專利名稱：：化學(xué)機(jī)械研磨機(jī)臺中研磨液及去離子水輸送管的配置方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及集成電路制造工序中的化學(xué)研磨制程，具體涉及一種化學(xué)研磨機(jī)臺中研磨液輸送管的配置方法。
背景技術(shù)：
：半導(dǎo)體器件制造工藝中，廣泛使用化學(xué)機(jī)械研磨(CMP,ChemicalMechanicalpolishing)系統(tǒng)進(jìn)行平整處理。研磨裝置一般包括研磨墊和研磨平臺。半導(dǎo)體晶片被固定于研磨平臺，研磨墊面對要拋光的半導(dǎo)體晶片，在研磨半導(dǎo)體晶片時(shí)，研磨墊在具有輔助研磨成分的研磨液(sluny)存在下，以一定壓力接觸和研磨半導(dǎo)體晶片，使其表面趨于平整。上述的研磨液是一種消耗品，在研磨過程中通過管道不斷注入研磨墊和被拋光的晶片之間，以保證研磨的性能。在研磨結(jié)束時(shí)，需要通過管道注入去離子水清洗晶片表面，以洗去其表面留下的研磨液等物質(zhì)。目前常用的化學(xué)機(jī)械研磨系統(tǒng)，例如EABRA機(jī)臺，研磨液和去離子水雖然是分開泵出，但是到達(dá)研磨平臺之前的很長一段距離都使用同一根管道輸送。請參見圖1所示的EABRA機(jī)臺中所采用的研磨液以及去離子水輸送系統(tǒng)示意圖，EABRA機(jī)臺的輸送系統(tǒng)具有研磨液泵出管1、調(diào)節(jié)研磨液濃度用的去離子水管2以及清洗用的去離子水管3，所述研磨液泵出管1可以定速定量輸出研磨液；所述調(diào)節(jié)研磨液濃度用的去離子水管2接在研磨液泵出管1上，其作用是調(diào)節(jié)研磨液泵出管1輸出的研磨液濃度，研磨液泵出管1以及調(diào)節(jié)研磨液濃度用的去離子水管2合并后接到連接研磨平臺5的共用輸送管道4;所述清洗用的去離子水管3同樣連接到上述共用輸送管道4，其作用是輸送清洗用的去離子水。在研磨結(jié)束，用去離子水清洗晶片時(shí)，之前在研磨程序中由于輸送研磨液而殘留在共用輸送管道4內(nèi)的研磨液首先要用去離子水沖去才能進(jìn)行清洗，無形之中造成了此段管道中研磨液的浪費(fèi)，每研磨一個(gè)半導(dǎo)體晶片均要輪換輸送研磨液以及去離子水，也即每研磨一個(gè)半導(dǎo)體晶片都會有一次研磨液的浪費(fèi)。一般地，按照常規(guī)的化學(xué)機(jī)械研磨條件，研磨制程運(yùn)行時(shí)間約為20秒，研磨液流速500ml/分鐘，粗略估算下在目前使用的EABRA機(jī)臺上研磨一個(gè)晶片被浪費(fèi)的純研磨液是43ml。由于研磨液在半導(dǎo)體器件制造中是高消費(fèi)量的物品，如果能減少每一次研磨的消耗量，將大大降低生產(chǎn)成本。
發(fā)明內(nèi)容為了減少化學(xué)機(jī)械研磨系統(tǒng)例如EABRA機(jī)臺中固有的結(jié)構(gòu)造成的研磨液不必要消耗，降低化學(xué)機(jī)械研磨制程的生產(chǎn)成本，提出本發(fā)明。本發(fā)明的目的在于提供一種化學(xué)研磨機(jī)臺中研磨液輸送管的改進(jìn)方法，這種方法通過縮短研磨液和去離子水的共用輸送管距離，或者使它們完全通過分開的管道輸送，使研磨液在與去離子水交互輸送至研磨臺的過程中不至于被不必要消耗。本發(fā)明的構(gòu)思是基于改進(jìn)化學(xué)機(jī)械研磨輸送系統(tǒng)的輸送管道配置而減少研磨液的浪費(fèi)，并且這種改進(jìn)不對化學(xué)機(jī)械研磨制程帶來任何不良影響。本發(fā)明所提供的改進(jìn)方案，是針對目前所使用的化學(xué)研磨機(jī)臺的具體結(jié)構(gòu)而設(shè)計(jì)，可以應(yīng)用在例如EABRA機(jī)臺的具體結(jié)構(gòu)。如
背景技術(shù)：
