TWI769377B - 浮除模組、研磨系統及操作化學機械平坦化系統的方法 - Google Patents

Abstract

本揭露是有關於一種化學機械研磨裝置與製程，其可回收使用過的漿料做為另一漿料來源。裝置包含墊體、第一供料器、第二供料器以及浮除模組。墊體在旋轉平台上。每一個第一供料器與第二供料器是配置以施加漿料於墊體上。浮除模組配置以處理從墊體產生的第一流體。浮除模組包含出口以及第一槽體。出口流體連接至第二供料器且配置以輸出第二流體。第一槽體配置以儲存數個化學品，其中化學品包含起泡劑以及收集劑，配置以與第一流體中之化學物質化學鍵結。

Description

浮除模組、研磨系統及操作化學機械平 坦化系統的方法

本揭露實施例是有關於一種研磨系統及其操作方法，且特別是有關於一種可回收研磨漿料之研磨系統及其操作方法、以及用於研磨系統的浮除模組。

使用化學機械平坦化(CMP)系統研磨半導體晶圓需要連續供應漿料。連續供應漿料導致製造半導體元件的顯著成本。

在一些實施方式中，研磨系統包含墊體、第一供料器、第二供料器以及浮除模組。墊體在旋轉平台上。每一個第一供料器與第二供料器是配置以施加漿料於墊體上。浮除模組配置以處理從墊體產生的第一流體。浮除模組包含出口以及第一槽體。出口流體連接至第二供料器且配置 以輸出第二流體。第一槽體配置以儲存數個化學品，其中化學品包含起泡劑以一收集劑，配置以與第一流體中之化學物質化學鍵結。

在一些實施方式中，浮除模組包含槽體以及攪拌器。槽體配置以儲存包含起泡劑的第一流體。槽體包含入口、第一出口及第二出口。入口配置以供第二流體進入槽體。第一出口配置以排出回收漿料。第二出口流體連接至排水管。攪拌器配置以在槽體中促使起泡劑在第一流體中產生泡沫。

在一些實施方式中，操作化學機械平坦化系統的方法包含以下步驟。供應第一流體及第二流體，其中第一流體包含漿料。利用第一流體與第二流體研磨基材。透過浮除模組收集第三流體，其中第三流體是研磨基材時所產生。從第三流體提取第四流體，其中第四流體流動地連接第二流體的來源。

100:研磨裝置

102:研磨墊/墊體

104:旋轉平台

106:基材承載件

108:修整輪

110:第一漿料供料器

112:基材

114:第一流體/漿料

116:混合槽

118:第二漿料供料器

120:第二流體/回收漿料

122:CMP製程廢棄物

123:入口

124:浮除模組

125:出口

126:過濾模組

128:偵測模組

200:浮除模組

202:第一槽體

204:第一入口

206:第一出口

208:第二出口

210:第二入口

214:攪拌器

216:第二槽體

220:化學流體

222:凝聚物

224:沉澱物

240:上方部分

242:中間部分

244:底部

300:浮除模組

300A:浮除模組

300B:浮除模組

304B:入口

306A:出口

404:起泡劑

408:泡沫

420:化學液體

432:收集劑

424:改質劑

426:分子

440:中間分子

500:方法

510、520、530、540:操作

從以下結合所附圖式所做的詳細描述，可對本揭露之態樣有更佳的了解。需注意的是，根據業界的一般實務，各特徵並未依比例繪示。事實上，為了使討論更為清楚，各特徵的尺寸都可任意地增加或減少。

〔圖1〕係繪示依照一些實施方式之一種化學機械平坦化系統。

〔圖2〕係繪示依照一些實施方式之一種浮除模組的剖視圖。

〔圖3〕係繪示依照一些實施方式之另一種浮除模組的剖視圖。

〔圖4A〕至〔圖4C〕係繪示依照一些實施方式之在浮除模組中之一種浮除流程。

〔圖5〕係繪示依照一些實施方式之一種回收用於研磨裝置中之漿料的方法。

以下的揭露提供了許多不同實施方式或實施例，以實施所提供之標的的不同特徵。以下所描述之構件與安排的特定實施例係用以簡化本揭露。當然這些僅為實施例，並非用以作為限制。舉例而言，於描述中，第一特徵形成於第二特徵之上方，可能包含第一特徵與第二特徵以直接接觸的方式形成的實施方式，亦可能包含額外特徵可能形成在第一特徵與第二特徵之間的實施方式，如此第一特徵與第二特徵可能不會直接接觸。如在此所使用的，第一特徵形成在第二特徵上意指第一特徵形成以直接接觸第二特徵。

此外，在此可能會使用空間相對用語，例如「在下(beneath)」、「下方(below)」、「較低(lower)」、「上方(above)」、「較高(upper)」與類似用語，以方便說明如圖式所繪示之一構件或一特徵與另一(另一些)構件或特徵之間的關係。除了在圖中所繪示之方向外，這些空間相對 用詞意欲含括元件在使用或操作中的不同方位。設備可能以不同方式定位(旋轉90度或在其他方位上)，因此可利用同樣的方式來解釋在此所使用之空間相對描述符號。

