰。 調節裝置182可用于定期補充研磨站130和132的研磨溶液，以保持一致的研磨效果。在另一實施例中，調節裝置182可以以其它的流體傳遞系統和/或臂來代替，例如包含分配漿料傳遞臂(DSDA) 202以及墊調節臂201的流體傳遞系統200。圖3A-3C描繪了根據本實施例的用在流體傳遞系統200中的傳遞臂202。傳遞臂 202具有固定部分204和可調節部分208，它們都連接到鉸鏈組件206。可調節部分208可通過轉動鉸鏈組件206，來移動到不同位置地點的墊或襯底。固定部分204被安裝在軸210 上，以使傳遞臂202在研磨墊上的處理位置和鄰近該墊的維護位置之間旋轉。傳遞臂202 通常沿著其長度從固定部分204到可調節部分208形成角度。通過使用鉸鏈組件206，可以制程規格將傳遞臂202調節為不同的角度。
7
在一個實施例中，軸210可以含有聚丙烯或由聚丙烯制成。蓋214可包含尼龍或由尼龍制成。包括柱塞230、止擋件232和鉸鏈銷234的鉸鏈組件206使用鎖定機構，以將固定部分204連接到可調節部分208。鉸鏈組件206允許可調節部分208轉動并設定到期望位置，使得漿料傳遞的位置可依據研磨墊尺寸、位置或制程參數來調整。在一個實施例中，傳遞臂202包含至少一個歧管，通常是附接到傳遞臂202的下側或下表面222的兩個或兩個以上的歧管。圖3A-3C描繪了具有歧管302和304的傳遞臂 202。歧管302和304都具有多個噴嘴224，其沿彼此的長度設置并從傳遞臂202朝研磨墊延伸。傳遞臂202還包含多個高壓清洗噴嘴310和312，其從傳遞臂202的下表面222朝向研磨墊延伸。多個高壓清洗噴嘴310和312沿傳遞臂202的長度設置成直線，其平行與歧管302和304延伸并介于這二者之間，如圖3A-3C所示。高壓清洗噴嘴312被設置在傳遞臂202的可調節部分208的、與固定部分204相反的一端。高壓清洗噴嘴312可被調整或樞轉，來以大范圍角度來噴灑清洗劑。傳遞臂202 還可包含設置在下表面222上的多個出口 320。這些出口可以位于傳遞臂208的可調節部分202的一端，與高壓清洗噴嘴312相鄰。在一個示例中，高壓清洗噴嘴312可以設置在可調節部分208的一端的四個出口 320之間，如圖3C所示。在另一個實施例中，傳遞臂202的固定部分204包括由蓋214所封閉的閥門或螺線管212，如圖3A所示。螺線管212位于固定部分204上并且與傳遞臂202耦接并流體連通。螺線管212可被用于傳遞清洗劑，例如，去離子水。在另一個實施例中，傳遞臂202可以具有安裝在或設置在傳遞臂202內的一個、兩個或更多的漿料傳遞線。通常，傳遞臂202對于其上容納的每個DSDA歧管都包含漿料傳遞線。圖3A示出了漿料傳遞線213a和213b，其與設置在可調節部分208上的閥門或螺線管 216和218耦接并流體連通。漿料傳遞線213a和21 的另一端可以與相同或不同的來源 (例如，漿料槽)耦接和流體連通。螺線管線圈216和218是獨立的能夠雙向流動的雙向閥門。在其它實施例中，在研磨期間，歧管302和304從噴嘴2M和末端噴嘴2 將漿料分配到研磨墊或襯底，其中噴嘴2M和末端噴嘴2 是從歧管延伸的。在清洗制程中，水或其它清洗劑可以被從高壓清洗噴嘴310或312傳遞到研磨墊。隨后，水或清洗劑可由螺線管216和218或其它雙向閥門轉向，而且水或其它清洗劑可通過噴嘴2M和末端噴嘴226， 而不必穿過高壓清洗噴嘴310和312。在一個示例中，水或清洗劑被螺線管216和218轉向。在另一個示例中，水或清洗劑可以由設置在T型接頭的一端的止回閥門或單向閥門轉向，其中該T型接頭耦接在清洗劑傳遞線、漿料傳遞線以及清洗劑來源之間。