CN110871408A

CN110871408A - 浮除模组、研磨系统及操作化学机械平坦化系统的方法

Info

Publication number: CN110871408A
Application number: CN201910372727.5A
Authority: CN
Inventors: 刘文贵
Original assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Current assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date: 2018-08-30
Filing date: 2019-05-06
Publication date: 2020-03-10
Anticipated expiration: 2039-05-06
Also published as: US20230256563A1; US20220355441A1; TW202012108A; CN110871408B; US20200070308A1; TWI769377B; US11642754B2

Abstract

本揭露是有关于一种化学机械研磨装置与制程，其可回收使用过的浆料做为另一浆料来源。装置包含垫体、第一供料器、第二供料器以及浮除模组。垫体在旋转平台上。每一个第一供料器与第二供料器是配置以施加浆料于垫体上。浮除模组配置以处理从垫体产生的第一流体。浮除模组包含出口以及第一槽体。出口流体连接至第二供料器且配置以输出第二流体。第一槽体配置以储存数个化学品，其中化学品包含起泡剂以及收集剂，配置以与第一流体中的化学物质化学键结。

Description

浮除模组、研磨系统及操作化学机械平坦化系统的方法

技术领域

本揭露实施例是有关于一种研磨系统及其操作方法，且特别是有关于一种可回收研磨浆料的研磨系统及其操作方法、以及用于研磨系统的浮除模组。

背景技术

使用化学机械平坦化(CMP)系统研磨半导体晶圆需要连续供应浆料。连续供应浆料导致制造半导体元件的显著成本。

发明内容

在一些实施方式中，研磨系统包含垫体、第一供料器、第二供料器以及浮除模组。垫体在旋转平台上。每一个第一供料器与第二供料器是配置以施加浆料于垫体上。浮除模组配置以处理从垫体产生的第一流体。浮除模组包含出口以及第一槽体。出口流体连接至第二供料器且配置以输出第二流体。第一槽体配置以储存数个化学品，其中化学品包含起泡剂以一收集剂，配置以与第一流体中的化学物质化学键结。

在一些实施方式中，浮除模组包含槽体以及搅拌器。槽体配置以储存包含起泡剂的第一流体。槽体包含入口、第一出口及第二出口。入口配置以供第二流体进入槽体。第一出口配置以排出回收浆料。第二出口流体连接至排水管。搅拌器配置以在槽体中促使起泡剂在第一流体中产生泡沫。

在一些实施方式中，操作化学机械平坦化系统的方法包含以下步骤。供应第一流体及第二流体，其中第一流体包含浆料。利用第一流体与第二流体研磨基材。透过浮除模组收集第三流体，其中第三流体是研磨基材时所产生。从第三流体提取第四流体，其中第四流体流动地连接第二流体的来源。

附图说明

从以下结合所附附图所做的详细描述，可对本揭露的态样有更佳的了解。需注意的是，根据业界的一般实务，各特征并未依比例绘示。事实上，为了使讨论更为清楚，各特征的尺寸都可任意地增加或减少。

图1是绘示依照一些实施方式的一种化学机械平坦化系统；

图2是绘示依照一些实施方式的一种浮除模组的剖视图；

图3是绘示依照一些实施方式的另一种浮除模组的剖视图；

图4A至图4C是绘示依照一些实施方式的在浮除模组中的一种浮除流程；

图5是绘示依照一些实施方式的一种回收用于研磨装置中的浆料的方法。

具体实施方式

以下的揭露提供了许多不同实施方式或实施例，以实施所提供的标的的不同特征。以下所描述的构件与安排的特定实施例是用以简化本揭露。当然这些仅为实施例，并非用以作为限制。举例而言，于描述中，第一特征形成于第二特征的上方，可能包含第一特征与第二特征以直接接触的方式形成的实施方式，亦可能包含额外特征可能形成在第一特征与第二特征之间的实施方式，如此第一特征与第二特征可能不会直接接触。如在此所使用的，第一特征形成在第二特征上意指第一特征形成以直接接触第二特征。

此外，在此可能会使用空间相对用语，例如“在下(beneath)”、“下方(below)”、“较低(lower)”、“上方(above)”、“较高(upper)”与类似用语，以方便说明如附图所绘示的一构件或一特征与另一(另一些)构件或特征之间的关系。除了在图中所绘示的方向外，这些空间相对用词意欲含括元件在使用或操作中的不同方位。设备可能以不同方式定位(旋转90度或在其他方位上)，因此可利用同样的方式来解释在此所使用的空间相对描述符号。

