CN116787331B - 抛光液供给系统及晶圆抛光机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抛光液供给系统及晶圆抛光机，该抛光液供给系统应用于晶圆抛光机，该抛光液供给系统包括：中心轴，开设有进液流道；及第一转动件，转动连接于中心轴，开设有出液流道，出液流道用于连通供液通道；进液流道连通出液流道。因为进液流道、出液流道均位于抛光液供给系统内，所以抛光液在流动过程中始终不会暴露于外界。因此，外界的杂质无法通过抛光液进入晶圆抛光机流入上盘，这能够避免外界的杂质对晶圆的抛光过程造成负面影响而导致晶圆的抛光品质降低。而且，因为抛光液没有暴露于外界，所以抛光液不容易挥发，晶圆抛光机上由挥发的抛光液形成的结晶便会显著减少，这能够减轻晶圆抛光机的清洁负担。

Description

抛光液供给系统及晶圆抛光机

技术领域

本发明涉及晶圆加工技术领域，特别是涉及抛光液供给系统及晶圆抛光机。

背景技术

在将晶棒切割成晶圆后，需要使用晶圆抛光机对晶圆抛光，以确保晶圆表面的平整度和光洁度符合要求。为了取得晶圆表面整体平坦化的效果，通常采用晶圆抛光机对晶圆进行化学机械抛光，在该过程中，需要对抛光机供给抛光液。

传统技术中，晶圆抛光机用于供给抛光液的结构为开放结构，其由上部的流液管和下部的开放式接液环组成。流液管中的抛光液流到开放式接液环上，开放式接液环旋转以利用离心力使抛光液均匀分布在整个开放式接液环上，进而使抛光液从开放式接液环上的多个孔道流入晶圆抛光机的上盘。

然而，开放式接液环内的抛光液暴露于外界，外界的杂质有可能通过抛光液进入晶圆抛光机流入上盘，对晶圆抛光机抛光晶圆的过程造成负面影响（比如：外界杂质划伤晶圆），导致晶圆的抛光品质降低。而且，在暴露于外界的状态下，抛光液容易挥发。挥发的抛光液与晶圆抛光机外表面接触，导致晶圆抛光机外表面形成很多晶体，增加了晶圆抛光机的清洁负担。

因此，有必要设计一种封闭式的抛光液供给系统，以规避上述问题，保证晶圆的抛光品质，减轻晶圆抛光机的清洁负担。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种抛光液供给系统。该抛光液供给系统是一种封闭式的供液系统，采用该抛光液供给系统能够防止外界杂质通过抛光液进入晶圆抛光机而导致晶圆的抛光品质降低，并减轻晶圆抛光机的清洁负担。

为了解决上述问题，本发明提供技术方案如下：

一种抛光液供给系统，应用于晶圆抛光机，所述晶圆抛光机包括具有供液通道的定盘，该抛光液供给系统包括：中心轴，开设有进液流道；及第一转动件，转动连接于所述中心轴，开设有出液流道，所述出液流道用于连通所述供液通道；所述进液流道连通所述出液流道。

在其中一个实施例中，所述第一转动件可转动地套设于所述中心轴外；或者，所述第一转动件可转动地吊设于所述中心轴下方。

在其中一个实施例中，沿着所述中心轴的高度方向，所述进液流道位于所述出液流道上方；所述抛光液供给系统还包括第一连通管，所述第一连通管的入口连接于所述进液流道的出口，所述第一连通管的出口伸入所述出液流道。

在其中一个实施例中，所述第一连通管的出口至少部分与所述出液流道的壁贴合设置。

在其中一个实施例中，所述进液流道和所述出液流道均设有至少两个，且一一对应设置，各所述进液流道之间独立设置且各所述出液流道之间独立设置。

在其中一个实施例中，所述进液流道和所述出液流道均设有两个，其中一个所述出液流道用于连通所述定盘相对靠近所述定盘转轴的供液通道，另一个所述出液流道用于连通所述定盘相对远离所述定盘转轴的供液通道。

在其中一个实施例中，沿着所述中心轴的高度方向，所述进液流道位于所述出液流道上方；所述出液流道包括呈环形的中转槽，所述中转槽的轴线与所述第一转动件的转轴共线，所述中转槽的槽口朝向所述进液流道。

