CN111015500B - 一种大尺寸晶片加工用抛光液循环装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大尺寸晶片加工用抛光液循环装置和方法，将抛光液混液桶的出液口用于与抛光设备的入液口相连，抛光液混液桶的第一回液口用于与抛光设备的出液口相连；检测装置设置于抛光液混液桶出液口至抛光设备入液口之间，并与控制器相连，检测装置用于检测抛光液混液桶出液口中抛光液的稳定性参数，并将检测结果发送至控制器；控制器与调节补给装置相连，用于控制调节补给装置为抛光液混液桶注入抛光液调节剂，提高抛光液的稳定性。通过上述公开的装置和方法，对循环使用的抛光液的稳定性参数进行检测，当抛光液的稳定性参数低于预设稳定性参数时，注入抛光液调节剂使抛光液的稳定性参数符合预设稳定性参数，从而保证能够达到预期抛光效果。

Description

一种大尺寸晶片加工用抛光液循环装置和方法

技术领域

本发明涉及化学机械抛光技术领域，特别涉及大尺寸碳化硅化学机械抛光技术领域，具体为一种大尺寸晶片加工用抛光液循环装置和方法。

背景技术

抛光液是化学机械抛光工艺中重要的耗材之一，抛光液的稳定性直接关系到化学机械抛光后晶片表面质量的稳定，是提高晶片加工成品率的关键控制因素。化学机械抛光液的主要成分为抛光颗粒、氧化剂、PH调节剂、表面活性剂和去离子水等。其中氧化剂和PH调节剂对晶片表面进行氧化，抛光颗粒在晶片表面摩擦产生机械作用去除氧化层。通过化学机械抛光后，可以有效的去除晶片表面残留的损伤层，同时不引入新的损伤层，从而达到抛光效果。

但是，在现有技术中，由于化学机械抛光的抛光液通常会循环使用，然而抛光液中的氧化剂和PH调节剂随着氧化反应的进行不断被消耗，以至于化学机械抛光中的化学抛光稳定性降低，最终无法达到预期的抛光效果。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种大尺寸晶片加工用抛光液循环装置，通过检测抛光设备的抛光液稳定性参数，并在抛光液的稳定性参数不符合预设稳定性参数时，通过注入抛光液调节剂，使抛光液的稳定性参数一直处于预设稳定性参数，从而保证抛光设备能够达到预期的抛光效果。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

本申请第一方面公开了一种大尺寸晶片加工用抛光液循环装置，包括：抛光液混液桶、调节补给装置、检测装置和控制器；

所述抛光液混液桶的出液口用于与抛光设备的入液口相连，所述抛光液混液桶的第一回液口用于与所述抛光设备的出液口相连；

所述检测装置设置于所述抛光液混液桶出液口至所述抛光设备入液口之间，并与所述控制器相连，所述检测装置用于检测所述抛光液混液桶出液口中抛光液的稳定性参数，并将检测结果发送至所述控制器；

