CN109352531A - 一种研磨液供给系统及化学机械研磨液的供给方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种研磨液供给系统，在调和液输送到目标机台的管路中间增加一个脉冲器，对于机台长期空闲之后的跑货，开始一段时间采取脉冲供液的方式，通过脉冲液的冲击力把管路中的结晶沉淀等粒子冲刷掉，有效地减少产品的刮伤粒子等缺陷。脉冲供液的时间由研磨液的物化性质决定，对于易结晶的研磨液脉冲时间可稍微长些，反之，则短些。脉冲供液可有效去除管路中研磨液长期静止产生的结晶沉淀等粒子，减少产品的刮伤、表面颗粒等缺陷；脉冲供液的方式既可减小机台PM成本，又可有效减小研磨过程中因管路中的研磨液静止产生结晶沉淀等粒子产生的刮伤粒子等缺陷，有效地提高产品的成品率。本发明还提供一种化学机械研磨液的供给方法。

Description

一种研磨液供给系统及化学机械研磨液的供给方法

技术领域

本发明涉及研磨液供给系统，特别涉及一种研磨液供给系统及化学机械研磨液的供给方法。

背景技术

集成电路芯片是通过将材料与元件的多叠层建立于一半导体基底之上而形成。化学机械研磨(CMP)作为集成电路制造工艺中的一个重要制程，研磨质量的好坏对产品的后序工艺有着重要影响。化学机械研磨过程中常常伴随着各类缺陷的产生，而缺陷的主要来源之一是管路的研磨液结晶沉淀颗粒。研磨液结晶沉淀颗粒混合在研磨液中，在研磨过程中常常残留在研磨晶圆上，导致晶圆产生刮伤、表面颗粒等缺陷。这些缺陷的产生轻则导致产品良率降低，重则导致产品直接报废。

目前，研磨液大多采用的是如图1所示的供应方式，研磨液有原液大循环和调和液自循环，然而在调和液输送到机台端的这段管路中是无法采取循环方式保证研磨液能长期处于流动状态。当研磨液长期静止时，研磨液中的研磨颗粒会逐渐聚集结晶沉淀在管路中，机台开始跑货时，这些结晶等大颗粒会伴随着研磨液一起流入机台，导致产品产生刮伤、表面颗粒等缺陷。企业为提高产能，目前的CMP机台大多数可以多制程兼顾，如ACCSTE03，其FG-CMP制程与STI-CMP制程共用一个机台，当ACCSTE03机台长期保持在一个STI(FG)制程时，另一个FG(STI)制程中的部分研磨液就会长时间残留在管路中，特别是靠近机台端的管路。当制程重新切回FG(STI)制程时，为清除管路中的研磨液结晶需要冲刷管路，既浪费了机台产能，又耗费大量人力物力。

因此，需要一种可以提高机台产能，避免由于管路中的结晶沉淀颗粒造成的刮伤的研磨液供给系统及化学机械研磨液的供给方法。

发明内容

本发明的目的在于提出一种研磨液供给系统及化学机械研磨液的供给方法，用以解决现有技术中由于研磨液就会长时间残留在管路中，特别是靠近机台端的管路，当切换制程时，为清除管路中的研磨液结晶需要冲刷管路，既浪费了机台产能，又耗费大量人力物力等问题。

为了解决上述问题，本发明的第一方面提出一种研磨液供给系统，用于在半导体制造设备中的化学机械研磨，其特征在于，包括原液循环系统、调和液自循环系统、第一研磨液管路、第二研磨液管路以及机台；

所述原液循环系统与所述调和液自循环系统之间通过所述第一研磨液管路连通；

所述调和液自循环系统与所述机台通过所述第二研磨液管路连通；

所述第二研磨液管路中设置有一脉冲器用于脉冲供液。

可选的，所述调和液自循环系统包括第一调和桶、第二调和桶、调和液管路以及第一动力装置；

所述第一调和桶的流入口和所述第二调和桶的流入口均与所述第一研磨液管路连通；

所述调和液管路的一端同时与所述第一调和桶的流出口和第二调和桶的流出口连通，所述调和液管路的另一端同时与所述第一调和桶的流入口和所述第二调和桶的流入口连通，所述调和液管路同时还与所述第二研磨液管路连通；