如在此所使用，用语“约”表示一给定数量的数值可根据与标的半导体元件有关的特定技术节点而变化。在一些实施方式中，根据特定技术节点，用语“约”可表示一给定数量的数值在例如该数值的5％至30％的范围内变化(例如，该数值的±5％、±10％、±20％、或±30％)。

化学机械平坦化(CMP)是一种平坦化技术，其可在浆料存在的同时对晶圆施加压力(例如下压力)，并利用晶圆与研磨垫的相对运动来平坦化晶圆表面。浆料和研磨垫因为不断地被使用和更换而被称为“消耗品”。为了方便参照，CMP系统在此也称为“研磨装置”。

在研磨装置中，晶圆面朝下地放置在晶圆支架、或承载件上，且保持抵靠研磨垫，研磨垫位于称为“平台(platen)”的平面上。研磨装置可在研磨制程期间进行旋转或轨道运动。CMP制程透过去除晶圆表面上相对于凹陷特征的高起特征来达到晶圆的平坦度。

浆料是在CMP制程中用来去除晶圆表面特定材料的研磨料与化学品的混合物。精准的浆料混合和一致的批量混合对于实现晶圆对晶圆(wafer-to-wafer，WtW)和批次间(lot-to-lot，LtL)研磨的可重复性(例如一致的研磨速率、一致的跨晶圆和跨晶片的研磨均匀度等)来说，是不可缺少的。浆料的品质是重要的，如此可避免在CMP制程中于晶圆表面上留下刮痕。

研磨垫装在平台的顶面。因为聚氨酯的机械特性和孔隙率，研磨垫可以由例如聚氨酯制成。此外，研磨垫可包含小穿孔，以帮助浆料沿着晶圆表面输送，并使研磨均匀。研磨垫还将反应的产物从晶圆表面去除。随着研磨垫研磨更多的晶圆，垫体的表面变得更平坦且光滑，导致所谓的“钝化(glazing)”状态。钝化的垫体无法抓住研磨浆料，这会显著降低研磨速率。

研磨垫需要定期修整以延迟钝化的影响。修整的目的是从研磨垫上去除旧的浆料微粒和磨下来的微粒，以延长研磨垫的使用寿命，并在整个生命周期内提供一致的研磨性能。研磨垫可以用机械研磨或去离子(DI)水喷射来修整，其可以搅动(激活)垫体的表面并增加其粗糙度。另一种激活垫体表面的方法是使用具有底部钻石表面的修整轮(盘)，其在旋转时与垫体接触。

为了保持批量制造的晶圆研磨的良率和品质，需在CMP制程期间连续地让新鲜浆料流到研磨垫上。并且，对于需要高移除率的CMP制程，需要施加更高流速的新鲜浆料到研磨垫上。因此，需要准备大量的新鲜浆料来运作研磨装置。

当垫体旋转以研磨晶圆时，一部分新鲜浆料与晶圆表面发生反应。这样的反应产生副产品，包括来自研磨垫的杂散微粒以及浆料与晶圆之间的反应物。未反应的新鲜浆料、研磨料、及副产品变成废弃物，从研磨垫的边缘喷出并被排水管带走。新鲜浆料的不断供应和所产生的废弃物导致显著的制造成本和运转研磨装置的开销(例如环境污染)。

本揭露主要是透过回收从研磨垫边缘喷出的浆料来降低制造成本和运转研磨装置的开销。在一些实施例中，浮除模组与研磨垫流体连接，以收集从研磨垫喷出的CMP废弃物。在一些实施例中，浮除模组包含化学品，化学品包含起泡剂、收集剂、及改质剂，以与CMP废弃物反应来产生回收浆料。根据一些实施例，可将来自浮除模组的回收浆料输送至研磨装置。

图1是绘示依照一些实施方式的一种化学机械平坦化(CMP)系统100(以下称为研磨装置100)。研磨装置100可包含装载在旋转平台(例如，旋转工作台)104上的研磨垫102(以下称为垫体102)。研磨装置100也可包含旋转基材承载件106、旋转修整轮(或盘)108、连接用来混合新鲜浆料、研磨料及去离子水的混合槽116的第一浆料供料器110、以及第二浆料供料器118。为了说明的目的，图1包含了研磨装置100的挑选的部分，但研磨装置100可包含其他部分(未绘示)，例如控制单元、传输模组、泵浦、排水管等。