另外，雙向閥門或三向閥門可用于使水或清洗劑轉向到噴嘴2M和末端噴嘴226，而不流經高壓清洗噴嘴310和312。水或其它清洗劑移除在DSDA歧管和漿料噴嘴中的任何殘留物、微粒或其它污染物。在一個實施例中，在T型接頭221可以被連接到固定部分204上的螺線管212，以用于清潔的目的。清洗劑(例如，去離子水)可從線217經由T型接頭配件221流至清洗劑傳遞線217a和217b，以用于清潔和清洗傳遞線內的殘余物。在另一個實施例中，管材可用作漿料傳遞線，并且可以經由管材末端，使用擴張泵或一些其他類型的泵來輸送來自一個或多個漿料來源的一種或多種漿料。中央清洗劑傳遞線217耦接到螺線管212和T型接頭221之間。清洗口 220位于可調節部分208并從螺線管212經由清洗劑傳遞線247接收清洗劑，并且將一中或多中清洗劑傳遞到安裝在傳遞臂202的下表面222上的多個噴嘴2M 和噴嘴末端226。可調節部分208包括蓋215，其收集來自螺線管216和218的水分并以防止水分泄漏。蓋215可包含尼龍或由尼龍制成。蓋215的頂面250可傾斜成角度，以防止水分滯留。 可調節部分208優選地在短于承載件中心的位置終止，在該中心處承載件被保持以允許承載件保持襯底，以在研磨期間徑向移動跨過甚至超過承載件保持器的中心(未示出)，而不具有傳遞臂202碰撞承載件的風險。每個噴嘴2 和末端噴嘴2 被設置在傳遞臂202的可調節部分208上，以與傳遞臂202的平面成一角度，以傳遞一種或多種清洗劑。另外，傳遞臂202可被設置為以期望角度在墊的中心上延伸并且噴嘴2M或末端噴嘴2 被設置在傳遞臂202的遠端或與其附近，以將清洗劑傳遞到研磨墊的中央部分。在一個實施例中，清洗劑以從約15磅每平方英寸(psi)至約IOOpsi (優選地為從約30psi到約40psi)的范圍內的壓力傳遞。在另一個實施例中，例如當使用軟管(hose)時，漿料劑以在約Ipsi到約10psi(優選地為從約3psi 到約4psi)的范圍內的壓力傳遞。圖3A描繪了具有安裝在傳遞臂202的下表面222上的多個噴嘴2 和末端噴嘴 226的傳遞臂202。多個噴嘴2M和末端噴嘴2 可用于將清洗劑和/或漿料分散到襯底或研磨墊的表面。通過使用包含在DSDA歧管的傳遞通道306，可以將漿料傳遞線213a和21 中的漿料以及清洗劑傳遞線217a和217b中的清洗劑傳遞到噴嘴2 和末端噴嘴226，如圖 4A-4B所示。歧管302和304包括沿著它的長度的傳遞通道306，其終止于可調節部分208。 連接到漿料傳遞線的螺線管216和218可以包含雙向閥門，其為了傳遞漿料和清潔的目的而允許漿料劑和清洗劑流經傳遞通道306。一種阻擋螺栓308可被設置于傳遞通道306的一端。根據承載件保持器的尺寸，阻擋螺栓308可以具有不同的長度并且可用于阻擋噴嘴。 在一個實施例中，傳遞通道306可以是經機械加工的通道或者可以是穿過且緊固到軸和臂的每一者的管材。在另一個實施例中，阻擋螺栓308可包含聚二醚酮醚酮(PEEK)或由二醚酮醚酮(PEEK)所制成。如圖3A-3C和4A-4B所示，每個歧管302和304都具有多個噴嘴2 和末端噴嘴 226。歧管302和304被設置在傳遞臂202的下表面222上并連接到清洗劑傳遞線。在一個實施例中，噴嘴2M和末端噴嘴226的列沿著臂的長度附接于其上。如圖4A-4B所示，末端噴嘴2 被設置為相對于傳遞臂202平面成角度(例如，銳角)，以將流體從傳遞臂208 的可調節部分向研磨墊的中心部分傳遞一段距離。每個末端噴嘴2 被設置傳遞流體使其向外超出傳遞臂202的末端，以覆蓋包括研磨墊的中央部分的剩余的研磨墊區域，同時也與來自鄰近噴嘴的噴霧重疊。因此，每個區域的研磨墊被暴露到來自傳遞臂202的噴霧下。雖然在某些例子中，噴霧圖案重疊，但是在其它的例子中，每個噴霧圖案不與相鄰圖案重疊。