专利名称：自我清洁并可调节的浆料传送臂的制作方法
技术领域：
本发明的实施例涉及用于研磨衬底的设备和方法，尤其是浆料分配器和清洗臂及其方法。
背景技术：
通常通过在衬底上沉积导电、半导电或绝缘层以形成集成电路。在沉积每一层后， 蚀刻该层以产生电路特征。因为连续沉积和蚀刻一系列层，所以衬底最上面的暴露表面可能成为非平面的并需要平坦化。当在衬底上形成的层的厚度因为形成在衬底上的电路的几何不均勻而在衬底表面处变化时，产生这种非平面表面。在有多个图案化的基础层的应用中，高峰和低谷之间高度差异变得更加严重，可能有几个微米。化学机械研磨(CMP)是一种平坦化制程，其涉及以含有研磨成分的化学浆料对可旋转研磨垫进行润湿，并且利用该润湿的垫对衬底前表面进行机械研磨。该垫是安装在可旋转平台上的，并且可旋转衬底承载件被用来对衬底背面施加向下压力。在研磨期间，通过浆料分配臂将浆料分配到垫上。在承载件和垫之间的力以及它们之间的相对旋转与浆料的机械和化学效应结合用来研磨衬底表面。图1描述了 CMP系统10，其中衬底38被承载件头46保持，该承载件头46绕衬底 38的中心轴旋转。在接触由承载件头46所保持的旋转衬底38的底部表面时，圆形研磨垫 40旋转。旋转衬底38在离开研磨垫40中心的区域中接触该旋转研磨垫40。经由供应线 14和16，设置在研磨垫40的表面上的浆料传递臂15在研磨垫40上分配浆料17 (例如包括研磨料和至少一种化学反应剂)。浆料17被传递至研磨垫40的中心，以化学钝化或氧化被研磨衬底的表面上的层并磨除或抛光选定层。浆料中的反应剂与衬底表面的膜作用，以利于研磨。研磨垫、磨粒和反应剂与衬底表面的作用导致期望层的受控研磨。在CMP中遇到的一个问题是被传递到研磨垫的浆料可能凝固，且与从衬底移除的物质一同堵塞垫上的凹槽或其它特征，从而减少后续研磨步骤的效果并且增加缺陷的可能性。因此，清洗臂已被结合到一些CMP系统中来向研磨垫提供水或清洗溶液，以利于从研磨垫的凹槽清洗凝结的浆料和其它材料。然而，CMP系统遇到几个缺点。首先，浆料传递线经常被线内的浓缩浆料堵塞。此外，清洗臂通常是在垫上的固定位置，因此一次只能分配给一个位置。此外，清洗臂必须设置在垫的中心，以将清洗剂传递到研磨垫的该部分。根据衬底承载件头的相对于研磨垫的位置，可能无法完成研磨垫的中央部分的清洗，除非从垫移开衬底承载件头并且停止研磨步骤。因此，存在提供浆料传递和清洗系统的需要，其能够自行清洁而且能够在整个研磨垫表面上可调节地传递浆料剂和清洗剂，而不必设置在整个研磨垫上。
发明内容
本发明的实施例，提供了一种用于化学机械研磨(CMP)设备的浆料传递和清洗系统，其能够自行清洗而且可以在整个研磨垫表面上可调节地传递浆料剂和清洗剂而不必设置在整个研磨垫上。在一个实施例中，提供一种用于传递流体的设备，其包括传递臂，其可旋转地连接到基座并且从该基座沿径向延伸；至少一个浆料传递线，其至少部分沿着该传递臂的长度延伸；至少一个清洗剂传递线，其至少部分沿着该传递臂的长度延伸；以及设置在传递臂上的铰链组件。该设备还可以包含至少一个喷嘴，其设置在传递臂下方并连接到至少一个清洗剂传递线。至少一个喷嘴可以以离开所述传递臂的水平面的垂直角度安装。该喷嘴的尖端可以具有相对于所述传递臂的水平面在约30°到约60°的范围内的角度。在一个示例中，每一喷嘴的尖端可以具有约45°的角度。在一些示例中，该歧管和/或喷嘴是由含氟聚合物材料制成或包含含氟聚合物材料，例如，过氟烷氧基(PFA)、氟化乙烯丙烯(FEP)、聚四氟乙烯(PTFE)及其衍生物。在另一个实施例中，提供一种用来将流体传递到表面的设备，包括流体传递臂的固定部分，其在一端由基座支撑；至少一个清洗剂传递线，其沿着该流体传递臂的长度的至少一部分设置；至少一个浆料传递线，其至少部分沿着该流体传递臂的长度的一部分设置； 以及该流体传递臂的可调节部分，其由铰链连接至该固定部分。