液体输送系统和化学机械研磨装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种应用于化学机械研磨的液体输送系统和包括液体输送系统的化学机械研磨装置，其中所述液体输送系统包括：输送管；用于控制输送管通断的控制开关和分配器，所述分配器位于所述输送管的其中一个末端，具有与所述输送管相通的一个或多个喷嘴；以及与所述输送管相连的流量控制器，用于检测并提供研磨溶液的流量信息。相较于现有技术，本实用新型专利技术能够对输送的研磨溶液的流量进行管控，避免出现因流量过高或过低而影响待研磨晶片在化学机械研磨中的去除率的问题，从而制作出符合要求的合格产品，提高产品的良率。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及半导体
，特别涉及一种应用于化学机械研磨的液体输送 系统和包括液体输送系统的化学机械研磨装置。
技术介绍
随着超大规模集成电路ULSI (Ultra Large Scale Integration)的飞速发展，集 成电路制造工艺变得越来越复杂和精细。为了提高集成度，降低制造成本，元件的特征尺 寸(Feature Size)不断变小，芯片单位面积内的元件数量不断增加，平面布线已难以满足 元件高密度分布的要求，只能采用多层布线技术利用芯片的垂直空间，进一步提高器件的 集成密度。但多层布线技术的应用会造成衬底表面起伏不平，对图形制作极其不利。为 此，常需要对衬底进行表面平坦化处理。目前，在平坦化技术中，优选采用化学机械研磨 (ChemicalMechanical Polishing，CMP)，尤其在半导体制作工艺进入亚微米(sub-micron) 领域后，其已成为一项不可或缺的制作工艺技术。化学机械研磨是利用混有极小研磨颗粒的研磨溶液(Slurry)与加工表面发生化 学反应来改变其表面的化学键，生成容易以机械方式去除的产物，再经机械摩擦去除化学 反应物获得超光滑无损伤的平坦化表面的。具体来讲，化学机械研磨是在特定的研磨装置 中进行的，研磨时，先将待研磨的晶片衬底附着在研磨装置的研磨头上，且其待研磨面朝 下；通过在研磨头上施加下压力，使衬底紧压到研磨垫上；然后，表面贴有研磨垫的转台在 电机的带动下旋转，晶片衬底在研磨头的带动下也相应转动，实现机械研磨；同时，施加研 磨溶液至研磨垫上，并利用转台旋转地离心力均勻地分布在研磨垫上，在待研磨衬底和研 磨垫之间形成一层液体薄膜，该薄膜与待研磨衬底的表面发生化学反应，生成易去除的产 物。这一过程结合机械作用和化学反应可以对衬底表面进行平坦化处理。在化学机械研磨中，决定化学机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颗粒、能对晶片上的被研磨膜起化学反应的化学溶液、表面活性 剂和氧化剂等的添加剂溶液、以及根据需要稀释用的水。在使用时，研磨溶液是通过研磨装 置中的液体输送系统输送到待研磨的晶片上的。易知，在化学机械研磨的过程中，研磨溶液的喷洒位置和流量对于研磨的结果有 很大的影响。研磨溶液的喷洒位置会影响研磨溶液喷洒的均勻性，导致研磨的质量的下降， 出现研磨面高低不平的情况。研磨溶液的流量会严重影响待研磨晶片在化学机械研磨中的 去除率。若去除率过高，可能造成产品经化学机械研磨后的厚度过低，影响产品的可靠性； 若去除率过低，可能造成产品经化学机械研磨后的厚度过高并可能残留有杂质，影响产品 良率。例如公开号为101412200的中国技术专利文献提供了一种用于化学机械研 磨的喷头臂及其控制装置，其主要通过位置感应器对喷头臂和喷头的位置进行实时的监 控，当位置出现异常时自动报警、并能通过步进电机对喷头臂和喷头的位置进行修正，使得 喷洒的流体变得均勻，保证研磨的质量。但上述专利文献主要解决的是喷洒位置的问题，而未对喷洒流量作出改进。在现有技术中，液体输送系统包括控制开关(例如电磁阀)、输送管和具有一个 或多个喷嘴的分配器，液体输送系统中研磨溶液的传输是由控制开关控制输送管来实现通 断。但在上述液体输送系统中，不能对液体输送系统中传输的研磨溶液的流速和/或流量 进行监测；且由于控制开关只能实现简单的通断动作，从而不能真正地根据实际情况而对 研磨溶液的流速和/或流量进行适时调整。
技术实现思路
