CN112658991B

CN112658991B - 抛光液供给装置

Info

Publication number: CN112658991B
Application number: CN202011489844.9A
Authority: CN
Inventors: 李昀泽
Original assignee: Xian Eswin Silicon Wafer Technology Co Ltd; Xian Eswin Material Technology Co Ltd
Current assignee: Xian Eswin Silicon Wafer Technology Co Ltd; Xian Eswin Material Technology Co Ltd
Priority date: 2020-12-16
Filing date: 2020-12-16
Publication date: 2022-12-13
Anticipated expiration: 2040-12-16
Also published as: CN112658991A

Abstract

本发明提供了一种抛光液供给装置，属于半导体技术领域。抛光液供给装置，包括：第一容器，用以盛放二氧化硅溶液；第二容器，用以盛放有机聚合物溶液；透光的第三容器，用以盛放有机聚合物溶液与二氧化硅溶液的混合液；所述第一容器的出液口、所述第二容器的出液口分别与所述第三容器的进液口连通，所述第一容器的出液口与所述第三容器的进液口之间设置有过滤器；所述第三容器的外壁设置有激光雷达传感器，用以检测所述第三容器的内壁是否存在颗粒物。本发明能够避免硅片表面被划伤。

Description

抛光液供给装置

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是指一种抛光液供给装置。

背景技术

单晶硅作为半导体器件生产的基底材料，对其表面的平坦度，粗糙度，金属以及颗粒等方面有非常严格的要求，为了满足这些要求，需要通过化学机械抛光来实现。

在单晶硅片工艺流程中，化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，CMP)是非常重要的一道工序，有时也称之为化学机械平坦化。所谓化学机械抛光，通常是将单晶硅片安装到晶片载体上，并与抛光垫的抛光层接触，抛光垫高速旋转，抛光介质(例如浆液)被分配到抛光垫上且吸入半导体晶片与抛光层之间的间隙中，半导体晶片在压力装置的压力作用与抛光垫相互摩擦，被研磨去除多余材料，并最终使半导体晶片的研磨面被抛光并获得平坦表面。

抛光设备在运行过程中需要不断通过抛光液对硅片进行研磨抛光，整个工艺过程中对抛光液需求量大且品质要求高，抛光液供给装置集中向抛光设备提供抛光液，减少人力运输的成本，但在抛光液供给过程中会有颗粒产生，导致硅片表面形成划伤。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种抛光液供给装置，能够避免硅片表面被划伤。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供一种抛光液供给装置，包括：

第一容器，用以盛放二氧化硅溶液；

第二容器，用以盛放有机聚合物溶液；

透光的第三容器，用以盛放有机聚合物溶液与二氧化硅溶液的混合液；

所述第一容器的出液口、所述第二容器的出液口分别与所述第三容器的进液口连通，所述第一容器的出液口与所述第三容器的进液口之间设置有过滤器；

所述第三容器的外壁设置有激光雷达传感器，用以检测所述第三容器的内壁是否存在颗粒物。

一些实施例中，所述装置还包括：

设置在所述第三容器的出液口的阀门；

控制机构，用于接收所述激光雷达传感器的信号，在所述激光雷达传感器检测所述第三容器的内壁存在颗粒物时，控制所述阀门关闭。

一些实施例中，所述装置还包括：

报警单元，用于在所述激光雷达传感器检测所述第三容器的内壁存在颗粒物时，进行报警。

一些实施例中，所述过滤器的过滤直径为0.1～5um。

一些实施例中，所述装置还包括：

喷洒单元，用于在所述第三容器盛放混合液之前，将有机聚合物溶液均匀喷洒在所述第三容器的内壁形成保护膜。

一些实施例中，所述激光雷达传感器包括至少一组激光器和检测传感器，每组的激光器和检测传感器分别设置在所述第三容器的同一侧，所述激光器用于向所述第三容器内发射激光，所述激光穿过所述第三容器被第三容器的内壁反射后被对应的检测传感器接收。

一些实施例中，所述激光雷达传感器包括多组激光器和检测传感器，所述多组激光器和检测传感器沿所述第三容器的第一方向排布。

一些实施例中，所述检测传感器包括逐点扫描式检测传感器和整幅扫描式检测传感器。

一些实施例中，所述第三容器采用聚碳酸酯PC或聚氯乙烯PVC制作。

本发明的实施例具有以下有益效果：

上述方案中，在将二氧化硅溶液与有机聚合物溶液混合前，利用过滤器对二氧化硅溶液进行过滤，能够去除二氧化硅溶液中的结晶异物，减少结晶异物对硅片的损伤；同时，有机聚合物溶液能够在硅片表面形成保护膜，保证硅片品质；在第三容器外设置有激光雷达传感器，用以检测所述第三容器的内壁是否存在颗粒物，这样当第三容器的内壁形成有结晶异物时，通过激光雷达传感器可以及时发现，防止硅片表面划伤产生。

