专利名称：研磨液供给管路以及化学机械研磨装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种研磨液供给管路以 及化学机械研磨装置。
背景技术：
随着半导体集成电路制造工艺的日益进步，线宽不断减小，互连线 层数也不断增多，多层互连或填充深宽比较大的沉积过程会导致半导体 晶片表面过大的起伏，引起光刻工艺聚焦困难，从而减弱光刻工艺中对 线宽控制能力，降低整个半导体晶片上的线宽的一致性。业界引入化学
机械研磨(Chemical Mechanical Planarization，CMP)对半导体晶片表面进 行平坦化。
在化学机械研磨工艺中，将半导体晶片放置于研磨头(PolishHead) 上，并使晶片表面朝下与研磨垫(Polish Pad)接触，在所述研磨垫和半 导体晶片之间通入研磨液，通过晶片表面和抛光垫之间的相对运动使得 硅片表面平坦化。
在专利号为US 6929532 B1的美国专利中，公开了 一种研磨液供给管 路。图1为所述的美国专利公开的研磨液供给管路的示意图。
请参考图l,所述的供给管路包括容器52、第一输运泵56、过滤装置 10、研磨液容器58和第二输运泵62。容器52中的研磨液经第一输运泵56 抽运至所述过滤装置IO,经所述过滤装置10过滤的研磨液经过管路后被 输运至所述研磨液容器58,所述研磨液容器58中的研磨液经过第二输运 泵54抽运后被输送至研磨装置60。
所述研磨液容器58—般为圓柱形容器，请参考图2所示的一种研磨液 容器58的剖示图，第一管路57—端连接至所述研磨液容器58的内部，另 一端与图2所示的过滤器10连接，用于向所述的研磨液容器58中供给研磨 液。第二管路59—端连接至该研磨液容器58的内部，另一端与图2所示的 第二输运泵62连接，用于将所述研磨液容器58中的研磨液抽出，并输运 至研磨装置60。然而，由于在研磨液中具有研磨颗粒物质，在研磨液容器58中的研
磨液常常会产生沉淀、结晶等缺陷。而沉淀物、结晶物被输送至研磨装
置60后，会导致被研磨的半导体结构表面产生缺陷，造成形成的半导体 器件的良率下降。
发明内容
本发明提供一种研磨液供给管路以及化学机械研磨装置，能够减少 或消除研磨液在研磨液容器中产生沉淀、结晶等缺陷。
本发明提供的一种研磨液供给管路，包括研磨液容器、用于向研磨 液容器输入研磨液的第 一管路和用于将所述研磨液容器中的研磨液输 出的第二管路，还包括位于研磨液容器液面以下与第一管路连通的横 管，该横管包括与所述第一管路连通的具有弯曲部的S状管体和位于所 述管体两端的出口部，所述横管径向截面与研磨液容器的径向截面夹角 大于零度且小于或等于90度。
可选的，所述横管的弯曲部的弯曲的角度为105至135X:。
可选的，所iii黄管的径向截面为圓形或椭圆形。
可选的，在所述横管的管体上具有至少一对开孔，每一对开孔相对 于该横管横向轴线对称分布，且每一开孔的开口方向与其相邻的出口部 的开口方向的夹角小于90度。
可选的，所述开孔在其投影面积最大的方向的投影为圓形，该圆形 投影直径为十分之一至六分之一英寸。
可选的，所述横管的管体的长度为25至35cm。
可选的，所述横管的出口部呈喇叭型，且从管体向出口部方向径向 截面面积逐渐增大。
可选的，所述横管管体的轴线与所述研磨液容器底面平行，且所述 横管的管体的下侧壁距离所述研磨液容器底部的距离为3至10cm。
可选的，所述横管至少为两个，所述两个横管交叉，且在交叉部与 所述第一管路连通。
可选的，所述横管管体的轴线在同一平面内。相应的，本发明还提供一种化学机械研磨装置，包括
研磨头、研磨垫和研磨液供给管路；其中，.