欲被研磨的基材112面朝下地装设在基材承载件106的底部，如此基材上表面接触垫体102的上表面。基材承载件106旋转基材112，且对基材112施压压力(例如下压力)，如此将基材112压抵于旋转垫体102上。可将第一流体114与第二流体120施加于垫体表面，其中第一流体114可为来自于混合槽116的混合液，且第二流体120可包含回收浆料。第一流体114、第二流体120、基材112、以及垫体102之间的化学反应以及机械磨耗可从基材112的顶面移除材料。移除的材料为化学机械平坦化制程的副产品(CMP副产品)，且持续地从垫体102的边缘喷除而被当作化学机械平坦化制程的废弃物(CMP制程废弃物)。因此，CMP制程废弃物122可进一步包含在第一流体114与第二流体120中的研磨料以及未反应的浆料。同时，修整轮108可扰动垫体102的顶面来恢复其粗糙度。然而，这非限制，修整轮108可在基材112已经研磨且从研磨装置100移除后再修整垫体102。

在一些实施例中，研磨装置100可配置以研磨包含具有不同类型的材料，例如硅、锗、砷、氮、氧、以及金属的表面的基材。

在一些实施例中，浆料可为数个化学品的混合物，这些化学品可包含一个或多个研磨料、氧化剂、螯合剂、表面活性剂、腐蚀抑制剂、润湿剂、去除率增强剂、杀生物剂、pH调节剂、以及水。浆料的成分可以化学成分为基础，例如二氧化硅(SiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、二氧化铈(CeO₂)、碳(C)、碳化硅(SiC)、或二氧化钛(TiO₂)。根据基材研磨应用，一种或多种研磨料可包含二氧化硅、二氧化铈、氧化铝、氧化锆(ZrO₂)、二氧化钛、氧化铁(Fe₂O₃)、氧化锌(ZnO)、或任何其它适合的材料的微粒。

在一些实施例中，垫体102的物理与机械性质(例如粗糙度、材料选择、孔隙率、刚度等)可取决于要从基材112移除的材料。例如，铜研磨、铜阻障层研磨、钨研磨、浅沟槽隔离研磨、氧化物研磨、或抛光研磨(buff polishing)在材料、孔隙率、与刚度方面，需要不同类型的垫体。研磨装置，像是研磨装置100中使用的垫体应具有一定的刚性，以均匀地研磨基材表面。垫体，例如垫体102，可以是一迭软质与硬质材料，其可在某种程度上可以符合基材112的局部形貌(local topography)。作为示例而非限制，垫体102可以是热固性的或热塑性的。垫体102也包括氨基甲酸酯、或孔径为约1μm至约500μm的多孔性聚合物材料。

请参照图1，研磨装置100可还包含浮除模组124，以从CMP制程废弃物122回收浆料，其中浮除模组124可包含入口123与出口125。收集基材研磨产生的CMP制程废弃物122并引入浮除模组124的入口123。CMP制程废弃物122与浮除模组124中的化学品反应，其中化学品可包含起泡剂、改质剂、以及收集剂。在一些实施例中，在浮除模组124中进行的浮除制程(flotation process)除去了大部分的CMP副产品以及来自CMP制程废弃物122的研磨料，因此从CMP制程废弃物122中萃取回收浆料。回收浆料从浮除模组124的出口125输出，且流体连接(fluidly connected)至第二浆料供料器118，以作为第二流体120的来源。在一些实施例中，浮除模组124可包含多个用以接收CMP制程废弃物122的入口、以及多个用以输出回收浆料的出口。

在一些实施例中，过滤模组126接收来自浮除模组124的回收浆料。过滤模组126可包含一个或多个过滤元件，以移除回收浆料中的微粒。例如，一个或多个过滤元件可为树脂或滤纸，以移除直径大于0.5μm的微粒。侦测模组128可接收来自过滤模组126的经过滤的回收浆料，以检查经过滤的回收浆料的化学或物理特性，其包含经过滤的回收浆料的电导率、化学成分、化学浓度及/或pH值。根据经过滤的回收浆料的特性，与研磨装置100连接的控制单元(图1未示)调节并管理第二浆料供料器118所接收的回收浆料的量，以作为第二流体120的来源。

图2是绘示依照一些实施方式的一种浮除模组200的剖面视图。浮除模组200可为图1的浮除模组124的其中一个实施例。浮除模组200可包含搅拌器214以及第一槽体202，其中第一槽体202包含化学流体220。化学流体220可包含去离子水、起泡剂、改质剂及/或收集剂。第一槽体202可包含第一入口204用以接收包含浆料的CMP制程废弃液体(例如来自研磨装置100的CMP制程废弃物122)、第一出口206配置以排出来自CMP制程废弃液体的回收浆料、以及第二出口208流体连接研磨装置100的排水管(图2未示)。浮除模组200可还包含第二槽体216流体连接至第一槽体202的上方部分240。第二槽体216可流体连接排水管(图2未示)以排放来自第一槽体202的化学废弃物。

