CN209021758U - 研磨液输送单元及化学机械研磨系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种研磨液输送单元及化学机械研磨系统，所述研磨液输送单元包含进液管路、第一过滤装置以及用于向进液管路中提供超声波以减少研磨液结晶的第一超声装置，第一过滤装置和第一超声装置均安装于进液管路上；进液管路一端作为研磨液输入端，其另一端作为研磨液输出端；第一超声装置位于研磨液输入端与第一过滤装置之间。本实用新型具有减少研磨液结晶的优点。

Description

研磨液输送单元及化学机械研磨系统

技术领域

本实用新型涉及集成电路制造技术领域，特别涉及一种研磨液输送单元及化学机械研磨系统。

背景技术

化学机械研磨工艺(Chemical Mechanical Polishing，CMP)是半导体工艺中最常见且最重要的平坦化工艺之一，其目的在于使所述晶圆在经过化学机械研磨工艺后能够具有平坦且规则的表面，以确保后续工艺的良率。

化学机械研磨的过程通常包括如下步骤：首先，将晶圆放置于一研磨头上，并使所述晶圆表面向下与一研磨垫(Pad)接触；然后，采用研磨液输送单元向所述研磨垫输送研磨液；之后，通过晶圆表面与所述研磨垫之间的相对运动将所述晶圆表面平坦化。所述研磨液一般包含有化学腐蚀剂和研磨颗粒，通过化学腐蚀剂和所述待研磨表面的化学反应生成较软的容易被去除的材料，通过研磨颗粒的机械作用将所述较软的材料去除。

然而，在实际生产中发现，现有的研磨液输送单元存在一些问题，即研磨液在输送至所述研磨垫之前经常出现结晶现象，产生的结晶体经常滞留于所述各个管路中导致管路堵塞，并且这些结晶体也极易堵塞过滤装置，缩短过滤装置的使用寿命，造成研磨液输送单元损坏，更为严重的是，在进行化学机械研磨工艺时，这些结晶体还经常会残留于晶圆表面，导致晶圆表面出现划痕，影响了产品的良率。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种研磨液输送单元及化学机械研磨系统，以解决研磨液随着使用时间的增加出现结晶的问题。

为解决上述问题，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种研磨液输送单元，包含：进液管路、第一过滤装置以及用于向所述进液管路中提供超声波以减少研磨液结晶的第一超声装置，所述第一过滤装置和第一超声装置均安装于所述进液管路上；所述进液管路一端作为研磨液输入端，其另一端作为研磨液输出端；所述第一超声装置位于所述研磨液输入端与所述第一过滤装置之间。

可选地，还包含：流量控制器，所述流量控制器安装于所述进液管路上。

可选地，还包含：回液管路、研磨液供应系统、阀箱以及设置在所述阀箱内部的三通阀；所述回液管路一端连接所述研磨液供应系统，所述回液管路另一端连接所述三通阀；所述第一超声装置位于所述研磨液供应系统与阀箱之间。

可选地，还包含：用于向所述进液管路中提供超声波以减少研磨液结晶的第二超声装置，安装于所述进液管路上，且所述第二超声装置位于所述阀箱与所述流量控制器之间。

可选地，还包含：用于向所述进液管路中提供超声波以减少研磨液结晶的第三超声装置，安装于所述进液管路上，且所述第三超声装置位于所述流量控制器与所述第一过滤装置之间。

可选地，还包含：第二过滤装置，安装于所述进液管路上，且所述第二过滤装置位于所述阀箱与所述流量控制器之间。

可选地，还包含：用于向所述进液管路中提供超声波以减少研磨液结晶的第二超声装置，安装于所述进液管路上，且所述第二超声装置位于所述阀箱与所述第二过滤装置之间。

可选地，还包含：用于向所述进液管路中提供超声波以减少研磨液结晶的第三超声装置，安装于所述进液管路上，且所述第三超声装置位于所述流量控制器与所述第一过滤装置之间。

优选地，如上文所述的第一至第三超声装置产生的超声波频率范围为20KHz～50KHz。

另一方面，本实用新型还提供一种化学机械研磨系统，包含：研磨液供给源、用于对所述研磨液供给源流出的研磨液提供液压的液压泵、机台和如上文所述的研磨液输送单元；所述液压泵分别与所述研磨液供给源和所述研磨液输送单元的研磨液供应系统连接；所述机台与所述研磨液输送单元的第一过滤装置连接。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