所述研磨头位于所述研磨垫上方，用于吸附待研磨衬底，并和研磨 垫配合对待研磨4于底进4于研磨；
所述研磨液供给管路包括研磨液容器、用于向研磨液容器输入研磨 液的第一管路和用于将所述研磨液容器中的研磨液输出至研磨垫的第
还包括位于研磨液容器液面以下与第一管路连通的横管，该横管包 括与所述第一管路连通的具有弯曲部的S状管体和位于所述管体两端 的出口部，所述横管径向截面与研磨液容器的径向截面夹角大于零度且 小于或等于90度。
可选的，所述橫管的弯曲部的弯曲角度为105至135X:。
可选的，在所述横管的管体上具有至少一对开孔，每一对开孔相对 于该橫管横向轴线对称分布；且每一开孔的开口方向与其相邻的出口部 的开口方向的夹角小于90度。
可选的，所述开孔在其投影面积最大的方向的^L影为圓形，该圆形 投影直径为十分之一至六分之一英寸。
可选的，所述横管的管体长度为25至35cm。
可选的，所述4黄管的出口部呈喇叭型，从管体向出口部方向径向截 面面积逐渐增大。
可选的，所述横管至少为两个，且两个横管交叉，在交叉部与所述 第一管路连通。
可选的，所述横管的轴线在同一平面内。
与现有技术相比，上述技术方案中的其中 一个具有以下优点
由于研磨液供给管路中管体呈S形的横管的两个出口部开口方向 相反，研磨液沿所述横管的出口部的开口流出的方向也相反，使得研磨 液在进入所述研磨液容器后产生旋转，从而对研磨液起到搅拌的作用。 在研磨液供给源的研磨液不断的向所述研磨液容器中输运的过程中，研磨液容器中的研磨液不断的旋转，使得研磨液容器中的研磨液中的研磨 颗粒能够分布均匀于研磨液中，可减少或消除由于研磨液沉淀，结晶等 缺陷引起的半导体结构的研磨缺陷。
上述技术方案中的另一个具有如下优点
由于在所述横管上还具有至少一对开口方向相反的开孔，研磨液由 所述开孔中流出时也会使所述研磨液容器中的研磨液产生转动，而且， 由于所述开孔的开口方向与其相邻的出口部的开口方向的夹角小于90 度，因而，由于出口部开口方向相反引起的研磨液的转动方向与所述开 孔引起的研磨液的转动方向相同或具有相同的转动分量，从而会加剧所 述研磨液容器中的研磨液的转动，可提高研磨液中研磨颗粒分布的均匀 性。
图1为现有技术中的一种研磨液供给管路的示意图2为现有技术中的一种具有输入输出管路的研磨液容器的剖示
图3为本发明的研磨液供给管路的第一实施例的透视图4为本发明的研磨液供给管路的第一实施例中的橫管的俯视图5为本发明的研磨液供给管路的第二实施例的透视图6为本发明的研磨液供给管路的第二实施例中的横管的俯视图7为本发明的化学机械研磨装置的实施例的透视图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。 半导体集成电路的制造工艺中，通过化学机械研磨工艺对半导体结
构的表面进行平坦化。在化学机械研磨工艺中，通过研磨液供给管路向
待研磨的半导体结构表面供给研磨液。
本发明提供一种研磨液供给管路，包括研磨液容器、第一管路、 具有S状管体的横管和第二管路。其中，所述的研磨液容器用于盛放由研磨液供给源输运的研磨液。
所述第一管路的一端与所述研磨液容器连接，并延伸至所述研磨液 容器中的研磨液液面以下，所述的第 一管路用于向所述的研磨液容器输 运研磨液。
所述第二管路的一端与所述研磨液容器连接，用于将该研磨液容器 中的研磨液抽出，并输运至研磨装置。
所述的研磨液供给管路的第一管路延伸至所述研磨液容器的研磨 液液面以下的端部还连接有横管，所述横管位于研磨液容器液面以下， 且与第一管路连通，该横管包括具有弯曲部的S状管体和位于所述管体 两端的出口部，所述横管径向截面与研磨液容器的径向截面夹角大于零
度且小于等于90度。
所述的研磨液供给管路工作时，所述的第 一管路的另 一端连接至研 磨液供给源，研磨液通过所述第一管路首先被输运至所述横管，并由所 述横管的两个自由端流向所述的研磨液容器，在所述研磨液容器中的研 磨液经过所述第二管路被输运至研磨装置中，然后通过研磨装置对待研 磨的半导体结构的膜层进行研磨。
