[發明專利]研磨液供給系統及化學機械研磨站的研磨液混合物供給法

有效

• 申請號: 200910163900.7
• 申請日: 2009-08-14
• 公開（公告）號: CN101823234A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 曾志江;陳勇龍;黃亮潔;黃怡文
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: B24B57/02
• 分類號: B24B57/02;B24B37/04;H01L21/02;G01F19/00
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 姜燕;陳晨

技術領域

本發明涉及研磨液供給系統，特別涉及適用在半導體制造中所使用的一 種研磨液泵送系統。

背景技術

現代半導體電子裝置(例如：集成電路芯片)通過將材料與元件的多疊層 建立于一半導體基底之上而形成。一般而言，半導體裝置結合了許多的有源 元件，這些有源元件形成于基底之上。金屬導體內連接線(在部分實施例中是 由銅所制成)由各種附加圖樣化與沉積工藝(例如：顆粒狀花紋及雙顆粒狀花 紋)所形成，在通過形成于一層或多層介電材料層中的電路通道或走線之下可 將數個有源元件以電性耦接方式而結合為一體?，F代半導體制造需要以下的 重復操作步驟順序：材料沉積(導電與非導電介電材料)、于介電材料中的電 路的光光刻圖樣、以及材料移除(例如：利用蝕刻與灰化逐漸地建立推疊式半 導體結構)。

應用在半導體制造中的化學機械拋光或研磨(“CMP”)為對于形成于一 基底之上的層結構進行全面平坦化的技術，通過此技術可在材料的連續層結 構之上提供一均勻表面輪廓或表面形貌。任何本領域普通技術人員均知，化 學機械研磨基本上是需要利用一拋光裝置，并且將含有一磨料(例如：膠態二 氧化硅或鋁)、去離子水與化學溶劑或氧化劑(例如：過氧化氫、鉀或氫氧化 銨)之一研磨液供應至拋光裝置。一般而言，研磨液通過一研磨液供給系統的 壓力泵送下而被傳送至化學機械研磨站，并且研磨液被直接地施加于半導體 晶片的表面上。隨后，研磨液通過一回轉拋光墊或拋光頭而被加工至晶片之 中，如此對于晶片表面進行拋光/平面化。

圖1表示為現有存儲研磨液且將研磨液供應至一化學機械研磨站16的 研磨液供給系統10的附圖。于圖1中，濃縮研磨液11經由泵送進至一研磨 液混合槽12，于濃縮研磨液中混合了去離子水與化學制品(例如：過氧化氫 H₂O₂)。濃縮研磨液與供給至研磨液混合槽12的去離子水的數量可利用流量 計和/或磅秤而測得，借此以提供每次所預期建立的研磨液混合物的所需比 例。隨后，稀釋研磨液經由管路而輸送至具有兩研磨液供給泵13的一泵送 站，此兩研磨液供給泵13呈并聯的泵送關系進行排列。研磨液供給泵13排 放至一共同管座，并且研磨液被傳送至一閥開關箱14。閥開關箱14包括數 個閥件與相關支管，研磨液流經路徑可通過閥開關箱14的數個閥件與相關 支管而進行切換，因而可形成兩分離研磨液管路回路A、B(如圖1所示)。研 磨液可再經由一循環管路17而回流至研磨液混合槽12。于此例子中也提供 了一備用的第二研磨液供給系統，此一備用的第二研磨液供給系統通常包括 了一第二研磨液混合槽12與并聯組的研磨液供給泵13，研磨液可通過備用 的第二研磨液供給系統而供給至閥開關箱14。來自于閥開關箱14的研磨液 流動通過研磨液管路回路A或B(視哪個正在被使用而定)而至一閥箱15，通 過閥箱15將來自于研磨液管路回路A或B的研磨液供應至化學機械研磨站 16，如此以便于半導體晶片進行拋光/平面化處理。輸送至化學機械研磨站 16的研磨液品質可經由一測試設備18所監控，通過測試設備18的操作可對 研磨液參數(例如：比重SG與pH值)進行測量。

然而，就上述現有研磨液供給系統10具有相當多的操作與維修缺點。 由圖1中所示的并聯泵送排列方式可知，若兩研磨液供給泵13中，其中的一 泵故障，會產生壓降與研磨液供給系統流量下降的缺點，如此造成了化學機 械研磨站16無法符合其需求。當研磨液供給系統中之一需進行例行性維修 (因為需對于大量閥件進行開啟/關閉下以實行切換作業)時，閥開關箱14中 的復雜的泵送與閥件排列將會造成制造廠作業人員無法容易地進行轉變過 程的操作。再者，于閥開關箱14中的迂回管路排列建立了許多的“管路死 角”，于這些管路死角所形成的停滯流動，將造成研磨液的聚集和/或固化， 除了影響研磨液濃度與品質的問題之外，當為了切換至備用的研磨液供給系 統之下而必須對于交替的未使用分離研磨液管路回路進行維修時，許多潛在 于管路的堵塞問題也可能會發生。

如圖1所示為現有的研磨液供給系統10的另一缺點在于儀器準確性漂 移或移位問題，這些儀器漂移或移位問題會發生在供給至研磨液混合槽12 的去離子水、化學制品、研磨液的數量測量方面。流量計和/或磅秤所具有的 儀器準確性漂移或移位問題，除了無法正確地對于化學制品、濃縮研磨液的 數量進行正常測量之外，有可能會影響研磨液品質，并且需要更為頻繁的對 于這些測量儀器進行校正。