再循环处理液的方法及设备技术

本发明专利技术涉及一种用于再循环从半导体加工工具的排放口出来的处理液的方法及设备。处理液可以是在半导体加工步骤中用于防止铜互连中的电迁移的酸钴溶液或无电镀的钴溶液。如果流体的状态在预定范围内，收集来自工具排放口的用过的处理液并再循环回到工具入口。否则，用过的处理液从系统中排出。该系统还可以在排出和进料模式下运行，其中用过的处理液的一部分被周期性地排出系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种再循环半导体加工工具中的处理液的方法及i殳备。更 具体地，本专利技术涉及一种根据半导体加工工具中用过的处理液的状况再循 环或排放该用过的处理液的方法及设备。
技术介绍
半导体装置的制造是一种复杂的工艺，可涉及200多个加工步骤。每个 步骤要求最佳条件以最终实现半导体装置的高产。许多加工步骤要求使用 流体以在加工过程中对装置的表层进行处理，尤其是蚀刻、清洁、外露、 涂覆和抛光。在高纯度流体的应用中，为了防止最终的装置出现缺陷，流 体(例如氢氟酸、硫酸、氢氧化铵、过氧化氢等)必须基本没有颗粒和金 属污染物。在化学_机械抛光浆料的应用中，浆料(例如Semi-Sperse⑧-12、 iCue 5001、 Kleboso1⑧1501、 Cab-O-Sperse SC-112等)必须没有能刮 擦装置表面的大的颗粒。此外，在加工过程中，必须给执行不同步骤的加 工工具提供稳定的和充分的流体供应，以使加工的可变性和制造的停工期 最小化。当半导体制造商设计符合国际半导体技术蓝图(ITRS)的新装置以生 产更小的、更快的和更可靠的装置时，会出现新的制造挑战。解决这些挑 战的方法通常要求在加工过程中使用新的或非传统的流体。这种挑战的一个例子就是在铜互连中的电迁移。当电子沿电流方向以由电流密度所决定 的速率推动和移动金属原子时会发生电迁移。电迁移能够导致互连变薄、高的电阻系数或线路断路(参见Semiconductor International于2005年 10月子'j登的P. Singer的 "The Advantages of Capping Copper with Cobalt")。现有两种已知的方法来消除铜互连中的电迁移。 一种方法是在互连上 通过首先在铜表面沉积钯活性层，然后引入无电镀的钴溶液与钯反应，并 在钯上形成无电镀的钴鴒磷化物(CoWP)层来形成罩。另外一种方法是 采用自激活方法，这不需要沉积钯，在此工艺中，特别是包括钴和酸的复 杂且不稳定的沉积流体直接施加在铜上，以在铜上形成钴罩层(参见 Semiconductor International于2005年10月刊登的P. Singer的 "The Advantages of Capping Copper with Cobalt")。虽然这些工艺显示能够 解决铜互连的电迁移问题，但是它们釆用的钴溶液非常贵，特别在这种溶液在每次使用后#:丟掉时是这样。过去半导体制造商不愿意回收和再循环半导体处理液，主要是因为考 虑到由颗粒、金属和/或流体降解造成的循环流体的污染。而且，在一些流 体准备被半导体工具重新使用前需要一系列复杂的操作(例如蒸馏、吸附、 碳过滤等)以满足条件。这意味着回收和再循环设备的成本和潜在的由于 不符合技术要求的再循环流体而导致的制造停工期已超过了回收和再循环 处理液的收益。然而，随着昂贵的非传统溶液(例如上文提到的钴溶液) 的使用的出现，需要用于回收和再循环半导体处理液的方法和设备。
技术实现思路
一方面，本专利技术提供一种再循环处理液的方法，其包括以下几个步骤 从半导体加工工具的排放口回收用过的处理液，其中用过的处理液从排放口中流出，并流入回收管路中；用与回收管路相连的流体传感器来检测用 过的处理液的状况；将流体传感器传来的指示状况的信号传送给控制器， 并判断信号是否在预定范围内；如果信号在预定范围内，将用过的处理液再循环到半导体加工工具中，或如果信号超出预定范围，将至少一部分用 过的处理液转移到系统的排放口中。