该铰链还包括柱塞，用来固定该传递臂的预定位置；止挡件，用来防止该传递臂的过度转动；以及铰链销，用来将该传递臂的可调节部分的固定块连接到该传递臂的固定部分的铰链块。另外，铰链可以进一步包括固定块，其连接到可调节部分；铰链块，其连接到该固定部分；以及铰链销，其中该铰链销将该可调节部分的固定块连接到该固定部分的铰链块。铰链可以具有锁定机构(例如钳)，以将传递臂固定到特定位置。该固定部分可以包括可旋转轴，其连接到基座；至少一个间隔块，其延伸固定部分的长度；至少一个第一阀门，其与该至少一个清洗剂传递线一起使用；以及第一盖，其覆盖至少一个第一阀门。 在其它实施例中，该铰链的可调节部分具有至少一个第二阀门，其接收来自至少一个浆料传递线的浆料；清洗口，其经由该至少一个清洗剂传递线，接收来自该固定部分的至少一个第一阀门的浆料；第二盖，其收集来自至少一个第二阀门的水分；至少一个喷嘴， 其安装到传递臂的下表面；至少一个传递通道，其用于至少一个浆料传递线；以及至少一个开口，其用于至少一个清洗剂传递线。在一个示例中，至少一个第一阀门是螺线管并且至少一个第二阀门是螺线管或T型接头阀门。水分可被该第二盖的有角度的顶面所容纳。在实施例中，浆料传递线经由传递通道连接到每一个喷嘴。在一个示例中，传递通道包含设置在该传递通道的一端的阻挡螺栓。许多上述部分可由各种塑料制成或含有各种塑料。例如， 阻挡螺栓可以包含聚二醚酮，该可旋转轴可以包含聚丙烯，该固定块可以包含聚丙烯，该铰链块可以包含聚二醚酮，并且该间隔块可以包含聚丙烯。
所以，通过参照实施例，可以获得详细理解本发明的上述特征的方式以及上文中间数的本发明的更加具体的描述，部分实施例在附图中示出。然而要指出的是，附图仅说明本发明的典型实施例，因此不应被视为其范围的限制，本发明也适用于其它具有同等效果的实施例。图1示出了本领域中已知的化学机械研磨设备的侧视图2示出了包含如这里的一个实施例中描述的流体传递系统的化学机械研磨系统；图3A-图3C示出了根据这里描述的实施例的传递臂的示意图；图4A-图4B示出了根据这里所描述的实施例的一系列喷嘴，其设置在传递臂的下表面上；图5A-图5B示出了在根据所述的实施例的歧管上的喷嘴的截面图；图6A-图6B示出了根据这里所描述的另一个实施例的包含铰链的传递臂的示意图；及图7示出了根据本文所述实施例的多垫系统。
具体实施例方式本发明的实施例，提供了一种用于化学机械研磨(CMP)设备的浆料传递和清洗系统，其能够自清洁，而且可以在整个研磨垫表面上可调节地传递浆料剂和清洗剂而不必设置在整个研磨垫上。在一个实施例中，该流体传递系统具有分布式浆料传递臂(DSDA)，其包含至少一个歧管，通常是附接到该传递臂的下表面的二个或更多歧管。每个DSDA歧管包含沿着歧管和该传递臂的长度设置的多个浆料喷嘴。传递臂还包含多个高压清洗喷嘴，其从该传递臂的下表面延伸并沿着传递臂的长度设置，其中传递臂的长度与每个DSDA歧管平行。在一个示例中，传递臂包含彼此平行设置的二个DSDA歧管以及设置于歧管之间的多个高压清洗喷嘴。 在另一个实施例中，在研磨制程中，DSDA歧管将浆料从自歧管延伸的浆料喷嘴分配到研磨垫或衬底。在清洗制程中，水或其它清洗剂可以被从高压清洗喷嘴传递至研磨垫。 随后，水或清洗剂可由一阀门转向，而且代替穿过高压清洗喷嘴，水或其它清洗剂可以通过浆料喷嘴。在一个示例中，水或清洗剂被设置在T型接头的一端处的止回阀门或单向阀门转向，其中该T型接头耦接在清洗剂传递线、浆料传递线以及清洗剂来源之间。或者，三通阀门可以被用作止回阀门和τ型接头配件。水或其它清洗剂移除在DSDA歧管和浆料喷嘴中的任何残留物、微粒或其它污染物。在其它的实施例中，可调节的传递臂可旋转地安装在意图传递清洗剂和/或浆料的表面附近处。该位置提供用于更换和/或其它维护的表面的便利性。此外，清扫喷嘴可被设置在流体传递系统中，特别是传递臂上。