化学机械抛光系统及其方法 本发明一般涉及化学机械平面化(CMP)系统，特别是CMP系统中使用的泵。
化学机械平面化(也称做化学机械抛光)是先进的集成电路制造中已证实的工艺。CMP用在半导体器件制造的几乎所有阶段。化学机械平面化通过局部平面化产生精细结构，对整个晶片平面化产生高密度的通孔和互连层。在集成电路制造工艺中进行CMP的材料包括单和多晶硅、氧化物、氮化物、聚酰亚胺、铝、钨和铜。
此时，对于例如平均销售价格高的微处理器、ASIC(专用集成电路)和其它半定制的集成电路等的元件，化学机械平面化的费用证明是合算的。使用的主要领域是形成这些类型的集成电路中需要的高密度的多层互连。如存储器等的商品器件由于成本的原因很少使用或不使用CMP。
对于高容量的集成电路设计成功地实行化学机械平面化处理显示出大多数的半导体制造商都接受了该技术。半导体制造商在几个领域推动了CMP的发展。第一个领域是成本，如上文所提到的，CMP工艺不用于制造商品的集成电路的制造中，是由于制造成本的任何增加都会影响收益率。对CMP的大多数研究是在降低CMP工艺地每个晶片成本的领域。CMP成本降低的显著进展将增加制造较低利润率集成电路的生命力。第二个领域是减少CMP设备的尺寸或占地面积。较小的占地面积使所有人的成本降低。化学机械平面化装置的目前设计占据了半导体工艺设备中大量的地板空间。
要强调的第三个领域是制造生产能力和可靠性。CMP装置制造商将精力集中以开发在更少的时间里平面化更多晶片的机器。只有CMP装置的可靠性也增加，生产能力才显著增加。研究的第四个领域是半导体材料的去除装置。半导体公司在某种程度上依赖于在不同去除处理中使用的浆料或抛光剂的有限数量的化学提供商。半导体工业不开发一些浆料，但来自于例如玻璃抛光工业的其它领域。研究不可避免地导向专用于具体半导体晶片处理的高性能浆料工业。浆料成分中的发展直接影响去除速率、颗粒统计、选择性和颗粒凝聚尺寸。研究的最后领域是后CMP处理。例如，后CMP清洁、集成和计量学是装置制造商开始为CMP工艺提供特定装置的领域。
因此，在制造环境中具有提供可靠性的化学机械平面化装置是很有利的。更有利的是化学机械平面化装置能减少每个晶片抛光的成本。
图1为化学机械平面化装置中传送浆料使用的蠕动泵的剖面图；
图2为根据本发明化学机械平面化(CMP)装置的俯视图；
图3为根据本发明图2的化学机械平面化(CMP)装置的侧视图；
图4为根据本发明化学机械平面化装置中使用的隔膜泵的剖面图；以及
图5为用于根据本发明化学机械平面化装置的浆料传送系统的图示。
化学机械平面化(CMP)工艺中使用的主要成分是抛光浆料。浆料为磨料和化学物质的混合物，可从半导体晶片机械地和化学地除去材料。在浆料中使用的化学物质取决于要除去的材料类型。一般来说，化学物质为酸性或碱性，具有强烈的腐蚀性。在晶片抛光的工艺期间，浆料为需要不断地补充的消耗品。这就是CMP工艺中主要的成本消耗因素。
在CMP工艺中消耗品的其它例子是去离子水和抛光垫。通常包括聚氨酯或一些其它抛光介质的抛光垫一般是CMP工艺中的第二个高成本消耗。每个晶片的垫成本一般是每个晶片抛光剂的成本的25％的数量级。其它消耗品占据小于每个晶片抛光浆料成本的5％。显然，降低每个晶片的化学机械平面化成本中最大的收获是抛光浆料的成本。
浆料输送系统为化学机械平面化装置的一个部件。浆料输送系统将抛光剂提供到要抛光的半导体晶片。目前的CMP装置使用蠕动泵将抛光剂输送到半导体晶片。CMP装置制造商使用蠕动泵是因为它们能将要输送的介质与任何泵部件隔离。这样可保护关键的泵部件免受磨料和腐蚀性抛光剂的影响。
