专利名称：具有气泡消除装置的监测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体工艺，特别涉及半导体工艺中具有气泡消除装置的监测系统。
背景技术：
随着半导体工艺的微细化，组件的高性能及高集成化层次越来越高，使得每一材质层的厚度及均匀性的控制显得格外重要。特别是在材质层的研磨工艺中，通常使用化学机械研磨(Chemical Mechanic Polishing，CMP)进行材质层表面或是晶圆表面的研磨，借由混合研磨剂形成研浆(Slurry)来进行研磨工艺，以获得平整的表面。
参阅
图1，绘示现有技术的输送研浆的流量控制系统的示意图。此流量控制系统利用一线性泵100输送研浆，而研浆中包含许多气泡102，然后这些气泡102随着研浆注入流量计104中，接着含有气泡102的研浆直接流入研磨设备106。此外，传统的流量控制系统利用控制器108控制线性泵100。
由于研浆中含有气泡102，以致于流量控制系统中研浆的流量不稳定。而且流量控制系统使用线性泵100输送研浆，其中控制器108以开回路的方式控制线性泵100的转速，利用线性泵100的转速来推估研浆的流速。因此，若是研浆的流速不稳定时，则流量控制系统的流量计104便无法正确地侦测出研浆的流速。
具体说来，若研浆的流速不稳定，则研浆的混合比例容易受到影响，使研浆的混合比例产生很大的变动，导致研磨工艺的精度下降，并且在材质层或是晶圆的表面产生严重的碟形(Dishing)现象。然而，若想增加研浆的流量来维持研浆的混合比例，反而会提高整体的生产成本，而且研浆流量不稳的问题仍然存在。
因此，如何有效消除气泡使研浆的流速稳定，以及如何维持研浆的混合比例已成为目前半导体厂商急需解决的课题。
发明内容
本发明的一目的为利用具有气泡消除装置的监测系统，借由气泡消除装置排除研浆中的气泡，使研浆在输送管路中的流速趋于稳定。
本发明的另一目的为利用具有气泡消除装置的监测系统，借由具有稳定流速的研浆，控制研浆中研磨剂的混合比例，以大幅降低混合比例的变动量。
本发明的又一目的为利用具有气泡消除装置的监测系统，借由中央控制装置实时监测研浆的流速。
根据上述的目的，本发明提出一种具有气泡消除装置的监测系统，此监测系统包括输送装置、气泡消除装置、流量计装置及中央控制装置。其中，输送装置用于输送研浆。
气泡消除装置连接于输送装置，用以接收来自输送装置的研浆，并且气泡消除装置具有传感器及阀门，其中传感器位于阀门的侧边，而阀门位于气泡消除装置的上端部，借由传感器来侦测研浆中的气泡，并且经由阀门排出气泡。
流量计装置连接于气泡消除装置，用于量测来自气泡消除装置的研浆的流量或流速，并且利用流量计装置将消除气泡之后的研浆输送至研磨设备中。而中央控制装置分别耦合于输送装置、气泡消除装置及流量计装置，中央控制装置用于控制输送装置的研浆输送，借由控制气泡消除装置的传感器，并且实时排除研浆中的气泡。
具体而言，气泡消除装置包含容器主体、第一阀门、第二阀门、第一传感器及第二传感器。容器主体用以储存研浆，该容器主体具有入口及出口，其中入口用于注入研浆，出口用于输出消除气泡后的研浆。而第一阀门位于容器主体的上端部，第一阀门用于排出研浆中的气泡。第一传感器位于第一阀门的侧边，用于感测容器主体内的气泡。
本发明利用气泡消除装置配合流量计装置，在气泡消除装置排除研浆中的气泡之后，输送管路中完全充满研浆，使流量计装置可以准确地计算研浆的流速。进行操作时，若气泡消除装置的传感器侦测输送装置送来的研浆包含气泡，则在不影响制造流程的空闲或是机台准备的状态下，中央控制装置控制开启阀门，使研浆中的气泡快速地由阀门排出。