清扫喷嘴可用于使清洗剂和残余物朝向被清洁的表面边缘引导并从其离开。图2描述根据这里所述的实施例的化学机械研磨(CMP)系统100的平面图。示例性CMP系统100通常包括工厂界面、装载机器人104和研磨模块106。装载机器人104被设置为接近工厂界面和研磨模块106，以利于在其之间传送衬底122。提供控制器108来控制并整合控制系统100的模块。该控制器108包含中央处理器(CPU) 110、存储器112和支持电路114。控制器108被耦接到CMP系统100的各种组件， 以利于控制例如研磨、清洗和传送制程。研磨模块106至少包括第一 CMP站18，其设置在环境控制的外壳188中。这里所述的流体传递系统可用于CMP系统中，例如，可由总部位于加州Santa Clara的Applied Materials, Inc.获得的 MIRRA CMP 系统、MIRRA MESA CMP 系统、MIRRA TRAK CMP 系统以及MIRRA DNS CMP系统。其它研磨模块(包括使用处理垫、研磨网、或其组合的那些，以及相对于研磨表面以旋转、线性或其它平面运动来移动衬底的那些)也可适应并受益于本发明。在图2所示的实施例中，研磨模块106包括体CMP站128、第二 CMP站130以及第三CMP站132。通过在体CMP站128的电化学溶解制程来执行从衬底上体移除导电材料。 在体CMP站1 上移除体材料之后，通过第二电化学机械制程，在剩余CMP站130上将剩余的导电材料从衬底移除。能够想到可以在研磨模块106中使用一个以上的剩余CMP站130。 当在剩余CMP站130处通过这里描述的障碍移除制程进行处理之后，可以在研磨站132执行CMP制程。在美国专利No. 7，104，869中进一步披露了用于移除障碍的CMP制程，其内容通过引用结合在这里。第一和第CMP站1 和130中的每一者都可以被用来在单个站上执行体材料和多步骤导电材料的移除。也可以想到所有的CMP站(例如如图2所示的模块 106的3个站)可被配置为以两个步骤的移除制程来处理导电层。示例性的研磨模块106还包括传送站136和旋转传送带134，其被设置在机器基座 140的上面或第一侧138。在一个实施例中，传送站136包括输入缓冲站142、输出缓冲站 144、传送机器人146以及装载杯组件148。输入缓冲站142通过装载机器人104来从工厂界面接收衬底。装载机器人104还可用于从输出缓冲站144将研磨衬底传回到工厂界面。 传送机器人146被用来在缓冲站142、144和装载杯组件148之间移动衬底。在一个实施例中，这两个传送站144和146被用于200毫米直径的衬底。然而，在另外一个例子中，只有一个传送站(例如，传送站14 被用于直径300毫米的衬底。在一个实施例中，传送机器人146包括两个夹钳组件(未示出)，每一个都具有通过衬底边缘来保持衬底的气动夹爪。当从装载杯组件148将经处理的衬底传送到输出缓冲站144的同时，传送机器人146可同时将要进行处理的衬底从输入缓冲站142传送到装载杯组件148。在美国专利No. 6，156，124中描述了有利于使用的传送站的示例，通过引用将其结合在这里。旋转传送带134被设置在基座140中央。旋转传送带134通常包括多个臂150，其中每个臂支撑研磨头组件152。图2中示出臂150中的两个以虚线示出，使得可以看到第一 CMP站128的传送站136和研磨表面126。旋转传送带134是可转位的，以使研磨头组件152可在研磨站1观、130、132和传送站136之间移动。在美国专利No. 5，804, 507中描述了有利于使用的旋转传送带的示例，通过引用将其结合在这里。如图2所示，调节装置182可以设置在基座140上，与每个研磨站130和132相邻。 调节装置182可用于定期补充研磨站130和132的研磨溶液，以保持一致的研磨效果。