图1为在化学机械平面化装置中用于输送浆料的蠕动泵12的剖面图。蠕动泵的隔离装置是弹性管13。理想地，弹性管可以防止浆料中的化学物质渗透。例如弹性管13通常由硅烷或正丁二烯(norprene)型化合物制成。抛光剂通过弹性管13输送。通过将浆料限制在弹性管13内，使浆料不与蠕动泵12的任何部件接触。弹性管13的一端连接到接收浆料的输入(IN)，同时弹性管13的另一端连接到蠕动泵12的输出(OUT)。
旋转部分14在蠕动泵12的外壳16内旋转。旋转部分14连接到电机(未显示)。固定到旋转部分14的是持续挤压弹性管13的滚轮15。在蠕动泵中最少使用两个滚轮，而一些泵设计得有许多滚轮。随着滚轮在外壳16内旋转，浆料被推挤或挤压穿过弹性管13。蠕动泵的优点是不会发生内部泄露。只有管破裂才会发生泄露。由蠕动泵12输送的材料量由管的内径、硬度测定器、壁厚度和输送压力确定。通过改变泵速度可以改变输出传输的速率。
一般来说，蠕动泵12简单、效率高并且易于维护。然而，蠕动泵12放置在输送浆料的化学机械平面化装置中时存在一些问题。一般来说，从半导体晶片去除材料的浆料在输送系统内停留或干燥会造成可怕的后果，包括硬化、结块和沉淀。如果允许停留或干燥，浆料将堵塞输送系统，导致系统不能正常工作或损坏晶片。
要避免以上提到的问题，大多数的浆料输送系统尽可能地使浆料循环。此外，在不能循环抛光剂的情况下，用水冲洗系统。用水冲洗经常会使弹性管13由于水输送压力高而破裂。由于滚轮15将弹性管13顶向防止水流动的外壳16而发生问题。在蠕动泵12输入处的水压用水使弹性管13膨胀使其破裂。
如前所述，在化学机械平面化工艺中最高消耗成本为抛光剂。理论上，由化学机械平面化装置输送浆料的最小需要量，可以均匀地将预定的材料量从半导体晶片表面上除去。假设小于抛光剂的最小需要量，将产生不均匀的平面化或甚至损伤晶片。假设大于抛光剂的最小需要量，将浪费浆料，由此增加了制造成本。半导体制造商通常过多地提供浆料，是由于抛光剂的长期成本小于损坏的半导体晶片成本。
在制造环境中，输送的浆料的量受时间上蠕动泵12变化负面地影响。蠕动泵12的输送中的变化由弹性管13的维护周期影响。维护周期由防止弹性管13破裂产生突然故障关闭CMP装置的可接受的时间周期确定。一般来说，蠕动泵12更换弹性管13的维护在一月一次的级别。
确定浆料输送率要考虑的另一因素是输入压力。抛光剂带给蠕动泵12的内部压力(从整个浆料输送系统)显著改变，例如，每平方米1406.2到7031.0千克(每平方英寸2-10磅)范围内的压力很常见。一般来说，整个浆料输送系统能够提供超过弹性管13能够忍受的浆料压力。蠕动泵对浆料的输入压力很敏感。实际上，输送速率随较高的输送压力增加，是由于随着压力增加，弹性管13膨胀，体积变大。设置CMP装置的板上浆料输送系统在最低的输入压力输送大于最小需求量的浆料。由此，当浆料的输入压力高于最小压力时，大量的浆料浪费了。
输送速率也受弹性管13的塑料变形影响。滚轮持续地挤压或挤出弹性管13以输送抛光剂。最初，被滚轮15变平后，弹性管13会回弹为它的原始形状。持续地，发生塑料变形，弹性管13没有回弹应有的量，由此改变了输送的体积。换句话说，弹性管13随时间硬化或变形。浆料输送速率也影响塑料变形。增加浆料输送速率(增加蠕动泵12的速度)加速了弹性管13随时间塑料变形的速率。以上列出的所有问题往往减少了随时间的浆料输送速率。
目前化学机械平面化装置制造商没有提供任何类型的浆料流动的实时检测。半导体制造商不想低于最小需要的浆料的流量，所以浆料流量由高的初始输送速率补偿。高初始输送速率确保满足最小可接受的浆料流量，直到弹性管13由于维护例行更换。高初始输送速率浪费了浆料，是由于浆料输送系统提供的多于需要的。可以估计一般化学机械平面化系统增加的输送速率浪费了约25％以上的浆料。在平面化工艺期间，超过50％的最小需要量的抛光剂不太常见。
