抛光液注入装置及抛光系统转让专利
申请号 : CN202111413355.X
文献号 : CN113977458B
文献日 : 2022-12-02
发明人 : 赵欣 , 李劲劲 , 曹文会 , 钟源
申请人 : 中国计量科学研究院
摘要 :
权利要求 :
1.一种抛光液注入装置,其特征在于,包括固定机构(100)及注入机构(200);
所述固定机构(100)用于将所述注入机构(200)固定于抛光装置(20)的抛光面(20a)上且不随所述抛光面(20a)一同转动;
所述注入机构(200)沿所述抛光面(20a)的转动方向依次包括刮水部(210)、喷水部(220)及布水部(230),所述喷水部(220)与抛光面(20a)接触面上设置有分散腔(223),所述分散腔(223)用于接触式定量、均匀预涂布抛光液,所述布水部(230)沿所述注入机构(200)的宽度方向设置有多排间隔分布的布水凸起(231),所述布水部(230)用于将所述喷水部(220)喷出的抛光液局部再混合后,均匀分布在所述抛光面(20a)上,所述刮水部(210)设置有刮扫条(211),所述刮扫条(211)由所述刮水部(210)的第一侧(210a)延伸至所述刮水部(210)的第二侧(210b),其中所述刮水部(210)的第一侧(210a)是指面向废液流动方向的一侧,所述刮水部(210)的第一侧(210a)与第二侧(210b)相邻,所述刮水部(210)用于刮除所述抛光面(20a)上经抛光产生的废液。
2.根据权利要求1所述的抛光液注入装置,其特征在于,所述喷水部(220)设置有相通的注水口(221)与喷水缝(222),所述注水口(221)用于与外接管线(A)连通,所述喷水缝(222)的长度方向与所述注入机构(200)的长度方向一致,所述喷水缝(222)的宽度小于或等于1mm;
所述分散腔(223)与所述喷水缝(222)相通,所述分散腔(223)的宽度大于所述喷水缝(222)的宽度,其中所述喷水缝(222)与所述分散腔(223)沿所述抛光液的喷出方向依次分布。
3.根据权利要求1所述的抛光液注入装置,其特征在于,相邻两排所述布水凸起(231)相互交错分布。
4.根据权利要求1所述的抛光液注入装置,其特征在于,所述刮水部(210)设置有多排间隔分布的刮扫条(211)。
5.根据权利要求4所述的抛光液注入装置,其特征在于,每排所述刮扫条(211)的迎角α由所述刮水部(210)的第一侧(210a)至所述刮水部(210)的第二侧(210b)的方向逐渐减小,所述迎角α大于90°且小于180°,其中所述迎角α是指所述废液的流动方向与所述刮扫条(211)的切线方向之间的夹角。
6.根据权利要求1‑5任一项所述的抛光液注入装置,其特征在于,所述固定机构(100)具有两种模式,当处于第一种模式时,所述固定机构(100)用于将所述注入机构(200)与所述抛光面(20a)贴合,当处于第二种模式时,所述固定机构(100)用于将所述注入机构(200)从所述抛光面(20a)上抬起。
7.根据权利要求6所述的抛光液注入装置,其特征在于,所述固定机构(100)包括:固定底座(110)、支架(120)及连接杆(130);
所述支架(120)设置于所述固定底座(110)上,所述支架(120)上设置有转轴(121),所述连接杆(130)与所述转轴(121)及所述注入机构(200)连接,当所述固定机构(100)处于所述第一种模式时,所述连接杆(130)位于第一位置,当所述固定机构(100)处于所述第二种模式时,所述连接杆(130)由所述第一位置转动至第二位置。
8.根据权利要求7所述的抛光液注入装置,其特征在于,所述支架(120)在所述第一位置、所述第二位置处分别设置有限位孔(120a);
所述转轴(121)上套装有限位部(122),所述限位部(122)能够固定于任一所述限位孔(120a),所述连接杆(130)与所述限位部(122)连接。
9.根据权利要求7所述的抛光液注入装置,其特征在于,所述注入机构(200)的沿自身长度的两端设置有安装接头(240);