在其中一个实施例中，一个所述出液流道的中转槽套设于另一个出液流道的中转槽外，且两个所述出液流道的中转槽之间分隔；或者，一个所述出液流道的中转槽和另一个所述出液流道的中转槽沿着所述中心轴的高度方向层叠设置，且两个所述出液流道的中转槽之间分隔。

在其中一个实施例中，所述抛光液供给系统还包括第二连通管，所述第二连通管为多通管且与所述出液流道连通，用于将单个所述出液流道与所述定盘上的多个供液通道连通。

在其中一个实施例中，所述第二连通管包括环形主管和多个支管，所述环形主管上设有多个沿着所述环形主管圆周方向均匀分布的接头，所述接头与所述支管一一对应地连接。

在其中一个实施例中，每一所述出液流道均具有两个出口，每一所述出液流道的两个所述出口分别与所述环形主管上沿着所述环形主管径向相对设置的两个所述接头连通。

本发明还提供一种晶圆抛光机，该晶圆抛光机包括上述的抛光液供给系统。

本发明至少具有以下有益效果：

本发明提供的抛光液供给系统是一种封闭式的供液系统，用于取代开放式接液环对晶圆抛光机供给抛光液，从而规避开放式接液环所带来的问题。在该抛光液供给系统中，因为进液流道、出液流道均位于抛光液供给系统内，所以抛光液在流动过程中始终不会暴露于外界。因此，外界的杂质无法通过抛光液进入晶圆抛光机流入上盘，这能够避免外界的杂质对晶圆的抛光过程造成负面影响而导致晶圆的抛光品质降低。而且，因为抛光液没有暴露于外界，所以抛光液不容易挥发，晶圆抛光机上由挥发的抛光液形成的结晶便会显著减少，这能够减轻晶圆抛光机的清洁负担。

附图说明

图1为本发明第一实施例的晶圆抛光机的结构示意图，其中包括抛光液供给系统；

图2为图1中A处的放大示意图；

图3为图1中A处的第二实施例的放大示意图，除A处之外，第二实施例中的其他结构和第一实施例相同；

图4为第一实施例中部分结构的俯视图，其中的第二连通管用于连通定盘相对靠近定盘转轴的供液通道；

图5为第一实施例中部分结构的俯视图，其中的第二连通管用于连通定盘相对远离定盘转轴的供液通道。

附图标记：

100、抛光液供给系统；200、定盘；201、供液通道；300、驱动气缸；

1、中心轴；11、进液流道；12、大径部；13、小径部；2、第一转动件；21、出液流道；211、中转槽；212、出口；3、第二转动件；4、第一连通管；5、第二连通管；51、环形主管；511、接头；52、支管；6、连接柱；7、连接环；8、第二密封件。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

传统技术中，开放式接液环内的抛光液暴露于外界，外界的杂质有可能通过开放式接液环进入晶圆抛光机流入上盘，对晶圆抛光机抛光晶圆的过程造成负面影响（比如：外界杂质划伤晶圆），导致晶圆的抛光品质降低。而且，在暴露于外界的状态下，抛光液容易挥发。挥发的抛光液与晶圆抛光机外表面接触，导致晶圆抛光机外表面形成很多晶体，增加了晶圆抛光机的清洁负担。

为解决上述问题，本发明提供一种抛光液供给系统，该抛光液供给系统应用于晶圆抛光机，用于取代开放式接液环对晶圆抛光机供给抛光液，从而防止外界杂质通过抛光液进入晶圆抛光机而导致晶圆的抛光品质降低。同时减少晶圆抛光机的结晶量，减轻晶圆抛光机的清洁负担。参阅图1，所应用的晶圆抛光机包括定盘200，该定盘200具有向晶圆抛光机的上盘供给抛光液的供液通道201。

请参阅图1和图2，该抛光液供给系统100是一种封闭式的供液系统。具体地，该抛光液供给系统100包括中心轴1和第一转动件2，中心轴1开设有进液流道11，第一转动件2转动连接于中心轴1且开设有出液流道21，出液流道21用于连通供液通道201。进液流道11连通出液流道21。在使用该抛光液供给系统100时，抛光液依次经过进液流道11、出液流道21、供液通道201而流入晶圆抛光机的上盘，从而供给抛光液。

在该抛光液供给系统中，因为进液流道11、出液流道21均位于抛光液供给系统100内，所以抛光液在流动过程中始终不会暴露于外界。因此，外界的杂质无法通过抛光液进入晶圆抛光机流入上盘，这能够避免外界的杂质对晶圆的抛光过程造成负面影响而导致晶圆的抛光品质降低。而且，因为抛光液没有暴露于外界，所以抛光液不容易挥发，晶圆抛光机上由挥发的抛光液形成的结晶便会显著减少，这能够减轻晶圆抛光机的清洁负担。