图2为化学机械平面化(CMP)装置21的俯视图。CMP装置21包括台板22、去离子(DI)水阀23、多输入阀24、泵25、分配杆集流管26、分配杆27、调节臂28、从动阀29、真空发生器30和晶片托臂31。
台板22支撑平面化半导体晶片处理侧的不同的抛光介质和化学物质。台板22由例如铝或不锈钢等的金属制成。电机(未显示)连接到台板22。台板22能够按用户选择的表面速度旋转、按轨道、或线性运动。
去离子水阀23具有输入和输出。输入连接到DI水源。控制电路(未显示)开启或关闭DI水阀23。当DI水阀23开启时，DI水源提供到多输入阀24。多输入阀24能将不同的材料输送到分配杆27。输入到多输入阀24的材料类型的一个例子为化学物质、浆料和去离子水。在CMP装置21的一个实施例中，多输入阀24具有一个连接到DI水阀23的第一输入、连接到浆料源的第二输入和输出。控制电路(未显示)关闭所有的多输入阀24的输入或使阀的任何组合开启，产生到多输入阀24输出的选择材料的流动。
泵25将从多输入阀24接收的材料输送到分配杆集流管26。由泵25提供的输送速率由用户选择。随时间最小流速变化和不同的条件允许在最小需要的流速附近调节材料流，减少了化学物质、浆料和DI水的浪费。泵25的输入连接到多输入阀24的输入和输出。
分配杆集流管26允许化学物质、浆料和去离子水流到分配杆27。分配杆集流管26具有输出和连接到泵25的输入。另一个措施利用了泵将每种材料提供到分配杆27。例如，化学物质、浆料和DI水每个具有一个连接到分配杆集流管26的泵。通过对应的泵控制每个材料的流速，使用多个泵允许不同的材料以不同的组合精确地混合。分配杆27将化学物质、浆料和去离子水分配到抛光介质表面。分配杆27具有至少一个孔，将材料分配到抛光介质表面。分配杆27悬在并延伸在台板22上，以确保材料分配到抛光介质的大多数表面。
晶片托臂31将半导体晶片悬在抛光介质表面上。晶片托臂31将用户选择的向下的力施加到抛光介质表面。一般来说，晶片托臂31能够旋转运动以及线性运动。通过真空将半导体晶片保持在晶片托架上。晶片托臂31具有第一输入和第二输入。
真空发生器30为晶片托臂31的真空源。真空发生器30产生并控制晶片托架进行晶片拾取使用的真空度。如果真空源在制造设备不能得到，那么不要求真空发生器30。真空发生器30具有连接到晶片托臂31第一输入的口。从动阀29将气体提供到晶片托臂31，平面化完成后将晶片弹出。在控制晶片分布的平面化期间，气体也向晶片的背侧施加压力，以控制晶片分布。在CMP装置21的实施例中，气体为氮气。从动阀29具有连接到氮气源和连接到晶片托臂31的第二个输入的输出。
使用调节臂28将磨料端操纵装置施加到抛光介质表面。磨料端操纵装置平面化抛光介质表面并清洁或使表面粗糙以便化学传输。调节臂28一般能够旋转和平移运动。将端操纵装置压向抛光介质表面的压力或向下力由调节臂28控制。
图3为图2所示的化学机械平面化(CMP)装置21的侧视图。如图3所示，调节臂28包括垫调节器连接件32和端操纵装置33。CMP装置21还包括抛光介质34、托架膜35、托架环36、托架组件37、机械固定架38、热交换器39、外壳40和半导体晶片77。
抛光介质34放置在台板22上。一般来说，抛光介质34使用压敏粘合剂固定到台板22。抛光介质34提供合适的表面将抛光剂引到其上。抛光介质34为整个和局部晶片表面规则性提供化学支撑和微符合。一般来说，抛光介质34为聚氨酯垫，在化学传输的暴露表面包括小孔或锐角槽。