所述连接杆(130)沿自身长度方向间隔设置有两个连接接头(140),所述连接接头(140)通过螺纹件(300)与对应的所述安装接头(240)相连,其中所述螺纹件(300)上套装有弹性件(400)以调节所述螺纹件(300)对所述连接接头(140)与所述安装接头(240)的紧固力度。
10.一种抛光系统,其特征在于,包括抛光装置(20)及权利要求1‑9任一项所述的抛光液注入装置(10);
所述抛光装置(20)具有抛光面(20a),所述抛光液注入装置(10)的固定机构(100)用于将所述抛光液注入装置(10)的注入机构(200)固定于所述抛光面(20a)上且不随所述抛光面(20a)一同转动。
说明书 :
抛光液注入装置及抛光系统
技术领域
背景技术
通常利用抛光装置对器件进行平整化处理,其中在抛光过程中需要向抛光装置的抛光面上
注入抛光液。
的圆形喷口流出并注入至抛光面上,形成小面积液面。该抛光液液面位于晶圆载具运动轨
迹的前方,并随着抛光面的转动逐步分散开来,直到与晶圆载具前缘边沿接触并流入晶圆
与抛光面之间的缝隙。
形波,导致流入晶圆与抛光面之间的抛光液量分布不均匀,从而引起材料去除率不均匀效
应;
洗状态的调制。
发明内容
面上,所述刮水部用于刮除所述抛光面上经抛光产生的废液。
的宽度小于或等于1mm;
布。
侧,其中所述刮水部的第一侧是指面向所述废液流动方向的一侧,所述刮水部的第一侧与
第二侧相邻。
液的流动方向与所述刮扫条的切线方向之间的夹角。
将所述注入机构从所述抛光面上抬起。
置,当所述固定机构处于所述第二种模式时,所述连接杆由所述第一位置转动至第二位置。
接接头与所述安装接头的紧固力度。
光液弓形波效应引起的材料去除率差异,提高化学机械平整化工艺的均匀性指标,同时也
可以避免在抛光面转动的过程中抛光液由于离心现象而甩出抛光面的外部,从而可防止抛
光液的极大浪费;另外,刮水部可以快速刮除抛光面上经抛光产生的废液,可以避免废液再
次随同抛光液一同达到载具前缘,保证了抛光液在抛光过程中始终保持浓度均匀,保证了
目标材料的去除率,还能进一步减小化学机械平整化工艺副产物造成的污染几率,且本申
请的抛光液注入装置未通过蠕动泵的驱动来以点状的方式注入抛光液,可以避免蠕动泵驱
动频率不稳定而导致抛光液注入速率发生波动从而造成抛光液浓度不均匀的问题,即本申
请的抛光液注入装置使得抛光液的有效组分浓度及目标材料的去除率不会受到蠕动泵的
驱动频率和抛光面清洗状态等因素的干扰,可获得稳定可控的工艺过程。
附图说明
210、刮水部;211、挂扫条;210a、第一侧;210b、第二侧;220、喷水部;221、注水口;222、喷水
缝;223、分散腔;230、布水部;231、布水凸起;240、安装接头;300、螺纹件;400、弹性件;20、
抛光装置;20a、抛光面;20b、抛光盘;20c、抛光垫;20d、载具;A、外接管线;B、器件。
具体实施方式
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。
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。
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。
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。
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。
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。
20的抛光面20a上且不随所述抛光面20a一同转动;如图3及图4所示,注入机构200沿抛光面
20a的转动方向依次包括:刮水部210、喷水部220及布水部230,喷水部220用于喷出抛光液,
布水部230用于将喷水部220喷出的抛光液均匀分布在抛光面20a上,刮水部210用于刮除抛
光面20a上经抛光产生的废液。
器件B一同转动。在抛光盘20b和载具20d同时转动时,抛光垫20c与器件B紧密相贴合,以达