在另一实施例中，调节装置182可以以其它的流体传递系统和/或臂来代替，例如包含分配浆料传递臂(DSDA) 202以及垫调节臂201的流体传递系统200。图3A-3C描绘了根据本实施例的用在流体传递系统200中的传递臂202。传递臂 202具有固定部分204和可调节部分208，它们都连接到铰链组件206。可调节部分208可通过转动铰链组件206，来移动到不同位置地点的垫或衬底。固定部分204被安装在轴210 上，以使传递臂202在研磨垫上的处理位置和邻近该垫的维护位置之间旋转。传递臂202 通常沿着其长度从固定部分204到可调节部分208形成角度。通过使用铰链组件206，可以制程规格将传递臂202调节为不同的角度。
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在一个实施例中，轴210可以含有聚丙烯或由聚丙烯制成。盖214可包含尼龙或由尼龙制成。包括柱塞230、止挡件232和铰链销234的铰链组件206使用锁定机构，以将固定部分204连接到可调节部分208。铰链组件206允许可调节部分208转动并设定到期望位置，使得浆料传递的位置可依据研磨垫尺寸、位置或制程参数来调整。在一个实施例中，传递臂202包含至少一个歧管，通常是附接到传递臂202的下侧或下表面222的两个或两个以上的歧管。图3A-3C描绘了具有歧管302和304的传递臂 202。歧管302和304都具有多个喷嘴224，其沿彼此的长度设置并从传递臂202朝研磨垫延伸。传递臂202还包含多个高压清洗喷嘴310和312，其从传递臂202的下表面222朝向研磨垫延伸。多个高压清洗喷嘴310和312沿传递臂202的长度设置成直线，其平行与歧管302和304延伸并介于这二者之间，如图3A-3C所示。高压清洗喷嘴312被设置在传递臂202的可调节部分208的、与固定部分204相反的一端。高压清洗喷嘴312可被调整或枢转，来以大范围角度来喷洒清洗剂。传递臂202 还可包含设置在下表面222上的多个出口 320。这些出口可以位于传递臂208的可调节部分202的一端，与高压清洗喷嘴312相邻。在一个示例中，高压清洗喷嘴312可以设置在可调节部分208的一端的四个出口 320之间，如图3C所示。在另一个实施例中，传递臂202的固定部分204包括由盖214所封闭的阀门或螺线管212，如图3A所示。螺线管212位于固定部分204上并且与传递臂202耦接并流体连通。螺线管212可被用于传递清洗剂，例如，去离子水。在另一个实施例中，传递臂202可以具有安装在或设置在传递臂202内的一个、两个或更多的浆料传递线。通常，传递臂202对于其上容纳的每个DSDA歧管都包含浆料传递线。图3A示出了浆料传递线213a和213b，其与设置在可调节部分208上的阀门或螺线管 216和218耦接并流体连通。浆料传递线213a和21 的另一端可以与相同或不同的来源 (例如，浆料槽)耦接和流体连通。螺线管线圈216和218是独立的能够双向流动的双向阀门。在其它实施例中，在研磨期间，歧管302和304从喷嘴2M和末端喷嘴2 将浆料分配到研磨垫或衬底，其中喷嘴2M和末端喷嘴2 是从歧管延伸的。在清洗制程中，水或其它清洗剂可以被从高压清洗喷嘴310或312传递到研磨垫。随后，水或清洗剂可由螺线管216和218或其它双向阀门转向，而且水或其它清洗剂可通过喷嘴2M和末端喷嘴226， 而不必穿过高压清洗喷嘴310和312。在一个示例中，水或清洗剂被螺线管216和218转向。在另一个示例中，水或清洗剂可以由设置在T型接头的一端的止回阀门或单向阀门转向，其中该T型接头耦接在清洗剂传递线、浆料传递线以及清洗剂来源之间。另外，双向阀门或三向阀门可用于使水或清洗剂转向到喷嘴2M和末端喷嘴226，而不流经高压清洗喷嘴310和312。水或其它清洗剂移除在DSDA歧管和浆料喷嘴中的任何残留物、微粒或其它污染物。