托架组件37连接到晶片托臂31。托架组件37提供了相对于台板22旋转半导体晶片77的基底。托架组件37也向半导体晶片77施加向下的力使它顶向抛光介质34。电机(未显示)使用户控制托架组件37的旋转。在平面化、分布半导体晶片77以及平面化后弹出半导体晶片77的期间，托架组件37包括真空和气体通路保持半导体晶片77。
托架环36连接到托架组件37。托架环36使半导体晶片77与托架组件37同心地对准，并物理地制约半导体晶片77横向运动。托架膜35连接到托架组件37的表面。托架膜35为半导体晶片77提供具有合适摩擦特性的表面，防止由于平面化期间相对于托架组件37的滑动造成的旋转。此外，托架膜35具有轻微的弹性以有助于平面化工艺。
垫调节器连接件32连接到调节臂28。垫调节器连接件32允许台板22和操纵装置33之间的角柔量。端操纵装置磨损抛光介质34以获得平整度，并有助于将化学物质传输到要平面化的半导体晶片77的表面。
化学反应对温度很敏感。现已公知反应的速率通常随温度增加。在化学机械平面化中，平面化工艺的温度保持在某个范围内以控制反应速率。温度由热交换器39控制。热交换器39连接到台板22用于加热和冷却。例如，当首先开始一个晶片批量进行平面化时，温度约为室温。热交换器39加热台板22，以便CMP工艺处于预定的最小温度以上，以确保发生最小的化学反应速率。一般来说，热交换器39使用乙二醇作为温度传输/控制机构来加热或冷却台板22。通过化学机械平面化工艺连续运转晶片产生热，例如，托架组件37保持热量。升高发生CMP工艺的温度增加化学反应的速率。通过热交换器39冷却台板22以确保CMP工艺低于预定的最大温度，以便不超过最大反应。
机械固定架38将化学机械平面化装置21升高到地板水平面以上，允许地面安装滴料盘，它们与抛光装置未成一体。机械固定架38也具有可调节的结构，使CMP装置21水平，并设计得吸收或隔离振动。
化学机械平面化装置21放置在装置外壳40内。如前所述，CMP工艺使用对人类和环境有害的腐蚀性材料。装置外壳40可以防止颗粒和化学蒸汽溢出。CMP装置21的所有移动部件都放置在装置外壳40内，以防止造成伤害。
化学机械平面化装置21的操作介绍如下。在操作说明中没有规定或隐含特定的步骤顺序，很大程度上由要进行抛光的半导体晶片的类型确定这些步骤顺序。热交换器39加热台板22到预定温度，以确保当开始化学机械平面化工艺时，浆料中的化学物质具有最小反应速率。电机驱动台板22，使抛光介质34处于旋转、按轨道或线性运动中的一种。
晶片托架31移动拾取放置在预定位置的半导体晶片77。开启真空发生器为托架组件37提供真空。托架组件37与半导体晶片77对准并移动，以使托架组件的表面与半导体晶片77未处理侧接触。托架膜35粘接到托架组件37的表面。真空和托架膜35将半导体晶片77保持在托架组件37的表面。托架环36将半导体晶片77限制在托架组件37的表面上的中心处。
开启多输入阀24向泵25提供浆料。泵25将浆料提供到分配杆集流管26。浆料通过分配杆集流管26流到分配杆27，在该处输送到抛光介质34的表面。周期地，开启去离子水阀23通过分配杆27提供水代替浆料，以防止它在分配杆27内硬化。台板22的运动有助于在整个抛光介质34的表面上分配抛光剂。一般来说，在整个抛光工艺期间以恒定的速率输送浆料。
然后，晶片托架31返回到抛光介质34的位置。晶片托架31将半导体晶片77与抛光介质34接触。抛光剂覆盖抛光介质34。晶片托架31对半导体晶片77施加向下的力以促进浆料和半导体晶片77之间的摩擦。设计抛光介质34进行化学物质传输，即使它被压向抛光介质也允许浆料的化学物质在半导体晶片77下流动。随着热量在系统内增加，热交换器39从加热台板22变为冷却台板22以控制化学反应的速率。
