专利名称：提高化学机械抛光研磨液使用率的系统及方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造工艺中的化学机械抛光工艺，尤其涉及提高化 学机械抛光研磨液使用率的系统以及利用该提高化学机械抛光研磨液使用 率的系统提高化学机械抛光研磨液使用率的方法。
背景技术：
研磨液是化学机械抛光工艺的重要的耗材之一，其用量大约占工艺总
成本的30%以上。研磨液的主要成分为研磨颗粒、化学反应剂、PH稳定 剂、表面活性剂及去离子水等。在主研磨阶段，在硅片表面有效面积区域 的研磨液的各组分是一个动态的平衡体系。随着研磨的进行，研磨液中的 化学成分及研磨颗粒将会有一定程度的消耗，硅片表面去除下来的物质成 分却会增加，但研磨垫上新的研磨液的流入会及时补充有效成分的消耗并 稀释硅片表面去除下来的物质，最终达到平衡。
图1为已有技术的化学机械抛光装置示意图，当晶片60被晶片传送组 件3搬放到研磨盘40上的研磨垫50上之后，研磨液10经过研磨液供给装 置将研磨液原液10传送到研磨盘40上的研磨垫50的表面，在研磨过程中 未经使用的研磨液原液，通常随着研磨过的研磨液从研磨垫50上流出，并 且通过废液管路直接排掉。
在现有的工艺中，通常有60%-75%未经使用的研磨液原液在离心作用 下随着经过研磨的研磨液被甩离研磨垫，并通过废液管路直接排掉。造成了工艺过程中很大的浪费，增加了工艺成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种提高化学机械抛光研磨液使用 率的系统，可以减少在化学机械抛光工艺中研磨液的浪费，从而提高化学
机械抛光研磨液的使用率；为此，本发明还提供一种利用该提高化学机械 抛光研磨液使用率的系统提高化学机械抛光研磨液使用率的方法。
为解决上述技术问题，本发明提高化学机械抛光研磨液使用率的系统 的技术方案是，包括化学机械抛光装置，将研磨液原液传送到研磨垫表面 的研磨液供给装置，接受从研磨垫上流出的研磨液的管路，还包括一个实 时检测从研磨垫上流出的研磨液参数的检测装置， 一个研磨液再循环管路， 该研磨液再循环管路一端与接受从研磨垫上流出的研磨液的管路相连接， 另一端与研磨液供给装置相连接，从该研磨液再循环管路一端流出的研磨 液作为再循环研磨液与研磨液供给装置中流出的研磨液原液相互汇合，并 且该汇合后的研磨液通过研磨液供给装置传送到研磨垫的表面。
作为本发明提高化学机械抛光研磨液使用率的系统的另一种进一步改 进是，包括一个接在研磨液供给装置的可以控制研磨液原液流量的计量阀， 还包括一个接在研磨液再循环管路上可以控制从该管路上传送到研磨垫表 面的再循环研磨液流量的计量阀。
本发明还提供一种利用本发明提高化学机械抛光研磨液使用率的系统 来提高化学机械抛光研磨液使用率的方法，包括以下步骤第一步，实时 检测从研磨垫上流出的研磨液参数；第二步，确定研磨垫上流出的研磨液参数符合工艺要求；第三步，使循环使用液的研磨液与研磨液原液的混合 研磨液达到工艺要求并将混合研磨液输送到研磨垫的表面。
本发明提高化学机械抛光研磨液使用率的系统在原有的化学机械抛光 装置增加了一个研磨液再循环管路，该一个研磨液再循环管路将部分从研 磨垫上流出的研磨液再循环与原液以一定的比例混合，传送到研磨垫上进 行再利用，从而提高化学机械抛光研磨液使用率、降低工艺成本。而本发 明提高化学机械抛光研磨液使用率的方法，在检测从研磨垫上流出的研磨 液参数之，最大限度的利用再循环研磨液，从而提高研磨液的利用率，降 低工艺成本。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明 图l为已有技术的化学机械抛光装置示意图； 图2为本发明系统结构示意图； 图3为本发明方法流程示意图。
具体实施例方式
如图2所示，本发明提高化学机械抛光研磨液使用率的系统，包括化 学机械抛光装置100，研磨液原液供给装置200，将研磨液原液从研磨液供 给装置200传送到化学机械抛光装置的研磨垫上的输出端管路800，接受从 研磨垫上流出的研磨液的管路700，还包括一个研磨液再循环管路900，该 研磨液再循环管路900 —端与接受从研磨垫上流出的研磨液的管路700相 连接，另一端与将研磨液原液从研磨液供给装置200传送到化学机械抛光装置的研磨垫上的输出端管路800相连接。
设置在接受从研磨垫上流出的研磨液的管路700上的实时检测装置 400。该检测装置能够检测从研磨垫上流出的研磨液的反映剂浓度、研磨颗 粒的粒径分布，并且该检测装置可以是光学检测装置、或者色谱检测装置， 或者质谱检测装置。