在一个实施例中，在T型接头221可以被连接到固定部分204上的螺线管212，以用于清洁的目的。清洗剂(例如，去离子水)可从线217经由T型接头配件221流至清洗剂传递线217a和217b，以用于清洁和清洗传递线内的残余物。在另一个实施例中，管材可用作浆料传递线，并且可以经由管材末端，使用扩张泵或一些其他类型的泵来输送来自一个或多个浆料来源的一种或多种浆料。中央清洗剂传递线217耦接到螺线管212和T型接头221之间。清洗口 220位于可调节部分208并从螺线管212经由清洗剂传递线247接收清洗剂，并且将一中或多中清洗剂传递到安装在传递臂202的下表面222上的多个喷嘴2M 和喷嘴末端226。可调节部分208包括盖215，其收集来自螺线管216和218的水分并以防止水分泄漏。盖215可包含尼龙或由尼龙制成。盖215的顶面250可倾斜成角度，以防止水分滞留。 可调节部分208优选地在短于承载件中心的位置终止，在该中心处承载件被保持以允许承载件保持衬底，以在研磨期间径向移动跨过甚至超过承载件保持器的中心(未示出)，而不具有传递臂202碰撞承载件的风险。每个喷嘴2 和末端喷嘴2 被设置在传递臂202的可调节部分208上，以与传递臂202的平面成一角度，以传递一种或多种清洗剂。另外，传递臂202可被设置为以期望角度在垫的中心上延伸并且喷嘴2M或末端喷嘴2 被设置在传递臂202的远端或与其附近，以将清洗剂传递到研磨垫的中央部分。在一个实施例中，清洗剂以从约15磅每平方英寸(psi)至约IOOpsi (优选地为从约30psi到约40psi)的范围内的压力传递。在另一个实施例中，例如当使用软管(hose)时，浆料剂以在约Ipsi到约10psi(优选地为从约3psi 到约4psi)的范围内的压力传递。图3A描绘了具有安装在传递臂202的下表面222上的多个喷嘴2 和末端喷嘴 226的传递臂202。多个喷嘴2M和末端喷嘴2 可用于将清洗剂和/或浆料分散到衬底或研磨垫的表面。通过使用包含在DSDA歧管的传递通道306，可以将浆料传递线213a和21 中的浆料以及清洗剂传递线217a和217b中的清洗剂传递到喷嘴2 和末端喷嘴226，如图 4A-4B所示。歧管302和304包括沿着它的长度的传递通道306，其终止于可调节部分208。 连接到浆料传递线的螺线管216和218可以包含双向阀门，其为了传递浆料和清洁的目的而允许浆料剂和清洗剂流经传递通道306。一种阻挡螺栓308可被设置于传递通道306的一端。根据承载件保持器的尺寸，阻挡螺栓308可以具有不同的长度并且可用于阻挡喷嘴。 在一个实施例中，传递通道306可以是经机械加工的通道或者可以是穿过且紧固到轴和臂的每一者的管材。在另一个实施例中，阻挡螺栓308可包含聚二醚酮醚酮(PEEK)或由二醚酮醚酮(PEEK)所制成。如图3A-3C和4A-4B所示，每个歧管302和304都具有多个喷嘴2 和末端喷嘴 226。歧管302和304被设置在传递臂202的下表面222上并连接到清洗剂传递线。在一个实施例中，喷嘴2M和末端喷嘴226的列沿着臂的长度附接于其上。如图4A-4B所示，末端喷嘴2 被设置为相对于传递臂202平面成角度(例如，锐角)，以将流体从传递臂208 的可调节部分向研磨垫的中心部分传递一段距离。每个末端喷嘴2 被设置传递流体使其向外超出传递臂202的末端，以覆盖包括研磨垫的中央部分的剩余的研磨垫区域，同时也与来自邻近喷嘴的喷雾重叠。因此，每个区域的研磨垫被暴露到来自传递臂202的喷雾下。虽然在某些例子中，喷雾图案重叠，但是在其它的例子中，每个喷雾图案不与相邻图案重叠。在一个示例中，传递臂202包含两个传递通道306，每个都至少与六个喷嘴2 和一个末端喷嘴2 耦接并流体连通，如图3A-3C所示。在另一个实施例中，传递臂202可以具有安装在或设置在传递臂202内的一个、两个或更多的气体线。