[實(shí)用新型]液體輸送系統(tǒng)和化學(xué)機(jī)械研磨裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020151282.2
• 申請日: 2010-04-02
• 公開（公告）號(hào): CN201677236U
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邢程;張溢鋼;朱海青;湯露奇
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號(hào): B24B57/02
• 分類號(hào): B24B57/02;B24B37/04;H01L21/302
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 李麗

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用于化學(xué)機(jī)械研磨的液體輸送系統(tǒng)和包括液體輸送系統(tǒng)的化學(xué)機(jī)械研磨裝置。

背景技術(shù)

隨著超大規(guī)模集成電路ULSI(Ultra?Large?Scale?Integration)的飛速發(fā)展，集成電路制造工藝變得越來越復(fù)雜和精細(xì)。為了提高集成度，降低制造成本，元件的特征尺寸(Feature?Size)不斷變小，芯片單位面積內(nèi)的元件數(shù)量不斷增加，平面布線已難以滿足元件高密度分布的要求，只能采用多層布線技術(shù)利用芯片的垂直空間，進(jìn)一步提高器件的集成密度。但多層布線技術(shù)的應(yīng)用會(huì)造成襯底表面起伏不平，對圖形制作極其不利。為此，常需要對襯底進(jìn)行表面平坦化處理。目前，在平坦化技術(shù)中，優(yōu)選采用化學(xué)機(jī)械研磨(ChemicalMechanical?Polishing，CMP)，尤其在半導(dǎo)體制作工藝進(jìn)入亞微米(sub-micron)領(lǐng)域后，其已成為一項(xiàng)不可或缺的制作工藝技術(shù)。

化學(xué)機(jī)械研磨是利用混有極小研磨顆粒的研磨溶液(Slurry)與加工表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來改變其表面的化學(xué)鍵，生成容易以機(jī)械方式去除的產(chǎn)物，再經(jīng)機(jī)械摩擦去除化學(xué)反應(yīng)物獲得超光滑無損傷的平坦化表面的。具體來講，化學(xué)機(jī)械研磨是在特定的研磨裝置中進(jìn)行的，研磨時(shí)，先將待研磨的晶片襯底附著在研磨裝置的研磨頭上，且其待研磨面朝下；通過在研磨頭上施加下壓力，使襯底緊壓到研磨墊上；然后，表面貼有研磨墊的轉(zhuǎn)臺(tái)在電機(jī)的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，晶片襯底在研磨頭的帶動(dòng)下也相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械研磨；同時(shí)，施加研磨溶液至研磨墊上，并利用轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)地離心力均勻地分布在研磨墊上，在待研磨襯底和研磨墊之間形成一層液體薄膜，該薄膜與待研磨襯底的表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成易去除的產(chǎn)物。這一過程結(jié)合機(jī)械作用和化學(xué)反應(yīng)可以對襯底表面進(jìn)行平坦化處理。

在化學(xué)機(jī)械研磨中，決定化學(xué)機(jī)械研磨的效率的重要因素之一就是研磨溶液。一般，研磨溶液可以包括研磨顆粒、能對晶片上的被研磨膜起化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)溶液、表面活性劑和氧化劑等的添加劑溶液、以及根據(jù)需要稀釋用的水。在使用時(shí)，研磨溶液是通過研磨裝置中的液體輸送系統(tǒng)輸送到待研磨的晶片上的。

易知，在化學(xué)機(jī)械研磨的過程中，研磨溶液的噴灑位置和流量對于研磨的結(jié)果有很大的影響。研磨溶液的噴灑位置會(huì)影響研磨溶液噴灑的均勻性，導(dǎo)致研磨的質(zhì)量的下降，出現(xiàn)研磨面高低不平的情況。研磨溶液的流量會(huì)嚴(yán)重影響待研磨晶片在化學(xué)機(jī)械研磨中的去除率。若去除率過高，可能造成產(chǎn)品經(jīng)化學(xué)機(jī)械研磨后的厚度過低，影響產(chǎn)品的可靠性；若去除率過低，可能造成產(chǎn)品經(jīng)化學(xué)機(jī)械研磨后的厚度過高并可能殘留有雜質(zhì)，影響產(chǎn)品良率。

例如公開號(hào)為101412200的中國實(shí)用新型專利文獻(xiàn)提供了一種用于化學(xué)機(jī)械研磨的噴頭臂及其控制裝置，其主要通過位置感應(yīng)器對噴頭臂和噴頭的位置進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，當(dāng)位置出現(xiàn)異常時(shí)自動(dòng)報(bào)警、并能通過步進(jìn)電機(jī)對噴頭臂和噴頭的位置進(jìn)行修正，使得噴灑的流體變得均勻，保證研磨的質(zhì)量。但上述專利文獻(xiàn)主要解決的是噴灑位置的問題，而未對噴灑流量作出改進(jìn)。

在現(xiàn)有技術(shù)中，液體輸送系統(tǒng)包括控制開關(guān)(例如電磁閥)、輸送管和具有一個(gè)或多個(gè)噴嘴的分配器，液體輸送系統(tǒng)中研磨溶液的傳輸是由控制開關(guān)控制輸送管來實(shí)現(xiàn)通斷。但在上述液體輸送系統(tǒng)中，不能對液體輸送系統(tǒng)中傳輸?shù)难心ト芤旱牧魉俸?或流量進(jìn)行監(jiān)測；且由于控制開關(guān)只能實(shí)現(xiàn)簡單的通斷動(dòng)作，從而不能真正地根據(jù)實(shí)際情況而對研磨溶液的流速和/或流量進(jìn)行適時(shí)調(diào)整。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型解決的問題是，提供一種液體輸送系統(tǒng)和包括液體輸送系統(tǒng)的化學(xué)機(jī)械研磨裝置，避免因研磨溶液流量控制不當(dāng)而嚴(yán)重影響待研磨晶片在化學(xué)機(jī)械研磨中的去除率而使得待研磨晶片良率低下的問題。

為解決上述問題，本實(shí)用新型提供一種應(yīng)用于化學(xué)機(jī)械研磨的液體輸送系統(tǒng)，包括輸送管；用于控制輸送管通斷的控制開關(guān)和分配器，所述分配器位于所述輸送管的其中一個(gè)末端，具有與所述輸送管相通的一個(gè)或多個(gè)噴嘴；與所述輸送管相連的流量控制器，用于檢測并提供研磨溶液的流量信息。

可選地，所述流量控制器包括：流量計(jì)，用于檢測在輸送管中所傳輸?shù)难心ト芤旱牧髁浚粓?bào)警單元，與所述流量計(jì)連接，在檢測的流量達(dá)到報(bào)警閾值時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。

可選地，所述流量計(jì)包括對應(yīng)于所述報(bào)警閾值的傳感器，所述傳感器在檢測到研磨溶液的流量達(dá)到報(bào)警閾值時(shí)產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)至所述報(bào)警單元。

可選地，所述傳感器為液位傳感器、測壓元件、光學(xué)傳感器、電容傳感器、浮子傳感器或雷達(dá)傳感器。

可選地，所述流量計(jì)為超聲波流量計(jì)、渦流流量計(jì)、差壓式流量計(jì)或磁感式流量計(jì)。