[發明專利]一種防止研磨液稀釋的化學機械研磨系統及其機臺

無效

• 申請號: 200610118337.8
• 申請日: 2006-11-15
• 公開（公告）號: CN101186024A
• 公開（公告）日: 2008-05-28
• 發明（設計）人: 周海鋒;齊寶玉;丁杰;林保璋;曹軼賓;黃耀東
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: B24B29/02
• 分類號: B24B29/02;H01L21/304;B24B57/02
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 王潔

技術領域

本發明涉及化學機械研磨系統，特別涉及一種防止研磨液供應系統中研磨液濃度降低的化學機械研磨系統及其機臺。

背景技術

化學機械研磨(Chemical?Mechanical?Polish，CMP)是半導體制造工藝的一道重要工序，由專用的化學機械研磨設備完成，主要用于晶圓表面的平坦化處理。在一道化學機械研磨工序中，通常需要用到兩種液體：研磨液和去離子水，前者具有腐蝕及研磨作用，用于去除晶圓表面多余的金屬或者氧化物，后者則用于清洗晶圓表面殘留的研磨液和雜質。因此，一臺化學機械研磨設備應當至少包括一條研磨液輸送管路和一條去離子水輸送管路。

在晶圓代工廠內，并非所有機械研磨設備都單獨配備有一套研磨液供應系統，一般采用多個設備共用一套系統的方式來集中控制、降低成本。圖1為化學機械研磨系統的結構示意圖，該系統包括一研磨液供應系統1，由主循環管路11和控制機臺12組成，控制機臺12控制研磨液在主循環管路11內作循環流動。從主循環管路11引出數條支路2分別連接至該系統的數個機組3，為了簡化說明，圖中只畫出了6條支路，于實際應用中，可以增加至8-10條支路。僅以其中某一條支路2連接的機組3為例進行說明，該機組3還包括多個機臺31、32、33，用于分別連接至不同的晶圓研磨清洗設備。從支路2引出的多條岔路21、22、23分別與機臺31、32、33相連，從而主循環管路11內的研磨液經由支路2和岔路21、22、23輸送至每一個機臺31、32、33。其余支路連接的機組的結構及研磨液的輸送方式與機組3類似，故在此不再贅述。

圖2(a)為圖1所示的一個機組3的具體結構示意圖，為了簡化說明，圖中僅畫出了該機組3的一個機臺33。該機臺33包括：一條研磨液輸送支路，從岔路23開始，依次流經兩個氣動閥331、332，并輸出；一條去離子水輸送支路，從去離子水供應管路開始，流經一個氣動閥333，于輸出端和研磨液輸送支路交匯，并一同輸出至一晶圓研磨清洗設備(圖中未示出)；以及一個電磁閥334，用于控制所有氣動閥331-333的開閉狀態。氣動閥331-333于正常情況下處于常閉狀態，當晶圓研磨清洗設備需要研磨液時，電磁閥334產生一控制信號，使氣動閥331、332打開，從而研磨液可以通過研磨液輸送支路輸出；需要停止供應時，由電磁閥334將氣動閥331、332關閉。同樣地，去離子水的輸送也通過電磁閥334控制氣動閥333實現。

需要說明的是，機臺33每次只向晶圓研磨清洗設備輸送一種液體，雖然研磨液輸送支路和去離子水輸送支路在輸出端是并聯的，但它們的工作是相對獨立的，即在正常情況下不會出現兩條支路同時導通的狀態。然而，如果電磁閥334出現故障，同時給所有氣動閥331-333打開信號；或者氣動閥331、332；333出現故障，不受電磁閥334控制，始終處于打開狀態，則兩條液體輸送支路將出現同時導通的情形。

如圖2(b)所示，配合參照圖1，在兩條支路同時導通的情況下，由于去離子水的壓力為30-40psi，研磨液的壓力為20psi，兩者存在較大的壓力差，使得當兩路液體在輸出端交匯時，去離子水倒灌至研磨液輸送支路中，并如圖2(b)中的箭頭所示，沿著研磨液輸送支路回流至岔路23，從岔路23流向岔路22、21和支路2，并最終從支路2流向研磨液供應系統1的主循環管路11。其直接結果導致主循環管路11及各條支路2內研磨液的稀釋，當研磨液的濃度低于規定值時，由于腐蝕強度及其研磨顆粒數量不夠，晶圓表面多余的金屬或氧化物將無法全部去除，使得研磨結果不達標，出現大量返工，導致晶圓良率的下降。此外，由于研磨液供應系統1的連通性和循環性，使得當某一機臺發生故障時，可能會殃及整個系統的所有機臺，造成難以預計的損失。

發明內容

本發明的目的在于提供一種防止研磨液稀釋的化學機械研磨系統及其機臺，通過該系統和機臺能夠防止因單個機臺發生故障導致整個研磨液供應系統中研磨液濃度的降低，確保了系統中的其它機臺不受影響，有效阻止了危害的擴散。

本發明的目的是這樣實現的：一種防止研磨液稀釋的化學機械研磨系統，其包括一研磨液供應系統和數個機組，所述研磨液供應系統包括一主循環管路和一控制機臺，由所述控制機臺控制研磨液在主循環管路內循環流動；所述每個機組進一步包括多個機臺；從所述主循環管路引出數條支路分別連接至各個機組；從每個機組的支路再引出多條岔路分別連接至該機組的多個機臺，其實質性特點在于：所述每條岔路上均設有一防逆流元件，防止液體經由岔路和支路回流至研磨液供應系統的主循環管路。