参阅图1和图2，在本发明的第一实施例中，沿着中心轴1的高度方向，进液流道11位于出液流道21上方，出液流道21包括中转槽211，中转槽211的槽口朝向进液流道11以接住进液流道11流出的抛光液，中转槽211呈环形且中转槽211的轴线与第一转动件2的转轴共线。由此，在第一转动件2转动的过程中，中转槽211的槽口始终朝向进液流道11，换言之，中转槽211始终连通进液流道11，始终能接住进液流道11流出的抛光液。

在第一实施例中，第一转动件2可转动地套设于中心轴1外。示例性地，参阅图1和图2，中心轴1包括同轴设置的大径部12和小径部13小径部13固设于大径部12，进液流道11贯穿大径部12，第二转动件3可转动地套设于大径部12外，第一转动件2固设于第二转动件3且套设于小径部13。一方面，这可以让小径部13穿出第一转动件2以连接晶圆抛光机上的其他结构。另一方面，可以让第二转动件3连接定盘200，具体地，第二转动件3通过连接柱6和连接环7固定连接于定盘200，这样，第二转动件3专门起到承载其他结构的作用，以便于实现第一转动件2和定盘200均能够绕着中心轴1的轴线转动，并保证第一转动件2和定盘200同步转动以保证出液流道21和供液通道201之间持续连通。而第一转动件2专门起到设置出液流道21的作用，不需要起到承载定盘200的作用，便于对第一转动件2进行密封。

进一步地，在第一实施例中，抛光液供给系统100还包括第一密封件，第一密封件夹设于大径部12和第二转动件3之间，第一密封件的两侧分别与大径部12、第二转动件3贴合。由此可以提高大径部12和第二转动件3之间的密封性。

第一密封件可以为密封圈，其套设于大径部12，其内圈与中心轴1的圆周面贴合，其外圈与第二转动件3的内侧贴合。第一实施例对第一密封件的结构形式不作具体限定。

在第一实施例中，抛光液供给系统100还包括第二密封件8，第二密封件8固定地套设于小径部13外并贴合第一转动件2的底壁，用于封堵第一转动件2的底壁以防止第一转动件2内的抛光液泄漏。

可以理解，也可以在小径部13和第一转动件2之间设置类似于第一密封件的密封结构，以防止第一转动件2内的抛光液泄漏。在上述实施例中，第一转动件2或者第二转动件3可以通过滚动轴承连接于中心轴，以实现可转动地套设于中心轴外。

在第一实施例中，第二转动件3可以通过滚动轴承实现可转动地套设于中心轴1外。具体地，滚动轴承的内圈、外圈分别连接中心轴1、第二转动件3。

参阅图2，由于进液流道11和出液流道21之间存在落差，如果让进液流道11中的抛光液落到出液流道21，抛光液在落入出液流道21的过程中会发生冲击和溅射。抛光液的冲击产生的浮沫会造成部分抛光液失效，抛光液溅射到出液流道21的壁上会在出液流道21的壁上形成结晶。为了避免抛光液在流动过程中发生较大的冲击和较多的溅射，抛光液供给系统100还包括第一连通管4，第一连通管4的入口连接于进液流道11的出口，第一连通管4的出口伸入出液流道21。

进一步地，在一些实施例中，第一连通管4的出口至少部分与出液流道21的壁贴合设置。由此，抛光液从第一连通管4流出后沿着出液流道21的壁流入出液流道21中，这能够显著减小抛光液的冲击、显著减少抛光液的溅射。

示例性地，第一连通管4为柔性且耐腐蚀的软管。上述实施例对第一连通管4的结构形式不作具体限定。

参阅图1和图2，在一些实施例中，进液流道11和出液流道21均设有至少两个，并且进液流道11和出液流道21之间一一对应设置，各进液流道11之间独立设置且各出液流道21之间独立设置。由此，可以通过不同的进液流道11和出液流道21对晶圆抛光机供给不同的抛光液。

在晶圆抛光机进行抛光作业的过程中，抛光液流入晶圆抛光机的上盘之后在离心力的作用下由内而外逐渐弥散而布满抛光区域并参与抛光。因此，越靠近转轴的抛光液弥散的距离越远，参与抛光的时间越长。