所述控制器与所述调节补给装置相连，用于控制所述调节补给装置为所述抛光液混液桶注入抛光液调节剂，提高所述抛光液的稳定性。

优选的，所述稳定性参数包括：氧化剂浓度和/或PH值；

所述检测装置用于检测所述抛光液的氧化剂浓度和/或PH值；

所述调节补给装置用于调节所述抛光液的氧化剂浓度和/或PH值；

所述检测装置包括：PH检测设备和氧化剂检测设备；

所述PH检测设备，用于检测所述抛光液混液桶出液口中抛光液的PH值是否低于预设PH值，并将检测结果发送至控制器；

所述氧化剂检测设备，用于检测所述抛光液混液桶出液口中抛光液的氧化剂浓度是否低于预设浓度，并将检测结果发送至所述控制器；

所述调节补给装置包括：氧化剂补给设备和PH调节剂补给设备；

当所述抛光液的氧化剂浓度低于所述预设浓度时，所述控制器控制所述氧化剂补给设备为所述抛光液补充所述氧化剂；

当所述抛光液的PH值低于所述预设PH值时，所述控制器控制所述PH调节剂补给设备为所述抛光液补充所述PH调节剂。

优选的，所述氧化剂补给设备，包括：氧化剂储存容器、第一泵和第一计量阀；

所述控制器控制所述第一泵将所述氧化剂储存容器中的所述氧化剂通过所述第一计量阀输送至所述抛光液混液桶。

优选的，所述PH调节剂补给设备，包括：PH调节剂储存容器、第二泵和第二计量阀；

所述控制器控制所述第二泵将所述PH调节剂储存容器中的PH调节剂通过所述第二计量阀输送至所述抛光液混液桶。

优选的，还包括与所述抛光液混液桶相连的原液补给装置。

优选的，还包括：三通阀、第一阀门、第二阀门和第三阀门；

所述三通阀的A端用于与所述抛光设备的入液口相连，所述第一阀门设置于所述A端的连接管路，所述三通阀的B端与所述抛光液混液桶相连，所述第二阀门设置于所述B端的连接管路，所述三通阀的C端与所述抛光液混液桶出液口相连；

所述控制器分别与所述第一阀门和所述第二阀门相连，用于控制所述第一阀门打开或关闭，和所述第二阀门打开或关闭。

优选的，还包括：废液池和第四阀门；

所述废液池通过所述第四阀门与所述抛光液混液桶相连，用于存放所述抛光液混液桶排出的抛光液。

优选的，还包括：管道和第三泵；

所述第三泵设置于所述管道，用于通过所述管道为所述抛光液混液桶中输送纯水。

优选的，所述的大尺寸晶片加工用抛光液循环装置特别适用于半导体晶片、特别是大尺寸碳化硅晶片的化学机械抛光。

本申请第二方面公开了一种大尺寸晶片加工用抛光液循环方法，在抛光液循环过程中，检测抛光液的稳定性参数，当稳定参数低于预设值时，对抛光液进行补给，适用于大尺寸晶片加工用抛光液循环装置，所述大尺寸晶片加工用抛光液循环装置包括控制器、检测装置和补给装置，包括：

所述控制器控制所述检测装置检测所述抛光液的稳定性参数是否不符合预设稳定性参数；

若所述抛光液的稳定性参数不符合所述预设稳定性参数，控制所述补给装置对所述抛光液进行补给。

优选的，所述稳定参数包括氧化剂浓度和/或PH值；

所述控制器控制所述检测装置检测所述抛光液的氧化剂浓度是否达到预设浓度和PH值是否符合预设PH值；

若所述抛光液的氧化剂浓度未达到所述预设浓度，所述控制器控制所述补给装置向所述抛光液中补给氧化剂，

和/或，若所述抛光液的PH值不符合所述预设PH值，所述控制器控制所述补给装置向所述抛光液中补给PH调节剂。

由上述内容可知，本发明公开了一种大尺寸晶片加工用抛光液循环装置和方法，将抛光液混液桶的出液口用于与抛光设备的入液口相连，所述抛光液混液桶的第一回液口用于与所述抛光设备的出液口相连；所述检测装置设置于所述抛光液混液桶出液口至所述抛光设备入液口之间，并与所述控制器相连，所述检测装置用于检测所述抛光液混液桶出液口中抛光液的稳定性参数，并将检测结果发送至所述控制器；所述控制器与所述调节补给装置相连，用于控制所述调节补给装置为所述抛光液混液桶注入抛光液调节剂，提高所述抛光液的稳定性。通过上述公开的大尺寸晶片加工用抛光液循环装置和方法，对循环使用的抛光液的稳定性参数进行检测，当抛光液的稳定性参数低于预设稳定性参数时，注入抛光液调节剂使抛光液的稳定性参数符合预设稳定性参数，从而保证能够达到预期抛光效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种大尺寸晶片加工用抛光液循环装置结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种大尺寸晶片加工用抛光液循环装置结构示意图；

图3为本发明实施例提供的氧化剂补给装置结构示意图；

图4为本发明实施例提供的PH调节剂补给装置结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种大尺寸晶片加工用抛光液循环方法流程示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种大尺寸晶片加工用抛光液循环装置结构示意图；

