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1、(10)申请公布号 CN 102240976 A (43)申请公布日 2011.11.16 CN 102240976 A *CN102240976A* (21)申请号 201110131936.4 (22)申请日 2011.05.20 B24B 57/02(2006.01) B24B 37/02(2006.01) H01L 21/304(2006.01) (71)申请人 清华大学 地址 100084 北京市海淀区 100084-82 信箱 (72)发明人 路新春 潘燕 王同庆 沈攀 何永勇 (74)专利代理机构 北京清亦华知识产权代理事 务所 ( 普通合伙 ) 11201 代理人 宋合成 (5。
2、4) 发明名称 化学机械抛光研磨液输送系统及化学机械抛 光研磨设备 (57) 摘要 本发明公开一种化学机械抛光研磨液输送系 统及化学机械抛光研磨设备， 化学机械抛光研磨 液输送系统包括 ： 第一至第五容器、 磨粒搅拌装 置、 混合装置、 第一至第四输送泵、 流量和压力调 节装置、 研磨液输送泵和溢流阀， 第一至第五容器 分别用于提供氧化剂、 络合剂、 缓蚀剂、 磨粒和去 离子水 ； 流量和压力调节装置与混合装置相连， 用于混合装置内的研磨液输送给化学机械研磨 台 ； 研磨液输送泵串联在混合装置与流量和压力 调节装置之间 ； 溢流阀连接在混合装置与流量和 压力调节装置之间且与研磨液输送泵并联。根。
3、据 本发明的化学机械抛光研磨液输送系统在整个输 送过程中， 磨粒一直被搅拌， 可以有效防止颗粒沉 淀、 絮凝造成的表面划伤。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 CN 102240980 A1/1 页 2 1. 一种化学机械抛光研磨液输送系统， 其特征在于， 包括 ： 第一至第五容器， 所述第一至第五容器分别用于提供氧化剂、 络合剂、 缓蚀剂、 磨粒和 去离子水 ； 磨粒搅拌装置， 所述磨粒搅拌装置设在所述第四容器内用于搅拌所述第四容器内的磨 粒 ； 混合装置， 所述第一至第五容器分别与所述混合装。
4、置相连且彼此并联， 所述混合装置 用于将分别从所述第一至第五容器输送到其内的所述氧化剂、 络合剂、 缓蚀剂、 磨粒和去离 子水混合成研磨液 ； 第一至第四输送泵， 所述第一至第四输送泵一一对应地设在所述第一至第四容器与所 述混合容器之间 ； 流量和压力调节装置， 所述流量和压力调节装置与所述混合装置相连， 用于将所述混 合装置内的研磨液输送给化学机械研磨台 ； 研磨液输送泵， 所述研磨液输送泵串联在所述混合装置与所述流量和压力调节装置之 间 ； 和 溢流阀， 所述溢流阀连接在所述混合装置与所述流量和压力调节装置之间且与所述研 磨液输送泵并联。 2. 根据权利要求 1 所述的化学机械抛光研磨液输。
5、送系统， 其特征在于， 所述混合装置 中设有研磨液搅拌器用于均匀地混合所述研磨液。 3. 根据权利要求 1 所述的化学机械抛光研磨液输送系统， 其特征在于， 所述磨粒为硅 溶胶。 4. 根据权利要求 1 所述的化学机械抛光研磨液输送系统， 其特征在于， 所述第一至第 五容器为全氟烷氧基材料。 5. 根据权利要求 1 所述的化学机械抛光研磨液输送系统， 其特征在于， 所述第五容器 与所述混合装置之间设有开关阀。 6. 一种化学机械抛光研磨设备， 其特征在于， 包括 ： 化学机械抛光研磨台 ； 和 化学机械抛光研磨液输送系统， 所述化学机械抛光研磨液输送系统为根据权利要求 1-5 中任一项所述的化。
6、学机械抛光研磨液输送系统， 所述化学机械抛光研磨液输送系统的 流量和压力调节装置与所述化学机械抛光研磨台相连。 权 利 要 求 书 CN 102240976 A CN 102240980 A1/4 页 3 化学机械抛光研磨液输送系统及化学机械抛光研磨设备 技术领域 0001 本发明涉及一种化学机械抛光研磨液输送系统， 特别涉及一种使用该系统的化学 机械抛光研磨设备。 背景技术 0002 化学机械抛光 (CMP) 技术是目前半导体加工行业中的重点技术， 他主要借助机械 作用和化学作用相互促进达到全局平坦化的作用。随着晶圆布线层数越来越多， 线宽越来 越小， 化学机械抛光发挥着不可替代的作用， 已。