由于所述横管的两个出口部的开口方向相反，研磨液沿所述横管的 出口部流出的方向也相反，使得研磨液在进入所述研磨液容器后产生旋 转，从而对研磨液起到搅拌的作用。在研磨液供给源的研磨液不断的向 所述研磨液容器中输运的过程中，研磨液容器中的研磨液不断的旋转， 使得研磨液容器中的研磨液中的研磨颗粒能够分布均匀于研磨液中，可 减少或消除由于研磨液沉淀，结晶等缺陷引起的半导体结构的研磨缺 陷。
下面结合实施例对本发明的研磨液供给管路进行详细描述。 实施例一
图3为本发明的研磨液供给管路的第一实施例的透视图。请参考图 3，研磨液供给装置包括用于盛放研磨液的研磨液容器202、向研磨液容 器202输入研磨液的第一管路204、与第一管路204连通且位于研磨液容器202液面下的横管208和从研磨液容器202向外输出研磨液的第二 管路206。
其中，所述第二管路206的一端与所述研磨液容器202连接。所述 第二管路206的另一端可以与研磨装置(图未示)连接，在所述第二管 3各206上还可以具有输运泵207。
所述第一管路204的一端可以与所述研磨液供给源(图未示)连接， 另一端与横管208连通，在所述第一管路204上还可以有过滤装置(图 未示)。
请参考图4，所述的横管208包括连通第一管路204的S状管体和 两个出口部208a、 208b,且所述的两个出口部208a和208b开口方向相 反，所述横管208位于所述研磨液容器202的液面以下，且该横管的径 向截面与所述研磨液的径向截面夹角大于零度且小于或等于90度。
在其中的一个实施例中，所述横管208的两个弯曲部的弯曲的角度 为105至135°C。
在其中的一个实施例中，所述横管208的管体的径向截面为圆形或 椭圆形。
在其中的一个实施例中，所述研磨液容器202为圓筒形，所述横管 208的管体长度小于所述研磨液容器202底壁的直径。例如，所述研磨 液容器202的底壁直径为40cm,所述横管的长度为25至35cm。
在其中的一个实施例中，所述^f黄管208的管体的轴线与所述研磨液 容器202底面平行，且所述横管208的管体的下侧壁距离所述研磨液容 器202底部的距离为3至10cm。
在其中的一个实施例中，所述横管208的管体的轴线在同 一平面内， 该平面平行于所述研磨液容器202的底面。
在其中的一个实施例中，所述横管208的开口部208a和208b呈喇叭型。
利用图3所示的供给管路工作时，将第一管路204的另一端连接至 研磨液供给源，第二管路206的另 一端连接至研磨装置。研磨液供给源通过所述第一管路204向所述研磨液容器202供给研 磨液，在所述第一管路204上可以有输运泵(图未示)，通过输运泵将 研磨液供给源中的研磨液输运至所述研磨液容器202。研磨液经第一管 i 各204后进入所述横管208,并由所述4黄管208的两个出口部208a和 208b的开口流出至所述研磨液容器202中。
由于所述4黄管208的管体呈S形，开口部208a和208b开口方向相 反，则研磨液由出口部208a和208b的开口流出的方向也相反，在研磨 液由所述的出口部208a和208b的开口流出的同时，流出的研磨液会推 动所述研磨液容器202中的研磨液转动。若出口部208a和208b不断的 向研磨液容器202中供给研磨液，则所述研磨液容器202中的研磨液就 会不断的转动。由于研磨液中具有研磨颗粒，若处于静止状态则容易产 生沉淀或结晶等缺陷，保持所述研磨液容器202中的研磨液不断的转动， 可减少或消除产生衬底或结晶的缺陷。
研磨液被第一管路204和横管208输运至所述研磨液容器202中， 由于横管208具有S形管体以及开口方向相反的出口部208a和208b， 可使研磨液容器202中的研磨液产生转动，保持研磨液中的研磨颗粒较 为均匀的分布。