在一些实施例中，图2的第一入口204及第一出口206可分别为图1中的入口123及出口125。在一些实施例中，第一出口206及第二出口208可分别位于第一槽体202的中间部分242及底部244。在一些实施例中，第一槽体202可还包含第二入口210流体连接气源(图2未示)，其中来自气源的气体(例如空气或惰性气体)可通过气体分配器212分配至第一槽体202。在一些实施例中，第二入口210可位于第一槽体202的底部244。

请参照图2，浮除模组200是配置以进行浮除制程，以将包含浆料(例如CMP制程废弃物122)的CMP制程废弃液体转变成回收浆料。来自基材研磨的CMP制程废弃液体通过第一入口204而由第一槽体202收集与接收。在第一槽体202中，CMP制程废弃液体中的具有重的重量的CMP副产品的一部分可开始下沉并在第一槽体202的底部244形成沉淀物224。沉淀物224通过第二出口208往研磨装置100的排水管排弃。同时，搅拌器214配置以搅拌第一槽体202中的化学流体220以及CMP制程废弃液体。这样的搅拌过程有利于起泡剂在第一槽体202中形成泡沫。在一些实施例中，从第二入口210引入气体可作为促使起泡剂产生泡沫的另一个来源。泡沫含有空气或气体，因此具有往第一槽体202的上方部分240浮动的趋势。

废弃液体中的研磨料和CMP副产品的其他部分与改质剂和收集剂反应形成中间分子。中间分子进一步与泡沫键结形成团聚物222。通过气泡的浮力，大部分的团聚物222浮向第一槽体202的上方部分240。团聚物222的一部分进一步地漂移或扩散到第二槽体216，并被排出到与第二槽体216流体连接的排水管(图2未示)。因此，大部分的CMP制程废弃物(例如研磨料及CMP副产品)透过沉淀物224下沉和团聚物222浮起的方式，从CMP制程废弃液体中去除。因此，在第一槽体202的中间部分242的CMP制程废弃液体包含较少的研磨料与CMP副产品，且可透过浮除模组200的第一出口206排出来作为回收浆料。

在一些实施例中，搅拌器204可包含化学流体220中的扇叶、以及用以支撑扇叶的轴承。轴承可耦合至运动机构(图2未示)，例如泵浦或马达，以转动扇叶。在一些实施例中，搅拌器204可为超音波装置或振荡装置，以促进第一槽体202中的起泡剂形成泡沫。

在一些实施例中，浮除模组200可还包含加热装置，以控制第一槽体202中的化学流体220的温度。在一些实施例中，浮除制程在室温或高于室温(例如25℃)的温度下进行。

图3是绘示依照一些实施方式的浮除模组300的剖面视图。浮除模组300可为图1中的浮除模组124的一个实施例。如图3所示，浮除模组300可包含浮除模组300A流体连接另一浮除模组300B，其中浮除模组300A的出口306A流体连接浮除模组300B的入口304B。浮除模组300A与300B都具有与浮除模组200相似的配置与功能。浮除模组300A透过入口304A接收包含浆料的CMP制程废弃液体(例如CMP制程废弃物122)。来自浮除模组300A的出口306A的第一回收浆料通过入口304B进入浮除模组300B。最终回收浆料从浮除模组300B的出口306B排出。可利用浮除模组300A及300B进行上述有关图2所述的浮除制程。因此，来自浮除模组300B的最终回收浆料包含比第一回收浆料少的CMP制程废弃物。在一些实施例中，浮除模组300可流体串联两个以上的浮除模组200，以输出较高纯度的回收浆料。

图4A-4C是绘示依照一些实施方式的关于浮除模组200与300的上述浮除流程的细节。浮除制程将CMP制程废弃液体(例如CMP制程废弃物122)转变为回收浆料。浮除制程可包含起泡制程、调整制程、以及收集制程。

图4A绘示分散在化学液体420中的起泡剂404进行的起泡制程，其中化学液体420可类似于上述化学流体220。起泡剂404可为具有极性和非极性键的分子。极性键吸引化学液体420中的水分子，并使起泡剂404聚集在化学液体420的表面液位(surface level)406的位置。将不可溶解的气体(例如，空气或惰性气体)引入化学液体420中时(例如利用浮除模组200中的搅拌器214)，起泡剂404的一部分可开始起泡并在化学液体420中形成泡沫408。对于每一个泡沫408而言，起泡剂404可以积聚在每个泡沫408的边界处，其中每个起泡剂404的极性键和非极性键分别朝向每个泡沫408的外侧与内侧。每一个泡沫408包含不可溶解的气体，因此具有浮力以在化学液体420中向上浮起。