另 一方面，本专利技术提供一种用于再循环来自半导体加工工具的处理液的设备，其包括与半导体加工工具的排放口相连的用于回收用过的处理液的回收管路；与回收管路相连的用于检测用过的处理液的状态的流体传感器；用于4吏用过的处理液从回收管路再循环到半导体加工工具的入口中的再循环管路；设在再循环管路中的罐，该罐具有用于接收来自回收管路的用过的处理液的入口 ；适于接收来自流体传感器的指示状态的信号并判断信号是否在预定范围内的控制器，其中如果信号在设定范围内，控制器 适于将信号传递给阀以将用过的处理液导入罐中，如果信号超出预定范围，控制器适于将信号传递给阀以将用过的处理液导入系统的排放口中；和与 罐和半导体加工工具的入口相连的流体分配装置。另一方面，本专利技术涉及用于再循环酸钴(acidic cobalt)溶液的系统， 其包括适于通过向铜互连上施加酸钴溶液来防止铜互连中的电迁移的半导 体加工工具，并包括再循环系统，该再循环系统包括与半导体加工工具 的排放口相连、用于回收用过的酸钴溶液的回收管路；与回收管路相连、 用于检测用过的酸钴溶液的传导性的传导性探头；使用过的酸钴溶液从回 收管路再循环到半导体加工工具的入口中的再循环管路；设在再循环管路 中的罐，该罐具有用于接收来自回收管路的用过的酸钴的入口；适于接收 指示传导性的信号并判断信号是否在预定的传导性范围内的控制器，其中 如果信号在传导性范围内，控制器适于将信号传递给阀以将用过的酸钴溶 液导入罐中，如果信号超出传导性范围，控制器适于将信号传递给阀以将 用过的酸钴溶液导入系统的排放口中；和与罐和半导体加工工具的入口相 连的流体分配装置。'附图说明图l是本专利技术的一个实施例的示意图； 图2是本专利技术的另一实施例的示意图。具体实施例方式在图1和2中示出了本专利技术的实施例。本专利技术涉及一种用于再循环从 半导体加工工具的排放口中回收的用过的处理液的系统。回收的处理液或 者再循环回到加工工具的入口 (如果用过的处理液的状态在预定的范围内)，或者从系统中排出去。在一个实施例中，本专利技术提供混合、分配、 再循环和回收系统，该系统向使用位置(例如半导体加工工具)供应用过 的处理液。更具体地，本专利技术提供一种用于混合至少两种流体以形成半导 体处理液、以足够的压力向半导体加工工具分配用于半导体加工的混合物、图1示出了才艮据本专利技术再循环系统100的实施例。用过的处理液通过 一个或多个朝M文管路U7a和117b流出工具115。流体可以通过重力流出 工具，或者工具115可以包括油池泵，以将用过的处理液转移到一个或多 个排放管路117a和117b中。如图1所示，每个排放管路在阀129a和129b 处分成两个独立的流动通道119和121。可替换地，排》文管路117a和117b 可以通过三通管连在一起，并且在这种构造中，只使用一个阀(129a或 129b);系统的操作基本上与两个阀的构造相同。用过的处理液通过流过 流动通道119 ("回收管路")回收，并流回罐103中。但是，如果存在 某些条件(下文将进一步讨论)，用过的处理液将转移到排放管路121中 以流到例如^J^中和系统的排放系统123中。可使用三通阀129a和129b 来选择性地通过回收管路119或排放管路121来转移用过的处理液。如图1所示，回收管路119包括传感器125以监测回收管路119中的 用过的处理液的状况。可替换地，传感器可以设置在阀129a和129b上游 的每个排放管路117a和117b中。传感器125优选地是监测用过的处理液 的传导性的传导性探头。但是也可使用例如pH探头、ORP探头、比重计、 自动滴定器或折射率传感器的其它的传感器。特别地，可以在回收管路119 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种再循环处理液的方法，包括以下步骤：　回收来自半导体加工工具的排放口的用过的处理液，其中用过的处理液从排放口流入回收管路中；　用与回收管路相连的流体传感器检测用过的处理液的状态；　从流体传感器向控制器发送指示状态的信号， 并判断信号是否在预定范围内；以及　如果信号在预定范围内，将用过的处理液再循环到半导体加工工具中，或者如果信号超出预定范围，将至少一部分用过的处理液转移到系统排放口。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：DP爱德华兹，
申请(专利权)人：液化空气电子美国有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]