本技术解决的问题是，提供一种液体输送系统和包括液体输送系统的化学机 械研磨装置，避免因研磨溶液流量控制不当而严重影响待研磨晶片在化学机械研磨中的去 除率而使得待研磨晶片良率低下的问题。为解决上述问题，本技术提供一种应用于化学机械研磨的液体输送系统，包 括输送管；用于控制输送管通断的控制开关和分配器，所述分配器位于所述输送管的其中 一个末端，具有与所述输送管相通的一个或多个喷嘴；与所述输送管相连的流量控制器，用 于检测并提供研磨溶液的流量信息。可选地，所述流量控制器包括流量计，用于检测在输送管中所传输的研磨溶液的 流量；报警单元，与所述流量计连接，在检测的流量达到报警阈值时产生报警信号。可选地，所述流量计包括对应于所述报警阈值的传感器，所述传感器在检测到研 磨溶液的流量达到报警阈值时产生触发信号至所述报警单元。可选地，所述传感器为液位传感器、测压元件、光学传感器、电容传感器、浮子传感 器或雷达传感器。可选地，所述流量计为超声波流量计、涡流流量计、差压式流量计或磁感式流量 计。可选地，所述报警单元为报鸣器、显示灯或者他们的结合。可选地，所述流量控制器还包括流量控制单元，用于在检测的流量达到报警阈值 时，通过调整所述输送管的流通截面大小来控制研磨溶液的流量。可选地，所述流量控制单元为电动调节阀。本技术在另一方面提供一种装配有上述液体输送系统的化学机械研磨装置。与现有技术相比，本技术所提供的液体输送系统和包括液体输送系统的化学 机械研磨装置，通过设置流量控制器，能够对输送的研磨溶液的流量进行管控，避免出现因 流量过高或过低而影响待研磨晶片在化学机械研磨中的去除率的问题，从而制作出符合要 求的合格产品，提高产品的良率。附图说明图1显示本技术一种实施例中液体输送系统的结构示意图；图2显示本技术一种实施例中包括液体输送系统的化学机械研磨装置的结 构示意图。具体实施方式在化学机械研磨工艺中，研磨溶液是决定化学机械研磨工艺效率的重要因素之 一。研磨溶液的流速及流量会严重影响待研磨晶片在化学机械研磨中的去除率。若去除率 过高，可能造成产品经化学机械研磨后的厚度过低，影响产品的可靠性；若去除率过低，可 能造成产品经化学机械研磨后的厚度过高并可能残留有杂质，影响产品良率。而现有技术 中，对研磨溶液的流量没有很好的控制装置，只能进行简单化的通断，使得在化学机械研磨 工艺中由于研磨溶液的流量问题而不能对产品进行有效管控。有鉴于此，本技术提供一种液体输送系统，包括输送管、用于控制输送管通断 的控制开关、分配器、以及与所述输送管相连的流量控制器。本技术所提供的液体输送 系统，能够根据实际工作状况而调整研磨溶液的流量，避免出现因流量过高或过低而影响 待研磨晶片在化学机械研磨中的去除率的问题，从而制作出符合要求的合格产品，提高产 品的良率。本技术在另一方面提供一种包括上述液体输送系统的化学机械研磨装置。下面将结合附图对本技术的实施例进行说明。本技术利用示意图进行了 详细描述，在详细描述本技术实施例时，为便于说明，表示装置结构的示意图会不依一 般比例作局部放大，不应以此作为对本技术的限定。图1显示本技术一种实施例中液体输送系统的结构示意图。在本实施例中， 所述液体输送系统作为化学机械研磨装置的一个组成部分，用于输送化学机械研磨工艺中 所需的溶液。在本实施例中，所述溶液特指研磨溶液，但并不以此为限，在其他实施例中，所 述溶液也可以包括清洁剂、去离子水或纯水等。如图1所示，液体输送系统包括输送管10、控制输送管10通断的控制开关12、位 于输送管10末端的分配器14、以及用于控制输送管10内研磨溶液的流量的流量控制器 1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于化学机械研磨的液体输送系统，包括输送管；用于控制输送管通断的控制开关和分配器，所述分配器位于所述输送管的其中一个末端，具有与所述输送管相通的一个或多个喷嘴；其特征在于，所述液体输送系统还包括：与所述输送管相连的流量控制器，用于检测并提供输送管中研磨溶液的流量信息。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邢程，张溢钢，朱海青，汤露奇，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]