研磨液供应装置、供应方法及研磨系统与流程

本发明涉及集成电路制造化学机械研磨的，尤其涉及一种研磨液供应装置、供应方法及研磨系统。

背景技术：

1、芯片制造工艺中的化学机械研磨工艺存在去除量大，对晶圆表面形貌要求高的特点。研磨液在研磨工艺中与晶圆直接接触，通过化学反应以及机械摩擦力作用将需要去除的膜质磨掉，同时使需要保留的膜质减薄，并要求其能够抑制抛光划痕和凹陷，获得更高的抛光速率和选择性。可见，研磨液在化学机械研磨过程中起重要作用，因此在研磨工艺中保证研磨液状态的稳定性十分必要。

2、现有的工艺中，如图1所示，供应装置包括出液管道、回流管道、供液桶、泵、过滤器以及供液臂，供液桶用于供应研磨液，泵用于抽吸研磨液，供液桶的输出端连通泵的输入端，泵的第一输出端通过回流管道连通供液桶的输入端，泵和供液桶之间构成循环管道。泵的第二输出端连通出液管道，出液管道用于输出研磨液到待研磨晶圆表面上，过滤器设置在出液管道上，供液臂设置在出液管道的出口处。

3、该供应装置在使用时，在准备阶段，开启泵的第一输出端，关闭泵的第二输出端，常温下，在泵的抽吸作用下在循环管道中循环研磨液，将供液桶的研磨液混合均匀，然后在使用阶段，关闭泵的第一输出端，开启泵的第二输出端，研磨液在泵的抽吸作用下进入出液管道，通过研磨粒过滤器和供液臂，最终喷洒在晶圆表面，旋转马达可带动晶圆转动。

4、针对上述中的相关技术，申请人认为如图2所示，采用图1的方式容易在上述循环管道中出现研磨液粒子聚集，由于较多聚集的研磨液粒子粒径小于过滤器的孔径，聚集的研磨液粒子被喷洒到待研磨晶圆表面上，容易出现未被过滤器去除的聚集粒子通过供液臂进入研磨机台，聚集粒子处于晶圆与研磨机台的抛光垫之间，晶圆在研磨过程中由于聚集粒子的存在容易造成晶圆刮伤，由于较多聚集粒子通过供液臂进入研磨机台，晶圆刮伤的概率较大；例如图2中传统方式下，团聚状研磨粒子在研磨头的压力下作用于晶圆，导致晶圆研磨后出现弧形刮伤；另外若较多研磨液粒子粒径大于过滤器的孔径，容易出现研磨液中较多研磨粒子被过滤器过滤掉，喷洒到待研磨晶圆上的研磨液被稀释，待研磨晶圆与抛光垫接触研磨时，容易导致晶圆研磨速率波动，进而影响晶圆研磨质量，进而导致晶圆质量较差。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种研磨液供应装置、供应方法及研磨系统。

2、为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种研磨液供应装置，包括供液源、抽吸装置、回流管道、出液管道以及第一粒子分散装置；