如在此所使用，用語「約」表示一給定數量的數值可根據與標的半導體元件有關之特定技術節點而變化。在一些實施方式中，根據特定技術節點，用語「約」可表示一給定數量的數值在例如該數值之5%至30%的範圍內變化(例如，該數值之±5%、±10%、±20%、或±30%)。

化學機械平坦化(CMP)是一種平坦化技術，其可在漿料存在的同時對晶圓施加壓力(例如下壓力)，並利用晶圓與研磨墊之相對運動來平坦化晶圓表面。漿料和研磨墊因為不斷地被使用和更換而被稱為「消耗品」。為了方便參照，CMP系統在此也稱為「研磨裝置」。

在研磨裝置中，晶圓面朝下地放置在晶圓支架、或承載件上，且保持抵靠研磨墊，研磨墊位於稱為「平台(platen)」的平面上。研磨裝置可在研磨製程期間進行旋轉或軌道運動。CMP製程透過去除晶圓表面上相對於凹陷特徵的高起特徵來達到晶圓的平坦度。

漿料是在CMP製程中用來去除晶圓表面特定材料的研磨料與化學品的混合物。精準的漿料混合和一致的批量混合對於實現晶圓對晶圓(wafer-to-wafer，WtW)和批次間(lot-to-lot，LtL)研磨的可重複性(例如一致的研磨速率、一致的跨晶圓和跨晶片的研磨均勻度等)來說，是不可缺少的。漿料的品質是重要的，如此可避免在CMP製程 中於晶圓表面上留下刮痕。

研磨墊裝在平台的頂面。因為聚氨酯的機械特性和孔隙率，研磨墊可以由例如聚氨酯製成。此外，研磨墊可包含小穿孔，以幫助漿料沿著晶圓表面輸送，並使研磨均勻。研磨墊還將反應的產物從晶圓表面去除。隨著研磨墊研磨更多的晶圓，墊體的表面變得更平坦且光滑，導致所謂的「鈍化(glazing)」狀態。鈍化的墊體無法抓住研磨漿料，這會顯著降低研磨速率。

研磨墊需要定期修整以延遲鈍化的影響。修整的目的是從研磨墊上去除舊的漿料微粒和磨下來的微粒，以延長研磨墊的使用壽命，並在整個生命週期內提供一致的研磨性能。研磨墊可以用機械研磨或去離子(DI)水噴射來修整，其可以攪動(激活)墊體的表面並增加其粗糙度。另一種激活墊體表面的方法是使用具有底部鑽石表面的修整輪(盤)，其在旋轉時與墊體接觸。

為了保持批量製造的晶圓研磨的良率和品質，需在CMP製程期間連續地讓新鮮漿料流到研磨墊上。並且，對於需要高移除率的CMP製程，需要施加更高流速的新鮮漿料到研磨墊上。因此，需要準備大量的新鮮漿料來運作研磨裝置。

當墊體旋轉以研磨晶圓時，一部分新鮮漿料與晶圓表面發生反應。這樣的反應產生副產品，包括來自研磨墊的雜散微粒以及漿料與晶圓之間的反應物。未反應的新鮮漿料、研磨料、及副產品變成廢棄物，從研磨墊的邊緣噴出 並被排水管帶走。新鮮漿料的不斷供應和所產生的廢棄物導致顯著的製造成本和運轉研磨裝置的開銷(例如環境污染)。

本揭露主要是透過回收從研磨墊邊緣噴出的漿料來降低製造成本和運轉研磨裝置的開銷。在一些實施例中，浮除模組與研磨墊流體連接，以收集從研磨墊噴出的CMP廢棄物。在一些實施例中，浮除模組包含化學品，化學品包含起泡劑、收集劑、及改質劑，以與CMP廢棄物反應來產生回收漿料。根據一些實施例，可將來自浮除模組的回收漿料輸送至研磨裝置。

圖1係繪示依照一些實施方式之一種化學機械平坦化(CMP)系統100(以下稱為研磨裝置100)。研磨裝置100可包含裝載在旋轉平台(例如，旋轉工作台)104上的研磨墊102(以下稱為墊體102)。研磨裝置100也可包含旋轉基材承載件106、旋轉修整輪(或盤)108、連接用來混合新鮮漿料、研磨料及去離子水的混合槽116之第一漿料供料器110、以及第二漿料供料器118。為了說明的目的，圖1包含了研磨裝置100之挑選的部分，但研磨裝置100可包含其他部分(未繪示)，例如控制單元、傳輸模組、幫浦、排水管等。