其中，抛光液混液桶为10、调节补给装置为20、检测装置为30、控制器为40、三通阀为50、第一阀门为60、第二阀门为70、第三阀门为80、原液补给装置为90、废液池为100、第四阀门为110、管道为120、第三泵为130、PH检测设备为31、氧化剂检测设备为32、氧化剂补给设备为21、PH调节剂补给设备为22、氧化剂储存容器为211、第一泵为212、第一计量阀为213、PH调节剂储存容器为221、第二泵为222、第二计量阀为223。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明实施例提供一种大尺寸晶片加工用抛光液循环装置，参见图1-图4，为大尺寸晶片加工用抛光液循环装置结构示意图，包括：抛光液混液桶10、调节补给装置20、检测装置30和控制器40；

所述抛光液混液桶10的出液口用于与抛光设备的入液口相连，所述抛光液混液桶10的第一回液口用于与所述抛光设备的出液口相连；

需要说明的是，所述抛光设备是一种用于加工晶片的化学机械抛光设备，所述抛光设备工作时，需要导入特制的抛光液，所述抛光液的主要成分为抛光颗粒、氧化剂、PH调节剂、表面活性剂、去离子水等，其中氧化剂和PH调节剂对晶片表面进行氧化，而抛光颗粒在晶片表面摩擦可以达到去除氧化层作用，而表面活性剂可以将抛光颗粒均匀的分散在去离子水中。

还需要说明的是，将抛光液混液桶10的出液口与抛光设备的入液口相连，以及将抛光液混液桶10的第一回液口与抛光设备的出液口相连，可以使进入抛光设备的抛光液回流到抛光液混液桶10中，从而达到抛光液循环使用的目的。

所述检测装置30设置于所述抛光液混液桶10出液口至所述抛光设备入液口之间，并与所述控制器40相连，所述检测装置30用于检测所述抛光液混液桶10出液口中抛光液的稳定性参数，并将检测结果发送至所述控制器40；

需要说明的是，所述控制器40可以为可编程逻辑控制器Programmable LogicController，PLC控制器，也可以为单片机控制器，在本申请中，优选所述控制器为PLC控制器。

还需要说明的是，所述PLC控制器是一种具有微处理机的数字电子设备，用于自动化控制的数字逻辑控制器，可以将控制指令随时加载内存内储存与执行。可编程控制器由内部CPU，指令及资料内存、输入输出单元、电源模组、数字模拟等单元所模组化组合成。

所述控制器40与所述调节补给装置20相连，用于控制所述调节补给装置20为所述抛光液混液桶10注入抛光液调节剂，提高所述抛光液的稳定性。

需要说明的是，由于抛光液中含有各自各样的成分，在抛光设备进行抛光过程中，抛光液中的某些成分会被消耗，如抛光液中的氧化剂、氢离子或氢氧根离子的消耗，抛光液的氧化性质发生改变，从而导致化学抛光稳定性降低，因此，需要通过检测装置30实时检测抛光液的稳定性参数，当检测装置30检测到抛光液混液桶10出液口的抛光液稳定参数过低时，则说明抛光液混液桶10中的抛光液稳定性参数也过低，此时，控制装置会根据检测装置30的检测结果，控制调节补给装置20为抛光液混液桶10注入抛光液调节剂，从而使抛光液混液桶10内的抛光液符合预设的稳定性参数，从而保证输送至抛光设备的抛光液处于性能最优状态。

本申请实施例将抛光液混液桶的出液口用于与抛光设备的入液口相连，所述抛光液混液桶的第一回液口用于与所述抛光设备的出液口相连；所述检测装置设置于所述抛光液混液桶出液口至所述抛光设备入液口之间，并与所述控制器相连，所述检测装置用于检测所述抛光液混液桶出液口中抛光液的稳定性参数，并将检测结果发送至所述控制器；所述控制器与所述调节补给装置相连，用于控制所述调节补给装置为所述抛光液混液桶注入抛光液调节剂，提高所述抛光液的稳定性。通过上述公开的大尺寸晶片加工用抛光液循环装置，对循环使用的抛光液的稳定性参数进行检测，当抛光液的稳定性参数低于预设稳定性参数时，注入抛光液调节剂使抛光液的稳定性参数符合预设稳定性参数，从而保证能够达到预期抛光效果。

