[實(shí)用新型]研磨液供給裝置及化學(xué)機(jī)械研磨系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821474304.1
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號: CN208801223U
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭松輝;陸從喜;沈新林;吳龍江;林宗賢
• 申請（專利權(quán)）人: 德淮半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號: B24B57/02
• 分類號: B24B57/02;B24B37/00;B24B37/34
• 代理公司: 上海思捷知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31295
• 代理人: 王宏婧

本實(shí)用新型公開了一種研磨液供給裝置及化學(xué)機(jī)械研磨系統(tǒng)，所述研磨液供給裝置包含：研磨液供應(yīng)系統(tǒng)；過濾裝置；第一管路，一端與研磨液供應(yīng)系統(tǒng)連通，另一端與過濾裝置連通；流量控制器；第二管路，一端與過濾裝置連通，另一端與流量控制器連通；第三管路，一端與流量控制器連通，另一端與一化學(xué)機(jī)械研磨機(jī)臺連通；至少一個(gè)恒溫裝置，至少設(shè)置于第一管路、第二管路和第三管路中的一條管路上。本實(shí)用新型具有使得初始研磨階段研磨率平穩(wěn)且與第二階段研磨率相同，節(jié)約研磨液的使用量，縮短研磨時(shí)間，提高研磨量的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用于化學(xué)機(jī)械研磨工藝中的研磨液供給裝置及化學(xué)研磨系統(tǒng)。

背景技術(shù)

化學(xué)機(jī)械研磨工藝(Chemical Mechanical Polishing，CMP)是半導(dǎo)體工藝中最常見且最重要的平坦化工藝之一，其目的在于均勻地去除晶圓上具有不規(guī)則表面的目標(biāo)薄膜層(target thin film)，使所述晶圓在經(jīng)過化學(xué)機(jī)械研磨工藝后能夠具有平坦且規(guī)則的表面，以確保后續(xù)工藝的良率。

由于化學(xué)機(jī)械研磨工藝是同時(shí)利用機(jī)械方式與化學(xué)方式進(jìn)行，因此必須考慮到很多復(fù)雜的工藝參數(shù)，例如目標(biāo)薄膜層的特性、研磨液(slurry)的成分、研磨墊(polishingpad)的組成、平臺(platen)轉(zhuǎn)速等，其中研磨液的成分的控制對于化學(xué)機(jī)械研磨工藝的良率具有舉足輕重的影響。一般來說，研磨液的成分主要包括有研磨劑(abrasive)以及氧化劑(oxidizer)，二者混合后會(huì)形成粘稠液體，經(jīng)研磨液供給裝置輸送至化學(xué)機(jī)械研磨機(jī)臺的平臺。

請參見圖1，其為一種現(xiàn)有的研磨液供給裝置的主要組成結(jié)構(gòu)示意圖；如圖1所示，現(xiàn)有的研磨液供給裝置包含：第一管路31、第二管路32、第三管路33、過濾裝置34以及流量控制器35，其中，第一管路31的一端與研磨液供應(yīng)系統(tǒng)(SDS)1中的研磨液供應(yīng)槽連通，第一管路31的另一端與過濾裝置34連通，第二管路32的一端與該過濾裝置34連通，第二管路32的另一端與流量控制器35連通，第三管路33的一端與該流量控制器35連通，第三管路33的另一端與化學(xué)機(jī)械研磨裝置的機(jī)臺2連通，其中，第一管路31上設(shè)置有閥門(圖1中未示出)。在進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨工藝時(shí)，閥門處于打開狀態(tài)，研磨液經(jīng)所述第一管路31、第二管路32和第三管路33輸送至機(jī)臺2，其中過濾裝置34是用以過濾研磨液中的不可溶物，流量控制裝器35是用以調(diào)節(jié)輸送至機(jī)臺2的研磨液的流量和流速。

但是，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，實(shí)際在對晶圓進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨處理時(shí)，在相同的處理?xiàng)l件下，隨著時(shí)間的推移，研磨速率(也稱為研磨率)會(huì)不斷變化。具體請參見圖2，其為研磨率和研磨時(shí)間的關(guān)系圖，如圖2所示，研磨處理分為三個(gè)階段：第一階段為初始研磨階段，在此階段時(shí)，研磨率會(huì)逐漸上升；之后進(jìn)入第二階段時(shí)，研磨率趨向于穩(wěn)定；而到研磨工藝末期即第三階段時(shí)，研磨率又會(huì)逐漸下降。研磨率會(huì)不斷變化這一現(xiàn)象給化學(xué)機(jī)械研磨過程帶來很大的挑戰(zhàn)。

發(fā)明人進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，研磨率出現(xiàn)上述變化有如下原因：

對于第一階段研磨率上升的現(xiàn)象，由于初始引入到機(jī)臺中的研磨液溫度低，因此化學(xué)反應(yīng)速率較慢，研磨率也相應(yīng)緩慢；經(jīng)過一段時(shí)間后，在研磨過程中產(chǎn)生的熱量會(huì)加速化學(xué)反應(yīng)速率，使得研磨率也隨之加快呈上升趨勢。

對于第二階段研磨率穩(wěn)定的現(xiàn)象，由于研磨液流量和研磨過程中產(chǎn)生的熱量達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，使得研磨率也趨向于穩(wěn)定狀態(tài)；

對于第三階段研磨率下降的現(xiàn)象，是由于隨著副產(chǎn)物的產(chǎn)生，會(huì)使研磨墊的孔(pore)堵塞，不利于研磨液分布，同時(shí)研磨液易發(fā)生釉化(glazing)現(xiàn)象，從而使得研磨率逐漸下降。

對于研磨工藝末期研磨率逐漸下降這一現(xiàn)象，可以通過在多個(gè)研磨盤上分步進(jìn)行來解決，或者在拋光的同時(shí)采用修整盤對研磨墊進(jìn)行修整的方式(in-situ padconditioning)代替拋光結(jié)束后修整盤對研磨墊進(jìn)行修整(ex-situ pad conditioning)的方式，阻止研磨率在第三階段的下降。