欲被研磨的基材112面朝下地裝設在基材承載件106的底部，如此基材上表面接觸墊體102的上表面。基材承載件106旋轉基材112，且對基材112施壓壓力(例如下壓力)，如此將基材112壓抵於旋轉墊體102上。可將第一流體114與第二流體120施加於墊體表面，其中第一流體114可為來自於混合槽116的混合液，且第二流體120可包含回 收漿料。第一流體114、第二流體120、基材112、以及墊體102之間的化學反應以及機械磨耗可從基材112的頂面移除材料。移除的材料為化學機械平坦化製程的副產品(CMP副產品)，且持續地從墊體102之邊緣噴除而被當作化學機械平坦化製程的廢棄物(CMP製程廢棄物)。因此，CMP製程廢棄物122可進一步包含在第一流體114與第二流體120中的研磨料以及未反應的漿料。同時，修整輪108可擾動墊體102的頂面來恢復其粗糙度。然而，這非限制，修整輪108可在基材112已經研磨且從研磨裝置100移除後再修整墊體102。

在一些實施例中，研磨裝置100可配置以研磨包含具有不同類型之材料，例如矽、鍺、砷、氮、氧、以及金屬之表面的基材。

在一些實施例中，漿料可為數個化學品的混合物，這些化學品可包含一個或多個研磨料、氧化劑、螯合劑、表面活性劑、腐蝕抑製劑、潤濕劑、去除率增強劑、殺生物劑、pH調節劑、以及水。漿料的成分可以化學成分為基礎，例如二氧化矽(SiO₂)、氧化鋁(Al₂O₃)、二氧化鈰(CeO₂)、碳(C)、碳化矽(SiC)、或二氧化鈦(TiO₂)。根據基材研磨應用，一種或多種研磨料可包含二氧化矽、二氧化鈰、氧化鋁、氧化鋯(ZrO₂)、二氧化鈦、氧化鐵(Fe₂O₃)、氧化鋅(ZnO)、或任何其它適合的材料的微粒。

在一些實施例中，墊體102的物理與機械性質(例如粗糙度、材料選擇、孔隙率、剛度等)可取決於要從基 材112移除的材料。例如，銅研磨、銅阻障層研磨、鎢研磨、淺溝槽隔離研磨、氧化物研磨、或拋光研磨(buff polishing)在材料、孔隙率、與剛度方面，需要不同類型的墊體。研磨裝置，像是研磨裝置100中使用的墊體應具有一定的剛性，以均勻地研磨基材表面。墊體，例如墊體102，可以是一疊軟質與硬質材料，其可在某種程度上可以符合基材112的局部形貌(local topography)。作為示例而非限制，墊體102可以是熱固性的或熱塑性的。墊體102也包括氨基甲酸酯、或孔徑為約1μm至約500μm的多孔性聚合物材料。

請參照圖1，研磨裝置100可更包含浮除模組124，以從CMP製程廢棄物122回收漿料，其中浮除模組124可包含入口123與出口125。收集基材研磨產生的CMP製程廢棄物122並引入浮除模組124的入口123。CMP製程廢棄物122與浮除模組124中的化學品反應，其中化學品可包含起泡劑、改質劑、以及收集劑。在一些實施例中，在浮除模組124中進行的浮除製程(flotation process)除去了大部分的CMP副產品以及來自CMP製程廢棄物122的研磨料，因此從CMP製程廢棄物122中萃取回收漿料。回收漿料從浮除模組124的出口125輸出，且流體連接(fluidly connected)至第二漿料供料器118，以作為第二流體120的來源。在一些實施例中，浮除模組124可包含多個用以接收CMP製程廢棄物122的入口、以及多個用以輸出回收漿料的出口。

在一些實施例中，過濾模組126接收來自浮除模組124的回收漿料。過濾模組126可包含一個或多個過濾元件，以移除回收漿料中的微粒。例如，一個或多個過濾元件可為樹脂或濾紙，以移除直徑大於0.5μm的微粒。偵測模組128可接收來自過濾模組126之經過濾的回收漿料，以檢查經過濾的回收漿料的化學或物理特性，其包含經過濾的回收漿料的電導率、化學成分、化學濃度及/或pH值。根據經過濾的回收漿料的特性，與研磨裝置100連接的控制單元(圖1未示)調節並管理第二漿料供料器118所接收之回收漿料的量，以作為第二流體120的來源。

圖2係繪示依照一些實施方式之一種浮除模組200的剖面視圖。浮除模組200可為圖1的浮除模組124的其中一個實施例。浮除模組200可包含攪拌器214以及第一槽體202，其中第一槽體202包含化學流體220。化學流體220可包含去離子水、起泡劑、改質劑及/或收集劑。第一槽體202可包含第一入口204用以接收包含漿料的CMP製程廢棄液體(例如來自研磨裝置100的CMP製程廢棄物122)、第一出口206配置以排出來自CMP製程廢棄液體的回收漿料、以及第二出口208流體連接研磨裝置100之排水管(圖2未示)。浮除模組200可更包含第二槽體216流體連接至第一槽體202的上方部分240。第二槽體216可流體連接排水管(圖2未示)以排放來自第一槽體202的化學廢棄物。

在一些實施例中，圖2的第一入口204及第一出口206可分別為圖1中的入口123及出口125。在一些實施例 中，第一出口206及第二出口208可分別位於第一槽體202的中間部分242及底部244。在一些實施例中，第一槽體202可更包含第二入口210流體連接氣源(圖2未示)，其中來自氣源的氣體(例如空氣或惰性氣體)可通過氣體分配器212分配至第一槽體202。在一些實施例中，第二入口210可位於第一槽體202的底部244。