在第一实施例中，进液流道11和出液流道21均设有两个，其中一个出液流道21用于连通定盘200相对靠近定盘200转轴的供液通道201，该出液流道21内通入新抛光液；另一个出液流道21用于连通定盘200的相对远离定盘200转轴的供液通道201，该出液流道21内通入被回收的抛光液。在使用抛光液供给系统100时，新抛光液通过定盘200相对靠近定盘200转轴的供液通道201流入晶圆抛光机的上盘。由此，可以增大新抛光液在抛光区域弥散的距离，增加新抛光液参与抛光的时间，从而充分利用新抛光液。

而被回收的抛光液通过定盘200相对远离定盘200转轴的供液通道201流入晶圆抛光机的上盘，这样能实现抛光液的回收利用。而且，在新抛光液弥散至被回收的抛光液之前，被回收的抛光液不会与新抛光液混合，这能保证新抛光液能在一段时间内单独地参与抛光，有利于提高晶圆的抛光品质。

对于进液流道11和出液流道21均设有两个的情形，每一出液流道21具有一个中转槽211，且要让不同中转槽211的转轴均与第一转动件2的转轴共线。因此，要合理安排不同中转槽211之间的位置关系。本发明两个实施例中不同中转槽211之间的位置关系如下：

参阅图2，在第一实施例中，一个出液流道21的中转槽211套设于另一个出液流道21的中转槽211外，且两个出液流道21的中转槽211之间分隔。

在图3所示的第二实施例中，一个出液流道21的中转槽211和另一个出液流道21的中转槽211沿着中心轴1的高度方向层叠设置，且两个出液流道21的中转槽211之间分隔。

对于进液流道11和出液流道21均设有多个的情形，可以如上类似地安排不同中转槽211之间的位置关系。

参阅图1和图2，在第一实施例中，抛光液供给系统100还包括第二连通管5，第二连通管5为多通管并且与出液流道21连通，第二连通管5用于将单个出液流道21与定盘200上的多个供液通道201同时连通。由此，单个出液流道21内的抛光液便能同时流入定盘200上的多个供液通道201，较少数量的进液流道11和出液流道21便能对定盘200上所有的供液通道201供给抛光液。

在第一实施例中，第二连通管5的数量为两个，第二连通管5与出液流道21一一对应地设置，每一连通管连通每一出液流道21。其中一个第二连通管5与定盘200相对靠近定盘200转轴的供液通道201连通，另一个连通管与定盘200相对远离定盘200转轴的供液通道201连通。图4和图5中分别示出了这两个第二连通管5。

参阅图1、图4和图5，在第一实施例中，第二连通管5包括环形主管51和多个支管52，环形主管51上设有多个接头511，这些接头511沿着环形主管51的圆周方向均匀分布，接头511与支管52之间一一对应地连接。这有利于同一出液流道21内的抛光液均匀地流入定盘200上不同的供液通道201，有利于均匀地对抛光区域供给抛光液，有利于提高晶圆的抛光品质。

参阅图2，在第一实施例中，每一出液流道21均具有两个出口212，每一出液流道21的两个出口212分别与环形主管51上的两个接头511连通，这两个接头511沿着环形主管51的径向相对设置，换言之，这两个接头511位于环形主管51的同一直径的两端。由此，同一出液流道21内的抛光液通过环形主管51上对称的两个接头511流入环形主管51，有利于同一出液流道21内的抛光液均匀地流入定盘200上不同的供液通道201，有利于均匀地对抛光区域供给抛光液，有利于提高晶圆的抛光品质。

在一些实施例中，各个支管52的延伸路径不同，但各个支管52内管路的延伸距离相同，这有利于均匀地对抛光区域供给抛光液，有利于提高晶圆的抛光品质。

本发明提供第三实施例，第三实施例相对于第一实施例的区别在于：进液流道11和出液流道21均只设置一个。抛光液依次经过进液流道11、出液流道21、供液通道201而流入晶圆抛光机的上盘，从而供给抛光液。

在其他实施例中，进液流道11可以设有至少两个，出液流道21的数量少于进液流道11的数量。其中，至少两个进液流道11与同一个出液流道21连通。抛光液从不同的进液流道11进入，然后依次经过出液流道21、供液通道201而流入晶圆抛光机的上盘，从而供给抛光液。