在一些实施例中，起泡剂404可为醇类(C₅H₁₁OH)、苯酚(C₆H₅OH)、或含有蒎烯的木油(C₁₀H₁₆)、松油醇(C₁₀H₁₇OH)、香茅醛(C₁₀H₁₈O)、或任何其他适合的材料。在一些实施例中，起泡剂404可为有机或无机材料。

图4B绘示分别由收集剂432及改质剂424所进行的调整和收集制程。收集制程可配置以将来自CMP制程废弃物的研磨料或CMP副产品与泡沫408结合。在收集制程中，收集剂432的化学键可与位于泡沫408边界的起泡剂404连接，且收集剂432的其他化学键可连结于研磨料或CMP副产品。调整制程可配置以透过改质剂424改变研磨料或CMP副产品的疏水性或亲水性。如图4B所示，分子426可为研磨装置(例如研磨装置100)所使用的浆料中的研磨料。分子426亦可为CMP副产品，例如化学反应物或研磨基材所产生的移除材料。因此，分子426可包含硅、氢氧化硅(Si(OH)₄)、锗、砷、例如如铜、钨、铝、钴、钌、钛、铈等金属离子、或任何其他材料。分子426可具有亲水性质，其中每一个分子426可具有一个或多个氢氧键428。因此分子426与周遭的水分子具有良好的相互作用，例如在其间形成极性键合。因此，分子426连结周遭的水分子，且难以从其在化学液体420中的当地位置移开。改质剂424可透过将分子426从亲水性(例如有利于与水结合)转变为疏水性(例如不利于与水结合)，来解除这样的紧密结合关系。由于对周围水分子的吸引力较小，所以经转变的分子更容易被收集剂432捕获。因此，透过改质剂424的改质过程可以改善使用收集剂422的收集制程的效率。

在一些实施例中，收集制程亦可包含利用包含在分子426中的一个或多个氧键将分子连结至收集剂432。

在一些实施例中，收集剂432可为与起泡剂404形成键结的分子。在一些实施例中，收集剂432可为与来自分子426中的一个或多个氧键键结的分子，其中分子426来自于CMP制程废弃物。在一些实施例中，收集剂432可为脂肪酸、或具有包含R-COOH或R-COO-M的分子结构的皂，其中R代表碳氢链(例如C_nH_2n+1)，M代表金属原子(例如钠、钾或其他任何金属元素)。在一些实施例中，收集剂432可为二硫代磷酸钠(Na₃PS₂O₂)或乙胺(NC₂C₂H₅)。在一些实施例中，收集剂432可为有机或无机材料。

在一些实施例中，改质剂424可为pH调节剂，例如碳酸钠(Na₂CO₃)、氢氧化钠(NaOH)、或任意其他适合的材料。在一些实施例中，改质剂424可为分散剂，例如硅酸钠(Na₂SiO₃)、一种含有磷酸盐(PO₃-)分子结构的分子、或任何其他适合的材料。在一些实施例中，改质剂424可为粘聚剂，例如子钾明矾(KAl(SO₄)₂·12H₂O)、或任何其他适合的材料。在一些实施例中，改质剂424可为抑制剂，例如巯基乙酸钠(sodium mercaptoacetate；HSCH₂COONa)或任何其他适合的材料。在一些实施例中，改质剂424可为活化剂，例如碳酸钠、或任何其他适合的材料。在一些实施例中，改质剂424可为有机或无机材料。

图4C绘示了透过浮除制程形成的示例性的团聚物422。团聚物422相似于上述的团聚物222。在浮除制程期间，利用调整制程而以改质剂424来修改分子426的亲水性或疏水性的性质。一个或多个收集剂432接着捕获被改质的分子426，并将被改质的分子426连接至在起泡制程中透过起泡剂404所制造的泡沫408。因此，团聚物422形成，且为泡沫408与中间分子440连接形成的组合，其中每一个中间分子440包含紧固于收集剂432的改质分子426。由于泡沫408倾向于在化学液体420中漂浮，故团聚物422具有朝向化学液体420的水准面移动的趋势。因此，可透过团聚物422移除分子426(例如CMP制程废弃物)，并且透过浮除制程在化学液体420的水准面附近收集分子426。

图5是绘示依照一些实施方式的一种使用回收浆料操作研磨装置的示例性方法500，其中回收浆料是回收自研磨制程中产生的CMP制程废弃物。本揭露并不限于此操作性的描述。应了解到，可进行额外的操作。而且，进行在此所提供的揭露时，可不需要所有的操作。此外，一些操作可以同时进行或以与图5中所示不同的顺序进行。在一些实施例中，除了或取代目前所描述的操作外，可进行一个或多个其他操作。基于说明的目的，方法500是参照图1至图4C的实施例来描述。然而，方法500并不限于这些实施例。