本实用新型提供的研磨液输送单元的进液管路上和/或在阀箱到靠近化学机械研磨机的机台设置在第二过滤装置之前的任意一处管道上设置有超声装置，相对于现有技术，通过调节超声装置的功率，使其产生频率范围为20KHz～50KHz的超声波，该超声波能够阻止流经对应管道的研磨液产生结晶体，还能够减少甚至消除研磨液流经该管道之前已经产生的研磨液结晶体，进而解决研磨液输送装置中的过滤装置的堵塞问题，延长过滤装置的使用寿命，降低晶圆刮伤的风险，有利于提高产品良率，降低生产成本。进一步地，现有的研磨液输送单元在靠近研磨液供应系统处需要设有第二过滤装置，其主要用于预先过滤研液中的结晶体，本实用新型提供的研磨液输送单元通过在进液管路上设置了超声装置，上述超声装置的设置减少甚至消除了研磨液中的结晶体，因此第二过滤装置的设置可以省略，简化了管路铺设，节约过滤成本。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例所提供的研磨液输送单元的示意图；

图2为本实用新型第二实施例所提供的研磨液输送单元的示意图；

图3为本实用新型第三实施例所提供的研磨液输送单元的示意图；

图4为本实用新型第四实施例所提供的研磨液输送单元的示意图；

图5为本实用新型第五实施例所提供的研磨液输送单元的示意图；

图6为本实用新型第六实施例所提供的研磨液输送单元的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图对本实用新型进行更详细的描述，其中表示了本实用新型的优选一实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本实用新型而仍然实现本实用新型的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本实用新型的限制。

为了清楚，不描述实际一实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本实用新型由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际一实施例的开发中，必须作出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个一实施例改变为另一个一实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

为使本实用新型的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。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率，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型一实施例的目的。

实施例一

如图1所示，本实施例提供一种研磨液输送单元，包含：进液管路510，其一端作为研磨液输入端，其另一端作为研磨液输出端。第一超声装置500，安装于所述进液管路510上，用于向所述进液管路510中提供超声波以减少研磨液结晶。第一过滤装置530，安装于所述进液管路510上，所述第一超声装置500位于所述研磨液输入端与所述第一过滤装置530之间。

上文所述的研磨液输送单元还包含：流量控制器540，所述流量控制器540安装于所述进液管路510上。在本实施例中，所述流量控制器540位于所述第一超声装置500和第一过滤装置530之间。

上文所述的研磨液输送单元进一步包含：回液管路511、研磨液供应系统(Slurrydeliver system，SDS)30、阀箱520以及设置在所述阀箱520内部的三通阀；所述回液管路511一端连接所述研磨液供应系统30，所述回液管路511另一端连接所述三通阀；所述第一超声装置500位于所述研磨液供应系统30与阀箱520之间。

在应用实施例一所述研磨液输送单元时，上述研磨液供应系统30与研磨液供给源10连接。所述研磨液输送单元的第一过滤装置530与化学机械研磨机的机台40连接。

上述研磨液供应系统30与研磨液供给源10之间还设有液压泵20，该液压泵20用于对研磨液供给源10流出的研磨液提供液压，使得研磨液能够顺利供应至化学机械研磨机的机台40中。

其中上文所提及的第一过滤装置530用以过滤研磨液中的不可溶物(例如：结晶体)，流量控制装器540是用以调节输送至机台40的研磨液的流量和流速。

本实施例所提供的研磨液输送单元工作时的具体过程例如为：

所述研磨液供应系统30中的研磨液在进液管路510和回液管路511之间流动，当需要进行化学机械研磨工艺时，研磨液经进液管路510输送至机台40。调节所述第一超声装置500的功率，使其发出的超声波频率范围介于20KHz～50KHz之间。一般地，超声装置的输出功率越大，其发出的超声波频率越高。该超声波可在进液管路510内的研磨液中传播，并在研磨液中疏密相间的向前辐射，其使得研磨液中产生的强大机械力使研磨液流动，可有效地防止研磨液结晶，同时，超声波的高能量也可将研磨液中已形成的大的颗粒结晶体击碎，避免这些大的颗粒结晶体滞留于各个管路中导致管路和第一过滤装置530堵塞，确保研磨液输送单元的正常运行。一般地，结晶体颗粒直径大于等于1微米时，该结晶体颗粒穿过过滤装置到达晶圆时，对晶圆进行研磨时，该结晶颗粒就能划伤晶圆表面。介于20KHz～50KHz频率范围的超声波能够减少甚至消除上述大小的结晶颗粒，确保晶圆表面不会出现划痕，提高了产品的良率。

