抛光液供给装置及供给方法与流程

本发明属于晶圆抛光，具体而言，涉及一种抛光液供给装置及供给方法。

背景技术：

1、现有的抛光设备一般是通过采用化学机械抛光(chemical mechanicalpolishing，cmp)，它结合了化学腐蚀和机械研磨的原理，通过在晶圆表面施加抛光液，使其在化学腐蚀和机械研磨的共同作用下对晶圆表面平坦化。

2、现有的抛光液一般采用碱性液体，如二氧化硅溶液。然而二氧化硅溶液浓度达到一定值时会产生晶化现象，但若未达到标准浓度，则会影响抛光效果。因此，目前供给装置内部采用红外传感检测结晶物，这种检测方式难以实现全面覆盖检测，容易产生检测死角，当系统误认为供给装置内无结晶物时，将会泄漏结晶物，结晶物随抛光液一同掉落至抛光垫表面，进而导致抛光时损伤到晶圆表面。

3、基于上述内容，本技术要解决的技术问题是：如何提高供给装置对结晶物的检测能力。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种抛光液供给装置及供给方法，解决了现有技术容易产生检测死角从而泄漏结晶物的问题。本技术方案的技术效果是：可提高供给装置对结晶物的检测能力。

2、本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种抛光液供给装置，包括：壳体；第一供给模块，所述第一供给模块设置于所述壳体内，用于供给抛光液；堵塞检测模块，所述堵塞检测模块包括：筛选单元，所述筛选单元设置于所述第一供给模块下方，用于将所述壳体内的抛光液中的结晶物筛选出并阻止所述结晶物下落；流量监测单元，所述流量监测单元设置于所述壳体内，用于获取所述壳体内抛光液的流量信息以确定所述筛选单元的堵塞状态；以及碎晶模块，所述碎晶模块设置于所述筛选单元外侧，作用于所述筛选单元，且基于所述筛选单元的堵塞状态，以对所述筛选单元上的结晶物执行相应的碎晶操作。

3、可以理解的是，第一供给模块其中一端连接有泵体，通过泵体向第一供给模块泵送抛光液，第一供给模块将抛光液供给至壳体内部；筛选单元被配置于壳体内的最底部，方便抛光液以及结晶物流经而得到筛选。需要注意的是，本技术的筛选单元与流量监测单元之间具有强关联性，不仅是起到简单的筛选作用，而且还起到帮助流量监测单元监测感知壳体内有结晶物生成的作用。本技术通过流量监测单元的流量信息，可获知壳体内结晶物的基础含量，即堵塞筛选单元的部分结晶物是可知晓的。基于系统估算的结晶物含量，碎晶模块可执行多种操作，示例性的，如启动碎晶、暂停碎晶、加快/减慢/加强/减弱碎晶、结束碎晶等。碎晶模块的设置可以保证壳体内的抛光液即便生成了结晶物，也可以进行有效消除，避免结晶物泄漏而造成晶圆表面抛光受损。

4、在上述的抛光液供给装置中，所述碎晶模块包括超声振动单元和/或热辐射单元。可以理解的是，在一些实施方式中，利用超声振动单元的超声波振动，可使筛选单元上的结晶物被振碎；在一些实施方式中，利用热辐射单元对筛选单元加热，以消除结晶物；在一些实施方式中，可以同时采用超声振动单元和热辐射单元，共同作用以消除结晶物。

5、在上述的抛光液供给装置中，所述筛选单元具有多个筛选孔，所述筛选孔的孔径范围为2.5～4.5μm。具体的，筛选单元呈网状，筛选孔呈网格分布，由于抛光液中二氧化硅的粒径为1μm左右，因此选择孔径范围为2.5～4.5μm，可以方便二氧化硅通过，而结晶物的粒径远大于孔径范围，可以阻止其通过。并且当结晶物被碎晶模块击碎，小于该孔径范围的颗粒落在抛光垫后，对于晶圆的影响可以忽略不计。

6、在上述的抛光液供给装置中，壳体内还设有第二供给模块，所述第二供给模块具有至少2个第一喷管，至少2个所述第一喷管可分别向所述壳体的内壁的第一区域和第二区域供给冲刷流体，以将所述壳体内壁上的结晶物冲刷至所述筛选单元上。其中，所述筛选单元位于所述第一区域和第二区域之间。