进一步，所述稳定性参数包括：氧化剂浓度和/或PH值；

所述检测装置30用于检测所述抛光液的氧化剂浓度和/或PH值；

所述调节补给装置20用于调节所述抛光液的氧化剂浓度和/或PH值；

所述检测装置30包括：PH检测设备31和氧化剂检测设备32；

所述PH检测设备31，用于检测所述抛光液混液桶10出液口中抛光液的PH值是否低于预设PH值，并将检测结果发送至控制器40；

所述氧化剂检测设备32，用于检测所述抛光液混液桶10出液口中抛光液的氧化剂浓度是否低于预设浓度，并将检测结果发送至所述控制器40；

所述调节补给装置20包括：氧化剂补给设备21和PH调节剂补给设备22；

当所述抛光液的氧化剂浓度低于所述预设浓度时，所述控制器40控制所述氧化剂补给设备21为所述抛光液补充所述氧化剂；

当所述抛光液的PH值低于所述预设PH值时，所述控制器40控制所述PH调节剂补给设备22为所述抛光液补充所述PH调节剂。

需要说明的是，PH检测设备主要用于检测抛光液的酸碱度，而PH调节剂补给设备主要用于向抛光液中注入PH调节剂，使抛光液中的酸碱度处于一个稳定值。

进一步，所述氧化剂补给设备21，包括：氧化剂储存容器211、第一泵212和第一计量阀213；

所述控制器40控制所述第一泵212将所述氧化剂储存容器211中的所述氧化剂通过所述第一计量阀213输送至所述抛光液混液桶10；

需要说明的是，所述第一泵212可以将氧化剂输送至抛光液混液桶10中，而第一计量阀213则是计量输送至抛光液混液桶10的氧化剂的量，防止输送过多的氧化剂至抛光液混液桶10，导致抛光液的氧化剂浓度过高的现象出现。

在具体实现中，控制器40控制第一泵212输送氧化剂，第一计量阀213计量输送氧化剂的量，当第一计量阀213计量的氧化剂量达到预设值时，第一计量阀213通知控制器40，而控制器40则会控制第一泵212停止工作，从而完成氧化剂的补充。

进一步，所述PH调节剂补给设备22，包括：PH调节剂储存容器221、第二泵222和第二计量阀223；

所述控制器40控制所述第二泵222将所述PH调节剂储存容器221中的PH调节剂通过所述第二计量阀223输送至所述抛光液混液桶10。

需要说明的是，所述第二泵222可以将PH调节剂输送至抛光液混液桶10中，而第二计量阀223则是计量输送至抛光液混液桶10的PH调节剂的量，防止输送过多的PH调节剂至抛光液混液桶10，导致抛光液的PH值不符合预设酸碱度出现。

还需要说明的是，抛光液中的酸碱度的调节与上述氧化剂的调节显示过程相同，可参见上述氧化剂的调节过程，这里就不再进行赘述。

进一步，所述大尺寸晶片加工用抛光液循环装置，还包括与所述抛光液混液桶10相连的原液补给装置90。

需要说明的是，原液补给装置可以为抛光液混液桶10中补充原液，防止抛光液混液桶中的抛光液过少。

还需要说明的是，在设备启用时，通过原液补给装置90向抛光液混液桶10中直接注入抛光液，可以提高抛光液的配置效率。

进一步，所述大尺寸晶片加工用抛光液循环装置，还包括：三通阀50、第一阀门60、第二阀门70和第三阀门80；

所述三通阀50的A端用于与所述抛光设备的入液口相连，所述第一阀门60设置于所述A端的连接管路，所述三通阀50的B端与所述抛光液混液桶10相连，所述第二阀门70设置于所述B端的连接管路，所述三通阀50的C端与所述抛光液混液桶10出液口相连；