同时，第二管路206的另一端与研磨装置连接，在第二管路206上 可以具有输运泵207,通过所述第二管路206将所述研磨液容器202中 研磨颗粒分布较为均匀的研磨液输运至研磨装置，通过所述研磨装置对 待研磨半导体结构进行研磨，可减少或消除由于研磨液沉淀、结晶等在 半导体结构中产生缺陷。提高形成的半导体器件的良率。
实施例二
图5为本发明的研磨液供给管路的第二实施例的透视图。
请参考图5，研磨液供给装置包括用于盛放研磨液的研磨液容器 202、向研磨液容器202输入研磨液的第一管路204、与第一管路204 连通且位于研磨液容器202液面下的4黄管208和第二管路206。
其中，所述第二管路206的一端与所述研磨液容器202连接。所述第二管路206的另一端可以与研磨装置(图未示)连接，在所述第二管 路206上还可以具有输运泵207。
所述第一管路204的一端可以与所述研磨液供给源(图未示)连接， 另 一端与横管208连通，在所述第 一管路204上还可以有过滤装置(图 未示)。
请参考图6，所述的横管208包括连通第一管路204的S状管体和 两个出口部208a、 208b,且所述的两个出口部208a和208b开口方向相 反，所述横管208位于所述研磨液容器202的液面以下，且该横管的径 向截面与所述研磨液的径向截面夹角大于零度且小于或等于90度。
在所述横管208上具有至少一对开孔，每一对开孔相对于该横管横 向轴线对称分布；且每一开孔的开口方向与其相邻的出口部的开口方向 的夹角小于90度。
本实施例中4义示出 一对开孔209a和209b。所述开孔209a和209b 的开孔方向相反；所述开孔209a的开口方向与出口部208a的开口方向 夹角小于90度，所述开口 209b的开口方向与出口部208b的出口方向 的夹角小于90度；且所述开孔209a和209b相对于该4黄管208 4黄向轴 线对称分布，也即所述开孔209a和209b离所述才黄管208的才黄向轴线交 接处的距离相等。
在其中的一个实施例中，所述开孔209a和209b在其投影面积最大 的方向的投影为圆形，该圆形投影直径为十分之一英寸至六分之一英 寸。
在其它的实施例中，在所述^f黄管208上可以具有两对或三对开孔。
在其中的一个实施例中，所述横管208的两个弯曲部的弯曲的角度 为105至135 。C。
在其中的一个实施例中，所述横管208的径向截面为圓形或椭圆形。
在其中的一个实施例中，所述研磨液容器202为圆筒形，所述^f黄管 208的管体长度小于所述研磨液容器202底壁的直径。例如，所述研磨 液容器202的底壁直径为40cm,所述横管的长度为25至35cm。在其中的一个实施例中，所述^f黄管208的管体的轴线与所述研磨液 容器202底面平行，且所述横管208的管体的下侧壁距离所述研磨液容 器202底部的距离为3至10cm。
在其中的一个实施例中，所述^f黄管202的管体的轴线在同 一平面内， 该平面平行于所述研磨液容器202的底面。
在其中的一个实施例中，所述^f黄管208的开口部208a和208b呈喇 p八型。
在通过所述第一管路204和横管208向所述研磨液容器202中输运 研磨液时，由于所述才黄管208的两个出口部208a和208b的开口方向相 反，可使得所述研磨液容器202中的研磨液产生转动；
同时，由于在所述横管208上具有开口方向相反的开孔209a和 209b，研磨液由所述开孔209a和209b中流出时也会使所述研磨液容器 202中的研磨液产生转动，而且，由于所述开孔的开口方向与其相邻的 出口部的开口方向的夹角小于90度，因而，由于所述开口部208a和208b 引起的研磨液的转动方向与所述开孔209a和209b引起的研磨液的转动 方向相同或具有相同的转动分量，^v而会加剧所述研磨液容器202中的 研磨液的转动，可提高研磨液中研磨颗粒分布的均匀性。
实施例三
在所述第一管路延伸至所述研磨液容器中的研磨液液面之下的端 部可以连接有两个横管，且两个横管交叉，在交叉部与所述第一管路连 通。，其它与所述第一实施例相同，这里不再赘述。
在所述的第二实施例的供给管路的第一管路延伸至所述研磨液容 器中的研磨液液面以下的端部也可以具有两个横管，且两个横管交叉， 在交叉部与所述第一管路连通。这里不再赘述。