在一個示例中，傳遞臂202包含兩個傳遞通道306，每個都至少與六個噴嘴2 和一個末端噴嘴2 耦接并流體連通，如圖3A-3C所示。在另一個實施例中，傳遞臂202可以具有安裝在或設置在傳遞臂202內的一個、兩個或更多的氣體線。該氣體線219可被用于使得壓縮空氣或其它氣體流動，以控制螺線管， 例如閥門212、216和218。在一個示例中，氣體管線219耦接到Y配件251a，并延伸到螺線管212和Y配件251b。氣體線219進一步從Y配件251b延伸到螺線管216和218。圖5A-5B示出了根據其它實施例的噴嘴502的截面圖。噴嘴502可安裝在傳遞臂 202上，相對于傳遞臂202長度延伸的平面成垂直角度。圖5A示出了經由管材連接到漿料傳遞線的噴嘴502，流體通過該管材傳遞并從噴嘴502的尖端504分配出去。在一個實施例中，噴嘴502的尖端504可以是完好地形成尖端的噴嘴。在另一個實施例中，噴嘴502的尖端504可能具有角度α，以防止流體堵塞通過噴嘴502的開口的線，如圖5A-5B所示。在另一實施例中，尖端504相對于傳遞臂202水平面的角度α可介于約20°到約75°的范圍內，優選地從約30°到約60°，并且更優選地是從約40°到約50°，例如約45°。噴嘴502 可以包含含氟聚合物或由含氟聚合物制成，例如，過氟烷氧基(PFA)、氟化乙烯丙烯(FEP) 或聚四氟乙烯(PTFE)，其可從DuPont作為TEFLON 而買到。在另一個示例中，噴嘴502的尖端504可由激光垂直鉆孔，使孔的內表面光滑并且不會提供使漿料成核的粗糙邊緣。圖6A-6B示出了鉸鏈組件206的示意圖，其連接到傳遞臂202的固定部分204和可調節部分208并介于這二者之間，如這里的數個實施例所描述的。圖6A示出了根據一個實施例的鉸鏈組件206的示意圖，其包含用于傳遞臂202的夾爪組件600。圖6B示出了根據另一個實施例的不具有夾爪組件的鉸鏈組件206。鉸鏈組件206可以包括柱塞230、止擋件232和鉸鏈銷234，并使用鎖定機構，以將傳遞臂202的固定部分204連接到傳遞臂202的可調節部分208。鉸鏈組件206上的鎖定機構可以是夾鉗616，例如，鉗式(vice-type)夾、C型夾或螺旋夾。固定部分204包含可與固定塊604裝配的鉸鏈塊602，其中固定塊604連接到可調節部分208。鉸鏈塊602和固定塊604可以通過鉸鏈銷234固定在一起。根據研磨墊的大小和位置，鉸鏈銷234允許傳遞臂202的可調節部分208旋轉并調整至可調節部分208的位置設置。在一個實施例中，鉸鏈塊602的外表面上可刻有度數標記。鉸鏈塊602和固定塊 604可包含聚丙烯或由聚丙烯制成。鉸鏈銷234可包含聚二醚酮醚酮(PEEK)或由聚二醚酮醚酮(PEEK)制成。為了將傳遞臂202延長以到達期望位置，間隔塊606可位于鉸鏈塊602 與固定部分204之間。在另一個實施例中，間隔塊606的數量可以根據到達期望的位置所需的長度來調整，如圖6A所示。在另一個實施例中，間隔塊606可以含有聚丙烯或由聚丙烯制成。為了固定可調節部分208的位置設置，柱塞230可用于將壓力施加到鉸鏈銷234，同時固定可調節部分208的位置設置。利用柱塞230的一端610推動鉸鏈塊602可以將柱塞230放入有蓋的盒608內，并且柱塞230的另一端612暴露于盒外。在一個示例中，柱塞230可能是彈簧裝載柱塞。柱塞230可以包含或由下列材料制成鋼、不銹鋼、鋁、它們的合金或其它金屬。為了固定位置設置，可調整部分208可以被設置到由度數標記所示的位置，然后通過向鉸鏈銷234旋轉柱塞230的末端612來將壓力施加到鉸鏈銷234，因此向著鉸鏈銷234上緊柱塞230的末端610。