7、知的是研磨液的配方和工艺参数对于化学 机械抛光的效果有很大的影响。 发明内容 0003 本申请的发明人研究发现， 研磨液中磨粒的絮凝、 沉淀以及抛光液的流量， 压力等 都会影响抛光效果。抛光液混合是否均匀， 研磨液供应的压力是否稳定等都会对抛光结果 产生影响。因此， 本申请人的发明人发现， 通过避免研磨液中磨料的沉淀， 使得研磨液充分 混合均匀， 有效保证研磨液供应的流量和压力稳定可以提高研磨效果。 0004 为此， 本发明的一个目的在于提出一种对输送的研磨液具有流量、 压力稳定的化 学机械抛光研磨液输送系统。 0005 本发明的另一目的在于提出一种具有上述化学机械抛光研磨液输送系统的化学 机。
8、械抛光研磨设备。 0006 为实现上述目的， 根据本发明的第一方面提供的化学机械抛光研磨液输送系统及 化学机械抛光研磨设备， 化学机械抛光研磨液输送系统包括 ： 第一至第五容器、 磨粒搅拌装 置、 混合装置、 第一至第四输送泵、 流量和压力调节装置、 研磨液输送泵和溢流阀 ； 第一至第 五容器分别用于提供氧化剂、 络合剂、 缓蚀剂、 磨粒和去离子水 ； 磨粒搅拌装置设在第四容 器内用于搅拌第四容器内的磨粒 ； 第一至第五容器分别混合装置相连且彼此并联， 混合装 置用于将分别从第一至第五容器输送到其内的氧化剂、 络合剂、 缓蚀剂、 磨粒和去离子水混 合成研磨液 ； 第一至第四输送泵一一对应地设在。
9、第一至第四容器与混合容器之间 ； 流量和 压力调节装置与混合装置相连， 用于混合装置内的研磨液输送给化学机械磨合台 ； 研磨液 输送泵串联在混合装置与流量和压力调节装置之间 ； 溢流阀连接在混合装置与流量和压力 调节装置之间且与研磨液输送泵并联。 0007 根据本发明的化学机械抛光研磨液输送系统将研磨液各组份充分均匀混合， 向化 学机械研磨台供应研磨液。 在整个输送过程中， 磨粒一直在搅拌过程中， 可以有效防止颗粒 沉淀、 絮凝造成的表面划伤 ； 溢流阀在混合装置与流量和压力调节装置之间， 当流量和压力 调节装置的管路压力大于设定值时， 通过溢流阀将多余研磨液输送回混合装置， 有效保证 了研磨。
10、液供应的流量和压力的稳定， 从而提高化学机械抛光的工艺质量。 0008 另外， 根据本发明第一方面的化学机械抛光研磨液输送系统还可以具有如下附加 的技术特征 ： 说 明 书 CN 102240976 A CN 102240980 A2/4 页 4 0009 根据本发明的一些实施例， 所述混合装置中设有研磨液搅拌器用于均匀地混合所 述研磨液。 0010 根据本发明的一个具体示例， 所述磨粒为硅溶胶。 0011 根据本发明的一个实施例， 所述第一至第五容器为全氟烷氧基材料。 0012 根据本发明的一些具体示例， 所述第五容器与所述混合装置之间设有开关阀。 0013 本发明第二方面提出一种化学机械抛。
11、光研磨设备， 包括 ： 化学机械抛光研磨台 ； 和化学机械抛光研磨液输送系统， 所述化学机械抛光研磨液输送系统为根据本发明第一方 面所述的化学机械抛光研磨液输送系统， 所述化学机械抛光研磨液输送系统的流量和压力 调节装置与所述化学机械抛光研磨台相连。 0014 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出， 部分将从下面的描述中变 得明显， 或通过本发明的实践了解到。 附图说明 0015 本发明的上述和 / 或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解， 其中 ： 0016 图 1 是根据本发明实施例提供的化学机械抛光研磨液输送系统及化学机械抛光 研磨设备的示意图。。