示例性方法500始于操作510，其中将基材传输至研磨装置中。请参照图1，举例而言，可将基材112传输至研磨装置100并放置在基材承载件106下方，以使欲研磨的基材的一侧面向研磨垫102。也就是说，基材112的顶面可抵靠垫体102的顶面。可藉助机械手臂，将基材112由例如传输模组传输至研磨装置100，为了简洁的目的机械手臂并未绘示于图1中。

请参照图5，在操作520中，研磨基材112。请参照图1，研磨操作可包含透过第一浆料供料器110及第二浆料供料器118施加浆料114与回收浆料120在垫体102上，随后旋转基材承载件106及垫体102(例如透过平台104)。在一些实施例中，基材承载件106与垫体102可沿着相同方向转动，但他们各自的转速、或角速度可不同。在操作520的期间，CMP制程废弃物122会产生并且从垫体102边缘喷出，其中CMP制程废弃物122包含未反应的浆料、研磨料、以及包含研磨基材产生的反应物和移除材料的CMP副产品。

在操作530中，收集CMP制程废弃物122并将CMP制程废弃物122导入浮除模组，其中浮除模组启动浮除程序，以将CMP制程废弃物流体转变成回收浆料。请参照图1及图2，举例而言，CMP制程废弃物122可透过与研磨装置100连接的泵浦而为浮除模组200的入口204所接收。同时，搅拌器214可启动搅拌制程，以混合CMP制程废弃物122与浮除模组200中的化学品，其中化学品可包含起泡剂、改质剂、及收集剂。搅拌制程可触发起泡剂形成泡沫。在一些实施例中，可将气体导入浮除模组200，中以促进起泡剂形成泡沫。改质剂可用来改变CMP制程废弃物122中的研磨料与CMP副产品的疏水性或亲水性。这可提高收集剂的效率，以将研磨料及CMP副产品与泡沫聚集在一起，而形成浮除模组200中的团聚物222。通过泡沫的浮力，这样的团聚物222具有浮向浮除模组200的上方部分的趋势。也就是说，团聚物222带走大部分的研磨料与CMP副产品，且朝浮除模组200的上方部分运送。因此，位于浮除模组200的中间部分的CMP制程废弃物122具有较洁净的浆料，故可作为回收浆料。

在一些实施例中，浮除模组可还包含加热装置，以提供热，来促进浮除制程。

在一些实施例中，浮除模组可配置以从各种CMP制程的CMP制程废弃流体浆料中回收浆料，这些CMP制程包含金属、介电质与其他材料的CMP制程。此外，浮除模组可用以从来自CMP制程的CMP制程废弃流体中回收浆料，这些CMP制程应用在晶片制造的不同区中，例如前端制程(FEOL)、中间制程(MOL)、及后端制程(BEOL)。此外，浮除模组可用以从来自任何包含CMP制程的技术领域的CMP制程的CMP制程废弃流体中回收浆料。

在操作540中，图1的浆料供料器118利用与研磨装置100连接的泵浦，接收来自图2的出口206的回收浆料。浆料分配器118所分配的回收浆料可与浆料供料器110分配在垫体102上的新鲜浆料混合，以研磨基材112。可利用连接研磨装置100的控制单元控制回收浆料和分配在垫体102上的新鲜浆料之间的比例来控制。在一些实施例中，控制单元可管理浮除模组的运作，并决定与调整回收浆料的排出通量或排出量。

在一些实施例中，从浮除模组200排出回收浆料后，可利用图1所示的过滤模组126接收回收研浆料。过滤模组126可以配备一个或多个过滤元件，以移除回收浆料中的微粒。例如，过滤模组126可配置以移除直径大于0.5μm的微粒。减少微粒的回收浆料可对在垫体102上的基材112提供可靠的研磨。

在一些实施例中，可利用图1所示的侦测模组128接收来自过滤模组126的回收浆料。侦测模组128配置以检查回收浆料的特性，其可包含电导率、pH值、纯度和化学成分。可将此资讯传送至与研磨装置100连接的控制单元，其中控制单元根据此资讯来调节回收浆料到浆料分配器118的通量。