在本实施例中，通过设有的第一超声装置发出超声波，上述超声波传播到研磨液中，使研磨液流动，可有效防止所述各个管路中的研磨液出现结晶现象，同时，还可以消除已经产生的研磨液结晶体颗粒，因此，解决了研磨液输送装置中的过滤装置的堵塞问题，延长过滤装置的使用寿命，降低晶圆刮伤的风险，提高了产品良率，降低生产成本。

实施例二

如图2所示，本实施例提供一种研磨液输送单元，本实施例基于上文实施例一的方案，进一步设有用于向所述进液管路中提供超声波以减少研磨液结晶的第二超声装置501，安装于所述进液管路510上，且所述第二超声装置501位于所述阀箱520与所述流量控制器540之间。

本实施例所提供的研磨液输送单元工作时的具体过程例如为：

所述研磨液供应系统30中的研磨液在进液管路510和回液管路511之间流动，当需要进行化学机械研磨工艺时，研磨液经进液管路510输送至机台40。调节所述第一超声装置500和第二超声装置501的功率，使两个超声装置发出的超声波频率范围均介于20KHz～50KHz之间。一般地，超声装置的输出功率越大，其发出的超声波频率越高。该超声波可在进液管路510内的研磨液中传播，并在研磨液中疏密相间的向前辐射，其使得研磨液中产生的强大机械力使研磨液流动，可有效地防止研磨液结晶，同时，超声波的高能量也可将研磨液中已形成的大的颗粒结晶体击碎，避免这些大的颗粒结晶体滞留于各个管路中导致管路和第一过滤装置530堵塞，确保研磨液输送单元的正常运行，并确保晶圆表面不会出现划痕，提高了产品的良率。

在本实施例中，通过设有的第一和第二超声装置发出超声波，第二超声装置的设置，对研磨液中的结晶体进行二次处理，确保了研磨液中的结晶体会被消除干净。上述超声波传播到研磨液中，使研磨液流动，可有效防止所述各个管路中的研磨液出现结晶现象并消除已经产生的研磨液结晶体颗粒，因此，解决了研磨液输送装置中的过滤装置的堵塞问题，延长过滤装置的使用寿命，降低晶圆刮伤的风险，提高了产品良率，降低生产成本。

实施例三

如图3所示，本实施例提供一种研磨液输送单元，基于上述实施例二的方案，还包含：用于向所述进液管路中提供超声波以减少研磨液结晶的第三超声装置502，安装于所述进液管路510上，且所述第三超声装置502位于所述流量控制器540与所述第一过滤装置530之间。

本实施例所提供的研磨液输送单元工作时的具体过程例如为：

所述研磨液供应系统30中的研磨液在进液管路510和回液管路511之间流动，当需要进行化学机械研磨工艺时，研磨液经进液管路510输送至机台40。调节所述第一超声装置500、第二超声装置501和第三超声装置502的功率，使三个超声装置发出的超声波频率范围均介于20KHz～50KHz之间。一般地，超声装置的输出功率越大，其发出的超声波频率越高。该超声波可在进液管路510内的研磨液中传播，并在研磨液中疏密相间的向前辐射，其使得研磨液中产生的强大机械力使研磨液流动，可有效地防止研磨液结晶，同时，超声波的高能量也可将研磨液中已形成的大的颗粒结晶体击碎，避免这些大的颗粒结晶体滞留于各个管路中导致管路和第一过滤装置530堵塞，确保研磨液输送单元的正常运行，并确保晶圆表面不会出现划痕，提高了产品的良率。

在本实施例中，通过设有的第一至第三超声装置发出超声波，第三超声装置的设置，对研磨液中的结晶体进行第三次处理，更加确保了研磨液中的结晶体会被消除干净。上述超声波传播到研磨液中，使研磨液流动，可有效防止所述各个管路中的研磨液出现结晶现象，同时，消除已经产生的研磨液结晶体颗粒，因此，解决了研磨液输送装置中的过滤装置的堵塞问题，延长过滤装置的使用寿命，降低晶圆刮伤的风险，提高了产品良率，降低生产成本。

实施例四

如图4所示，本实施例提供一种研磨液输送单元，包含：进液管路510，其一端作为研磨液输入端，其另一端作为研磨液输出端。第一超声装置500，安装于所述进液管路510上，用于向所述进液管路510中提供超声波以减少研磨液结晶。第一过滤装置530，安装于所述进液管路510上，所述第一超声装置500位于所述研磨液输入端与所述第一过滤装置530之间。

上文所述的研磨液输送单元还包含：流量控制器540，所述流量控制器540安装于所述进液管路510上。在本实施例中，所述流量控制器540位于所述第一超声装置500和第一过滤装置530之间。