所述第一动力装置设置于所述调和液管路上并用于驱动所述调和液管路内的液体的流动。

可选的，所述调和液管路上开设有第一接口，所述第二研磨液管路的一端与所述第一接口连通，所述第二研磨液管路的另一端用于与机台连通。

可选的，所述第一动力装置为磁力循环泵。

可选的，所述调和液管路上还连接一热传导器件，所述热传导器件设置于所述调和液管路的一端与所述第一接口之间。

可选的，所述机台设置有一回流端，所述调和液管路上在所述第一接口与所述调和液管路的另一端之间还开设有第二接口，所述回流端与所述第二接口通过一回流液管路连通。

可选的，所述调和液管路还包括一循环过滤装置，所述循环过滤装置设置于所述第二接口与所述调和液管路的另一端之间。

可选的，所述原液循环系统还包括原液桶、原液管路以及第二动力装置；

所述原液管路的一端与所述原液桶的出口连通，所述原液管路的另一端与所述原液桶的入口连通，所述第二动力装置设置于所述原液管路上并用于驱动所述原液管路中的液体的流动，所述原液管路与所述第一研磨液管路连通。

可选的，所述第二动力装置为磁力循环泵。

本发明的第二方面提出一种化学机械研磨液的供给方法，包括如下步骤：

S1:在机台跑货前，设置脉冲器的工作时间；

S2:利用脉冲器进行脉冲供液；

S3:脉冲器工作到设定的时间后停止工作。

本发明提出一种研磨液供给系统及化学机械研磨液的供给方法，在调和液输送到目标机台的管路中间增加一个脉冲器，对于机台长期空闲之后的跑货，开始一段时间采取脉冲供液的方式，通过脉冲液的冲击力把管路中的结晶沉淀等粒子冲刷掉，有效地减少产品的刮伤粒子等缺陷。脉冲供液的时间由研磨液的物化性质决定，对于易结晶的研磨液脉冲时间可稍微长些，反之，则短些。脉冲供液可有效去除管路中研磨液长期静止产生的结晶沉淀等粒子，减少产品的刮伤、表面颗粒等缺陷；脉冲供液的方式既可减小机台PM成本，又可有效减小研磨过程中因管路中的研磨液静止产生结晶沉淀等粒子产生的刮伤粒子等缺陷，有效地提高产品的成品率。

附图说明

图1为现有技术中的研磨液供给系统示意图；

图2为本发明提供的一种研磨液供给系统示意图；

图3为现有技术中研磨液管路研磨液状态示意图；

图4本发明中研磨液管路研磨液状态示意图；

10-调和液自循环系统，20-原液循环系统，30-第一研磨液管路，40-第二研磨液管路，50-机台，60-脉冲器。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种研磨液供给系统及化学机械研磨液的供给方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或者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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

实施例一

如图2所示，本发明实施例一提供一种研磨液供给系统，用于在半导体制造设备中的化学机械研磨，包括原液循环系统20、调和液自循环系统10、第一研磨液管路30、第二研磨液管路40以及机台50。

需要注意的是，本实施例中所述第一研磨液管路与所述第二研磨液管路并不是指哪一段研磨液管道，而是指由多个研磨液管道组成的研磨液管路系统。

所述原液循环系统20与所述调和液自循环系统10之间通过所述第一研磨液管路30连通，所述调和液自循环系统10与所述机台50通过所述第二研磨液管路40连通，所述第二研磨液管路40中设置有一脉冲器60用于脉冲供液。其中，所述的原液循环系统20包括原液大循环，所述原液循环系统20中的原液还会通过原液大循环进行循环，其中，原液大循环中的部分原液会通过所述第一研磨液管路30流入所述调和液自循环系统10中，其余的原液会流经原液大循环重新回到容器内。此外。原液循环系统还可以包括一原液小循环，所述原液小循环是原液在容器内部的循环以进一步防止原液在容器内部沉积。

所述调和液自循环系统10接收所述原液循环系统20输送过来的原液后，原液在经过调配后形成调和液，所述调和液在所述调和液自循环系统10中循环以防止形成沉积，并且调和液在所述调和液自循环系统10中会经所述第二研磨液管路40流入后续制程的机台中。在本实施例的方案中，通过在所述第二研磨液管路40设置脉冲器，实现对机台的脉冲供液。