本揭露提供用于CMP制程的装置与方法，其回收使用过的浆料作为浆料供应的其他来源。根据一些实施例，装置可包含浮除模组，以回收使用过且包含CMP制程废弃物的浆料。在一些实施例中，浮除模组可包含化学品，以进行浮除制程来将CMP制程废弃物从使用过的浆料中分离，其中化学品可包含起泡剂、收集剂、及改质剂。浮除制程可包含透过起泡剂形成泡沫、透过改质剂改质CMP制程废弃物的疏水性或亲水性、以及透过收集剂使改质后的CMP制程废弃物与泡沫键结。这样配备有浮除模组的研磨装置可减少浆料的消耗量，从而降低制造成本与研磨装置运转的开销。

在一些实施例中，研磨系统包含在旋转平台上的垫体、第一供料器、以及第二供料器，其中每一个第一供料器与第二供料器配置以施加浆料在垫体上，且浮除模组配置以处理从垫体喷出的第一流体。浮除模组包含出口流体连接第二供料器且配置以排出第二流体、以及第一槽体配置以储存数个化学品，其中化学品包含起泡剂、以及配置以与第一流体中的化学品形成化学键结的收集剂。

在一些实施例中，浮除模组包含槽体配置以储存包含起泡剂的第一流体、以及搅拌器配置以使起泡剂在槽体中的第一流体中产生泡沫。槽体包含入口配置以供第二流体流入槽体中、第一出口配置以排出回收浆料、以及第二出口流体连接至排水管。

在一些实施例中，操作化学机械平坦化(CMP)系统的方法包含施加第一流体与第二流体，其中第一流体包含浆料，利用第一流体与第二流体研磨基材，透过浮除模组收集第三流体，其中第三流体是研磨基材时所产生，以及从第三流体中萃取缔四流体，其中第四流体流体连接至第二流体的一来源。

在一些实施方式中，研磨系统包含垫体、第一供料器、一第二供料器以及浮除模组。垫体在一旋转平台上。每一个第一供料器与第二供料器是配置以施加浆料于垫体上。浮除模组配置以处理从垫体产生的第一流体。浮除模组包含出口以及第一槽体。出口流体连接至第二供料器且配置以输出第二流体。第一槽体配置以储存数个化学品，其中化学品包含起泡剂以一收集剂，配置以与第一流体中的化学物质化学键结。

依据一些实施例，第二流体包含回收浆料。

依据一些实施例，研磨系统还包含过滤模组。过滤模组流体连接于第二供料器与出口之间，且配置以去该第二流体中的微粒。

依据一些实施例，研磨系统还包含侦测模组。侦测模组流体连接于出口与第二供料器之间，其中侦测模组配置以检查第二流体的化学或物理特性。

依据一些实施例，第一槽体还包含入口以及另一出口，其中入口配置以接收第一流体，且另一出口包含浮除模组的出口。

依据一些实施例，第二槽体流体连接至第一槽体的上方部分。

依据一些实施例，化学品包含改质剂。改质剂配置以改变第一流体中的一个或多个分子的疏水性或亲水性。

依据一些实施例，研磨系统还包含另一浮除模组。其中，浮除模组的出口流体连接另一浮除模组的第一槽体。

依据一些实施例，研磨系统还包含混合槽。混合槽包含分配至第一供料器的浆料，其中混合槽的出口流体连接第一供料器。

依据一些实施例，研磨系统还包含基材承载件。基材承载件配置以维持基材表面靠在垫体上，并对基材施加压力。

依据一些实施例，第一出口流体连接另一槽体的入口。

依据一些实施例，第一流体还包含收集剂以及改质剂。收集剂配置以键结第二流体中的一个或多个化学物质。改质剂配置以改变第二流体中的一个或多个化学物质的疏水性或亲水性。

依据一些实施例，起泡剂包含醇类(C₅H₁₁OH)、苯酚(C₆H₅OH)、含有蒎烯的木油(C₁₀H₁₆)、松油醇(C₁₀H₁₇OH)、香茅醛(C₁₀H₁₈O)、或无机材料。收集剂包含二硫代磷酸钠(Na₃PS₂O₂)、乙胺(NC₂C₂H₅)、脂肪酸、或具有包括R-COOH或R-COO-M的分子结构的皂，其中R代表烃基，M代表金属原子。改质剂包含pH调节剂、分散剂、包含磷酸盐(PO₃-)的分子、粘聚剂、抑制剂、活化剂、或无机材料。

依据一些实施例，搅拌器包含被轴承支撑的扇叶、超音波装置、或振荡装置。

依据一些实施例，槽体还包含另一入口，配置以供气体进入槽体中。

依据一些实施例，浮除模组还包含另一槽体流体连接至槽体的上方部分。其中，另一槽体流体连接至排水管。

在一些实施方式中，操作化学机械平坦化系统的方法包含以下步骤。供应第一流体及第二流体，其中第一流体包含浆料。利用第一流体与第二流体研磨基材。透过浮除模组收集第三流体，其中第三流体是研磨基材时所产生。从第三流体提取第四流体，其中第四流体流动地连接第二流体的一来源。