請參照圖2，浮除模組200是配置以進行浮除製程，以將包含漿料(例如CMP製程廢棄物122)的CMP製程廢棄液體轉變成回收漿料。來自基材研磨的CMP製程廢棄液體通過第一入口204而由第一槽體202收集與接收。在第一槽體202中，CMP製程廢棄液體中之具有重的重量的CMP副產品的一部分可開始下沉並在第一槽體202的底部244形成沉澱物224。沉澱物224通過第二出口208往研磨裝置100的排水管排棄。同時，攪拌器214配置以攪拌第一槽體202中的化學流體220以及CMP製程廢棄液體。這樣的攪拌過程有利於起泡劑在第一槽體202中形成泡沫。在一些實施例中，從第二入口210引入氣體可作為促使起泡劑產生泡沫的另一個來源。泡沫含有空氣或氣體，因此具有往第一槽體202的上方部分240浮動的趨勢。

廢棄液體中的研磨料和CMP副產品的其他部分與改質劑和收集劑反應形成中間分子。中間分子進一步與泡沫鍵結形成團聚物222。藉由氣泡的浮力，大部分的團聚物222浮向第一槽體202的上方部分240。團聚物222的一部分進一步地漂移或擴散到第二槽體216，並被排出到與第二 槽體216流體連接的排水管(圖2未示)。因此，大部分的CMP製程廢棄物(例如研磨料及CMP副產品)透過沉澱物224下沉和團聚物222浮起的方式，從CMP製程廢棄液體中去除。因此，在第一槽體202的中間部分242的CMP製程廢棄液體包含較少的研磨料與CMP副產品，且可透過浮除模組200的第一出口206排出來作為回收漿料。

在一些實施例中，攪拌器204可包含化學流體220中的扇葉、以及用以支撐扇葉的軸承。軸承可耦合至運動機構(圖2未示)，例如幫浦或馬達，以轉動扇葉。在一些實施例中，攪拌器204可為超音波裝置或振盪裝置，以促進第一槽體202中的起泡劑形成泡沫。

在一些實施例中，浮除模組200可更包含加熱裝置，以控制第一槽體202中之化學流體220的溫度。在一些實施例中，浮除製程在室溫或高於室溫(例如25℃)的溫度下進行。

圖3係繪示依照一些實施方式之浮除模組300的剖面視圖。浮除模組300可為圖1中之浮除模組124的一個實施例。如圖3所示，浮除模組300可包含浮除模組300A流體連接另一浮除模組300B，其中浮除模組300A的出口306A流體連接浮除模組300B的入口304B。浮除模組300A與300B都具有與浮除模組200相似的配置與功能。浮除模組300A透過入口304A接收包含漿料的CMP製程廢棄液體(例如CMP製程廢棄物122)。來自浮除模組300A的出口306A的第一回收漿料通過入口304B進入浮除模組300B。 最終回收漿料從浮除模組300B的出口306B排出。可利用浮除模組300A及300B進行上述有關圖2所述的浮除製程。因此，來自浮除模組300B的最終回收漿料包含比第一回收漿料少的CMP製程廢棄物。在一些實施例中，浮除模組300可流體串聯兩個以上的浮除模組200，以輸出較高純度的回收漿料。

圖4A-4C係繪示依照一些實施方式之關於浮除模組200與300的上述浮除流程的細節。浮除製程將CMP製程廢棄液體(例如CMP製程廢棄物122)轉變為回收漿料。浮除製程可包含起泡製程、調整製程、以及收集製程。

圖4A繪示分散在化學液體420中的起泡劑404進行的起泡製程，其中化學液體420可類似於上述化學流體220。起泡劑404可為具有極性和非極性鍵的分子。極性鍵吸引化學液體420中的水分子，並使起泡劑404聚集在化學液體420的表面液位(surface level)406的位置。將不可溶解的氣體(例如，空氣或惰性氣體)引入化學液體420中時(例如利用浮除模組200中的攪拌器214)，起泡劑404的一部分可開始起泡並在化學液體420中形成泡沫408。對於每一個泡沫408而言，起泡劑404可以積聚在每個泡沫408的邊界處，其中每個起泡劑404的極性鍵和非極性鍵分別朝向每個泡沫408的外側與內側。每一個泡沫408包含不可溶解的氣體，因此具有浮力以在化學液體420中向上浮起。

在一些實施例中，起泡劑404可為醇類(C₅H₁₁OH)、苯酚(C₆H₅OH)、或含有蒎烯的木油 (C₁₀H₁₆)、松油醇(C₁₀H₁₇OH)、香茅醛(C₁₀H₁₈O)、或任何其他適合的材料。在一些實施例中，起泡劑404可為有機或無機材料。