中所介紹的，EABRA機(jī)臺的研磨液以及去離子水輸送系統(tǒng)中，研磨液和去離子水自泵出到達(dá)研磨平臺之前的一段距離使用同一根管道輸送，這造成研磨液和去離子水的輸送互相切換時(shí)，共用管道這一段距離內(nèi)的研磨液無意義的浪費(fèi)。在本發(fā)明中，對具有上述特征的輸送系統(tǒng)提出了兩種改進(jìn)的配置方法。第一種方案是縮短清洗用的去離子水管和研磨液輸送管共用輸送管道的長度。此種方案實(shí)質(zhì)上未改動上述EABRA機(jī)臺中輸送管的連接方式，所不同之處在于，研磨液泵出管以及調(diào)節(jié)研磨液濃度用的去離子水管合并后不直接和共用輸送管道連接，而是在接近研磨平臺處和共用輸送管道連接。按照此種方案改進(jìn)后，研磨液和清洗用的去離子水共用的輸送管道長度被減少，但是仍然可以達(dá)到研磨液以及去離子水向研磨平臺的輸送要求。在需要輸送研磨液至研磨平臺時(shí)，研磨液被定速定量地泵出，調(diào)節(jié)研磨液濃度用的去離子水管輸出去離子水調(diào)節(jié)其濃度，然后在接近研磨平臺處此調(diào)節(jié)濃度后的研磨液通過共用輸送管道輸送到研磨平臺，以完成研磨制程；在研磨結(jié)束，需要對研磨對象進(jìn)行清洗時(shí)，研磨液以及調(diào)節(jié)研磨液濃度用的去離子水停止輸出，清洗用的去離子水管開啟輸出去離子水，由于研磨液泵出管以及調(diào)節(jié)研磨液濃度用的去離子水管合并后在接近研磨平臺處才和共用輸送管道連接，清洗用的去離子水只需要沖去接近研磨平臺處開始的共用輸送管道內(nèi)殘留的研磨液即可開始對研磨對象的清洗。第二種方案是研磨液和清洗用的去離子水不共用一根輸送管道輸送至研磨平臺。研磨液泵出管和調(diào)節(jié)研磨液濃度用的去離子水管合并后用一根管道連接至研磨平臺，而清洗用的去離子水管用另一根管道連接至研磨平臺。按照此種方案改進(jìn)后，研磨液和清洗用的去離子水不再通過共用輸送管道輸送至研磨平臺，但是整個(gè)化學(xué)機(jī)械研磨制程中研磨液以及去離子水向研磨平臺的輸送要求并不受影響。在需要輸送研磨液至研磨平臺時(shí)，研磨液被定速定量地泵出，調(diào)節(jié)研磨液濃度用的去離子水管輸出去離子水調(diào)節(jié)其濃度，然后此調(diào)節(jié)濃度后的研磨液通過一根輸送管道輸送到研磨平臺，以完成研磨制程；在研磨結(jié)束，需要對研磨對象進(jìn)行清洗時(shí)，研磨液以及調(diào)節(jié)研磨液濃度用的去離子水停止輸出，清洗用的去離子水管開啟輸出去離子水，通過另一根管道輸送到研磨平臺對研磨對象進(jìn)行清洗。上述兩種方案的優(yōu)點(diǎn)在于，第一種方式可以使研磨液和清洗用去離子水切換輸送時(shí)浪費(fèi)的量大為減少，相對于目前使用中的浪費(fèi)量幾乎可以忽略不計(jì)；第二種方式更可以完全避免上述的浪費(fèi)現(xiàn)象。而且不管哪一種方案，均因?yàn)檠心ヒ号c清洗用去離子水切換輸送所需要的時(shí)間減少或者沒有，可以使整個(gè)化學(xué)機(jī)械研磨制程的效率得到提高；另外，這兩種方案都不至于給正常的化學(xué)機(jī)械研磨制程帶來任何不良影響。為了更容易理解本發(fā)明的目的、特征以及其優(yōu)點(diǎn)，下面將配合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明加以詳細(xì)說明。本申請中包括的附圖是說明書的一個(gè)構(gòu)成部分，附圖與說明書和權(quán)利要求書一起用于說明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，用于更好地理解本發(fā)明。圖1為目前EABRA機(jī)臺中所采用的研磨液以及去離子水輸送系統(tǒng)示意圖；圖2為按照本發(fā)明第一種方案改進(jìn)的研磨液以及去離子水輸送系統(tǒng)示意圖；圖3為按照本發(fā)明第二種方案改進(jìn)的研磨液以及去離子水輸送系統(tǒng)示意圖；圖4a為現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)制程下在線檢査通孔(Via)結(jié)構(gòu)鎢化學(xué)機(jī)械研磨制程中晶片表面的缺陷情況；圖4b為按照實(shí)施例1方案改進(jìn)后在線檢査通孔(Via)結(jié)構(gòu)鎢化學(xué)機(jī)械研磨制程中晶片表面的缺陷情況；圖5a為現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)制程下在線檢查接觸孔(CT，contact)結(jié)構(gòu)鉤化學(xué)機(jī)械研磨制程中晶片表面的缺陷情況；圖5b為按照實(shí)施例1方案改進(jìn)后在線檢查接觸孔(CT,contact)結(jié)構(gòu)鎢化學(xué)機(jī)械研磨制程中晶片表面的缺陷情況。