7、需要特别说明的是，由于壳体内壁容易粘附晶化的结晶物，因此设置第二供给模块的目的在于提供冲刷流体，以冲刷壳体内壁将结晶物冲落，并且至少2个第一喷管提供了两个冲刷方向，双向的冲刷引导可以防止其中一个第一喷管的冲刷流体推动过度而使结晶物偏离筛选单元。冲落的结晶物最终集中于第一区域与第二区域的中间位置，即筛选单元上，以便于流量监测单元的监测感知，且有利于后续碎晶装置的碎晶操作。进一步地，第一喷管呈多细柱型，细柱型的第一喷管可以提供更强的冲击力，以便于击碎结晶物。在一些实施方式中，冲刷流体包括5%～7%的分散剂和90%以上的水，其中，分散剂的作用在于防止结晶物碎晶后再次团聚，但若分散剂的成分过多，则易影响抛光液的抛光效果，因此选择了少量且合适的比例。在一些实施方式中，冲刷流体为气体。在一些实施方式中，第二供给模块还包括第二喷管，第二喷管至少为2个且分别设置于第一喷管的两侧，且第二喷管喷出的流体也优选配置为气体，第二喷管喷出的气体在壳体内壁上形成两个阻流区，第一喷管喷出的气体位于两个阻流区内以形成冲刷区，使得冲刷区内的结晶物可以集中流向壳体底部的筛选单元上，防止结晶物侧流偏离筛选单元而影响到检测结果。具体的，第二喷管相对第一喷管活动设置，第二喷管具体包括外管，外管在水平方向具有摆动或移动的自由度，外管一端连通有第一内管和第二内管，另一端与供给源连接，第一内管上设有第一阀门以控制流体的通断，第二内管上设有第二阀门以控制流体的通断，第一内管的侧壁开设有与其相通的第一受力支管，第二内管的侧壁开设有与其相通的第二受力支管，第一受力支管和第二受力支管可配置成呈弧形，方便流体流入而产生偏向作用，第一内管端部设有第一管口，第二内管端部设有第二管口，流体可经第一管口或第二管口而喷射至壳体内壁，第二喷管可布置多个，从而使得喷出的流体在壳体内壁上形成阻流区。需要注意的是，当第一阀门开启时，可关闭第二阀门，部分流体可进入第一受力支管，从而给予其一定的作用力，第一内管带动第二喷管整体向第一受力支管一侧偏摆或移动，进而调整阻流区的覆盖范围，同理，当第一阀门关闭时，开启第二阀门，部分流体可进入第二受力支管，第二内管带动第二喷管整体向第二受力支管一侧偏摆或移动，同样调整阻流区的覆盖范围。可以理解的是，通过对阻流区的范围调整，可以扩大冲刷区范围，即降低结晶物未被冲刷到的概率，从而提高流量信息的准确率。此外，对于冲刷流体的冲击力也有一定要求，可以理解的是，第二供给模块的其中一端需与泵体连接，该泵体提供足够的压力使得冲刷流体可从第二供给模块的第一喷管喷至壳体的内壁。

8、在上述的抛光液供给装置中，所述壳体内壁的第一区域与第二区域之间设有导向区域，所述导向区域延伸至筛选单元。可以理解的是，导向区域可以为弧面或倾斜平面，通过设置导向区域，以便于结晶物沿弧面或倾斜平面向低处滑落至筛选单元上。并且，还可与第一喷管配合，使得结晶物的位置引导过程中，对于冲刷力的要求可以降低。在一些实施方式中，第二供给模块还包括第三喷管，第三喷管设置于第一喷管的下方，第三喷管呈螺旋状，且第三喷管的喷头朝向导向区域或筛选单元，第三喷管同样优选供给气体，可向筛选单元提供一种回旋气流，这种回旋气流可以使得筛选单元上方的结晶物产生回旋运动，从而流量监测单元监测到的流量信息可以表征出动态的通堵状态，将第三喷管未工作时的流量信息与工作时的流量信息结合，进而得到更为精确的通堵状态。进一步的，第三喷管供给的气体可包括常温气流和高温气流，配合监测动态通堵状态时，可以选择常温气流，当监测到筛选单元的流量较小时，可以供给高温气流，从而促进结晶物的碎晶。此外，回旋气流还可为抛光液提供搅拌效果，提高结晶物在筛选单元上方的分布均匀度，对于流量信息表征的通堵状态更为准确。

9、本发明的另一目的还在于提供一种抛光液供给方法，应用前述的抛光液供给装置，包括以下步骤：获取壳体内液体的流量信息；基于流量信息，确定筛选单元的通堵状态；根据筛选单元的通堵状态，碎晶模块执行对应操作。

10、可以理解的是，流量信息可通过流量监测单元进行获取，在一些实施方式中，壳体内还配置有液压检测单元，通过检测液压以判断液位，从而与流量信息相结合，得到更加准确的数据。基于流量信息，系统可以估算出筛选单元上的结晶物堵塞情况，即筛选单元的通堵状态。例如，当流量信息呈现变小时，表征壳体内必定有结晶物生成，且结晶物至少部分堵塞了筛选单元，当流量信息呈现变大时，表征壳体内的结晶物被碎晶模块击碎，或者为初次供给时尚未堵塞的流量增长期，当流量信息呈现接近于0且变化程度较小时，表征壳体内的结晶物堵塞严重，已经到了基本无法供给的程度。根据上述各类通堵状态，碎晶模块可以针对性地分类操作，以尽可能地减少工作频率及能量消耗，延长使用寿命。