从图2可以看出，在调和液输送至目标机台的管路中增加一个脉冲器，对于机台长期闲置待机之后的跑货，开始一段时间采取脉冲供液的方式，通过脉冲液的冲击力把管路中的结晶沉淀等粒子冲刷掉。如图3所示，在没有设置脉冲器时，研磨液管路中残存的部分研磨液由于长时间残留形成结晶，如果不清除这些结晶就会使半导体材料产生刮伤、表面颗粒等缺陷，这些缺陷的产生重则导致产品直接报废，轻则导致产品良率降低。目前的CMP机台大多数可以多制程兼顾，例如如图2中的ACCSTE03，其FG-CMP制程与STI-CMP制程共用一个机台，当ACCSTE03机台长期保持在一个STI(FG)制程时，另一个FG(STI)制程中的部分研磨液就会长时间残留在管路中，特别是靠近机台端的哪段管路。当制程重新切回FG(STI)制程时，为清除管路中的研磨液结晶需要冲刷管路，既浪费了机台产能，又耗费大量人力物力。从图3和图4中可以看出，利用脉冲供液的方式时，管路中结晶等粒子可以被冲击力冲散，从而达到冲洗管路的目的。发明人发现，这里的脉冲器不需要一直工作，只需在机台开始跑货之前设置时间，脉冲器在工作到一定时间后自动停止，这里说的脉冲供液的时间由研磨液的物化性质决定，并且不同制程用到的研磨液属性不同，易产生结晶的程度也不同，脉冲供液的时间可随研磨液的属性适当调整，既可节约研磨液用量，同时又增加机台的产能，例如对于易结晶的研磨液脉冲时间可稍微长些，反之，则短些。

可选地，所述调和液自循环系统10包括第一调和桶T1、第二调和桶T2、调和液管路以及第一动力装置P1，所述第一调和桶T1的流入口和第二调和桶T2的流入口均与所述第一研磨液管路30连通，以用于接收原液，并在调和桶内调配形成调和液；所述调和液管路的一端同时与所述第一调和桶T1的流出口和第二调和桶T2的流出口连通，另一端同时与所述第一调和桶T1的流入口和第二调和桶T2的流入口连通，所述调和液管路同时还与第二研磨液管路40连通；所述第一动力装置P1设置于所述调和液管路上并用于驱动所述调和液管路内的液体的流动。通过调和液管路实现调和液在所述第一调和桶T1和第二调和桶T2之间的交换和循环、以及将调和液通过上述第二研磨液管路40供给至机台。需要注意的是，本实施例中对调和桶的流入口和流出口的位置并不做限定，流入口和流出口可以共用一个口，也可以是不同的口，根据实际情况进行选择。

可选地，所述调和液管路上开设有第一接口，所述第二研磨液管路的一端与所述第一接口连通，所述第二研磨液管路的另一端用于与机台连通。

进一步地，所述调和液管路上还连接一热传导器件H，所述热传导器件H设置于所述调和液管路的一端与所述第一接口之间。

可选地，所述机台设置有一回流端，所述调和液管路上在所述第一接口与所述调和液管路的另一端之间还开设有第二接口，所述回流端与所述第二接口通过一回流液管路连通。

可选地，所述调和液管路还包括一循环过滤装置L，所述循环过滤装置L设置于所述第二接口与所述调和液管路的另一端之间。

可选地，所述原液循环系统20还包括原液桶、原液管路以及第二动力装置P2,所述原液管路的一端与所述原液桶的出口连通，所述原液管路的另一端与所述原液桶的入口连通，所述第二动力装置P2设置于所述原液管路上并用于驱动所述原液管路中的液体的流动，所述原液管路与所述第一研磨液管路连通。

所述原液管路上开设有第三接口，所述第一研磨液管路30的一端与所述第三接口连通，所述第一研磨液管路30的另一端与所述调和液自循环系统10连通。其中，所述原液管路中还包括一小循环管路，所述小循环管路的一端位于所述第三接口与所述原液管路的一端之间与所述原液管路连通，所述小循环管路的另一端与所述原液桶的入口连通。

可选地，上述的第一动力装置P1以及第二动力装置P2均可为磁力循环泵，还可以是其他类型的动力装置，在此不做限制。

需要注意的是，在本实施例中，所述原液循环系统20中还可设置有3个管道控制阀门，如图2所示，在磁力循环泵P2的下方设置有一个阀门，在磁力循环泵P2的上方设置有两个阀门，这两个阀门分别在上述原液大循环的管路以及原液小循环中。由于存在这几个阀门，可用以控制原液的流通情况，当磁力循环泵P2下方的阀门关闭时，此时原液循环小循环以及原液大循环均处于关闭状态，管路不再有流动的原液；当磁力循环泵P2下方的阀门开启时，并且磁力循环泵P2上方位于原液循环小循环中的阀门关闭，而位于原液大循环中的阀门开启时，这时原液小循环关闭，原液大循环开启，并且原液可流入调和液自循环系统中；而如果磁力循环泵P2下方的阀门开启时，并且磁力循环泵P2上方位于原液循环小循环中的阀门开启，而位于原液大循环中的阀门关闭时，这时原液小循环开启，并且原液大循环关闭，停止向调和液自循环系统中输送原液。

