监控清洁制程的系统技术方案

一种监控清洁制程系统包含：一清洁容器，包含用于接收清洁溶液的入口以及用于排出废弃溶液的出口；一粒子探测器，耦合至出口并配置用以量测与废弃溶液相关的多个粒子参数，以便对清洁制程提供即时监控；一泵浦，耦合至清洁容器并配置以提供吸力以通过清洁系统汲取废弃溶液；一控制器，耦合至泵浦和粒子探测器并配置以从粒子探测器接收这些粒子参数并控制清洁系统；以及一主机，耦合至控制器并配置以提供控制器至少一控制参数。

System for Monitoring Clean Process

A monitoring and cleaning process system includes: a cleaning container, including an inlet for receiving clean solution and an outlet for discharging waste solution; a particle detector, coupled to the outlet and configured to measure multiple particle parameters associated with waste solution in order to provide immediate monitoring of the cleaning process; and a pump, coupled to the clean container and configured to provide suction through. The cleaning system draws waste solution; a controller is coupled to the pump and particle detector and configured to receive these particle parameters from the particle detector and control the cleaning system; and a host is coupled to the controller and configured to provide at least one control parameter of the controller.

【技术实现步骤摘要】
监控清洁制程的系统
关于一种清洁制程监控的装置及清洁制程监控的方法。
技术介绍
随着元件尺寸快速的缩小和实现极光滑表面的严格要求，在前端和后端制程中所使用的化学机械平坦化(chemicalmechanicalplanarization，CMP)对各种薄膜进行整体表面平坦化的需求日益增加。在化学机械平坦化期间，抛光垫(pad)材料和晶圆表面在研磨液(slurry)中紧密接触。在化学机械平坦化制程结束时，研磨液颗粒(slurryparticle)残留在晶圆表面上，如果不去除，它们会在后续的处理步骤中引起各种类型的缺陷(刮痕(scratche)、侵蚀斑点(corrosionspot)等)，这会影响集成电路(integratedcircuit，IC)的功能化。在一些情况下，这些缺陷也可能来自抛光垫和金刚石盘调节器(diamonddiscconditioner)。其他常见形式的污染物包含有机残留物(organicresidues)和金属杂质(metallicimpurities)。残留物通常来自于研磨液添加剂(additives)或抛光垫材料，并且需要后续的处理，例如等离子灰化(plasmaashing)或氧化剂(oxidant)(例如，以过氧化物(peroxide))为基底的化学清洁。在表面上以浓度为1011-至1012atoms/cm-2残留下来的金属杂质是由于金属线的磨损或存在在研磨液中的金属离子而产生的。研磨粒子、沉淀物或薄膜和抛光垫碎片(fragment)形式的颗粒污染物可以增强表面粗糙度，通过阻挡紫外光而影响微影制程，或者当粒子导电时会造成短路。金属杂质在流动性高的时候会影响电器特性，或者在存在贵金属离子的情况下会导致硅溶解。有机残留物会影响薄膜的润湿性(wettability)并且降低沉积膜的附着力(adhesion)。为了在下一步处理之前显著地降低各种薄膜的缺陷密度，对研磨后清洁制程的有效和高效能的需求一直在不断地提升。在所有可能的力中，主要的力是来自偶极-偶极(dipole-dipole)相互作用的凡德瓦尔(vanderWaals)吸附力和来自溶液中特定离子吸附的双层相互作用(double-layer)，这是因为与相同大小粒子的其他力相比，它们具有更高的量级(magnitude)。使用不同的研磨后清洁方法去除粒子、有机物和金属，例如批量清洁一盒晶圆，其中涉及在化学品中的清洗和超音波(megasonic)清洁，然后用去离子水冲洗并且使用刷洗(brushscrubber)和/或超音波振荡(megasonicactuators)来清洁单晶圆(singlewafer)。尽管有不同的清洁方法，但根据先前的沉积制程或化学机械平坦化制程的潜在污染类型以及表面材料来选择不同的清洁化学品。所有的清洁方法都涉及使用有各种化学成分的液体化学品，并且在传统上，当其他参数的配置都被固定时，例如，溶液温度、溶液PH值、转速、接触距离、接触压力、作动器(actuator)功率、作动器频率等，清洁的设计要根据实验和时间。此外，为了确保能将粒子几乎完全去除，过量的化学品和时间都是专属(dedicated)而浪费的。因此，需要开发研磨后清洁制程中的终点检测方法和系统。