在其它的实施例中，所述横管可以是三个或三个以上，这里不再赘述。
本发明还提供一种化学机械研磨装置。
图7为本发明的化学机械研磨装置的实施例的透视图。请参考图7,化学机械研磨装置包括研磨液供给管路、研磨头302 和研磨垫304。所述研磨头302位于所述研磨垫304上方，用于吸附4寺 研磨半导体结构或衬底，并将所述半导体结构或衬底向下压至所述研磨 垫304,研磨头302和研磨垫304配合对半导体结构或衬底进4于研磨； 所述研磨液供给管路包括用于向研磨液容器202输入研磨液的第一管路 204、与第一管路204连通且位于研磨液容器202液面下的横管208、用 于将研磨液容器中的研磨液输出的第二管路206和用于盛放研磨液的研 磨液容器202。
所述第二管路206 —端与所述研磨液容器202连接，另一端与研磨 液喷头301连接，用于将所述研磨液容器202中的研磨液抽出，并输运 至所述研磨垫304上。
所述的横管208包括S状管体和两个出口部208a、 208b,所述的两 个出口部208a、 208b的开口方向相反，且所述横管径向截面与研磨液 容器的径向截面夹角大于零度且小于或等于90度。
所述第一管路204的另一端可以与研磨液供给源(图未示)连接， 在所述第一管路204上还可以有过滤装置(图未示)，通过所述第一管 路204将研磨液供给源中的研磨液输运至所述横管208,并通过所述横 管208的两个出口部208a和208b,将研磨液输运至所述研磨液容器202 中。
在所述第二管路206上还可以具有输运泵207。
在其中的一个实施例中，所述^f黄管的弯曲部的弯曲角度为105至 135°C。
在其中的一个实施例中，所述^f黄管208的径向截面为圆形或椭圆形。 在其中的一个实施例中，所述研磨液容器202为圆筒形，所述^t管 208的长度小于所述研磨液容器202底壁的直径。例如，所述研磨液容 器202的底壁直径为40cm,所述横管的长度为25至35cm。
在其中的一个实施例中，所述横管208的管体的轴线与所述研磨液 容器底面平行，且所述橫管208的管体的下侧壁距离所述研磨液容器底部的3巨离为3至10cm。
在其中的一个实施例中，所述横管208的管体的轴线在同 一平面内， 该平面平行于所述研磨液容器202的底面。
在其中的一个实施例中，所述横管208的的出口部208a和208b呈 喇p八型。
在其中的一个实施例中，在所述横管208的管体上具有至少一对开 孑L,每一对开孔相对于该横管横向轴线对称分布，且每一开孔的开口方 向与其相邻的出口部的开口方向的夹角小于90度。
在其中的一个实施例中，所述开孔在其投影面积最大的方向的投影 为圓形，该圆形投影直径为十分之一至六分之一英寸。
在其它的实施例中，在所述横管208上可以具有两对或三对开孔。 在通过所述第一管路204和横管208向所述研磨液容器202中输运 研磨液时，由于所述4黄管208的两个出口部208a和208b的开口方向相 反，可使得所述研磨液容器202中的研磨液产生转动，使得研磨液中的 研磨颗粒均匀分布，能够减少或消除由于研磨液沉淀、结晶等在半导体 结构中产生缺陷。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明， 任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能 的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的 范围为准。
权利要求
1、一种研磨液供给管路，包括研磨液容器、用于向研磨液容器输入研磨液的第一管路和用于将所述研磨液容器中的研磨液输出的第二管路，其特征在于还包括位于研磨液容器液面以下与第一管路连通的横管，该横管包括与所述第一管路连通的具有弯曲部的S状管体和位于所述管体两端的出口部，所述横管径向截面与研磨液容器的径向截面夹角大于零度且小于或等于90度。