上文所述的研磨液输送单元进一步包含：回液管路511、研磨液供应系统30、阀箱520以及设置在所述阀箱520内部的三通阀；所述回液管路511一端连接所述研磨液供应系统30，所述回液管路511另一端连接所述三通阀；所述第一超声装置500位于所述研磨液供应系统30与阀箱520之间。第二过滤装置531，安装于所述进液管路510上，且所述第二过滤装置531位于所述阀箱520与所述流量控制器540之间。

在应用实施例四所述研磨液输送单元时，上述研磨液供应系统30与研磨液供给源10连接。所述研磨液输送单元的第一过滤装置530与化学机械研磨机的机台40连接。

上述研磨液供应系统30与研磨液供给源10之间还设有液压泵20，该液压泵20用于对研磨液供给源10流出的研磨液提供液压，使得研磨液能够顺利供应至化学机械研磨机的机台40中。

其中上文所提及的第一过滤装置530和第二过滤装置531用以过滤研磨液中的不可溶物，流量控制装器540是用以调节输送至机台40的研磨液的流量和流速。

上述实施例四所提供的研磨液输送单元工作时的具体过程例如为：

所述研磨液供应系统30中的研磨液在进液管路510和回液管路511之间流动，当需要进行化学机械研磨工艺时，研磨液经进液管路510输送至机台40。调节所述第一超声装置500的功率，使其发出的超声波频率范围介于20KHz～50KHz之间。一般地，超声装置的输出功率越大，其发出的超声波频率越高。该超声波可在进液管路510内的研磨液中传播，并在研磨液中疏密相间的向前辐射，其使得研磨液中产生的强大机械力使研磨液流动，可有效地防止研磨液结晶，同时，超声波的高能量也可将研磨液中已形成的大的颗粒结晶体击碎，避免这些大的颗粒结晶体滞留于各个管路中导致管路和第一过滤装置530和第二过滤装置531堵塞，确保研磨液输送单元的正常运行，并确保晶圆表面不会出现划痕，提高了产品的良率。

在本实施例中，通过设有的第一超声装置发出超声波，上述超声波传播到研磨液中，使研磨液流动，可有效防止所述各个管路中的研磨液出现结晶现象，同时，还可以消除已经产生的研磨液结晶体颗粒，因此，解决了研磨液输送装置中的过滤装置的堵塞问题，延长过滤装置的使用寿命，降低晶圆刮伤的风险，提高了产品良率，降低生产成本。

实施例五

如图5所示，本实用新型公开了一种研磨液输送单元，本实施例基于上文实施例四的方案，进一步设有用于向所述进液管路中提供超声波以减少研磨液结晶的第二超声装置501，安装于所述进液管路510上，且所述第二超声装置501位于所述阀箱520与所述第二过滤装置531之间。

本实施例所提供的研磨液输送单元工作时的具体过程例如为：

所述研磨液供应系统30中的研磨液在进液管路510和回液管路511之间流动，当需要进行化学机械研磨工艺时，研磨液经进液管路510输送至机台40。调节所述第一超声装置500和第二超声装置501的功率，使两个超声装置发出的超声波频率范围均介于20KHz～50KHz之间。一般地，超声装置的输出功率越大，其发出的超声波频率越高。该超声波可在进液管路510内的研磨液中传播，并在研磨液中疏密相间的向前辐射，其使得研磨液中产生的强大机械力使研磨液流动，可有效地防止研磨液结晶，同时，超声波的高能量也可将研磨液中已形成的大的颗粒结晶体击碎，避免这些大的颗粒结晶体滞留于各个管路中导致管路和第一过滤装置530和第二过滤装置531堵塞，确保研磨液输送单元的正常运行，并确保晶圆表面不会出现划痕，提高了产品的良率。

在本实施例中，通过设有的第一和第二超声装置发出超声波，第二超声装置的设置，对研磨液中的结晶体进行二次处理，确保了研磨液中的结晶体会被消除干净。上述超声波传播到研磨液中，使研磨液流动，可有效防止所述各个管路中的研磨液出现结晶现象并消除已经产生的研磨液结晶体颗粒，因此，解决了研磨液输送装置中的过滤装置的堵塞问题，延长过滤装置的使用寿命，降低晶圆刮伤的风险，提高了产品良率，降低生产成本。

实施例六

如图6所示，本实施例提供一种研磨液输送单元，基于上述实施例五的方案，还包含：用于向所述进液管路中提供超声波以减少研磨液结晶的第三超声装置502，安装于所述进液管路510上，且所述第三超声装置502位于所述流量控制器540与所述第一过滤装置530之间。