应该指出以前说明过台板22可以对于相对于半导体晶片77运动放置进行机械抛光。相反，台板22可以固定位置，托架组件37可以在旋转、按轨道或平移运动放置。一般来说，台板22和托架组件37都可以运动以有助于机械抛光。
化学机械平面化工艺完成后，晶片托架31将托架组件37从抛光介质34提起。晶片托架31将半导体晶片77移动到预定区域进行清洁。然后晶片托架31将半导体晶片77移动到卸载晶片的位置。之后真空发生器30关闭，从动阀29开启向托架组件37提供气体弹出半导体晶片77。
通过周期性调节抛光介质34保持化学机械平面化工艺的一致性，通常称做垫调节。垫调节促进了已增多并嵌入到抛光介质34内的浆料和颗粒的去除。垫调节也平面化表面，并使抛光介质34的突起粗糙以促进化学物质的传输。通过调节臂28可以得到垫调节。移动调节臂28使端操纵装置33接触抛光介质34。端操纵装置33的表面覆有工业金刚石或其他能调节抛光介质34的磨料表面。垫调节器连接件32在调节臂28和端操纵装置33之间以允许台板22和端操纵装置33之间的角柔量。调节臂28能够旋转和水平移动，以帮助垫调节。在平面化工艺期间、在晶片开始之间和在晶片处理之前调整新垫来完成垫调节。
如前所述，在化学机械平面化装置内输送抛光剂(浆料)的工艺中使用的蠕动泵不以恒定的速率提供抛光剂。输送速率随时间降低。将蠕动泵设置到高输送速率以补偿随时间速率的下降，以确保足够量的抛光剂提供到抛光介质以平面化半导体晶片且没有损伤。输送的高速率提供的抛光剂多于需要的，一般大于输送的抛光剂的25％是不需要的，在平面化工艺中浪费了。
试验研究显示可以限定对于每种类型的平面化工艺抛光剂的最小输送速率。假设小于抛光剂的最小输送速率，将导致晶片平面化的不均匀，抛光速率降低或甚至晶片损坏。假设大于抛光剂的最小需要量，将浪费浆料，由此增加了制造成本。由此需要时间上提供精确恒定的输送速率的泵。一个这种泵是正排量泵。正排量泵在每个抽空周期内排出或抽运固定体积的材料。例如，蠕动泵不是正排量泵是由于输送的材料的体积直接随输入压力变化，与时间成反向变化。正排量泵的一个例子是隔膜泵。隔膜泵输送固定体积的材料，与输入压力变化无关。
图4为根据本发明化学机械平面化装置中使用的隔膜泵41的剖面图。隔膜泵41将移动部件与浆料的腐蚀性化学物质隔离开。一般来说，隔膜泵41的所有湿表面为对抛光剂惰性的聚合物成分。隔膜泵包括输入、输出、活塞42、旋转件43、隔膜44、检查阀45、检查阀46和室47。
显示的隔膜44固定到活塞42的表面。隔膜44将隔膜泵41的移动部件与浆料的腐蚀性化学物质隔离开。另一措施是活塞压缩少量的液压液来代替隔膜。使用加压液体的优点是在隔膜上压力均等。电机(未显示)旋转旋转件43。旋转件43连接到活塞42，旋转运动转变为往复运动移动活塞42。
检查阀45允许抛光剂进入到隔膜泵41内。室47根据活塞的位置体积改变。室47在活塞42的冲程底部体积最大。在压力下隔膜泵41的输入提供抛光剂。压力打开检查阀45使抛光剂进入并填充室47。活塞42的向上运动克服了抛光剂的输入压力关闭了检查阀45。当活塞42在冲程顶部时，室47具有最小体积。活塞42将检查阀46推开并输送等于最大和最小室47体积之间差异的抛光剂体积量。检查阀45和检查阀46防止通过隔膜泵41的回流。换句话说，抛光剂不会通过隔膜泵41在相对或相反的方向(输出到输入)内流动。