附图说明

图1-图3为本发明实施例抛光液供给装置的结构示意图。

附图标记

01第一容器；02第二容器；011二氧化硅溶液；021有机聚合物溶液；

03第三容器；04过滤器；05喷洒单元；061激光器；062检测传感器。。

具体实施方式

为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

抛光液是均匀分散胶粒的乳白色胶体，主要起到抛光、润滑、冷却的作用。根据酸碱性可以分为酸性抛光液和碱性抛光液，根据应用场景可以分为金属抛光液和非金属抛光液。以碱性SiO₂抛光液为例，主要是由二氧化硅SiO₂和有机聚合物Polymer组成。在长期加工下，二氧化硅溶液会凝结形成结晶异物，造成硅片表面划伤。若使用孔径较小的过滤器对抛光液进行过滤，去除结晶异物，会导致Polymer也被过滤掉，Polymer用以在硅片表面形成保护膜，这样会导致原本在硅片表面形成的保护膜被除去，造成金属污染以及影响硅片表面的粗糙度。

本发明实施例提供一种抛光液供给装置，能够避免硅片表面被划伤。

本发明实施例提供一种抛光液供给装置，如图1-图3所示，包括：

第一容器01，用以盛放二氧化硅溶液；

第二容器02，用以盛放有机聚合物溶液；

透光的第三容器03，用以盛放有机聚合物溶液与二氧化硅溶液的混合液，有机聚合物溶液与二氧化硅溶液的混合液组成抛光液，提供给抛光设备，以便抛光设备利用抛光液进行抛光，第三容器03的出液口与抛光设备连通；

所述第一容器01的出液口、所述第二容器02的出液口分别与所述第三容器03的进液口连通，所述第一容器01的出液口与所述第三容器03的进液口之间设置有过滤器04，过滤器04能够过滤二氧化硅溶液中的结晶异物，避免二氧化硅溶液中的结晶异物进入第三容器03中；

所述第三容器03的外壁设置有激光雷达传感器，用以检测所述第三容器03的内壁是否存在颗粒物。

本实施例中，在将二氧化硅溶液与有机聚合物溶液混合前，利用过滤器对二氧化硅溶液进行过滤，能够去除二氧化硅溶液中的结晶异物，减少结晶异物对硅片的损伤；同时，有机聚合物溶液能够在硅片表面形成保护膜，保证硅片品质；在第三容器外设置有激光雷达传感器，用以检测所述第三容器的内壁是否存在颗粒物，这样当第三容器的内壁形成有结晶异物时，通过激光雷达传感器可以及时发现，防止硅片表面划伤产生。

一些实施例中，所述装置还包括：

设置在所述第三容器03的出液口的阀门；

控制机构，用于接收所述激光雷达传感器的信号，在所述激光雷达传感器检测所述第三容器03的内壁存在颗粒物时，控制所述阀门关闭，这样在第三容器03的内壁存在颗粒物时，抛光液供给装置不再向抛光设备提供抛光液，能够避免抛光液中的颗粒物划伤硅片表面，之后可以去除第三容器的内壁的颗粒物、或者更换第三容器内壁等。

一些实施例中，所述装置还包括：

报警单元，用于在所述激光雷达传感器检测所述第三容器03的内壁存在颗粒物时，进行报警，这样在第三容器03的内壁存在颗粒物时，可以及时提示工作人员进行相应操作，比如关闭抛光液供给装置停止向抛光设备提供抛光液，去除第三容器03的内壁的颗粒物、或者更换第三容器03内壁等。

一些实施例中，所述过滤器的过滤直径为0.1～5um，这样过滤器可以过滤掉绝大部分二氧化硅溶液011中的结晶异物，减少结晶异物对硅片的损伤。

一些实施例中，所述装置还包括：

喷洒单元05，用于在所述第三容器03盛放混合液之前，将有机聚合物溶液021均匀喷洒在所述第三容器03的内壁形成保护膜。采用这种方式，可以防止或减缓二氧化硅溶液在第三容器03内壁形成结晶。

本实施例中，第三容器03采用聚碳酸酯PC或聚氯乙烯PVC制作，为透明或半透明状态，第三容器03的外壁设置有激光雷达传感器，激光雷达传感器是利用激光技术进行测量的传感器，激光雷达传感器的优点是能实现无接触距离测量，速度快，精度高，抗光、电干扰能力强等。