12、 具体实施方式 0017 下面详细描述本发明的实施例， 所述实施例的示例在附图中示出， 其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。 下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的， 仅用于解释本发明， 而不能理解为对本发明的限制。 0018 在本发明的描述中， 需要理解的是， 术语 “中心” 、“纵向” 、“横向” 、“上” 、“下” 、“前” 、 “后” 、“左” 、“右” 、“竖直” 、“水平” 、“顶” 、“底” “内” 、“外” 等指示的方位或位置关系为基于 附图所示的方位或位置关系， 仅是为了便于描述本发明和简化描述， 而不是指示或暗示所 指的装置或元件。
13、必须具有特定的方位、 以特定的方位构造和操作， 因此不能理解为对本发 明的限制。此外， 术语 “第一” 、“第二” 仅用于描述目的， 而不能理解为指示或暗示相对重要 性。 0019 在本发明的描述中， 需要说明的是， 除非另有明确的规定和限定， 术语 “安装” 、“相 连” 、“连接” 应做广义理解， 例如， 可以是固定连接， 也可以是可拆卸连接， 或一体地连接 ； 可 以是机械连接， 也可以是电连接 ； 可以是直接相连， 也可以通过中间媒介间接相连， 可以是 两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言， 可以具体情况理解上述术语在本 发明中的具体含义。 0020 下面参考附图描述根据本。
14、发明实施例的化学机械抛光研磨液输送系统。 0021 参见图 1， 根据本发明实施例的化学机械抛光研磨液输送系统及化学机械抛光研 磨设备， 化学机械抛光研磨液输送系统包括 ： 第一容器 101、 第二容器 102、 第三容器 103、 第 四容器 104、 第五容器 105、 磨粒搅拌装置 205、 混合装置 106、 第一输送泵 201、 第二输送泵 202、 第三输送泵 203、 第四输送泵 204、 流量和压力调节装置 107、 研磨液输送泵 207 和溢流 阀 208。 说 明 书 CN 102240976 A CN 102240980 A3/4 页 5 0022 具体地， 第一容器 1。
15、01、 第二容器 102、 第三容器 103、 第四容器 104、 第五容器 105 分别用于提供氧化剂、 络合剂、 缓蚀剂、 磨粒和去离子水， 并且分别与混合装置 106 相连且 彼此并联， 混合装置 106 用于将分别从第一至第五容器输送到其内的氧化剂、 络合剂、 缓蚀 剂、 磨粒和去离子水混合成研磨液。通过在混合装置 106 中的混合使研磨液中各组分充分 均匀混合， 在整个输送过程中， 磨粒一直在搅拌过程中， 可以有效防止颗粒沉淀、 絮凝造成 的表面划伤。 0023 第一输送泵 201、 第二输送泵 202、 第三输送泵 203 和第四输送泵 204 一一对应地 设在第一容器 101、 。
16、第二容器 102、 第三容器 103 和第四容器 104 与混合容器 106 之间， 通过 调整各输送泵按照配比所需的量将氧化剂、 络合剂、 缓蚀剂、 磨粒送入混合容器 106 中， 并 在混合容器 106 中被充分搅拌。 0024 需要说明的是， 磨粒可以为硅溶胶磨粒， 第四容器 104 中可以设置有磨粒搅拌装 置 206， 在磨粒进入混合容器 106 之前， 磨粒在第四容器 104 中经磨粒搅拌装置设 206 充分 搅拌后再被送入混合装置106中， 这样磨粒在第四容器104中被持续搅拌， 可以有效避免硅 溶胶磨粒的沉淀和絮凝， 防止对抛光表面的刮擦。 0025 流量和压力调节装置 107 。
17、与混合装置 106 相连， 用于混合装置 106 内的研磨液输 送给化学机械研磨台 108 ； 研磨液输送泵 207 串联在混合装置 106 与流量和压力调节装置 107 之间 ； 溢流阀 208 连接在混合装置 106 与流量和压力调节装置 107 之间且与研磨液输 送泵 207 并联。 0026 溢流阀 208 在混合装置 106 与流量和压力调节装置 107 之间， 当流量和压力调节 装置 107 的管路压力大于设定值时， 通过溢流阀 208 将多余的研磨液输送回混合装置 106， 这样的结构有效保证了输送给化学机械研磨台得研磨液供应的流量和压力的稳定， 从而提 高化学机械抛光的工艺质量。