附圖標(biāo)記說明1研磨液泵出管2調(diào)節(jié)研磨液濃度用的去離子水管3清洗用的去離子水管4共用輸送管道5研磨平臺具體實(shí)施方式為了更好地理解本發(fā)明的工藝，下面結(jié)合本發(fā)明的具體實(shí)施例作進(jìn)一步說明，但其不限制本發(fā)明。實(shí)施例1按照本發(fā)明第一種方案改進(jìn)的研磨液以及去離子水輸送系統(tǒng)配置方案如圖2所示，研磨液以及去離子水輸送系統(tǒng)具有研磨液泵出管1、調(diào)節(jié)研磨液濃度用的去離子水管2以及清洗用的去離子水管3。在EABRA機(jī)臺現(xiàn)有的輸送管道配置中，研磨液泵出管1和調(diào)節(jié)研磨液濃度用的去離子水管2合并后與清洗用的去離子水管3共用的輸送管道長度為60cm。此實(shí)施例中提供的配置方案未改動上述EABRA機(jī)臺中輸送管的連接方式，所不同之處在于，研磨液泵出管1以及調(diào)節(jié)研磨液濃度用的去離子水管2合并后不直接和共用輸送管道4在遠(yuǎn)端連接，而是在接近研磨平臺處和共用輸送管道4連接，使所述共用輸送管道4縮短至15cm。此種方案的改進(jìn)實(shí)質(zhì)上是將研磨液和清洗用的去離子水共用的輸送管道長度減少，但是仍然可以達(dá)到研磨液以及去離子水向研磨平臺的輸送要求。在需要輸送研磨液至研磨平臺5時(shí)，研磨液被定速定量地泵出，調(diào)節(jié)研磨液濃度用的去離子水管2輸出去離子水調(diào)節(jié)其濃度，然后在接近研磨平臺5處，此調(diào)節(jié)濃度后的研磨液通過共用輸送管道4輸送到研磨平臺5，完成研磨制程；在研磨結(jié)束，需要對研磨對象進(jìn)行清洗時(shí)，研磨液以及調(diào)節(jié)研磨液濃度用的去離子水停止輸出，清洗用的去離子水管3開啟，輸出去離子水，由于研磨液泵出管1以及調(diào)節(jié)研磨液濃度用的去離子水管2合并后在接近研磨平臺5處才和共用輸送管道4連接，清洗用的去離子水只需要沖去接近研磨平臺5處開始的共用輸送管道4內(nèi)殘留的研磨液(距離為15cm)即可開始對研磨對象的清洗。對于此方案，由于共用輸送管道4從原有的60cm縮短至15cm，將使原來每個(gè)晶片對研磨液的凈消耗量從43ml縮減至llml，相對于研磨液的價(jià)格，其單位消耗將從每晶片2.23美元縮減至每晶片1.14美元，在一個(gè)大規(guī)模量產(chǎn)的晶片廠，粗略估計(jì)每年可以節(jié)約428,710美元。另一方面，因共用輸送管4縮短，研磨液與去離子水的輸送切換更快，可以使制程運(yùn)行時(shí)間大為縮短，例如原來需要20秒的制程，現(xiàn)在僅需10秒即可完成，所以這種方案可以提高生產(chǎn)效率。實(shí)施例2按照本發(fā)明第二種方案改進(jìn)的研磨液以及去離子水輸送系統(tǒng)配置方案如圖3所示，研磨液以及去離子水輸送系統(tǒng)具有研磨液泵出管1、調(diào)節(jié)研磨液濃度用的去離子水管2以及清洗用的去離子水管3。研磨液和清洗用的去離子水不共用一根輸送管道輸送至研磨平臺。研磨液泵出管1和調(diào)節(jié)研磨液濃度用的去離子水管2合并后連接至研磨平臺，而清洗用的去離子水管3單獨(dú)連接至研磨平臺。按照此種方案改進(jìn)后，研磨液和清洗用的去離子水不再通過共用輸送管道輸送至研磨平臺，但是整個(gè)化學(xué)機(jī)械研磨制程中研磨液以及去離子水向研磨平臺的輸送要求并不受影響。在需要輸送研磨液至研磨平臺5時(shí)，研磨液被定速定量地泵出，調(diào)節(jié)研磨液濃度用的去離子水管2輸出去離子水調(diào)節(jié)其濃度，然后此調(diào)節(jié)濃度后的研磨液通過一根輸送管道輸送到研磨平臺，以完成研磨制程；在研磨結(jié)束，需要對研磨對象進(jìn)行清洗時(shí)，研磨液以及調(diào)節(jié)研磨液濃度用的去離子水停止輸出，清洗用的去離子水管3開啟輸出去離子水，至研磨平臺對研磨對象進(jìn)行清洗。對于此方案，由于使用分開的管道輸送研磨液和清洗用去離子水，完全沒有前述的研磨液被浪費(fèi)的問題，相對于研磨液的價(jià)格，其單位消耗將從每晶片2.23美元縮減至每晶片0.60美元，在一個(gè)大規(guī)模量產(chǎn)的晶片廠，粗略估計(jì)每年可以節(jié)約622,430美元。