圖4B繪示分別由收集劑432及改質劑424所進行的調整和收集製程。收集製程可配置以將來自CMP製程廢棄物的研磨料或CMP副產品與泡沫408結合。在收集製程中，收集劑432的化學鍵可與位於泡沫408邊界的起泡劑404連接，且收集劑432的其他化學鍵可連結於研磨料或CMP副產品。調整製程可配置以透過改質劑424改變研磨料或CMP副產品的疏水性或親水性。如圖4B所示，分子426可為研磨裝置(例如研磨裝置100)所使用之漿料中的研磨料。分子426亦可為CMP副產品，例如化學反應物或研磨基材所產生的移除材料。因此，分子426可包含矽、氫氧化矽(Si(OH)₄)、鍺、砷、例如如銅、鎢、鋁、鈷、釕、鈦、鈰等金屬離子、或任何其他材料。分子426可具有親水性質，其中每一個分子426可具有一個或多個氫氧鍵428。因此分子426與周遭的水分子具有良好的相互作用，例如在其間形成極性鍵合。因此，分子426連結周遭的水分子，且難以從其在化學液體420中的當地位置移開。改質劑424可透過將分子426從親水性(例如有利於與水結合)轉變為疏水性(例如不利於與水結合)，來解除這樣的緊密結合關係。由於對周圍水分子的吸引力較小，所以經轉變的分子更容易被收集劑432捕獲。因此，透過改質劑424的改質過程可以改善使用收集劑422的收集製程的效率。

在一些實施例中，收集製程亦可包含利用包含在分子426中的一個或多個氧鍵將分子連結至收集劑432。

在一些實施例中，收集劑432可為與起泡劑404形成鍵結的分子。在一些實施例中，收集劑432可為與來自分子426中的一個或多個氧鍵鍵結的分子，其中分子426來自於CMP製程廢棄物。在一些實施例中，收集劑432可為脂肪酸、或具有包含R-COOH或R-COO-M的分子結構的皂，其中R代表碳氫鏈(例如C_nH_2n+1)，M代表金屬原子(例如鈉、鉀或其他任何金屬元素)。在一些實施例中，收集劑432可為二硫代磷酸鈉(Na₃PS₂O₂)或乙胺(NC₂C₂H₅)。在一些實施例中，收集劑432可為有機或無機材料。

在一些實施例中，改質劑424可為pH調節劑，例如碳酸鈉(Na₂CO₃)、氫氧化鈉(NaOH)、或任意其他適合的材料。在一些實施例中，改質劑424可為分散劑，例如矽酸鈉(Na₂SiO₃)、一種含有磷酸鹽(PO₃ ^-)分子結構的分子、或任何其他適合的材料。在一些實施例中，改質劑424可為黏聚劑，例如子鉀明礬(KAl(SO₄)₂．12H₂O)、或任何其他適合的材料。在一些實施例中，改質劑424可為抑制劑，例如巰基乙酸鈉(sodium mercaptoacetate；HSCH₂COONa)或任何其他適合的材料。在一些實施例中，改質劑424可為活化劑，例如碳酸鈉、或任何其他適合的材料。在一些實施例中，改質劑424可為有機或無機材料。

圖4C繪示了透過浮除製程形成的示例性的團聚物422。團聚物422相似於上述之團聚物222。在浮除製 程期間，利用調整製程而以改質劑424來修改分子426的親水性或疏水性的性質。一個或多個收集劑432接著捕獲被改質的分子426，並將被改質的分子426連接至在起泡製程中透過起泡劑404所製造的泡沫408。因此，團聚物422形成，且為泡沫408與中間分子440連接形成的組合，其中每一個中間分子440包含緊固於收集劑432的改質分子426。由於泡沫408傾向於在化學液體420中漂浮，故團聚物422具有朝向化學液體420的水準面移動的趨勢。因此，可透過團聚物422移除分子426(例如CMP製程廢棄物)，並且透過浮除製程在化學液體420的水準面附近收集分子426。

圖5係繪示依照一些實施方式之一種使用回收漿料操作研磨裝置的示例性方法500，其中回收漿料是回收自研磨製程中產生的CMP製程廢棄物。本揭露並不限於此操作性的描述。應了解到，可進行額外的操作。而且，進行在此所提供之揭露時，可不需要所有的操作。此外，一些操作可以同時進行或以與圖5中所示不同的順序進行。在一些實施例中，除了或取代目前所描述的操作外，可進行一個或多個其他操作。基於說明的目的，方法500是參照圖1至圖4C的實施例來描述。然而，方法500並不限於這些實施例。

示例性方法500始於操作510，其中將基材傳輸至研磨裝置中。請參照圖1，舉例而言，可將基材112傳輸至研磨裝置100並放置在基材承載件106下方，以使欲研磨之基材的一側面向研磨墊102。也就是說，基材112的頂面可抵靠墊體102的頂面。可藉助機械手臂，將基材112由例 如傳輸模組傳輸至研磨裝置100，為了簡潔的目的機械手臂並未繪示於圖1中。

請參照圖5，在操作520中，研磨基材112。請參照圖1，研磨操作可包含透過第一漿料供料器110及第二漿料供料器118施加漿料114與回收漿料120在墊體102上，隨後旋轉基材承載件106及墊體102(例如透過平台104)。在一些實施例中，基材承載件106與墊體102可沿著相同方向轉動，但他們各自的轉速、或角速度可不同。在操作520的期間，CMP製程廢棄物122會產生並且從墊體102邊緣噴出，其中CMP製程廢棄物122包含未反應的漿料、研磨料、以及包含研磨基材產生的反應物和移除材料之CMP副產品。