到对器件B抛光的目的。其中,抛光垫20c的远离抛光盘20b的表面为上文中所指的抛光面
20a。需要说明的是,本文中的废液是指器件B表面剥离物、抛光液颗粒等。
前缘处因抛光液弓形波效应引起的材料去除率差异,提高化学机械平整化工艺的均匀性指
标,同时也可以避免在抛光面20a转动的过程中抛光液由于离心现象而甩出抛光面20a的外
部,从而可防止抛光液的极大浪费;另外,刮水部210可以快速刮除抛光面20a上经抛光产生
的废液,可以避免废液再次随同抛光液一同达到载具20d前缘,保证了抛光液在抛光过程中
始终保持浓度均匀,保证了目标材料的去除率,还能进一步减小化学机械平整化工艺副产
物造成的污染几率,且本申请的抛光液注入装置10未通过蠕动泵的驱动来以点状的方式注
入抛光液,可以避免蠕动泵驱动频率不稳定而导致抛光液注入速率发生波动从而造成抛光
液浓度不均匀的问题,即本申请的抛光液注入装置10使得抛光液的有效组分浓度及目标材
料的去除率不会受到蠕动泵的驱动频率和抛光面20a清洗状态等因素的干扰,可获得稳定
可控的工艺过程。
度方向一致,喷水缝222的宽度小于或等于1mm,例如0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、
0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm等。通过在喷水部220上设置狭长结构的喷水缝222,一来
可以快速喷出抛光液,二来可以在保持相同材料去除效果的同时可以显著减小抛光液的注
入效率,从而可以有效避免昂贵抛光液耗材的浪费。需要说明的是,外接管线A可用来走抛
光液。
抛光面20a的表面。
散腔223沿抛光液的喷出方向依次分布。分散腔223,可以使喷水缝222喷出的抛光液快速流
向布水部230。其中,分散腔223可以为矩形腔,也可以为弧形腔等。需要说明的是,当分散腔
223不是矩形腔时,上文中的“分散腔223的宽度”指的是分散腔223的最大宽度。
1.6mm、1.8mm、2mm等)。如此设置可以对流入至抛光面20a上的抛光液的形状及分布进行有
效调控,从而便于布水部230对该抛光液进行厚度均匀化处理。应用时,可以根据抛光面20a
的硬度、粗糙度等参数,来对分散腔223的最大宽度及最大高度进行具体限定。需要说明的
是,分散腔223的最大宽度是指分散腔223在出水腔口处的宽度,最大高度是指分散腔223的
出水腔口与分散腔223腔壁最高点之间的距离。
布水凸起231可以对抛光液进行有效均匀分布。
的注入速率以及器件B所需的材料去除率等参数,来具体限定布水凸起231的排数以及每排
布水凸起231的数目。
布水,可优先考虑将布水凸起231的远离布水部230的表面设置为向外凸出的弧形状表面。
具体地,布水凸起231为圆丘状凸起,布水凸起231的直径R为2mm~8mm(例如2mm、3mm、4mm、
5mm、6mm、7mm、8mm等),高度为1mm~3mm(例如1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm等)。如此设置可以
增加布水凸起231对抛光液的扰动效果,利于布水凸起231布水。
刮水部210的第一侧210a是指面向废液流动方向的一侧,刮水部210的第一侧210a与第二侧
210b相邻。需要说明的是,相邻两排刮扫条211的间隙及最外侧的排刮扫条211与刮水部210
的第一侧210a、第二侧210b所围设的区域构成排水沟道。废液在刮扫条211的作用下可快速
流经排水沟道向抛光面20a的边沿流动并迅速脱离抛光面20a的工作区域。需要说明的是,
最外侧的排刮扫条211是指在刮水部210的第一侧210a延长方向上长度最短的排刮扫条
211。
定刮扫条211的排数。
动方向与刮扫条211的切线方向之间的夹角。如此设置每排述刮扫条211的迎角α,可以使得
刮扫条211有效刮除废液。
将注入机构200从抛光面20a上抬起。应用时,可以根据实际情况来调整固定结构的模式。