18、。 0027 参见图 1， 根据本发明的一些实施例， 混合装置 106 中设有研磨液搅拌器 206 用于 均匀地混合研磨液， 设置研磨液搅拌器 206 后， 可以使各种添加剂混合的更加均匀， 保证抛 光液的稳定性。 0028 根据本发明的一个实施例， 第一容器 101、 第二容器 102、 第三容器 103、 第四容器 104和第五容器105可以为全氟烷氧基材料， 它们与混合装置106连接的输送管路401也由 全氟烷氧基材料制成。 0029 根据本发明的一些具体示例， 第五容器 105 与混合装置 106 之间设有开关阀 209， 通过控制开关阀 209 将第五容器 105 中的去离子水通过输。
19、送管路 401 按照配比的所需量注 入到混合装置 106 中。 0030 下面描述根据本发明的实施例的化学机械抛光研磨设备。 0031 根据本发明实施例提供的化学机械抛光研磨设备， 包括 ： 化学机械抛光研磨台 108 ； 和化学机械抛光研磨液输送系统， 化学机械抛光研磨液输送系统为根据本发明上述实 施例的化学机械抛光研磨液输送系统， 化学机械抛光研磨液输送系统的流量和压力调节装 置 107 与化学机械抛光研磨台 108 相连。 0032 下面参照图 1 简单描述根据本发明实施例化学机械抛光研磨液输送系统的工作 过程。 0033 第一输送泵 201、 第二输送泵 202、 第三输送泵 203 。
20、和第四输送泵 204 分别将研磨 说 明 书 CN 102240976 A CN 102240980 A4/4 页 6 液所需的氧化剂、 络合剂、 缓蚀剂和磨粒按照配比所需的量从第一容器 101、 第二容器 102、 第三容器 103 和第四容器 104 中抽取到混合装置 106， 通过控制开关阀 209 将第五容器 105 中的去离子水按照配比所需的量注入到混合装置 106 中， 通过混合装置 106 中的研磨液搅 拌器 206 进行搅拌混合 ； 研磨液在混合装置 106 中经过充分搅拌后， 通过研磨液输送泵 207 将混合完成的研磨液供应到流量和压力调节装置 107 ； 当混合装置 106。
21、 至流量和压力调节 装置 107 的第一管道 405 压力大于设定值时， 通过溢流阀 208 将多余的研磨液经由第二管 道403， 溢流阀208， 管道404输送回研磨液混合装置 ； 通过控制流量和压力调节装置107调 节输送回路中的研磨液， 并将调节到抛光工艺所需流量和压力的研磨液输送到化学机械研 磨台 108。 0034 根据本发明实施例的化学机械抛光研磨液输送系统将研磨液各组份充分均匀混 合， 向化学机械研磨台 108 供应研磨液。在整个输送过程中， 磨粒一直被搅拌， 可以有效防 止颗粒沉淀、 絮凝造成的表面划伤 ； 溢流阀 208 在混合装置 106 与流量和压力调节装置 107 之间。
22、， 当流量和压力调节装置 107 的第一管路 405 压力大于设定值时， 通过溢流阀 208 将多 余研磨液输送回混合装置 106， 有效保证了研磨液供应的流量和压力的稳定， 从而提高化学 机械抛光的工艺质量。 0035 在本说明书的描述中， 参考术语 “一个实施例” 、“一些实施例” 、“示例” 、“具体示 例” 、 或 “一些示例” 等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、 结构、 材料或者特 点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中， 对上述术语的示意性表述不 一定指的是相同的实施例或示例。而且， 描述的具体特征、 结构、 材料或者特点可以在任何 的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。 0036 尽管已经示出和描述了本发明的实施例， 本领域的普通技术人员可以理解 ： 在不 脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、 修改、 替换和变型， 本 发明的范围由权利要求及其等同物限定。 说 明 书 CN 102240976 A CN 102240980 A1/1 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 102240976 A 。