所述控制器40分别与所述第一阀门60和所述第二阀门70相连，用于控制所述第一阀门60打开或关闭，和所述第二阀门70打开或关闭。

需要说明的是，当检测装置检测到抛光液的稳定性参数低于预设稳定性参数时，通过在上述大尺寸晶片加工用抛光液循环装置中设置三通阀50、第一阀门60、第二阀门70和第三阀门80，抛光液循环装置则可以实现另一抛光液循环回路，即控制器40控制第一阀门60关闭，第二阀门70打开，第三阀门80打开，通过该循环回路，将低于稳定性参数的抛光液循环流入抛光液混液桶10中，不让低于稳定性参数的抛光液流入抛光设备中，只有当检测装置检测到抛光液的稳定性参数符合预设稳定性参数时，打开第一阀门60，关闭第二阀门70，将抛光液输送至抛光设备。

还需要说明的是，在对抛光设备和/或者抛光液混液桶10清洗时，若需要对抛光设备进行，则需要打开第一阀门60，关闭第二阀门70，打开第三阀门80；若只需要对抛光液混液桶10进行清洗时，则只需要关闭第一阀门60，打开第二阀门70，此时的清洗剂不通过抛光设备，可以只对抛光液混液桶10进行清洗，从而满足清洗抛光设备和/抛光液混液桶10的不同需求。

进一步，所述大尺寸晶片加工用抛光液循环装置，还包括：废液池100和第四阀门110；

所述废液池100通过所述第四阀门110与所述抛光液混液桶10相连，用于存放所述抛光液混液桶10排出的抛光液。

需要说明的是，当抛光设备不需要进行抛光工作时，可以使使用过的抛光液排出至废液池100中，或者当抛光液无法通过调节补给装置20来调节抛光液的稳定性参数时，可以将此时的抛光液排出至废液池100中。

还需要说明的是，所述第四阀门110则是控制抛光液排出的开关，当第四阀门110开启时，抛光液从抛光液混液桶10中排出，而排出的抛光液则流入废液池100中，而当第四阀门110关闭时，抛光液无法从抛光液混液桶10中排出。

进一步，所述大尺寸晶片加工用抛光液循环装置，还包括：管道120和第三泵130；

所述第三泵130设置于所述管道120，用于通过所述管道120为所述抛光液混液桶10中输送纯水。

需要说明的是，抛光设备工作完成后，将抛光液混液桶10中的抛光液排净，此时，需要通过管道120和第三泵130向抛光液混液桶10注入纯水，通过循环装置将纯水输送至抛光设备进行冲洗，以及对抛光液混液桶10进行冲洗，避免管路中存在抛光液中颗粒的结晶影响下一次抛光的质量。

进一步，所述大尺寸晶片加工用抛光液循环装置，还包括：第三计量阀和第四泵；

所述第三计量阀和所述第四泵设置于所述抛光液混液桶10的出口处，所述第三计量阀用于计量抛光液的流速；

所述第四泵用于将抛光液混液桶10中的抛光液输送至抛光设备。

进一步，所述大尺寸晶片加工用抛光液循环装置，还包括：搅拌器；

所述搅拌器设置于所述抛光液混液桶内，用于搅拌所述抛光液混液桶内的抛光液。

需要说明的是，由于抛光液中含有各自各样的物质，可能会在抛光设备使用抛光液过程中出现沉淀物，因此，需要搅拌器在所述抛光液混液桶内进行搅拌，防止抛光液混液桶10内出现沉淀物。

值得注意的是，本发明所公开的大尺寸晶片加工用抛光液循环装置，特别适用于半导体晶片、特别是大尺寸碳化硅晶片的化学机械抛光。

与上述公开的大尺寸晶片加工用抛光液循环装置相对应，本申请实施例还公开了一种大尺寸晶片加工用抛光液循环方法，如图5所示，为本申请大尺寸晶片加工用抛光液循环方法流程示意图，在抛光液循环过程中，检测抛光液的稳定性参数，当稳定参数低于预设值时，对抛光液进行补给，适用于大尺寸晶片加工用抛光液循环装置，所述大尺寸晶片加工用抛光液循环装置包括控制器、检测装置和补给装置，包括以下步骤：

步骤S501：所述控制器控制所述检测装置检测所述抛光液的稳定性参数是否符合预设稳定性参数，若所述抛光液的稳定性参数不符合所述预设稳定性参数时，执行步骤S502，若所述抛光液的稳定性参数符合所述预设稳定性参数时，执行步骤S501。