隔膜44在发生塑料变形的情况下，在一定程度上没有变形。活塞42的移动范围是每个抽运周期后，使隔膜44回到它的原始形状。对隔膜泵41几乎没有维护要求，由此基本上减少了化学机械平面化装置的停产时间。一般来说，隔膜泵41的维护周期是两年更换隔膜，五年更换电机驱动组件。隔膜泵41具有从输入到输出的通路，与活塞42的位置无关。抛光剂的输入压力将抛光剂输送到室47内，而且也打开了检查阀46。一旦室47填满，抛光剂将流出隔膜泵41，浪费了抛光剂。该问题可以通过室47填满活塞42的回程期间保持检查阀46关闭来解决。
图5为用于根据本发明化学机械平面化装置的浆料输送系统51的示图。浆料输送系统51包括检查阀52、隔膜泵53、检查阀54、背压阀55、分配杆集流管57、分配杆58和台板59。
检查阀52包括接收抛光剂的输入和输出。抛光剂在箭头显示的方向内流动。检查阀52具有可以阻断以终止抛光剂流动的通路。通路被阻断，抛光剂尝试在箭头指示的相反方向(回流)内流动。换句话说，检查阀52允许抛光剂仅在一个方向内(进入泵)流动。
隔膜泵53具有连接到检查阀52的输入和提供抛光剂的输出。抛光剂的输入压力显著改变。隔膜泵53为正排量泵，由此在每个泵周期在输出提供固定体积的抛光剂。隔膜泵53能够产生很高的输出压力驱动抛光剂向下运动。
检查阀54包括连接到隔膜泵53的输入和输出。抛光剂在箭头所示的方向内流动。检查阀54的工作类似于检查阀52，包括可以阻断以终止抛光剂流动的通路。通过隔膜泵53的通路被检查阀52和54阻断，抛光剂尝试在箭头指示的相反方向内流动。
在浆料输送系统51中使用背压阀55来消除由流过隔膜泵53的抛光剂由于在检查阀52的输入处抛光剂的压力造成的浪费问题。抛光剂的输入压力开启了检查阀52，填充了隔膜泵53的室，和开启检查阀54，使抛光剂流出泵。背压阀55在检查阀54上产生压力差，以使压力差使检查阀54关闭以防止抛光剂不希望的回流。
背压阀55包括输入、输出、通路61、阀63和反馈控制64(可选)。背压阀55的输入连接到检查阀54的输出和通路61。通路61由阀63阻断。当阀63打开时，通路61形成从背压阀55的输入到输出的邻接通道。通过压力控制56预定的压力施加到阀63，密封或阻断通路61。通过将抛光剂提供到压力超过预定压力的背压阀55的输入开启阀63。反馈64允许调节到预定压力。
通过将压力控制56的预定压力设置为大于检查阀52输入处抛光剂的最大输入压力的压力产生检查阀54上的压力差。例如，假设检查阀52输入处抛光剂的输入压力在每平方米1406.2到7031.0千克的范围内(每平方英寸2到10磅)改变。最大输入压力为每平方米7031.0千克。设置压力控制56在阀63上提供每平方米的压力以确保每平方米10546.5千克(每平方英寸15磅)检查阀54关闭，直到隔膜泵53已准备好输送精确体积的抛光剂。在隔膜泵53的回程期间，每平方米3515.5千克(每平方英寸5磅)的最小压力差保持检查阀54关闭。当在检查阀52的输入处抛光剂压力为每平方米1406.2千克(每平方英寸2磅)时，发生每平方米9140.3千克(每平方英寸13磅)的最大压力差。隔膜泵53能够在超过每平方米10546.5千克(每平方英寸15磅)的压力下抽运抛光剂。
抽运周期示出在浆料输送系统51中浪费如何减到最小。一开始，假设隔膜泵53处于输了计量量的抛光剂的冲程的最上部分。活塞在回程开始疏通隔膜泵53的室。在检查阀54输出处的压力大于保持阀关闭的检查阀54输入处的压力。在检查阀52的输出处抛光剂的输入压力开启检查阀52填充隔膜泵53的室，直到活塞到达回程的底部(室填充到最大体积)。活塞的上程在检查阀54输入处产生压力。抛光剂由液体和固体材料组成，因此不能压缩。由隔膜泵53产生的压力超过由开启检查阀54和阀63的压力控制56施加到阀63上的预定压力。隔膜泵53的活塞排出室内的体积在背压阀55的输出处输送抛光剂。注意在每个抽运周期，活塞排出室内精确的体积，与检查阀52的输入处压力无关。