依据一些实施例，操作化学机械平坦化系统的方法还包含透过过滤模组移除该第四流体中的微粒、以及透过侦测模组检查第四流体的化学或物理特性。

依据一些实施例，提取第四流体包含搅拌浮除模组中的第三流体。

应当理解的是，本揭露的实施方式部分，而不是揭露部分的摘要，旨在用于解释申请专利范围。揭露部分的摘要可能提出发明人所构思的本揭露的一或多个可能实施例而不是全部，因此不旨在以任何方式限制随附的申请专利范围。

上面的揭露已概述数个实施方式的特征，因此熟悉此技艺者可更了解本揭露的态样。熟悉此技艺者将了解到，其可轻易地利用本揭露做为基础，来设计或润饰其他制程与结构，以实现与在此所介绍的实施方式相同的目的及/或达到相同的优点。熟悉此技艺者也将了解到，这类对等架构并未脱离本揭露的精神和范围，且熟悉此技艺者可在不脱离本揭露的精神和范围下，在此进行各种的更动、取代与修改。

Claims

1.一种研磨系统，其特征在于，包含：

一垫体，在一旋转平台上；

一第一供料器及一第二供料器，其中每一该第一供料器与该第二供料器是配置以施加一浆料于该垫体上；以及

一浮除模组，配置以处理从该垫体产生的一第一流体，其中该浮除模组包含：一出口，流体连接至该第二供料器且配置以输出一第二流体；以及一第一槽体，配置以储存数个化学品，其中该些化学品包含一起泡剂以及一收集剂，配置以与该第一流体中的化学物质化学键结。

2.根据权利要求1所述的研磨系统，其特征在于，该研磨系统还包含一侦测模组流体连接于该出口与该第二供料器之间，其中该侦测模组配置以检查该第二流体的化学或物理特性。

3.根据权利要求1所述的研磨系统，其特征在于，该第一槽体还包含一入口以及一另一出口，其中该入口配置以接收该第一流体，且该另一出口包含该浮除模组的该出口。

4.一种浮除模组，其特征在于，包含：

一槽体，配置以储存包含一起泡剂的一第一流体，该槽体包含：一入口，配置以供一第二流体进入该槽体；一第一出口，配置以排出一回收浆料；以及一第二出口，流体连接至一排水管；以及

一搅拌器，配置以在该槽体中促使该起泡剂在该第一流体中产生泡沫。

5.根据权利要求4所述的浮除模组，其特征在于，该第一流体还包含：

一收集剂，配置以键结该第二流体中的一个或多个化学物质；以及

一改质剂，配置以改变该第二流体中的该个或该多个化学物质的疏水性或亲水性。

6.根据权利要求5所述的浮除模组，其特征在于，

该起泡剂包含醇类(C₅H₁₁OH)、苯酚(C₆H₅OH)、含有蒎烯的木油(C₁₀H₁₆)、松油醇(C₁₀H₁₇OH)、香茅醛(C₁₀H₁₈O)、或一无机材料；

该收集剂包含二硫代磷酸钠(Na₃PS₂O₂)、乙胺(NC₂C₂H₅)、脂肪酸、或具有包括R-COOH或R-COO-M的分子结构的皂，其中R代表烃基，M代表金属原子；

该改质剂包含一pH调节剂、一分散剂、一包含磷酸盐(PO₃ ^-)的分子、一粘聚剂、一抑制剂、一活化剂、或一无机材料。

7.根据权利要求4所述的浮除模组，其特征在于，该搅拌器包含被一轴承支撑的一扇叶、一超音波装置、或一振荡装置。

8.根据权利要求4所述的浮除模组，其特征在于，该浮除模组还包含一另一槽体流体连接至该槽体的一上方部分，其中该另一槽体流体连接至一排水管。

9.一种操作化学机械平坦化系统的方法，其特征在于，包含：

供应一第一流体及一第二流体，其中该第一流体包含一浆料；

利用该第一流体与该第二流体研磨一基材；

透过一浮除模组收集一第三流体，其中该第三流体是研磨该基材时所产生；以及

从该第三流体提取一第四流体，其中该第四流体流动地连接该第二流体的一来源。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，该方法还包含：

透过一过滤模组移除该第四流体中的微粒；以及

透过一侦测模组检查该第四流体的化学或物理特性。