接杆130与转轴121及所述注入机构200连接,当固定机构100处于第一种模式时,连接杆130
位于第一位置,当固定机构100处于第二种模式时,连接杆130由第一位置转动至第二位置。
通过转动转轴121,便可调节固定机构100的模式。
120a,连接杆130与限位部122连接。通过限位部122与限位孔120a的配合,可以将连接杆130
牢固地固定于第一位置或第二位置,从而保证抛光液注入装置10能够正常进行注液作业以
及防止抛光液注入装置10在非注液作业时从固定机构100上掉落。可选地,限位部122可以
为矩形管,可采用螺钉等螺纹件固定于对应的限位孔120a。
应的安装接头240相连。如此设置,可以保证固定机构100与注入机构200连接牢固程度。
设置有第一通孔141,安装接头240上设置有第二通孔。装配时,将注入机构200的每个安装
接头240插入于对应连接接头140的凹槽140a内,并使第一通孔141与第二通孔相对应,然后
将螺纹件300的螺杆穿过第一通孔141与第二通孔再拧上螺母即可。
间。通过在螺纹件300上套装弹性件400,可以按需调节注入机构200相对抛光面20a施加的
下压力并且自主保持其与抛光垫20c面的贴服状态。可选地,弹性件400可以为弹簧。
的中轴线与抛光面20a的径向方向重合。化学机械平整化工艺开始后,首先需要建立抛光面
20a的初始状态,此刻随着抛光面20a的转动,抛光液以恒定速率从狭长结构的喷水缝222射
出后,覆盖到分散腔223的出水腔口所覆盖面积的范围内,接着抛光液经过布水部230的布
水凸起231处理,在抛光面20a形成厚度均一的抛光液液面,并最终与载具20d前缘边沿接
触,达成材料去除效果;在化学机械平整化工艺持续进行时,由器件B的衬底表面平整化所
产生的剥离物和使用过的抛光液颗粒在抛光盘20b旋转带动下再次与刮水部210的刮扫条
相遇,此时包含有剥离物和抛光液颗粒的废液会在刮扫条作用下,快速向抛光面20a边沿流
动并迅速脱离抛光面20a的工作区域,保障了抛光面20a工作区域内抛光液组分的稳定性,
并且极大减少了剥离物和使用过的抛光液对于新鲜衬底表面的污染几率;化学机械平整化
工艺的预设材料去除效果达成后,抛光液停止供应,抛光面20a使用去离子水喷射清除工艺
过程产生的残余物,包括器件B衬底表面剥离物,抛光液颗粒等。此时,去离子水裹挟残余物
在抛光垫20c转动下,与刮扫条的前缘相遇。刮扫条以及其间的沟道通过与液体的相互作
用,可以在较短时间清除抛光面20a上的废液。
装置10的固定机构100用于将抛光液注入装置10的注入机构200固定于抛光面20a上且不随
所述抛光面20a一同转动。
器件B一同转动。在抛光盘20b和载具20d同时转动时,抛光垫20c与器件B紧密相贴合,以达
到对器件B抛光的目的。其中,抛光垫20c的远离抛光盘20b的表面为上文中所指的抛光面
20a。需要说明的是,本文中的废液是指器件B表面剥离物、抛光液颗粒等。
小载具20d前缘处因抛光液弓形波效应引起的材料去除率差异,提高化学机械平整化工艺
的均匀性指标,同时也可以避免在抛光面20a转动的过程中抛光液由于离心现象而甩出抛
光面20a的外部,从而可防止抛光液的极大浪费;另外,刮水部210可以快速刮除抛光面20a
上经抛光产生的废液,可以避免废液再次随同抛光液一同达到载具20d前缘,保证了抛光液
在抛光过程中始终保持浓度均匀,保证了目标材料的去除率,还能进一步减小化学机械平
整化工艺副产物造成的污染几率,且本申请的抛光液注入装置10未通过蠕动泵的驱动来以
点状的方式注入抛光液,可以避免蠕动泵驱动频率不稳定而导致抛光液注入速率发生波动
从而造成抛光液浓度不均匀的问题,即本申请的抛光液注入装置10使得抛光液的有效组分
浓度及目标材料的去除率不会受到蠕动泵的驱动频率和抛光面20a清洗状态等因素的干
扰,可获得稳定可控的工艺过程。
在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
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。