在背压阀55的实施例中，机械地产生预定压力以保持阀63关闭。一般来说，弹簧提供保持阀63关闭的压力。由螺钉结构控制压力的数量级，螺钉结构可以压缩或减压弹簧分别地增加和减少预定的压力。一般来说，机械地调节背压阀能单独地设置对大多数应用已足够的预定压力。
反馈64能调节到保持阀63关闭的压力控制56提供的预定压力。在检查阀52的输入处抛光剂压力的变化可以检测出并增加或减少到保持阀63关闭的预定压力，由此在背压阀55的输出处提供不变的抛光剂压力。对预定压力的调节可使检查阀54上的压力差不变或可调。可以使用气动或电反馈以补偿在检查阀52的输入处抛光剂压力的变化。使用控制的压缩气体改变保持阀63关闭的压力。电产生的压力变化可由电机或螺线管完成。
大多数市场上提供的的背压阀具有平坦表面的阀，在器件的通路内顶着另一个平坦表面而密封阀。使用这种常见类型的背压阀在系统中产生压力波，能够毁坏隔膜泵。例如，当输送一定体积的抛光剂后，背压阀关闭时，压力波朝隔膜泵传送。由于随着阀在泵冲程期间间歇地允许浆料流动阀“茶水壶”或震颤，压力波也从隔膜反射回来。最差的情况是压力波击中隔膜泵的隔膜，力量使隔膜破裂，毁坏了泵。
使用具有锥形表面阻断背压阀内通路的阀的背压阀，压力波的数量级和频率显著降低或减少。通路内的密封表面可以具有或不具有对应于阀的锥形表面的锥形。例如，阀63显示为弧形表面。Ryan Herco Company将背压阀命名为PLAST-O-MATIC，一些阀具有弧形表面。
分配杆集流管57具有连接到背压阀55的输入和输出。分配杆58具有连接到分配杆集流管57的输出和提供抛光剂的输出。分配杆58悬在台板59的上面。等于隔膜泵53的活塞排出的量的抛光剂量流过分配杆集流管57和分配杆58，并分配到台板59上的抛光介质的表面上。台板59的运动归功于表面上的抛光剂。半导体晶片与抛光剂和抛光介质接触地放置。应该注意化学机械平面化装置利用了几种类型的运动机械地抛光半导体晶片。例如，在台板或晶片托架上使用旋转、按轨道和水平运动在半导体晶片和抛光介质之间产生运动。
到现在为止，应该理解现已提供了平面化半导体晶片的装置和方法。CMP装置包括在平面化工艺期间支撑半导体晶片的台板。台板上的抛光介质提供适合抛光剂的表面。隔膜泵将抛光剂抽运到分配条。隔膜泵为在每个抽运周期内提供固定抛光剂体积的正排量泵。隔膜泵的准确度和可靠性使流速设置在最小需要量附近以减少抛光剂的浪费。泵的可靠性显著地延长了维护时间。分配杆悬在台板上，并将抛光剂分配到抛光介质。半导体晶片的处理侧与抛光介质接触地放置以有助于平面化。台板、半导体晶片或这两者都进行运动以平面化半导体晶片。
检查阀放置在隔膜泵之前或之后。检查阀可以防止抛光剂在与抽运方向的相反方向内流动。背压阀放置在隔膜泵输出的下游，在隔膜泵的输出处在检查阀上产生压力差。将背压阀(流过抛光剂)设置到大于隔膜泵输入处(或连接到隔膜泵输入的检查阀的输入)的抛光剂的最大压力。背压阀可以防止由于泵输入处抛光剂的压力使抛光剂流过隔膜泵。
背压阀包括流过抛光剂的通路。背压阀具有锥形表面的阀，以防止当阀关闭时在系统内产生有害的压力波。阀由压力控制提供的压力保持关闭。
下游压力的进一步控制通过控制压力开启背压阀获得。如果隔膜泵的输入处压力增加/降低，那么开启背压阀的压力也增加/降低。一般来说，压力补偿在隔膜泵的输出的检查阀上产生压力差。
使用隔膜泵、检查阀和背压阀可以输送固定和精确体积的抛光剂。输送速率设置在要求的最小流速处或附近，以确保晶片平面化不变。由于使用了最小需要量节约了大量的成本，所以没有浪费抛光剂。浆料的输送系统的维护和可靠性也提高了，延长了维护的时间周期并增加了晶片生产率。