而且，本发明利用中央控制装置配合输送装置，随时检视研浆的输出流量，以利于实时监测研浆的流速，使得研浆流速与时间对应关系实时输出于显示器上。根据本发明的实验结果显示，监测系统在研磨设备处理过许多片晶圆之后，研浆的流速与原始的设定值间的误差范围始终维持在2％以下。由实验数据也显示，当本发明的气泡消除装置与现有技术在相同研磨剂混合比例情况下，本发明研磨剂的混合比例仍然不会产生变动。
总之，本发明利用具有气泡消除装置的监测系统，借由气泡消除装置排除研浆中的气泡，使研浆在输送管路中的流速趋于稳定，以有效将研磨剂输送至工艺设备中。并且进一步利用具有稳定流速的研浆，控制研浆中研磨剂的混合比例，以大幅降低混合比例的变动量，以增加研磨效能。
附图简要说明下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细的描述。
附图中，图1为现有技术的输送研浆的流量控制系统的示意图；图2为依据本发明具有气泡消除装置的监测系统的示意图；以及图3为依据本发明图2监测系统的气泡消除装置的示意图。
具体实施例方式
针对现有技术的问题，本发明提供一种具有气泡消除装置的监测系统，借由气泡消除装置排除研浆中的气泡，使研浆在输送管路中的流速趋于稳定。并且进一步利用具有稳定流速的研浆，控制研浆中研磨剂的混合比例，以大幅降低混合比例的变动量。本发明的监测系统主要是用于输送化学机械研磨(CMP)工艺中包含多种研磨剂的研浆，也适用于其它的流体输送系统。
参阅图2，绘示依据本发明具有气泡消除装置的监测系统的示意图。此监测系统包括输送装置200、气泡消除装置202、流量计装置204及中央控制装置206。其中，输送装置200用以输送研浆。本发明较佳实施例中，输送装置200例如可为线性泵或是一般泵。
气泡消除装置202连接于输送装置200，用以接收来自输送装置200的研浆，并且气泡消除装置202具有传感器208及阀门210，其中传感器208位于阀门210的侧边，而阀门210位于气泡消除装置202的上端部，借由传感器208来侦测研浆中的气泡212，并且经由阀门210排出气泡212。
流量计装置204连接于气泡消除装置202，用于量测来自气泡消除装置202的研浆的流量或流速，并且利用流量计装置204将消除气泡212之后的研浆输送至研磨设备214中。中央控制装置206分别耦合于输送装置200、气泡消除装置202及流量计装置204，中央控制装置206用于控制输送装置200的研浆输送，借由控制气泡消除装置202的传感器208，并且实时排除研浆中的气泡212。
本发明利用气泡消除装置202配合流量计装置204，在气泡消除装置202排除研浆中的气泡之后，输送管路中完全充满研浆，使流量计装置204准确地计算研浆的流速。本发明的较佳实施例中，流量计装置204例如可为高精度的超声波型计测装置。进行操作时，若气泡消除装置202的传感器侦测输送装置200送来的研浆包含气泡，则在不影响研浆流速的状态下，中央控制装置206控制开启阀门210，使研浆中的气泡212由阀门210排出。
而且，本发明利用中央控制装置器206配合输送装置200，随时检查研浆的输出流量，以利于实时监测研浆的流速，使得研浆流速与时间对应关系实时输出于显示器上。根据本发明的实验结果显示，监测系统在研磨设备处理过许多片晶圆之后，例如200片或是更多片的晶圆，在研磨的处理过程中，研浆的流速与原始的设定值间的误差范围始终维持在2％以下。因此，本发明使得研磨工艺的可靠度大为提升。
