[发明专利]化学机械抛光的研磨液供给系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造技术领域，特别涉及化学机械抛光的研磨液供给系统及方法。

背景技术

化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，CMP)工艺就是在无尘室的大气环境中，利用机械力对晶圆表面作用，在表面薄膜层产生断裂腐蚀的动力，使晶圆表面趋于平坦化，以便进行后续的工艺步骤(如光刻)。而这部分必须籍由研磨液中的化学物质通过反应来增加其蚀刻的效率。CMP制程中最重要的两大组件便是研磨液(slurry)和研磨垫(platen)。研磨液通常是将一些很细的氧化物粉粒分散在水溶液中而制成。研磨垫大多是使用发泡式的多孔聚亚安酯制成。CMP制程的主要过程为：让研磨液填充在在CMP机台上的研磨垫的空隙中，并提供了高转速的条件，让晶圆在高速旋转下和研磨垫与研磨液中的粉粒作用，同时控制对晶圆下压的压力等其它参数。

现有技术中的研磨液供给系统如图1所示。该研磨液供给系统包括备用池101、供给池102和过滤装置103，而研磨液的供给对象则是CMP机台104，各个组件由黑色粗线代表的中空导管连接。其中，备用池101和供给池102都是用于盛放研磨液的容器。过滤装置103用于将流经其中的研磨液中的较大颗粒去除。该较大颗粒可能是杂质，也可能是研磨液中的氧化物粉粒聚合形成的，后者的比例可能占多数。通过压力的作用使从供给池102流出、但未被CMP机台104使用的研磨液再流回供给池102，避免研磨液的浪费。

备用池101包括一个入口A和一个出口B。入口A用于接收外部添加的成品研磨液、双氧水以及去离子水，成品研磨液、双氧水和去离子水在备用池101中充分混合后成为实际使用的研磨液，而出口B用于向供给池102输送研磨液。供给池102包括两个入口：入口C和入口D，以及一个出口E。供给池102的入口C和备用池101的出口B连接，出口E与过滤装置103的入口连接，过滤装置103的出口和备用池101的入口D连接同一个T形管的两端，而所述T形管的第三端连接CMP机台104。

图1中的箭头表示液体的流动方向。供给池102中的研磨液通过出口E流出，经过过滤装置103的过滤后，研磨液流向CMP机台104。流向CMP机台104的研磨液中的一部分被使用消耗掉，而未被使用的部分则再经由入口D流回供给池102。若供给池102中的研磨液的液面低于预定高度，则供给池102的入口C接收来自备用池101的研磨液。而当备用池101中的研磨液的液面高度低于预定高度时，则通过入口A接收外部添加的研磨液。

当CMP机台104处于空闲状态时，研磨液在导管中流动的速度较慢，在这种情况下研磨液中的氧化物粉粒有可能在导管中(尤其是导管壁上)发生聚合而形成研磨液凝结颗粒。特别是当该聚合而成的较大颗粒出现在过滤装置103到CMP机台104之间的这段导管中，则CMP机台104再次开动时，所述较大颗粒混在研磨液中流向CMP机台104。这种情况下，晶圆表面在CMP的过程中会被所述的研磨液凝结颗粒划伤，导致良率降低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于，提出一种化学机械抛光的研磨液供给系统及方法，可以避免氧化物粉粒聚合形成的较大颗粒进入CMP机台。

本发明公开了一种研磨液供给系统，包括备用池(101)、供给池(102)、过滤装置(103)，所述备用池(101)包括出口B，供给池(102)包括入口C和入口D，以及出口E；供给池(102)的入口C和备用池(101)的出口B连接，出口E与过滤装置(103)的入口连接，过滤装置(103)的出口和供给池(102)的入口D连接同一个T形管的两端，而所述T形管的第三端连接CMP机台(104)；所述连接均为通过中空导管连接；

所述研磨液供给系统进一步包括注入装置(201)、回流装置(202)和排出装置(203)，供给池(102)进一步包括入口F、出口G和出口H，备用池(101)包括入口I；

所述注入装置(201)与入口F连接，用于向供给池(102)中注入清洗液；

所述回流装置(202)分别与出口G与入口I连接，用于将供给池(102)中的研磨液输送到备用池(201)中；

所述排出装置(203)与出口H连接，用于将供给池(102)中的液体排空。

所述回流装置为泵或者中空导管。

所述研磨液供给系统进一步包括：

第一计时器，用于计时，当计时长度达到第一预定值时输出第一计时信号；然后计时清零并重启；

控制模块，用于当收到来自所述第一计时器的第一计时信号后，将CMP机台(104)置于空闲状态，并进行如下控制操作：