由于第三容器03为透明或半透明状态，激光雷达传感器发出的激光能够透过第三容器03，这样可以利用激光雷达传感器发出的激光对第三容器03的内壁是否存在颗粒物进行检测，第三容器03的内壁是否存在颗粒物代表了第三容器03内的抛光液是否存在结晶异物，如果抛光液中的二氧化硅溶液出现结晶异物，结晶异物会首先附着在第三容器03的内壁上。

一些实施例中，所述激光雷达传感器包括至少一组激光器061和检测传感器062，每组的激光器061和检测传感器062分别设置在所述第三容器03的同一侧，所述激光器061用于向所述第三容器03内发射激光，所述激光穿过所述第三容器03被第三容器03的内壁反射后被对应的检测传感器062接收。

如图2所示，激光雷达传感器可以包括一组激光器061和检测传感器062，如图3所示，激光雷达传感器也可以包括多组激光器061和检测传感器062，一组激光器061和检测传感器062的检测范围有限，设置多组激光器061和检测传感器062可以扩大检测范围，精确判断第三容器03的内壁是否存在颗粒物。但设置的激光器061和检测传感器062越多，也会带来成本问题，因此，可以设置3-5组激光器061和检测传感器062。

一些实施例中，如图3所示，所述激光雷达传感器包括多组激光器061和检测传感器062，所述多组激光器061和检测传感器062沿所述第三容器03的第一方向排布。不同组激光器061和检测传感器062可以位于同一直线上，也可以位于不同直线上。其中，第一方向如箭头所示，与第三容器03的周向垂直。

一些实施例中，所述检测传感器062包括逐点扫描式检测传感器和整幅扫描式检测传感器。

其中，扫描式检测传感器也称3D激光传感器。激光器061从第三容器03外发射一束激光照射到第三容器03内壁上，如果第三容器03内壁上不存在颗粒物，第三容器03内壁光滑，激光经过第三容器03后被第三容器03内壁反射在扫描式检测传感器表面形成光斑；如果第三容器03内壁上存在颗粒物，第三容器03的内壁存在不同高度表面，会导致反射形成的光斑位置偏移，从而可以判断第三容器03内壁上是否存在颗粒物。

整幅扫描式检测传感器，也称TOF(飞行时间)传感器，能够得到第三容器03的深度，有很好的光探测与测距性能。整幅扫描式检测传感器是利用入射光信号与反射光信号的变化来进行距离测量，利用从物体上反射出来的光信号，测量其光反弹的速度，然后进行光速数学运算找到物体与传感器的距离。激光雷达传感器通过激光器获取第三容器内壁的距离信息，正常情况下第三容器内壁光滑，由于光速c已知，通过快速精确获取照射到第三容器内壁后反射回来的光波的时间差t，则距离信息d＝t/2·c。当第三容器内壁上出现结晶时，时间差t出现不同位置的变化，导致距离信息d也随之变化波动，从而可精确识别第三容器内壁上是否存在二氧化硅结晶。从图像上判断，第三容器内壁结晶后会出现异常的噪点。

在二氧化硅结晶初期，结晶异物会附着在第三容器内壁，而不会从第三容器内壁脱离进入抛光液导致硅片表面出现划伤，此时激光雷达传感器及时识别出第三容器内壁的结晶异物，可以通知人员清理或更换第三容器内壁，从而避免结晶异物进入抛光液，保证硅片表面不会产生划伤。

需要说明，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于实施例而言，由于其基本相似于产品实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见产品实施例的部分说明即可。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种抛光液供给装置，其特征在于，包括：

第一容器，用以盛放二氧化硅溶液；

第二容器，用以盛放有机聚合物溶液；

2.根据权利要求1所述的抛光液供给装置，其特征在于，还包括：

设置在所述第三容器的出液口的阀门；

3.根据权利要求1所述的抛光液供给装置，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求1所述的抛光液供给装置，其特征在于，所述过滤器的过滤直径为0.1～5um。

5.根据权利要求1所述的抛光液供给装置，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求1所述的抛光液供给装置，其特征在于，所述激光雷达传感器包括至少一组激光器和检测传感器，每组的激光器和检测传感器分别设置在所述第三容器的同一侧，所述激光器用于向所述第三容器内发射激光，所述激光穿过所述第三容器被第三容器的内壁反射后被对应的检测传感器接收。

7.根据权利要求6所述的抛光液供给装置，其特征在于，所述激光雷达传感器包括多组激光器和检测传感器，所述多组激光器和检测传感器沿所述第三容器的第一方向排布。

8.根据权利要求6所述的抛光液供给装置，其特征在于，所述检测传感器包括逐点扫描式检测传感器和整幅扫描式检测传感器。

9.根据权利要求1所述的抛光液供给装置，其特征在于，所述第三容器采用聚碳酸酯PC或聚氯乙烯PVC制作。