11、在上述的抛光液供给方法中，所述“基于流量信息，确定筛选单元的通堵状态”具体包括：根据筛选单元的堵塞区域面积占比，由高到低依次将所述通堵状态划分成a级、b级、c级等三个状态，设定三个流量范围区间依次为f1、f2、f3；其中，f1与a级状态匹配，f2与b级状态匹配，f3与c级状态匹配。

12、可以理解的是，在一些实施方式中，a级代表堵塞区域面积占比大于或等于筛选单元筛选面积的2/3，b级代表堵塞区域面积占比大于或等于筛选单元筛选面积的1/3且小于2/3，c级代表堵塞区域面积占比大于或等于0且小于筛选单元筛选面积的1/3；其中，f1的流量范围最大值小于f2的流量范围最小值，f2的流量范围最大值小于f3的流量范围最小值。

13、在上述的抛光液供给方法中，所述“根据筛选单元的通堵状态，碎晶模块执行对应操作”具体包括：基于筛选单元的a级状态、b级状态以及c级状态，碎晶模块依次分别采用一级功率、二级功率以及三级功率执行，其中，一级功率>=二级功率>=三级功率；且/或，碎晶模块的碎晶时长依次分别为t1、t2、t3,其中，t1>=t2>=t3。

14、可以理解的是，一级功率下，碎晶模块所需能量消耗较高，且在某些实施方式中，如碎晶模块为超声振动单元时，高功率带来的的负面影响是更高的噪音。因此，对于碎晶操作的功率以及时长的选择，可根据通堵状态的不同分级，执行相匹配的操作，以减少负作用。需要注意的是，在一些实施方式中，基于流量信息的实时反馈，由处理系统预知流量变化的趋势，从而推导出a级状态、b级状态以及c级状态之间的相互转换时间节点，进而提前对碎晶模块进行调整，例如，由二级功率向一级功率逐渐提升，或者延续碎晶操作时长。

15、在上述的抛光液供给方法中，还包括以下步骤：设定一个冲刷频率，第二供给模块基于设定的冲刷频率向壳体内壁供给冲刷流体，且/或，第二供给模块基于壳体内液体的流量信息，执行对应冲刷操作。

16、可以理解的是，通过设定一个固定的冲刷频率，可防止抛光液结晶物在壳体内壁持续粘附堆积，避免后续难以清除的情况发生。由于不同的流量信息表征不同的壳内环境，可控制第二供给模块分别执行不同的冲刷操作。

17、在上述的抛光液供给方法中，所述“第二供给模块基于壳体内液体的流量信息，执行对应冲刷操作”具体包括：当壳体内液体流量为f1时，停止执行冲刷操作；当壳体内流体流量为f2时，增加冲刷频率且/或增加冲刷流量；当壳体内流体流量为f3时，依照设定的冲刷频率进行冲刷。

18、可以理解的是，当壳体内液体流量为f1时，表征壳体内的结晶物含量过多，需要给予碎晶模块一定的操作时间以进行消除，因此，需要停止执行冲刷操作，防止结晶物全部堆积于筛选单元上；类似地，当壳体内液体流量为f2时，表征壳体内的结晶物含量一般，碎晶模块可以正常执行碎晶操作，未达到操作负荷上限，因此，增加冲刷频率或增加冲刷流量以便于快速将剩余的结晶物冲刷至筛选单元，实现适量结晶物的集中消除；类似地，当壳体内流体流量为f3时，表征壳体内的结晶物较少，碎晶模块可暂时不启动，依照设定的冲刷频率冲刷以在筛选单元上积攒适量的结晶物。

19、在上述的抛光液供给方法，作为另一种方案，所述“获取壳体内液体的流量信息”步骤中的流量信息包括第一流量信息和第二流量信息，所述第一流量信息为未经第二供给模块冲刷所获取的信息，所述第二流量信息为经过第二供给模块冲刷后所获取的信息；基于所述第一流量信息，确定筛选单元的通堵状态为第一通堵状态，基于所述第二流量信息，确定筛选单元的通堵状态为第二通堵状态；设定一标准通堵状态，将第一通堵状态和第二通堵状态中任意一个或全部与所述标准通堵状态比较判断，若不符合所述标准通堵状态，则通过外部报警模块发出报警信号以提示检查抛光液源。

20、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

21、1、本技术的筛选单元与流量监测单元之间具有强关联性，不仅筛选了抛光液中的结晶物，而且还帮助流量监测单元监测感知壳体内有结晶物生成；

22、2、本技术通过双向的冲刷引导可以防止其中一个第一喷管的冲刷流体推动过度而使结晶物偏离筛选单元，使得冲落的结晶物最终集中于筛选单元上，以便于流量监测单元的监测感知，且有利于后续碎晶装置的集中碎晶操作；

23、3、本技术通过在壳体内设置导向区域，使得结晶物的位置引导过程中，对于第二供给模块冲刷力的要求可以降低；

24、4、本技术通过流量信息估算得到多种通堵状态，使得碎晶模块可以针对性地分类操作，以尽可能地减少其工作频率及能量消耗，延长使用寿命。