[实用新型]液体输送系统和化学机械研磨装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，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。

背景技术

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匀地分布在研磨垫上，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匀性，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的中国实用新型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匀，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。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是，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，本实用新型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。