2、 如权利要求1所述的研磨液供给管路，其特征在于所述横管 的弯曲部的弯曲的角度为105至135°C。
3、 如权利要求1所述的研磨液供给管路，其特征在于所述横管 的径向截面为圆形或椭圆形。
4、 如权利要求1所述的研磨液供给管路，其特征在于在所述横 管的管体上具有至少一对开孔，每一对开孔相对于该横管横向轴线对称 分布，且每一开孔的开口方向与其相邻的出口部的开口方向的夹角小于 90度。
5、 如权利要求4所述的研磨液供给管路，其特征在于所述开孔 在其投影面积最大的方向的投影为圆形，该圆形投影直径为十分之一至 六分之一英寸。
6、 如权利要求1至5任一权利要求所述的研磨液供给管路，其特 征在于所述横管的管体的长度为25至35cm。
7、 如权利要求1至5任一权利要求所述的研磨液供给管路，其特 征在于所述横管的出口部呈喇p八型，且从管体向出口部方向径向截面 面积逐渐增大。
8、 如权利要求1所述的研磨液供给管路，其特征在于所述横管 管体的轴线与所述研磨液容器底面平行，且所述横管的管体的下侧壁距 离所述研磨液容器底部的距离为3至10cm。
9、 如权利要求1至5任一权利要求所述的研磨液供给管路，其特 征在于所述横管至少为两个，所述两个横管交叉，且在交叉部与所述 第一管路连通。
10、 如权利要求1至5任一权利要求所述的研磨液供给管路，其特征在于所述横管管体的轴线在同一平面内。
11、 一种化学机械研磨装置，包括 研磨头、研磨垫和研磨液供给管路；其中，所述研磨头位于所述研磨垫上方，用于吸附待研磨衬底，并和研磨 垫配合对待研磨衬底进行研磨；所述研磨液供给管路包括研磨液容器、用于向研磨液容器输入研磨 液的第 一管路和用于将所述研磨液容器中的研磨液输出至研磨垫的第 二管路；其特征在于还包括位于研磨液容器液面以下与第一管路连通的横管，该横管包 括与所述第一管路连通的具有弯曲部的S状管体和位于所述管体两端 的出口部，所述横管径向截面与研磨液容器的径向截面夹角大于零度且 小于或等于90度。
12、 如权利要求11所述的研磨液供给管路，其特征在于所述橫 管的弯曲部的弯曲角度为105至135°C。
13、 如权利要求11所述的研磨液供给管路，其特征在于在所述 横管的管体上具有至少一对开孔，每一对开孔相对于该横管横向轴线对 称分布；且每一开孔的开口方向与其相邻的出口部的开口方向的夹角小 于90度。
14、 如权利要求13所述的研磨液供给管路，其特征在于所述开 孔在其投影面积最大的方向的投影为圓形，该圓形投影直径为十分之一 至六分之一英寸。
15、 如权利要求11至14任一权利要求所述的研磨液供给管路，其 特征在于所述横管的管体长度为25至35cm。
16、 如权利要求11至14任一权利要求所述的研磨液供给管路，其 特征在于所述横管的出口部呈喇叭型，从管体向出口部方向径向截面 面积逐渐增大。
17、 如权利要求11至14任一权利要求所述的研磨液供给管路，其 特征在f:所述横管至少为两个，且两个横管交叉，在交叉部与所述第 一管路连通。
18、 如权利要求11至14任一权利要求所述的研磨液供给管路，其 特征在于所述横管的轴线在同一平面内。
全文摘要
一种研磨液供给管路，包括研磨液容器、用于向研磨液容器输入研磨液的第一管路和用于将所述研磨液容器中的研磨液输出的第二管路，还包括位于研磨液容器液面以下与第一管路连通的横管，该横管包括与所述第一管路连通的具有弯曲部的S状管体和位于所述管体两端的出口部，所述横管径向截面与研磨液容器的径向截面夹角大于零度且小于或等于90度。本发明还提供一种化学机械研磨装置。能够减少或消除研磨液在供给管路中产生沉淀、结晶等缺陷。
文档编号B24B57/02GK101456162SQ20071009456
公开日2009年6月17日 申请日期2007年12月13日 优先权日2007年12月13日
发明者闫大鹏 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司