还包括设置在将研磨液原液从研磨液供给装置200传送到化学机械抛 光装置的研磨垫上的输出端管路800上的计量阀500，该计量阀500可以测 量和控制通过其中的研磨液原液的流量，设置在该研磨液再循环管路900 上的计量阀600，该计量阀600可以测量和控制通过其中的研磨液循环液的 流量。
当利用本发明提高化学机械抛光研磨液使用率的系统提高研磨液的使 用率时，研磨液原液从研磨液供给装置200经过输出端管路800，由计量阀 500控制流量，被传送到化学机械抛光装置100的研磨垫上，经过研磨后的 研磨液和由于研磨垫的旋转产生的离心力没有经过研磨的研磨液由接受从 研磨垫上流出的研磨液的管路700收集并传输，设置在管路700上的检测 装置400检测该混合研磨液的反映剂浓度、研磨颗粒的粒径分布。这时， 首先实时检测从研磨垫上流出的研磨液参数，研磨液参数符合工艺要求， 可进行循环利用，使从该研磨液再循环管路900 —端流出的循环使用液的 研磨液与研磨液供给装置100中流出研磨液原液的混合研磨液达到工艺要 求并将混合研磨液输送到研磨垫的表面。
例如，当对Si02进行研磨时，首先测得循环利用研磨液中研磨颗粒的含量为10%至15。％，循环利用研磨液中研磨颗粒的ra范围为10至11. 5，
发现该循环使用液的研磨液的物理参数满足规格，将循环利用研磨液与原
液按照5%至10%的比例进行混合，传送到研磨垫的表面再利用。
本发明通过在原有的化学机械抛光装置增加了一个研磨液再循环管 路，将部分从研磨垫上流出的研磨液与原液以一定的比例混合，传送到研 磨垫上进行再利用，提高化学机械抛光研磨液使用率。本发明提高化学机 械抛光研磨液使用率的方法，在检测从研磨垫上流出的研磨液参数之后计 算研磨液原液和再循环研磨液的比例，最大限度的利用再循环研磨液，降 低工艺成本。
权利要求
1. 一种提高化学机械抛光研磨液使用率的系统，包括化学机械抛光装置，将研磨液原液传送到研磨垫表面的研磨液供给装置，接受从研磨垫上流出的研磨液的管路，其特征在于，还包括一个实时检测从研磨垫上流出的研磨液参数的检测装置，一个研磨液再循环管路，该研磨液再循环管路一端与接受从研磨垫上流出的研磨液的管路相连接，另一端与研磨液供给装置相连接，从该研磨液再循环管路一端流出的研磨液作为再循环研磨液与研磨液供给装置中流出的研磨液原液相互汇合，并且该汇合后的研磨液通过研磨液供给装置传送到研磨垫的表面。
2. 根据权利要求1所述的提高化学机械抛光研磨液使用率的系统，其特征在于，包括一个接在研磨液供给装置的可以控制研磨液原液流量的计 量阀，还包括一个接在研磨液再循环管路上可以控制从该管路上传送到研 磨垫表面的再循环研磨液流量的计量阀。
3. 根据权利要求1或2所述的提高化学机械抛光研磨液使用率的系统， 其特征在于，传送到研磨垫表面的再循环研磨液占研磨液原液和再循环研 磨液和研磨液原液总和的5%至95%。
4. 根据权利要求1所述的提高化学机械抛光研磨液使用率的系统，其 特征在于，所述的检测装置可以检测研磨液的反映剂浓度、研磨颗粒的粒 径分布、PH值。
5. 根据权利要求1所述的提高化学机械抛光研磨液使用率的系统，其 特征在于，所述的检测装置为光学检测装置、或者色谱检测装置，或者质 谱检测装置、PH值检测装置。
6. —种利用权利要求1所述的装置提高化学机械抛光研磨液使用率的 方法，包括以下步骤第一步，实时检测从研磨垫上流出的研磨液参数； 第二步，确定研磨垫上流出的研磨液参数符合工艺要求；第三步，使循环 使用液的研磨液与研磨液原液的混合研磨液达到工艺要求并将混合研磨液 输送到研磨垫的表面。
全文摘要
本发明公开了一种提高化学机械抛光研磨液使用率的系统，包括化学机械抛光装置，研磨液供给装置，接受从研磨垫上流出的研磨液的管路，研磨液再循环管路，从研磨液再循环管路一端流出的研磨液与研磨液供给装置中流出的研磨液原液汇合通过研磨液供给装置传送到研磨垫的表面。本发明还公开了一种提高化学机械抛光研磨液使用率的方法，包括以下步骤1.实时检测从研磨垫上流出的研磨液参数；2.确定研磨垫上流出的研磨液参数符合工艺要求；3.使循环使用液的研磨液与研磨液原液的混合研磨液达到工艺要求并将混合研磨液输送到研磨垫的表面。本发明提高了研磨液的使用率。
文档编号B24B57/00GK101450461SQ20071009439
公开日2009年6月10日 申请日期2007年12月6日 优先权日2007年12月6日
发明者方精训, 程晓华 申请人:上海华虹Nec电子有限公司