该气体线219可被用于使得压缩空气或其它气体流动，以控制螺线管， 例如阀门212、216和218。在一个示例中，气体管线219耦接到Y配件251a，并延伸到螺线管212和Y配件251b。气体线219进一步从Y配件251b延伸到螺线管216和218。图5A-5B示出了根据其它实施例的喷嘴502的截面图。喷嘴502可安装在传递臂 202上，相对于传递臂202长度延伸的平面成垂直角度。图5A示出了经由管材连接到浆料传递线的喷嘴502，流体通过该管材传递并从喷嘴502的尖端504分配出去。在一个实施例中，喷嘴502的尖端504可以是完好地形成尖端的喷嘴。在另一个实施例中，喷嘴502的尖端504可能具有角度α，以防止流体堵塞通过喷嘴502的开口的线，如图5A-5B所示。在另一实施例中，尖端504相对于传递臂202水平面的角度α可介于约20°到约75°的范围内，优选地从约30°到约60°，并且更优选地是从约40°到约50°，例如约45°。喷嘴502 可以包含含氟聚合物或由含氟聚合物制成，例如，过氟烷氧基(PFA)、氟化乙烯丙烯(FEP) 或聚四氟乙烯(PTFE)，其可从DuPont作为TEFLON 而买到。在另一个示例中，喷嘴502的尖端504可由激光垂直钻孔，使孔的内表面光滑并且不会提供使浆料成核的粗糙边缘。图6A-6B示出了铰链组件206的示意图，其连接到传递臂202的固定部分204和可调节部分208并介于这二者之间，如这里的数个实施例所描述的。图6A示出了根据一个实施例的铰链组件206的示意图，其包含用于传递臂202的夹爪组件600。图6B示出了根据另一个实施例的不具有夹爪组件的铰链组件206。铰链组件206可以包括柱塞230、止挡件232和铰链销234，并使用锁定机构，以将传递臂202的固定部分204连接到传递臂202的可调节部分208。铰链组件206上的锁定机构可以是夹钳616，例如，钳式(vice-type)夹、C型夹或螺旋夹。固定部分204包含可与固定块604装配的铰链块602，其中固定块604连接到可调节部分208。铰链块602和固定块604可以通过铰链销234固定在一起。根据研磨垫的大小和位置，铰链销234允许传递臂202的可调节部分208旋转并调整至可调节部分208的位置设置。在一个实施例中，铰链块602的外表面上可刻有度数标记。铰链块602和固定块 604可包含聚丙烯或由聚丙烯制成。铰链销234可包含聚二醚酮醚酮(PEEK)或由聚二醚酮醚酮(PEEK)制成。为了将传递臂202延长以到达期望位置，间隔块606可位于铰链块602 与固定部分204之间。在另一个实施例中，间隔块606的数量可以根据到达期望的位置所需的长度来调整，如图6A所示。在另一个实施例中，间隔块606可以含有聚丙烯或由聚丙烯制成。为了固定可调节部分208的位置设置，柱塞230可用于将压力施加到铰链销234，同时固定可调节部分208的位置设置。利用柱塞230的一端610推动铰链块602可以将柱塞230放入有盖的盒608内，并且柱塞230的另一端612暴露于盒外。在一个示例中，柱塞230可能是弹簧装载柱塞。柱塞230可以包含或由下列材料制成钢、不锈钢、铝、它们的合金或其它金属。为了固定位置设置，可调整部分208可以被设置到由度数标记所示的位置，然后通过向铰链销234旋转柱塞230的末端612来将压力施加到铰链销234，因此向着铰链销234上紧柱塞230的末端610。为防止从位置设置过度旋转，止挡件232位于铰链销234上，以停止可调节部分208的旋转。铰链组件206可以具有锁定机构或夹钳616，例如，钳式(vice-type)夹、C型夹或螺旋夹。传递臂202、固定部分204、可调节部分208和/或其中的一部分可含有刚性材料或由刚性材料制成，例如，对于研磨浆料和溶液化学惰性的聚丙烯。