在操作530中，收集CMP製程廢棄物122並將CMP製程廢棄物122導入浮除模組，其中浮除模組啟動浮除程序，以將CMP製程廢棄物流體轉變成回收漿料。請參照圖1及圖2，舉例而言，CMP製程廢棄物122可透過與研磨裝置100連接的幫浦而為浮除模組200的入口204所接收。同時，攪拌器214可啟動攪拌製程，以混合CMP製程廢棄物122與浮除模組200中的化學品，其中化學品可包含起泡劑、改質劑、及收集劑。攪拌製程可觸發起泡劑形成泡沫。在一些實施例中，可將氣體導入浮除模組200，中以促進起泡劑形成泡沫。改質劑可用來改變CMP製程廢棄物122中之研磨料與CMP副產品的疏水性或親水性。這可提高收集劑的效率，以將研磨料及CMP副產品與泡沫聚集在一起，而 形成浮除模組200中的團聚物222。藉由泡沫的浮力，這樣的團聚物222具有浮向浮除模組200的上方部分的趨勢。也就是說，團聚物222帶走大部分的研磨料與CMP副產品，且朝浮除模組200的上方部分運送。因此，位於浮除模組200之中間部分的CMP製程廢棄物122具有較潔淨的漿料，故可作為回收漿料。

在一些實施例中，浮除模組可更包含加熱裝置，以提供熱，來促進浮除製程。

在一些實施例中，浮除模組可配置以從各種CMP製程之CMP製程廢棄流體漿料中回收漿料，這些CMP製程包含金屬、介電質與其他材料的CMP製程。此外，浮除模組可用以從來自CMP製程之CMP製程廢棄流體中回收漿料，這些CMP製程應用在晶片製造的不同區中，例如前端製程(FEOL)、中間製程(MOL)、及後端製程(BEOL)。此外，浮除模組可用以從來自任何包含CMP製程的技術領域的CMP製程的CMP製程廢棄流體中回收漿料。

在操作540中，圖1之漿料供料器118利用與研磨裝置100連接的幫浦，接收來自圖2之出口206的回收漿料。漿料分配器118所分配的回收漿料可與漿料供料器110分配在墊體102上的新鮮漿料混合，以研磨基材112。可利用連接研磨裝置100之控制單元控制回收漿料和分配在墊體102上的新鮮漿料之間的比例來控制。在一些實施例中，控制單元可管理浮除模組的運作，並決定與調整回收漿料的排出通量或排出量。

在一些實施例中，從浮除模組200排出回收漿料後，可利用圖1所示的過濾模組126接收回收研漿料。過濾模組126可以配備一個或多個過濾元件，以移除回收漿料中的微粒。例如，過濾模組126可配置以移除直徑大於0.5μm的微粒。減少微粒的回收漿料可對在墊體102上的基材112提供可靠的研磨。

在一些實施例中，可利用圖1所示的偵測模組128接收來自過濾模組126的回收漿料。偵測模組128配置以檢查回收漿料的特性，其可包含電導率、pH值、純度和化學成分。可將此資訊傳送至與研磨裝置100連接的控制單元，其中控制單元根據此資訊來調節回收漿料到漿料分配器118的通量。

本揭露提供用於CMP製程的裝置與方法，其回收使用過的漿料作為漿料供應的其他來源。根據一些實施例，裝置可包含浮除模組，以回收使用過且包含CMP製程廢棄物的漿料。在一些實施例中，浮除模組可包含化學品，以進行浮除製程來將CMP製程廢棄物從使用過的漿料中分離，其中化學品可包含起泡劑、收集劑、及改質劑。浮除製程可包含透過起泡劑形成泡沫、透過改質劑改質CMP製程廢棄物的疏水性或親水性、以及透過收集劑使改質後的CMP製程廢棄物與泡沫鍵結。這樣配備有浮除模組的研磨裝置可減少漿料的消耗量，從而降低製造成本與研磨裝置運轉的開銷。

在一些實施例中，研磨系統包含在旋轉平台上 的墊體、第一供料器、以及第二供料器，其中每一個第一供料器與第二供料器配置以施加漿料在墊體上，且浮除模組配置以處理從墊體噴出的第一流體。浮除模組包含出口流體連接第二供料器且配置以排出第二流體、以及第一槽體配置以儲存數個化學品，其中化學品包含起泡劑、以及配置以與第一流體中的化學品形成化學鍵結的收集劑。

在一些實施例中，浮除模組包含槽體配置以儲存包含起泡劑的第一流體、以及攪拌器配置以使起泡劑在槽體中的第一流體中產生泡沫。槽體包含入口配置以供第二流體流入槽體中、第一出口配置以排出回收漿料、以及第二出口流體連接至排水管。