步骤S502：控制所述补给装置对所述抛光液进行补给。

需要说明的是，通过上述公开的步骤S501-步骤S502，实时监测抛光液的稳定性参数是否符合预设稳定性参数，若抛光液的稳定性参数不符合预设温度性参数时，则需要让补给装置对对抛光液进行补给，使抛光液的稳定性参数符合预设稳定性参数，若抛光液的稳定性参数符合预设稳定性参数，则继续对抛光液的稳定性参数进行检测，从而保证抛光液的稳定性参数维持在一定范围内。

基于上述图5示出的大尺寸晶片加工用抛光液循环方法，当所述稳定参数包括氧化剂浓度和/或PH值时；

则需要所述控制器控制所述检测装置检测所述抛光液的氧化剂浓度是否达到预设浓度和PH值是否达到预设PH值；

若所述抛光液的氧化剂浓度未达到所述预设浓度，所述控制器控制所述补给装置向所述抛光液中补给氧化剂，

和/或，若所述抛光液的PH值未达到所述预设PH值，所述控制器控制所述补给装置向所述抛光液中补给PH调节剂。

若所述抛光液的氧化剂浓度达到预设浓度和抛光液的PH值为预设PH值时，则继续检测抛光液的氧化剂浓度是否达到预设浓度和PH值是否为预设PH值。

通过上述公开的大尺寸晶片加工用抛光液循环方法，对抛光液的氧化剂浓度和PH值进行实时检测，当抛光液的氧化剂浓度低于预设浓度时，则对抛光液中加入氧化剂，使抛光液的氧化剂浓度处于预设浓度，而当抛光液的PH值不符合预设PH值时，则加入PH调节剂，使抛光液的PH值符合预设PH值。

结合上述公开的大尺寸晶片加工用抛光液循环装置和大尺寸晶片加工用抛光液循环方法，结合图1至图5，如图6所示，下面结合具体实施例对本方案作进一步介绍：

所述大尺寸晶片加工用抛光液循环装置，包括原液、氧化剂、PH调节剂和纯水补给装置，抛光液循环装置，抛光液中氧化剂含量和PH值的精确控制装置，以及不进行抛光工作时的清洗装置。其中，原液、氧化剂、PH调节剂和纯水补给装置通过管路与抛光液混合桶相连接，按照特定的比例在抛光液混合桶中搅拌并混合充分；混合之后的抛光液通过泵和计量阀输送到抛光设备；用后的抛光液从抛光设备管路中流出、回到抛光液混合桶中，被反复的循环利用。

作为本发明提高化学机械抛光稳定性的抛光液循环装置的一种重要改进，包括氧化剂含量和PH值的精确控制装置。控制装置中包含氧化剂和PH值的检测装置、氧化剂和PH调节剂的补给装置、PLC控制器以及与之连接的管路、泵、计量阀和抛光液桶等。氧化剂和PH值检测装置可以是化学、或者电化学、或者光学、或者色谱、或者质谱等任意一种方法。当检测装置检测到氧化剂含量或PH值超出检测限时，PLC控制器会输出命令到氧化剂和PH调节剂的补给装置，补给装置中的计量阀、泵2和泵3打开，补给指定数量的氧化剂和PH调节剂到抛光液混液桶中，直至氧化剂含量或PH值回到指定范围内，PLC控制器通知计量阀和泵1关闭。

本发明提高抛光稳定性的抛光液循环装置的另一种重要改进，包括不进行抛光工作时的清洗装置。该装置包含与混合抛光液桶连接的管路、泵、与泵连接的三通阀和阀门。当抛光设备不运行、抛光液从废液口排至废液池后，三通阀与抛光设备连接的阀门1关闭，与抛光液混合桶连接的阀门2打开，用纯水循环清洗抛光液桶和管路2-3次；之后阀门2关闭，阀门1打开，用纯水冲洗抛光设备和与之相连的管路2-3次。