歧管302和304、喷嘴 224和末端喷嘴226以及浆料传递线可包含或由含氟化聚合物的下列管材制成，诸如过氟烷氧基(PFA)，氟化乙烯丙烯(FEP)或聚四氟乙烯(PTFE)，其可从DuPont作为TEFLON 而买到并不与用于CMP制程的各种浆料反应。图7示出了 MIRRA CMP系统的多垫系统700，其可从位于加州Santa Clara的 Applied Materials, Inc.获得。多垫系统700具有上部组件710和下部组件712。通常情况下，衬底被定位在或夹在承载件头，其将衬底定位在研磨垫上并将衬底限制在该垫上。研磨垫702通常被旋转并且衬底也可以在承载件704内旋转。此外，承载件可以径向移动穿过研磨垫的表面，以加强衬底表面的均勻研磨。在衬底位于承载件中并且承载件位于研磨垫上方之后，通常通过传递臂202将溶液或浆料传递到研磨垫，如图2和图3A-3C所示。浆料可以含有研磨颗粒和化学试剂(例如，氢氧化钠)，或者如果用在清洗垫上，可以只是用于清洗研磨垫的去离子水。然后，在研磨垫上方的承载件被降低，以使衬底接触垫并且之后按照预先选择的方法研磨衬底表面。 当研磨步骤快结束时，清洗剂(例如，去离子水等)可通过在可调节部分上的喷嘴2M和末端喷嘴2 传递到研磨垫，以清洗研磨垫和衬底。在一个示例中，清洗剂可被传递到研磨垫达约5秒到约20秒的范围的时间。在此期间，衬底被从研磨垫702升起并且承载件704被移动到多研磨垫系统的下一制程位置和/或用于卸载衬底和装载欲处理的下一衬底的位置。定期地，清洗剂也可以被传递到浆料传递线，来清洗仍附着在浆料传递线内的残余物， 从而实现自我清洁的目的。虽然上文是针对本发明的实施例，但是可以设计其它或更进一步的实施例，而不偏离本发明基本范围，本发明的范围是由权利要求所确定的。
权利要求
1.一种用来将流体传递到衬底或垫的表面的设备，包括传递臂，其可旋转地连接到基座，所述基座可绕固定轴旋转，所述传递臂从所述基座沿径向延伸；至少一个浆料传递线，其耦接到所述传递臂并至少部分沿着所述传递臂的长度延伸； 至少一个清洗剂传递线，其耦接到所述传递臂并至少部分沿着所述传递臂的长度延伸；铰链，其设置在所述传递臂上，所述铰链包括用来将所述传递臂固定在预定位置的锁定机构；以及至少一个喷嘴，其以离开所述传递臂的水平面的垂直角度安装，连接到所述至少一个清洗剂传递线并且从所述传递臂向下设置。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述喷嘴的尖端具有相对于所述传递臂的水平面在约30°到约60°的范围内的角度。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个喷嘴包括含氟聚合物材料，所述含氟聚合物材料是从以下组中选择的，所述组包括过氟烷氧基(PFA)、氟化乙烯丙烯(FEP)、 聚四氟乙烯(PTFE)及其衍生物。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述铰链还包括 柱塞，用来固定所述传递臂的所述预定位置； 止挡件，用来防止所述传递臂的过度转动；以及铰链销，用来将所述传递臂的可调节部分的固定块连接到所述传递臂的固定部分的铰链块。
5.一种用来将流体传递到表面的设备，包括 流体传递臂的固定部分，其在一端由基座支撑；至少一个清洗剂传递线，其耦接到所述流体传递臂并沿着所述流体传递臂的长度的至少一部分设置；至少一个浆料传递线，其耦接到所述流体传递臂并至少部分地沿着所述流体传递臂的长度的一部分设置；所述流体传递臂的可调节部分，其通过铰链连接到所述固定部分，所述铰链还包括 固定块，其连接到所述可调节部分； 铰链块，其连接到所述固定部分；以及铰链销，其耦接到所述可调节部分的所述固定块与所述固定部分的所述铰链块之间。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述铰链包括锁定机构，其用来将所述传递臂固定到特定位置。