為防止從位置設置過度旋轉，止擋件232位于鉸鏈銷234上，以停止可調節部分208的旋轉。鉸鏈組件206可以具有鎖定機構或夾鉗616，例如，鉗式(vice-type)夾、C型夾或螺旋夾。傳遞臂202、固定部分204、可調節部分208和/或其中的一部分可含有剛性材料或由剛性材料制成，例如，對于研磨漿料和溶液化學惰性的聚丙烯。歧管302和304、噴嘴 224和末端噴嘴226以及漿料傳遞線可包含或由含氟化聚合物的下列管材制成，諸如過氟烷氧基(PFA)，氟化乙烯丙烯(FEP)或聚四氟乙烯(PTFE)，其可從DuPont作為TEFLON 而買到并不與用于CMP制程的各種漿料反應。圖7示出了 MIRRA CMP系統的多墊系統700，其可從位于加州Santa Clara的 Applied Materials, Inc.獲得。多墊系統700具有上部組件710和下部組件712。通常情況下，襯底被定位在或夾在承載件頭，其將襯底定位在研磨墊上并將襯底限制在該墊上。研磨墊702通常被旋轉并且襯底也可以在承載件704內旋轉。此外，承載件可以徑向移動穿過研磨墊的表面，以加強襯底表面的均勻研磨。在襯底位于承載件中并且承載件位于研磨墊上方之后，通常通過傳遞臂202將溶液或漿料傳遞到研磨墊，如圖2和圖3A-3C所示。漿料可以含有研磨顆粒和化學試劑(例如，氫氧化鈉)，或者如果用在清洗墊上，可以只是用于清洗研磨墊的去離子水。然后，在研磨墊上方的承載件被降低，以使襯底接觸墊并且之后按照預先選擇的方法研磨襯底表面。 當研磨步驟快結束時，清洗劑(例如，去離子水等)可通過在可調節部分上的噴嘴2M和末端噴嘴2 傳遞到研磨墊，以清洗研磨墊和襯底。在一個示例中，清洗劑可被傳遞到研磨墊達約5秒到約20秒的范圍的時間。在此期間，襯底被從研磨墊702升起并且承載件704被移動到多研磨墊系統的下一制程位置和/或用于卸載襯底和裝載欲處理的下一襯底的位置。定期地，清洗劑也可以被傳遞到漿料傳遞線，來清洗仍附著在漿料傳遞線內的殘余物， 從而實現自我清潔的目的。雖然上文是針對本發明的實施例，但是可以設計其它或更進一步的實施例，而不偏離本發明基本范圍，本發明的范圍是由權利要求所確定的。
權利要求
1.一種用來將流體傳遞到襯底或墊的表面的設備，包括傳遞臂，其可旋轉地連接到基座，所述基座可繞固定軸旋轉，所述傳遞臂從所述基座沿徑向延伸；至少一個漿料傳遞線，其耦接到所述傳遞臂并至少部分沿著所述傳遞臂的長度延伸； 至少一個清洗劑傳遞線，其耦接到所述傳遞臂并至少部分沿著所述傳遞臂的長度延伸；鉸鏈，其設置在所述傳遞臂上，所述鉸鏈包括用來將所述傳遞臂固定在預定位置的鎖定機構；以及至少一個噴嘴，其以離開所述傳遞臂的水平面的垂直角度安裝，連接到所述至少一個清洗劑傳遞線并且從所述傳遞臂向下設置。
2.根據權利要求1所述的設備，其中，所述噴嘴的尖端具有相對于所述傳遞臂的水平面在約30°到約60°的范圍內的角度。
3.根據權利要求1所述的設備，其中，所述至少一個噴嘴包括含氟聚合物材料，所述含氟聚合物材料是從以下組中選擇的，所述組包括過氟烷氧基(PFA)、氟化乙烯丙烯(FEP)、 聚四氟乙烯(PTFE)及其衍生物。
4.根據權利要求3所述的設備，其中所述鉸鏈還包括 柱塞，用來固定所述傳遞臂的所述預定位置； 止擋件，用來防止所述傳遞臂的過度轉動；以及鉸鏈銷，用來將所述傳遞臂的可調節部分的固定塊連接到所述傳遞臂的固定部分的鉸鏈塊。
5.一種用來將流體傳遞到表面的設備，包括 流體傳遞臂的固定部分，其在一端由基座支撐；至少一個清洗劑傳遞線，其耦接到所述流體傳遞臂并沿著所述流體傳遞臂的長度的至少一部分設置；至少一個漿料傳遞線，其耦接到所述流體傳遞臂并至少部分地沿著所述流體傳遞臂的長度的一部分設置；所述流體傳遞臂的可調節部分，其通過鉸鏈連接到所述固定部分，所述鉸鏈還包括 固定塊，其連接到所述可調節部分； 鉸鏈塊，其連接到所述固定部分；以及鉸鏈銷，其耦接到所述可調節部分的所述固定塊與所述固定部分的所述鉸鏈塊之間。