实施例二

本发明实施例二提拱一种化学机械研磨液的供给方法，利用实施例一种提到的系统，下面以ACCSTE03机台为例，当该机台需从STI制程切换至FG制程时，如图2所示，详细描述该方法的步骤，具体方法包括如下步骤：

第一步:当ACCSTE03机台长期保持在一个STI制程时，研磨液就会长时间残留在管路中，特别是靠近机台端的管路。在机台跑货前，根据当前状态下残存的研磨液的性质设置脉冲器的工作时间，对于易结晶的研磨液脉冲时间可稍微长些，反之，则短些。

第二步:利用脉冲器进行脉冲供液，管路中结晶等粒子可被冲击力冲散，从而达到冲洗管路的目的，此时ACCSTE03机台的制程切换至FG制程。

第三步:等脉冲器工作到设定的时间后停止工作，研磨液的供液方式回复加入脉冲器之前的方式。

综上所述，本发明提出一种研磨液供给系统及化学机械研磨液的供给方法，在调和液输送到目标机台的管路中间增加一个脉冲器，对于机台长期空闲之后的跑货，开始一段时间采取脉冲供液的方式，通过脉冲液的冲击力把管路中的结晶沉淀等粒子冲刷掉，有效地减少产品的刮伤粒子等缺陷。脉冲供液的时间由研磨液的物化性质决定，对于易结晶的研磨液脉冲时间可稍微长些，反之，则短些。脉冲供液可有效去除管路中研磨液长期静止产生的结晶沉淀等粒子，减少产品的刮伤、表面颗粒等缺陷；脉冲供液的方式既可减小机台PM成本，又可有效减小研磨过程中因管路中的研磨液静止产生结晶沉淀等粒子产生的刮伤粒子等缺陷，有效地提高产品的成品率。

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”或“具体示例”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必须针对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中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种研磨液供给系统，用于在半导体制造设备中的化学机械研磨，其特征在于，包括原液循环系统、调和液自循环系统、第一研磨液管路、第二研磨液管路以及机台；

所述原液循环系统与所述调和液自循环系统之间通过所述第一研磨液管路连通；

所述调和液自循环系统与所述机台通过所述第二研磨液管路连通；

所述第二研磨液管路中设置有一脉冲器用于脉冲供液。

2.如权利要求1所述的一种研磨液供给系统，其特征在于，所述调和液自循环系统包括第一调和桶、第二调和桶、调和液管路以及第一动力装置；

所述第一调和桶的流入口和所述第二调和桶的流入口均与所述第一研磨液管路连通；

所述调和液管路的一端同时与所述第一调和桶的流出口和第二调和桶的流出口连通，所述调和液管路的另一端同时与所述第一调和桶的流入口和所述第二调和桶的流入口连通，所述调和液管路同时还与所述第二研磨液管路连通；

所述第一动力装置设置于所述调和液管路上并用于驱动所述调和液管路内的液体的流动。

3.如权利要求2所述的一种研磨液供给系统，其特征在于，所述调和液管路上开设有第一接口，所述第二研磨液管路的一端与所述第一接口连通，所述第二研磨液管路的另一端用于与机台连通。

4.如权利要求3所述的一种研磨液供给系统，其特征在于，所述第一动力装置为磁力循环泵。

5.如权利要求3所述的一种研磨液供给系统，其特征在于，所述调和液管路上还连接一热传导器件，所述热传导器件设置于所述调和液管路的一端与所述第一接口之间。

6.如权利要求5所述的一种研磨液供给系统，其特征在于，所述机台设置有一回流端，所述调和液管路上在所述第一接口与所述调和液管路的另一端之间还开设有第二接口，所述回流端与所述第二接口通过一回流液管路连通。

7.如权利要求6所述的一种研磨液供给系统，其特征在于，所述调和液管路还包括一循环过滤装置，所述循环过滤装置设置于所述第二接口与所述调和液管路的另一端之间。

8.如权利要求1所述的一种研磨液供给系统，其特征在于，所述原液循环系统还包括原液桶、原液管路以及第二动力装置；

所述原液管路的一端与所述原液桶的出口连通，所述原液管路的另一端与所述原液桶的入口连通，所述第二动力装置设置于所述原液管路上并用于驱动所述原液管路中的液体的流动，所述原液管路与所述第一研磨液管路连通。

9.如权利要求8所述的一种研磨液供给系统，其特征在于，所述第二动力装置为磁力循环泵。

10.一种化学机械研磨液的供给方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1:在机台跑货前，设置脉冲器的工作时间；

S2:利用脉冲器进行脉冲供液；

S3:脉冲器工作到设定的时间后停止工作。