本发明提供第四实施例，第四实施例相对于第一实施例的区别在于：第一转动件2可转动地吊设于中心轴1下方，中转槽211呈内圆柱状，中转槽211的轴线与第一转动件2的转轴共线。换言之，小径部13不穿出第一转动件2。

其次，本发明还提供一种晶圆抛光机，参阅图1，该晶圆抛光机包括上述的抛光液供给系统100。通过设置上述的抛光液供给系统，外界的杂质无法通过抛光液进入晶圆抛光机流入上盘，这能够避免外界的杂质对晶圆的抛光过程造成负面影响而导致晶圆的抛光品质降低。而且，因为抛光液没有暴露于外界，所以抛光液不容易挥发，晶圆抛光机上由挥发的抛光液形成的结晶便会显著减少，这能够减轻晶圆抛光机的清洁负担。

参阅图1，在第一实施例中，该晶圆抛光机还包括驱动气缸300，驱动气缸300的缸体固设于晶圆抛光机的其他结构上，中心轴1固设于驱动气缸300的输出轴。由此，可以通过驱动气缸300带动中心轴1升降，从而带动定盘200和晶圆抛光机的上盘升降，以使晶圆抛光机的上盘接触晶圆抛光机的下盘或脱离晶圆抛光机的下盘。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种抛光液供给系统，应用于晶圆抛光机，所述晶圆抛光机包括具有供液通道（201）的定盘（200），其特征在于，所述抛光液供给系统包括：

中心轴（1），开设有进液流道（11）；及

第一转动件（2），转动连接于所述中心轴（1），开设有出液流道（21），所述出液流道（21）用于连通所述供液通道（201）；

所述进液流道（11）连通所述出液流道（21）；

所述进液流道（11）和所述出液流道（21）均设有两个，且一一对应设置，各所述进液流道（11）之间独立设置且各所述出液流道（21）之间独立设置；

其中一个所述出液流道（21）用于连通所述定盘（200）相对靠近所述定盘（200）转轴的供液通道（201），以给晶圆抛光机通入新抛光液；另一个所述出液流道（21）用于连通所述定盘（200）相对远离所述定盘（200）转轴的供液通道（201），以给晶圆抛光机通入回收的抛光液；

沿着所述中心轴（1）的高度方向，所述进液流道（11）位于所述出液流道（21）上方；所述出液流道（21）包括呈环形的中转槽（211），所述中转槽（211）的轴线与所述第一转动件（2）的转轴共线，所述中转槽（211）的槽口朝向所述进液流道（11）；

所述抛光液供给系统还包括第二连通管（5），所述第二连通管（5）为多通管且与所述出液流道（21）连通，用于将单个所述出液流道（21）与所述定盘（200）上的多个供液通道（201）连通；

所述第二连通管（5）包括环形主管（51）和多个支管（52），所述环形主管（51）上设有多个沿着所述环形主管（51）圆周方向均匀分布的接头（511），所述接头（511）与所述支管（52）一一对应地连接；

每一所述出液流道（21）均具有两个出口（212），每一所述出液流道（21）的两个所述出口（212）分别与所述环形主管（51）上沿着所述环形主管（51）径向相对设置的两个所述接头（511）连通；

其中：一个所述出液流道（21）的中转槽（211）套设于另一个出液流道（21）的中转槽（211）外，且两个所述出液流道（21）的中转槽（211）之间分隔；或者，

一个所述出液流道（21）的中转槽（211）和另一个所述出液流道（21）的中转槽（211）沿着所述中心轴（1）的高度方向层叠设置，且两个所述出液流道（21）的中转槽（211）之间分隔。

2.根据权利要求1所述的抛光液供给系统，其特征在于，所述第一转动件（2）可转动地套设于所述中心轴（1）外；或者，

所述第一转动件（2）可转动地吊设于所述中心轴（1）下方。

3.根据权利要求1所述的抛光液供给系统，其特征在于，沿着所述中心轴（1）的高度方向，所述进液流道（11）位于所述出液流道（21）上方；所述抛光液供给系统还包括第一连通管（4），所述第一连通管（4）的入口连接于所述进液流道（11）的出口，所述第一连通管（4）的出口伸入所述出液流道（21）。

4.根据权利要求3所述的抛光液供给系统，其特征在于，所述第一连通管（4）的出口至少部分与所述出液流道（21）的壁贴合设置。

5.一种晶圆抛光机，其特征在于，包括权利要求1至权利要求4中任一项所述的抛光液供给系统。