更重要的是，本发明的中央控制装置利用闭回路的控制方式，也就是中央控制装置随时监测气泡消除装置202的研浆流速，依据侦测到的误差值实时调整研浆的流速，并使研浆中研磨剂的混合比例维持固定。根据实验结果也显示，在本发明与现有技术具有相同的流速下，本发明的研浆混合比例变动范围低于0.6，其对应的凹陷深度低于0.05μm，而现有技术的研浆混合比例变动范围高于1.5，其对应的凹陷深度高于0.35μm，显然，本发明有效改善晶圆或是材质层表面的凹陷结构。
参阅图3，绘示依据本发明图2监测系统的气泡消除装置202的示意图。此气泡消除装置202包含容器主体300、第一阀门210a、第二阀门210b、第一传感器208a及第二传感器208b。容器主体300用以储存研浆，该容器主体300具有入口302及出口304，其中入口302用于注入研浆，出口304用于输出消除气泡212后的研浆。而第一阀门210a位于容器主体300的上端部，第一阀门210a用于排出研浆中的气泡212。第一传感器208a位于第一阀门210a的侧边，用于感测容器主体300内的气泡212。
本发明较佳实施例中，第二传感器208b位于容器主体300的出口304附近，以侦测容器主体300内研浆的气泡。另一实施例中第二传感器208b位于容器主体300的入口302附近，以侦测容器主体300内研浆的气泡212。第二阀门210b位于第一阀门210a的异侧，当气泡消除装置202的位置变动时，均可利用第一阀门210a及第二阀门210b，以快速地排除容器主体300内研浆的气泡212。值得注意的是，本发明的阀门210及传感器208不限定于一个，而是可以利用多个阀门及传感器，并且设于气泡消除装置202中易于形成气泡212的位置，从而有效侦测气泡并排除。
此外，由实验数据也显示，若本发明的气泡消除装置202与现有技术在相同研磨剂混合比例，并且本发明的最低研浆流速与最高的研浆流速的比例介于1至0.6的条件下，本发明研磨剂的混合比例仍然不会产生变化。所以本发明的气泡消除装置202特别适用于线宽0.09μm或是更小的工艺中，因为这些工艺通常必须使用包含多种研磨剂的研浆，借由准确的研磨剂混合比例来提高研磨工艺的质量。而且，利用研磨剂混合比例在特定的研浆流速条件下固定不变的特性，可以降低研浆的使用量。
综上所述，本发明利用具有气泡消除装置的监测系统，借由气泡消除装置排除研浆中的气泡，使研浆在输送管路中的流速趋于稳定，以有效将研磨剂输送至工艺设备中。并且进一步利用具有稳定流速的研浆，控制研浆中研磨剂的混合比例，以大幅降低混合比例的变动量，避免研磨工艺在晶圆表面造成的凹陷效应。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种消除气泡的监测系统，用于半导体研磨工艺中，该监测系统至少包含一输送装置，用以输送研浆；一气泡消除装置，连接于该输送装置，以接收该研浆，该气泡消除装置具有第一传感器及第一阀门，其中该第一传感器位于该第一阀门的侧边，该第一阀门位于该气泡消除装置的上端部，借由该第一传感器侦测该研浆的气泡，以利于该第一阀门排出该气泡；一流量计装置，连接于该气泡消除装置，用于量测来自该气泡消除装置的该研浆的流量，并且利用该流量计装置输送消除该气泡的该研浆至研磨装置中；以及一中央控制装置，分别耦合于该输送装置、该气泡消除装置及该流量计装置，该中央控制装置控制该输送装置的该研浆输送，利用该气泡消除装置的该第一传感器，以实时排除该研浆的该气泡。
2.根据权利要求1所述的监测系统，其中该输送装置至少包含线性泵。
3.根据权利要求1所述的监测系统，其中该气泡消除装置还包含第二传感器，该第二传感器位于该气泡消除装置的出口附近，以侦测经过该流量计装置的该研浆的该气泡。