在一些實施例中，操作化學機械平坦化(CMP)系統的方法包含施加第一流體與第二流體，其中第一流體包含漿料，利用第一流體與第二流體研磨基材，透過浮除模組收集第三流體，其中第三流體是研磨基材時所產生，以及從第三流體中萃取締四流體，其中第四流體流體連接至第二流體之一來源。

在一些實施方式中，研磨系統包含墊體、第一供料器、一第二供料器以及浮除模組。墊體在一旋轉平台上。每一個第一供料器與第二供料器是配置以施加漿料於墊體上。浮除模組配置以處理從墊體產生的第一流體。浮除模組包含出口以及第一槽體。出口流體連接至第二供料器且配置以輸出第二流體。第一槽體配置以儲存數個化學品，其中化學品包含起泡劑以一收集劑，配置以與第一流體中之化學 物質化學鍵結。

依據一些實施例，第二流體包含回收漿料。

依據一些實施例，研磨系統更包含過濾模組。過濾模組流體連接於第二供料器與出口之間，且配置以去該第二流體中的微粒。

依據一些實施例，研磨系統更包含偵測模組。偵測模組流體連接於出口與第二供料器之間，其中偵測模組配置以檢查第二流體的化學或物理特性。

依據一些實施例，第一槽體更包含入口以及另一出口，其中入口配置以接收第一流體，且另一出口包含浮除模組的出口。

依據一些實施例，第二槽體流體連接至第一槽體的上方部分。

依據一些實施例，化學品包含改質劑。改質劑配置以改變第一流體中的一個或多個分子的疏水性或親水性。

依據一些實施例，研磨系統更包含另一浮除模組。其中，浮除模組的出口流體連接另一浮除模組的第一槽體。

依據一些實施例，研磨系統更包含混合槽。混合槽包含分配至第一供料器的漿料，其中混合槽的出口流體連接第一供料器。

依據一些實施例，研磨系統更包含基材承載件。基材承載件配置以維持基材表面靠在墊體上，並對基材 施加壓力。

在一些實施方式中，浮除模組包含槽體以及攪拌器。槽體配置以儲存包含起泡劑的第一流體。槽體包含入口、第一出口及第二出口。入口配置以供第二流體進入槽體。第一出口配置以排出回收漿料。第二出口流體連接至排水管。攪拌器配置以在槽體中促使起泡劑在第一流體中產生泡沫。

依據一些實施例，第一出口流體連接另一槽體的入口。

依據一些實施例，第一流體更包含收集劑以及改質劑。收集劑配置以鍵結第二流體中的一個或多個化學物質。改質劑配置以改變第二流體中的一個或多個化學物質的疏水性或親水性。

依據一些實施例，起泡劑包含醇類(C₅H₁₁OH)、苯酚(C₆H₅OH)、含有蒎烯的木油(C₁₀H₁₆)、松油醇(C₁₀H₁₇OH)、香茅醛(C₁₀H₁₈O)、或無機材料。收集劑包含二硫代磷酸鈉(Na₃PS₂O₂)、乙胺(NC₂C₂H₅)、脂肪酸、或具有包括R-COOH或R-COO-M的分子結構的皂，其中R代表烴基，M代表金屬原子。改質劑包含pH調節劑、分散劑、包含磷酸鹽(PO₃ ^-)的分子、黏聚劑、抑制劑、活化劑、或無機材料。

依據一些實施例，攪拌器包含被軸承支撐的扇葉、超音波裝置、或振盪裝置。

依據一些實施例，槽體更包含另一入口，配置 以供氣體進入槽體中。

依據一些實施例，浮除模組更包含另一槽體流體連接至槽體之上方部分。其中，另一槽體流體連接至排水管。

在一些實施方式中，操作化學機械平坦化系統的方法包含以下步驟。供應第一流體及第二流體，其中第一流體包含漿料。利用第一流體與第二流體研磨基材。透過浮除模組收集第三流體，其中第三流體是研磨基材時所產生。從第三流體提取第四流體，其中第四流體流動地連接第二流體的一來源。

依據一些實施例，操作化學機械平坦化系統的方法更包含透過過濾模組移除該第四流體中的微粒、以及透過偵測模組檢查第四流體的化學或物理特性。

依據一些實施例，提取第四流體包含攪拌浮除模組中的第三流體。

應當理解的是，本揭露的實施方式部分，而不是揭露部分的摘要，旨在用於解釋申請專利範圍。揭露部分的摘要可能提出發明入所構思之本揭露的一或多個可能實施例而不是全部，因此不旨在以任何方式限制隨附的申請專利範圍。

上面的揭露已概述數個實施方式的特徵，因此熟習此技藝者可更了解本揭露之態樣。熟悉此技藝者將了解到，其可輕易地利用本揭露做為基礎，來設計或潤飾其他製程與結構，以實現與在此所介紹之實施方式相同之目的及/ 或達到相同的優點。熟悉此技藝者也將了解到，這類對等架構並未脫離本揭露之精神和範圍，且熟悉此技藝者可在不脫離本揭露之精神和範圍下，在此進行各種之更動、取代與修改。