3、所述供液源用于供应研磨液；

4、所述抽吸装置用于抽吸研磨液；

5、所述供液源的输出端连通抽吸装置的输入端；

6、所述抽吸装置的第一输出端通过回流管道连通供液源的输入端，供液源和抽吸装置之间构成循环管道；

7、所述抽吸装置的第二输出端连通出液管道；

8、所述出液管道用于输送研磨液至待研磨晶圆表面；

9、所述第一粒子分散装置设置在回流管道内，且第一粒子分散装置用于分散循环管道中聚集的研磨液粒子。

10、优选的，该供应装置还包括第二粒子分散装置；

11、所述第二粒子分散装置设置在出液管道中，且第二粒子分散装置用于分散出液管道中聚集的研磨液粒子。

12、优选的，该供应装置还包括研磨液过滤器；

13、所述研磨液过滤器设置在出液管道上；

14、所述第二粒子分散装置位于抽吸装置与研磨液过滤器之间的出液管道中。

15、优选的，该供应装置还包括控制器；

16、所述控制器电连接第一粒子分散装置和第二粒子分散装置；

17、所述控制器用于控制第一粒子分散装置和第二粒子分散装置的启停。

18、优选的，所述回流管道和出液管道中均设置有流速计；

19、位于回流管道中的流速计设置在第一粒子分散装置的输入端；

20、位于出液管道中的流速计设置在第二粒子分散装置的输出端；

21、所述流速计电连接控制器；

22、所述控制器根据位于回流管道中的流速计测得的流速大小调控第一粒子分散装置的参数，第一粒子分散装置根据调控的参数对聚集的研磨液粒子进行分散处理；

23、所述控制器根据位于出液管道中的流速计测得的流速大小调控第二粒子分散装置的参数，第二粒子分散装置根据调控的参数对聚集的研磨液粒子进行分散处理。

24、优选的，所述第一粒子分散装置和第二粒子分散装置均包括旋转驱动件和搅拌工具头；

25、所述旋转驱动件驱动连接搅拌工具头；

26、所述搅拌工具头用于搅拌分散聚集的研磨液粒子。

27、优选的，所述第一粒子分散装置和第二粒子分散装置均还包括超声驱动机构；

28、所述搅拌工具头为第一超声工具头；

29、所述超声驱动机构连接第一超声工具头；

30、所述第一超声工具头还用于超声振动分散聚集的研磨液粒子。

31、优选的，所述超声驱动机构包括第一换能器和第一变幅杆；

32、所述旋转驱动件通过第一变幅杆连接第一超声工具头，旋转驱动件的旋转驱动轴连接第一变幅杆，第一变幅杆连接第一超声工具头；

33、所述第一换能器连接第一变幅杆。

34、优选的，所述第一超声工具头包括第一球体、多个搅拌杆以及多个第二球体；

35、所述第一球体连接第一变幅杆；

36、所述搅拌杆的一端均连接第一球体；

37、所述搅拌杆的另一端均对应连接第二球体。

38、优选的，所述第一粒子分散装置和第二粒子分散装置均为用于超声振动分散聚集的研磨液粒子的超声装置。

39、优选的，所述超声装置包括第二超声工具头、第二变幅杆以及第二换能器；

40、所述第二换能器连接第二变幅杆；

41、所述第二变幅杆连接第二超声工具头。

42、第二方面，本发明提供了一种研磨液供应方法，应用如第一方面任一所述的研磨液供应装置，包括如下步骤：

43、准备阶段步骤：通过第一粒子分散装置分散循环管道内聚集的研磨液粒子；

44、使用阶段步骤：通过出液管道输送经过第一粒子分散装置分散后的研磨液至待研磨晶圆表面。

45、第三方面，本发明提供了一种研磨系统，包括研磨平台和如第一方面任一所述的研磨液供应装置。

46、相对于现有技术，本发明的有益效果在于：

47、1、本发明研磨液供应装置在使用时，在准备阶段，开启抽吸装置的第一输出端，关闭抽吸装置的第二输出端，在抽吸装置的抽吸作用下，在循环管道内循环研磨液，并通过第一粒子分散装置分散循环管道内聚集的研磨液粒子，在使用阶段，关闭抽吸装置的第一输出端，打开抽吸装置的第二输出端，在抽吸装置的抽吸作用下，从出液管道中输送经过第一粒子分散装置分散的研磨液至待研磨晶圆表面，进而在循环管道中减少了聚集的研磨液粒子，进而降低了聚集的研磨液粒子落在待研磨晶圆表面的概率，不易出现聚集粒子通过待研磨晶圆进入研磨机台，进而在晶圆与研磨机台接触时，即晶圆与研磨机台的抛光垫接触时，不易造成晶圆刮伤，降低了晶圆刮伤的概率，另外通过第一粒子分散装置将聚集的研磨液粒子分散，相对于之前的研磨液提高了浓度，不易造成晶圆研磨速率波动，提高了晶圆研磨质量，进而提高了晶圆质量；

48、2、本发明供应装置在使用阶段时，经过第一粒子分散装置分散的研磨液传输到出液管道中，在出液管道中设置第二粒子分散装置，对出液管道中将输出到待研磨晶圆表面的研磨液进行二次分散操作，进一步减少即将输送到待研磨晶圆的研磨液中聚集的研磨液粒子；

49、3、本发明通过旋转驱动件旋转驱动件带动第一超声工具头进行旋转，第一超声工具头搅拌分散聚集的研磨液粒子，同时，超声驱动机构驱动第一超声工具头，第一超声工具头超声振动聚集的研磨液粒子，搅拌和超声振动耦合，进一步将聚集的研磨液粒子分散。