另一方面，因研磨液和清洗用的去離子水分開輸送，不需要切換，可以使制程運(yùn)行時(shí)間大為縮短，例如原來需要20秒的制程，現(xiàn)在僅需5秒即可完成，所以這種方案可以提高生產(chǎn)效率。實(shí)施例3效果測試由于本發(fā)明提供的方案并沒有改變主要的化學(xué)機(jī)械研磨制程程序，因此鑒定步驟也比較簡單。將EABRA機(jī)臺根據(jù)實(shí)施例1的方案改良后，由晶片制造廠中制程整合部門對其進(jìn)行評估。l)首先檢查研磨平臺的研磨液輸送管改良后的穩(wěn)定性，在小型的馬拉松測試下，用對照晶片顯示下線的研磨去除速率，非均勻百分率，微粒缺陷以及刮痕等數(shù)據(jù)，和基線數(shù)據(jù)作比較。下表l為上述測試過程所記錄的數(shù)據(jù)。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>2)在線缺陷檢查，對0.18微米邏輯電路元件中的接觸孔(CT，contact)以及通孔(Via)結(jié)構(gòu)鎢化學(xué)機(jī)械研磨(WCMP)制程作在線的缺陷檢査，其結(jié)果表明現(xiàn)有技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)制程和應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例1方案后的制程之間沒有任何不同。如圖4和圖5所示，圖4a為現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)制程下在線檢查通孔(Via)結(jié)構(gòu)鎢化學(xué)機(jī)械研磨(WCMP)制程中晶片表面的缺陷情況，圖4b為按照實(shí)施例1方案改進(jìn)后在線檢査通孔(Via)結(jié)構(gòu)鉤化學(xué)機(jī)械研磨(WCMP)制程中晶片表面的缺陷情況，可以看到兩者晶片表面出現(xiàn)缺陷的情況沒有顯著區(qū)別。圖5a為現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)制程下在線檢査接觸孔(CT,contact)結(jié)構(gòu)鉤化學(xué)機(jī)械研磨(WCMP)制程中晶片表面的缺陷情況，圖5b為按照實(shí)施例1方案改進(jìn)后在線檢査接觸孔(CT,contact)結(jié)構(gòu)鎢化學(xué)機(jī)械研磨(WCMP)制程中晶片表面的缺陷情況，同樣可以看到兩者晶片表面出現(xiàn)缺陷的情況沒有顯著區(qū)別。所以應(yīng)用本發(fā)明的改進(jìn)方案，可以達(dá)到現(xiàn)有方案的效果，但并不會影響到化學(xué)機(jī)械研磨制程。權(quán)利要求1、化學(xué)機(jī)械研磨機(jī)臺中研磨液及去離子水輸送管的配置方法，其特征在于，研磨液泵出管與調(diào)節(jié)研磨液濃度用的去離子水管合并后，在接近研磨平臺處與清洗用的去離子水管合并，通過研磨液與清洗用的去離子水共用的輸送管連接至研磨平臺。2、如權(quán)利要求1所述的配置方法，其特征在于，研磨液與清洗用的去離子水共用的輸送管長度小于15cm。3、化學(xué)機(jī)械研磨機(jī)臺中研磨液及去離子水輸送管的配置方法，其特征在于，研磨液泵出管與調(diào)節(jié)研磨液濃度用的去離子水管合并后成為單獨(dú)的輸送管連接至研磨平臺，清洗用的去離子水輸送管單獨(dú)連接至研磨平全文摘要本發(fā)明提供改進(jìn)的化學(xué)機(jī)械研磨機(jī)臺中研磨液及去離子水輸送管的配置方法，通過縮短研磨液與清洗用去離子水共用輸送管的距離，或者將研磨液與清洗用去離子水以分開的管道輸送的方式，減少或者避免研磨液在化學(xué)機(jī)械研磨制程中被無謂地?fù)p耗。同時(shí)這種改進(jìn)的配置方法還可以使化學(xué)研磨制程的效率得到提高。文檔編號H01L21/463GK101112750SQ200610029510公開日2008年1月30日申請日期2006年7月28日優(yōu)先權(quán)日2006年7月28日發(fā)明者夏志平,張映斌,王云波,黃孝鵬申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司