4.根据权利要求1所述的监测系统，其中该气泡消除装置还包含第二传感器，该第二传感器位于该气泡消除装置的入口附近，以侦测该输送装置的该研浆的该气泡。
5.根据权利要求1所述的监测系统，其中该气泡消除装置还包含第二阀门，该第二阀门位于该第一阀门的异侧，以有效排除该研浆的该气泡。
6.一种具有气泡消除装置的监测系统，用于监测输送装置传送的研浆，该监测系统至少包含一气泡消除装置，连接于该输送装置，以接收该研浆，该气泡消除装置具有第一传感器及第一阀门，其中该第一传感器位于该第一阀门的侧边，该第一阀门位于该气泡消除装置的上端部，借由该第一传感器侦测该研浆的该气泡，以利于该第一阀门排出该气泡；一流量计装置，连接于该气泡消除装置，用于量测来自该气泡消除装置的该研浆的流量，并且利用该流量计装置输送消除该气泡的该研浆至研磨装置中；以及一中央控制装置，分别耦合于该输送装置、该气泡消除装置及该流量计装置，该中央控制装置控制该输送装置的该研浆输送，利用该气泡消除装置的该第一传感器，以实时排除该研浆的该气泡。
7.根据权利要求6所述的监测系统，其中该气泡消除装置还包含第二传感器，该第二传感器位于该气泡消除装置的出口附近，以侦测经过该流量计装置的该研浆的该气泡。
8.根据权利要求6所述的监测系统，其中该气泡消除装置还包含第二传感器，该第二传感器位于该气泡消除装置的入口附近，以侦测该输送装置的该研浆的该气泡。
9.根据权利要求6所述的监测系统，其中该气泡消除装置还包含第二阀门，该第二阀门位于该第一阀门的异侧，以有效排除该研浆的该气泡。
10.一种气泡消除装置，用于半导体研磨工艺中，该气泡消除装置至少包含一容器主体，用以储存研浆，该容器主体具有入口及出口，其中该入口用于注入该研浆，该出口用于输出研浆；一第一阀门，位于该容器主体的上端部，该第一阀门用于排出该研浆的该气泡；一第一传感器，位于该第一阀门的侧边，用于感测该容器主体内的该气泡。
11.根据权利要求10所述的气泡消除装置，还包含第二传感器，该第二传感器位于该容器主体的该出口附近，以侦测该容器主体内该研浆的该气泡。
12.根据权利要求10所述的气泡消除装置，还包含第二传感器，该第二传感器位于该容器主体的该入口附近，以侦测该容器主体内该研浆的该气泡。
13.根据权利要求10所述的气泡消除装置，还包含第二阀门，该第二阀门位于该第一阀门的异侧，以有效排除该容器主体内该研浆的该气泡。
14.一种气泡消除装置，该气泡消除装置至少包含一容器主体，用以储存研浆，该容器主体具有入口及出口，其中该入口用于注入该研浆，该出口用于输出研浆；一第一阀门，位于该容器主体的上端部，该第一阀门用于排出该研浆的该气泡；一第一传感器，位于该第一阀门的侧边，用于感测该容器主体内的该气泡；以及一第二传感器，位于该容器主体的该出口附近，以侦测该容器主体内该研浆的该气泡。
15.根据权利要求14所述的气泡消除装置，还包含第二阀门，该第二阀门位于该第一阀门的异侧，以有效排除该容器主体内该研浆的该气泡。
全文摘要
一种具有气泡消除装置的监测系统，该监测系统包括输送装置、气泡消除装置、流量计装置及中央控制装置。利用中央控制装置控制气泡消除装置的操作，以排除来自输送装置中研浆的气泡，使监测系统的研浆流速趋于稳定。并进一步利用具有稳定流速的研浆，有效维持研浆中研磨剂的混合比例，而大幅降低混合比例的变动量。
文档编号F04B49/20GK1487576SQ0310600
公开日2004年4月7日 申请日期2003年2月14日 优先权日2002年10月5日
发明者陈炳旭, 张肇荣, 罗冠腾, 彭进兴, 鲁建国 申请人:台湾积体电路制造股份有限公司