6.根據權利要求5所述的設備，其中，所述鉸鏈包括鎖定機構，其用來將所述傳遞臂固定到特定位置。
7.根據權利要求6所述的設備，其中，所述固定部分還包括 可旋轉軸，其連接到所述基座；至少一個間隔塊，用來延伸所述固定部分的長度； 至少一個第一閥門，其與所述至少一個清洗劑傳遞線一起使用；以及第一蓋，其覆蓋所述至少一個第一閥門。
8.根據權利要求7所述的設備，其中，所述可調節部分還包括 至少一個第二閥門，其耦接到所述至少一個漿料傳遞線；清洗口，其耦接到所述至少一個清洗劑傳遞線，其中所述至少一個清洗劑傳遞線來自在所述固定部分的所述至少一個第一閥門； 第二蓋，其耦接到所述至少一個第二閥門； 至少一個噴嘴，其安裝到所述傳遞臂的下表面；以及至少一個傳遞通道，其耦接到所述至少一個漿料傳遞線。
9.根據權利要求8所述的設備，其中，所述至少一個第一閥門是螺線管并且所述至少一個第二閥門是螺線管或T型接頭閥門。
10.根據權利要求9所述的設備，其中，所述第二蓋具有成角度的頂面。
11.根據權利要求10所述的設備，其中，所述至少一個漿料傳遞線經由傳遞通道連接到所述至少一個噴嘴，所述傳遞通道包括設置在所述傳遞通道的一端的阻擋螺栓。
12.根據權利要求11所述的設備，其中，所述阻擋螺栓包含聚二醚酮，所述可旋轉軸包含聚丙烯，所述固定塊包含聚丙烯，所述鉸鏈塊包含聚二醚酮，并且所述至少一個間隔塊包含聚丙烯。
13.一種用來將流體傳遞到襯底或墊的表面的設備，包括 傳遞臂，其可旋轉地連接到基座并從所述基座沿徑向延伸；第一流體歧管，其連接到所述傳遞臂的下表面并包括第一多個漿料噴嘴； 第一漿料傳遞線，其至少部分沿著所述傳遞臂的長度延伸并且與所述第一流體歧管流體連通；至少一個清洗劑傳遞線，其至少部分沿著所述傳遞臂的長度延伸； 多個清洗噴嘴，其從所述傳遞臂的所述下表面延伸并且與所述清洗劑傳遞線流體連通；以及第一雙向閥門，其與所述第一流體歧管、所述第一漿料傳遞線以及所述清洗劑傳遞線耦接并流體連通。
14.根據權利要求13所述的設備，還包括第二流體歧管，其連接到所述傳遞臂的所述下表面并且包括第二多個漿料噴嘴； 第二漿料傳遞線，其至少部分沿著所述傳遞臂的長度延伸并且與所述第二流體歧管流體連通；以及第二雙向閥門，其與所述第二流體歧管、所述第二漿料傳遞線和所述清洗劑傳遞線耦接并流體連通。
15.根據權利要求14所述的設備，其中，所述多個清洗噴嘴包括高壓清洗噴嘴，所述高壓清洗噴嘴設置在所述傳遞臂的所述下表面上并與所述第一流體歧管平行，并且在所述第一和第二流體歧管之間。
全文摘要
本發明涉及自我清潔并可調節的漿料傳送臂。本發明的實施例提供了一種用于化學機械研磨(CMP)設備的漿料傳遞和清洗系統，該設備可以自我清潔并且可以可調整地在研磨墊上提供漿料劑及清洗劑。在一個實施例中，流體傳遞系統具有包含至少一個歧管的分布式漿料傳遞臂(DSDA)，通常是附接到傳遞臂的下表面的兩個或更多歧管。每一個DSDA歧管包含沿著歧管的長度設置的多個漿料噴嘴。傳遞臂還包含多個高壓清洗噴嘴，其從該傳遞臂的下表面延伸且沿著傳遞臂的長度設置，其中該長度平行于分布式漿料傳遞臂歧管。在一個示例中，傳遞臂包含彼此平行設置的兩個DSDA歧管以及設置在歧管之間的多個高壓清洗噴嘴。
文檔編號H01L21/304GK102203918SQ200980142890
公開日2011年9月28日 申請日期2009年10月27日 優先權日2008年10月31日
發明者加米爾·S·萊斯頓, 道格拉斯·R·邁克里斯特, 阿比吉特·Y·德賽 申請人:應用材料公司