7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述固定部分还包括 可旋转轴，其连接到所述基座；至少一个间隔块，用来延伸所述固定部分的长度； 至少一个第一阀门，其与所述至少一个清洗剂传递线一起使用；以及第一盖，其覆盖所述至少一个第一阀门。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述可调节部分还包括 至少一个第二阀门，其耦接到所述至少一个浆料传递线；清洗口，其耦接到所述至少一个清洗剂传递线，其中所述至少一个清洗剂传递线来自在所述固定部分的所述至少一个第一阀门； 第二盖，其耦接到所述至少一个第二阀门； 至少一个喷嘴，其安装到所述传递臂的下表面；以及至少一个传递通道，其耦接到所述至少一个浆料传递线。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述至少一个第一阀门是螺线管并且所述至少一个第二阀门是螺线管或T型接头阀门。
10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述第二盖具有成角度的顶面。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述至少一个浆料传递线经由传递通道连接到所述至少一个喷嘴，所述传递通道包括设置在所述传递通道的一端的阻挡螺栓。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述阻挡螺栓包含聚二醚酮，所述可旋转轴包含聚丙烯，所述固定块包含聚丙烯，所述铰链块包含聚二醚酮，并且所述至少一个间隔块包含聚丙烯。
13.一种用来将流体传递到衬底或垫的表面的设备，包括 传递臂，其可旋转地连接到基座并从所述基座沿径向延伸；第一流体歧管，其连接到所述传递臂的下表面并包括第一多个浆料喷嘴； 第一浆料传递线，其至少部分沿着所述传递臂的长度延伸并且与所述第一流体歧管流体连通；至少一个清洗剂传递线，其至少部分沿着所述传递臂的长度延伸； 多个清洗喷嘴，其从所述传递臂的所述下表面延伸并且与所述清洗剂传递线流体连通；以及第一双向阀门，其与所述第一流体歧管、所述第一浆料传递线以及所述清洗剂传递线耦接并流体连通。
14.根据权利要求13所述的设备，还包括第二流体歧管，其连接到所述传递臂的所述下表面并且包括第二多个浆料喷嘴； 第二浆料传递线，其至少部分沿着所述传递臂的长度延伸并且与所述第二流体歧管流体连通；以及第二双向阀门，其与所述第二流体歧管、所述第二浆料传递线和所述清洗剂传递线耦接并流体连通。
15.根据权利要求14所述的设备，其中，所述多个清洗喷嘴包括高压清洗喷嘴，所述高压清洗喷嘴设置在所述传递臂的所述下表面上并与所述第一流体歧管平行，并且在所述第一和第二流体歧管之间。
全文摘要
本发明涉及自我清洁并可调节的浆料传送臂。本发明的实施例提供了一种用于化学机械研磨(CMP)设备的浆料传递和清洗系统，该设备可以自我清洁并且可以可调整地在研磨垫上提供浆料剂及清洗剂。在一个实施例中，流体传递系统具有包含至少一个歧管的分布式浆料传递臂(DSDA)，通常是附接到传递臂的下表面的两个或更多歧管。每一个DSDA歧管包含沿着歧管的长度设置的多个浆料喷嘴。传递臂还包含多个高压清洗喷嘴，其从该传递臂的下表面延伸且沿着传递臂的长度设置，其中该长度平行于分布式浆料传递臂歧管。在一个示例中，传递臂包含彼此平行设置的两个DSDA歧管以及设置在歧管之间的多个高压清洗喷嘴。
文档编号H01L21/304GK102203918SQ200980142890
公开日2011年9月28日 申请日期2009年10月27日 优先权日2008年10月31日
发明者加米尔·S·莱斯顿, 道格拉斯·R·迈克里斯特, 阿比吉特·Y·德赛 申请人:应用材料公司