100:研磨裝置

102:研磨墊/墊體

104:旋轉平台

106:基材承載件

108:修整輪

110:第一漿料供料器

112:基材

114:第一流體/漿料

116:混合槽

118:第二漿料供料器

120:第二流體/回收漿料

122:CMP製程廢棄物

123:入口

124:浮除模組

125:出口

126:過濾模組

128:偵測模組

Claims (10)

1. 一種研磨系統，包含：一墊體，在一旋轉平台上；一第一供料器及一第二供料器，其中該第一供料器與該第二供料器彼此不流體連接(fluidly connected)，每一該第一供料器與該第二供料器是配置以直接施加一漿料於該墊體上；以及一浮除模組，配置以處理從該墊體產生的一第一流體，其中該浮除模組包含：一出口，流體連接至該第二供料器且配置以輸出一第二流體；以及一第一槽體，配置以儲存包含數個化學品的一第三流體，其中該些化學品包含一起泡劑以及一收集劑，配置以與該第一流體中之化學物質化學鍵結，該第一槽體具有一上方部分、一底部、以及位於該上方部分與該底部之間的一中間部分，且該第一槽體包含：一入口，配置以供該第一流體進入該第一槽體；一第一出口，位於該第一槽體的該中間部分，且配置以排出該第二流體；以及一第二出口，位於該第一槽體的該底部，且流體連接至一排水管；一攪拌器，位於該第一槽體的該底部，且配置以 在該第一槽體中促使該起泡劑在該第三流體中產生泡沫；一氣體入口，流體連接一氣源；以及一氣體分配器，位於該第一槽體的該底部、設置位於該攪拌器的上方且配置以提供氣體直接向上流通，使得該氣體進入該第一槽體的該中間部分中。
2. 如申請專利範圍第1項所述之研磨系統，更包含一偵測模組流體連接於該第一出口與該第二供料器之間，其中該偵測模組配置以檢查該第二流體的化學或物理特性。
3. 如申請專利範圍第1項所述之研磨系統，其中該第一槽體的該第一出口更包含該浮除模組的該出口。
4. 一種浮除模組，包含：一槽體，配置以儲存包含一起泡劑的一第一流體，該槽體具有一上方部分、一底部、以及位於該上方部分與該底部之間的一中間部分，且該槽體包含：一入口，配置以供一第二流體進入該槽體；一第一出口，位於該槽體的該中間部分，且配置以排出一回收漿料；以及一第二出口，位於該槽體的該底部，且流體連接 至一排水管；一攪拌器，位於該槽體的該底部，且配置以在該槽體中促使該起泡劑在該第一流體中產生泡沫；一氣體入口，流體連接一氣源；以及一氣體分配器，位於該槽體的該底部、設置位於該攪拌器的上方且配置以提供氣體直接向上流通，使得該氣體進入該槽體的該中間部分中。
5. 如申請專利範圍第4項所述之浮除模組，其中該第一流體更包含：一收集劑，配置以鍵結該第二流體中的一個或多個化學物質；以及一改質劑，配置以改變該第二流體中的該個或該多個化學物質的疏水性或親水性。
6. 如申請專利範圍第5項所述之浮除模組，其中該起泡劑包含醇類(C₅H₁₁OH)、苯酚(C₆H₅OH)、含有蒎烯的木油(C₁₀H₁₆)、松油醇(C₁₀H₁₇OH)、香茅醛(C₁₀H₁₈O)、或一無機材料；該收集劑包含二硫代磷酸鈉(Na₃PS₂O₂)、乙胺(NC₂C₂H₅)、脂肪酸、或具有包括R-COOH或R-COO-M的分子結構的皂，其中R代表烴基，M代表金屬原子；該改質劑包含一pH調節劑、一分散劑、一包含磷酸 鹽(PO₃ ^-)的分子、一黏聚劑、一抑制劑、一活化劑、或一無機材料。
7. 如申請專利範圍第4項所述之浮除模組，其中該攪拌器包含被一軸承支撐的一扇葉、一超音波裝置、或一振盪裝置。
8. 如申請專利範圍第4項所述之浮除模組，更包含一另一槽體流體連接至該槽體之該上方部分，其中該另一槽體流體連接至一排水管。
9. 一種操作化學機械平坦化(CMP)系統的方法，包含：供應一第一流體及一第二流體，其中該第一流體包含一漿料；利用該第一流體與該第二流體研磨一基材；透過一浮除模組收集一第三流體，其中該第三流體是研磨該基材時所產生，其中該第三流體的一第一部分下沉並在該浮除模組的一槽體的一底部形成一沉澱物，該第三流體的一第二部分在該浮除模組的該槽體中與一泡沫形成一團聚物，該團聚物浮起至該浮除模組的該槽體的一上方部分；供應氣體直接向上流通，使得該氣體流通至位於該槽體的該中間部分的該第三流體；以及 從該第三流體提取一第四流體，其中該第四流體流動地連接該第二流體的一來源。
10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，更包含：透過一過濾模組移除該第四流體中的微粒；以及透過一偵測模組檢查該第四流體的化學或物理特性。

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