本实施例所提供的研磨液输送单元工作时的具体过程例如为：

所述研磨液供应系统30中的研磨液在进液管路510和回液管路511之间流动，当需要进行化学机械研磨工艺时，研磨液经进液管路510输送至机台40。调节所述第一超声装置500、第二超声装置501和第三超声装置502的功率，使三个超声装置发出的超声波频率范围均介于20KHz～50KHz之间。一般地，超声装置的输出功率越大，其发出的超声波频率越高。该超声波可在进液管路510内的研磨液中传播，并在研磨液中疏密相间的向前辐射，其使得研磨液中产生的强大机械力使研磨液流动，可有效地防止研磨液结晶，同时，超声波的高能量也可将研磨液中已形成的大的颗粒结晶体击碎，避免这些大的颗粒结晶体滞留于各个管路中导致管路和第一过滤装置530和第二过滤装置531堵塞，确保研磨液输送单元的正常运行，并确保晶圆表面不会出现划痕，提高了产品的良率。

在本实施例中，通过设有的第一至第三超声装置发出超声波，第三超声装置的设置，对研磨液中的结晶体进行第三次处理，更加确保了研磨液中的结晶体会被消除干净。上述超声波传播到研磨液中，使研磨液流动，可有效防止所述各个管路中的研磨液出现结晶现象，同时，消除已经产生的研磨液结晶体颗粒，因此，解决了研磨液输送装置中的过滤装置的堵塞问题，延长过滤装置的使用寿命，降低晶圆刮伤的风险，提高了产品良率，降低生产成本。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。本实用新型提供的研磨液输送单元的可以是在进液管路上和/或在阀箱到靠近化学机械研磨机的机台设置在第二过滤装置之前的任意一处设置有上述超声装置，用以解决研磨液中存在或生成的研磨液结晶的问题。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种研磨液输送单元，其特征在于，包含：进液管路、第一过滤装置以及用于向所述进液管路中提供超声波以减少研磨液结晶的第一超声装置；所述第一过滤装置和第一超声装置均安装于所述进液管路上；所述进液管路一端作为研磨液输入端，其另一端作为研磨液输出端；所述第一超声装置位于所述研磨液输入端与所述第一过滤装置之间。

2.如权利要求1所述的研磨液输送单元，其特征在于，还包含：流量控制器，所述流量控制器安装于所述进液管路上。

3.如权利要求2所述的研磨液输送单元，其特征在于，还包含：回液管路、研磨液供应系统、阀箱以及设置在所述阀箱内部的三通阀；所述回液管路一端连接所述研磨液供应系统，所述回液管路另一端连接所述三通阀；所述第一超声装置位于所述研磨液供应系统与阀箱之间。

4.如权利要求3所述的研磨液输送单元，其特征在于，还包含：用于向所述进液管路中提供超声波以减少研磨液结晶的第二超声装置，安装于所述进液管路上，且所述第二超声装置位于所述阀箱与所述流量控制器之间。

5.如权利要求4所述的研磨液输送单元，其特征在于，还包含：用于向所述进液管路中提供超声波以减少研磨液结晶的第三超声装置，安装于所述进液管路上，且所述第三超声装置位于所述流量控制器与所述第一过滤装置之间。

6.如权利要求3所述的研磨液输送单元，其特征在于，还包含：第二过滤装置，安装于所述进液管路上，且所述第二过滤装置位于所述阀箱与所述流量控制器之间。

7.如权利要求6所述的研磨液输送单元，其特征在于，还包含：用于向所述进液管路中提供超声波以减少研磨液结晶的第二超声装置，安装于所述进液管路上，且所述第二超声装置位于所述阀箱与所述第二过滤装置之间。

8.如权利要求7所述的研磨液输送单元，其特征在于，还包含：用于向所述进液管路中提供超声波以减少研磨液结晶的第三超声装置，安装于所述进液管路上，且所述第三超声装置位于所述流量控制器与所述第一过滤装置之间。

9.如权利要求5或8所述的研磨液输送单元，其特征在于，所述第一至第三超声装置产生的超声波频率范围为20KHz～50KHz。

10.一种化学机械研磨系统，其特征在于，包含：研磨液供给源、用于对所述研磨液供给源流出的研磨液提供液压的液压泵、机台和如权利要求1～9中任意一项所述的研磨液输送单元；所述液压泵分别与所述研磨液供给源和所述研磨液输送单元的研磨液供应系统连接；所述机台与所述研磨液输送单元的进液管路的研磨液输出端连接。