技术实现思路
根据本揭露的一态样，一种清洁制程监控系统包含：清洁容器、粒子探测器、泵浦以及控制器。清洁容器包含用于接收清洁溶液的入口以及用于排出废弃溶液的出口。粒子探测器耦合至出口并配置用以量测与废弃溶液相关的多个粒子参数，以便对清洁制程提供即时监控。泵浦通过出口耦合至清洁容器并配置以提供吸力以通过清洁系统汲取废弃溶液。控制器耦合至泵浦和粒子探测器并配置以从粒子探测器接收这些粒子参数并控制清洁系统。附图说明当结合随附附图进行阅读时，本揭露实施例的详细描述将能被充分地理解。应注意，根据业界标准实务，各特征并非按比例绘制且仅用于图示目的。事实上，出于论述清晰的目的，可任意增加或减小各特征的尺寸。在说明书及附图中以相同的标号表示相似的特征。图1绘示了根据本揭露一些实施方式的集成到化学机械平坦化后清洁系统的清洁制程监控系统的示例性配置方块图；图2绘示了根据本揭露一些实施方式的图1所示的系统控制器的方块图；图3绘示了根据本揭露各种实施方式的在化学机械平坦化后清洁过程中执行清洁制程监控方法的流程图；图4绘示了根据本揭露各种实施方式的各种大小的粒子浓度与清洁时间之间关系的示例性数据。具体实施方式应理解，以下揭示内容提供许多不同实施例或实例，以便实施本揭露实施例的不同特征。下文描述组件及排列的特定实施例或实例以简化本揭露。当然，这些实例仅为示例性且并不欲为限制性。举例而言，可以理解的是，当一元件被称为“连接至”或“耦合至”另一元件时，其可以为直接连接或耦合至另一元件，又或者是两者之间有一或多个中间元件存在。本揭露提供了用于在研磨后清洁(post-CMPcleaning)期间清洁制程监控的方法及系统的各种实施例。这样的系统可以集成到清洁溶液的下游(downstream)(例如，在排水管中)的清洁容器或清洁设备。通过监控包含粒子大小和数量的粒子级别(particlelevel)以及将测量的粒子级别与所需的粒子级别进行比较，可以检测清洁终点。根据粒子级别的即时监控(real-timemonitoring)，可以相应地调整清洁时间。此方法允许在客制化的清洁时间内有效地清洁基板，而不用过度清洁晶圆表面，从而可以最小化清洁损害(cleaningdamage)。同时，这种方法减少了化学废弃物的产生量，并缩短了整个制造过程的清洁时间。最重要的是，此方法允许通过确认在化学机械平坦化之后对每个基板进行有效清洁来最大化产量。因此，可以更佳地避免上述的问题。这些示例性实施例的描述可以搭配附图来理解，且这些附图也为整个书面描述的一部分。在描述中，相对用语诸如“之下”、“之上”、“水平”、“垂直”、“上方”、“下方”、“上部”、“下部”、“顶部”、“底部”及其类似者(例如，“水平地”、“向下”、“向上”等)应该被解释为参照如之后所述或如下讨论的附图中所示的方向。这些相对用语是为了便于描述，且不要求设备以特定的方向建构或操作。本揭露提供了用于在化学机械研磨后平坦化(post-chemical-mechanicalplanarization)过程中检测终点(endpoint)的方法及系统的各种实施例。在研磨后清洁的制程中，可以将使用清洗制程(rinsingprocess)的多个步骤与这种呈现即时终点检测系统(presentedreal-timeendpointdetectionsystem)集成在一起。这种呈现即时连续监控系统被集成到清洁容器的排水管道(drainpipeline)。通过分析排放的溶液并监控其中的粒子，可以根据自己的清洁需求客制化不同晶圆的清洁制程，而不是使用用于所有晶圆的预定义配方(predefinedrecipe)。一方面，此系统可以确保高质量的清洁，另一方面可以缩短清洁时间并减少清洁过程中产生的化学废弃物。因此，可以更佳地避免上述环境和安全的问题。图1绘示了根据本揭露一些实施方式的集成到研磨后清洁系统的清洁过程监控系统100的示例性配置方块图。根据一些实施例，监控系统100包含冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种监控清洁制程的系统，其特征在于，包含：一清洁容器，包含用于接收一清洁溶液的一入口以及用于排出一废弃溶液的一出口；一粒子探测器，耦合至该出口并配置用以量测与该废弃溶液相关的多个粒子参数，以便提供对该清洁制程的一即时监控；一泵浦，通过该出口耦合至该清洁容器并配置以提供吸力以通过该清洁系统汲取该废弃溶液；以及一控制器，耦合至该泵浦和该粒子探测器并配置以从该粒子探测器接收该些粒子参数并控制该清洁系统。

【技术特征摘要】
2017.11.14 US 62/585,746;2018.03.29 US 15/940,7491.一种监控清洁制程的系统，其特征在于，包含：一清洁容器，包含用于接收一清洁溶液的一入口以及用于排出一废...

【专利技术属性】
技术研发人员：王啟维，曾于平，陈右儒，杨慧鸣，陈建伸，郭耿佑，谢雨轩，骆璇，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71