本发明还提供一种利用本发明提高抛光稳定性的抛光液循环装置来提高化学机械抛光稳定性的方法，包括以下步骤：

第一步，原液、氧化剂、PH调节剂和纯水按照特定的比例在抛光液混合桶中混合充分，通过泵和计量阀输送到抛光设备表面，并在循环使用过程中，通过氧化剂和PH值检测装置实时检测抛光液中氧化剂的含量和PH值。

第二步，当检测到氧化剂的含量或PH值超出检测限时，PLC控制器输出命令到氧化剂和PH调节剂的补给装置，补给装置中的计量阀和泵打开，补给指定数量的氧化剂和PH调节剂到混合抛光液桶中，直至氧化剂含量或PH值回到指定范围内。

第三步，抛光设备停止运行、抛光液从废液口排净，清洗装置打开，用纯水分别清洗与抛光液混合桶连接的管路和与抛光设备连接的管路2-3次。

本发明可以显著的提高化学机械抛光过程中抛光液的稳定性，为提高化学机械抛光晶片的表面质量、节约成本打下了良好的基础。

实施例1：

抛光液原液、氧化剂和PH调节剂分别为质量浓度为30％的二氧化硅溶液，30％的双氧水和5％氢氧化钾溶液，按照5:1:1的比例注入到抛光液混合桶中，搅拌30分钟混合均匀。混合抛光液中双氧水的浓度约为43g/L，PH值约为10。

计量阀和泵4打开，混合抛光液通过管路输送到抛光设备表面，氧化剂和PH值检测装置实时监控抛光液中氧化剂的含量和PH值。双氧水的浓度采用电化学法测量，测量精度0.5％，设定值在38-48g/L之间。当氧化剂的含量超出设定值时，PLC控制器通知计量阀和泵2打开，向抛光液混合桶中补充双氧水，直至氧化剂的含量回到指定范围，PLC控制器通知计量阀和泵2关闭。PH值采用PH计测量，测量精度0.2，设定值在9.6-10.4之间。当PH值超出设定值时，PLC控制器通知计量阀和泵3打开，向抛光液混合桶中补充氢氧化钾溶液，直至PH值回到指定范围，PLC控制器通知计量阀和泵3关闭。

抛光结束，抛光液排至废液桶或管路中。泵5打开，使用纯水将抛光液混合桶、抛光设备表面和与之相连的管路清洗干净。之后，将阀门1关闭，阀门2和阀门3打开，注入一定量的纯水到混合抛光液桶中。纯水通过抛光液混合桶、泵4、三通阀的C口和B口循环清洗抛光管路，避免抛光停止时抛光管路中存在抛光液中颗粒的结晶而影响再次抛光质量。

实施例2：

抛光液原液、氧化剂和PH调节剂分别为质量浓度为20％的二氧化硅溶液，5％的高锰酸钾溶液和3％硝酸溶液，按照5:5:1的比例注入到抛光液混合桶中，搅拌30分钟混合均匀。混合抛光液中高锰酸钾的浓度约为23g/L，PH值约为4。

计量阀和泵4打开，混合抛光液通过管路输送到抛光设备表面，氧化剂和PH值检测装置实时监控抛光液中氧化剂的含量和PH值。高锰酸钾的浓度采用电化学法测量，测量精度0.5％，设定值在20-26g/L之间。当氧化剂的含量超出设定值时，PLC控制器通知计量阀和泵2打开，向抛光液混合桶中补充高锰酸钾溶液，直至氧化剂的含量回到指定范围，PLC控制器通知计量阀和泵2关闭。PH值采用PH计测量，测量精度0.2，设定值在3.7-4.3之间。当PH值超出设定值时，PLC控制器通知计量阀和泵3打开，向抛光液混合桶中补充硝酸溶液，直至PH值回到指定范围，PLC控制器通知计量阀和泵3关闭。

抛光结束，抛光液排至废液桶或管路中。泵5打开，使用纯水将抛光液混合桶、抛光设备表面和与之相连的管路清洗干净。之后，将阀门1关闭，阀门2和3打开，注入一定量的纯水到混合抛光液桶中。纯水通过抛光液混合桶、泵4、三通阀的C口和B口循环清洗抛光管路，避免抛光停止时抛光管路中存在抛光液中颗粒的结晶而影响再次抛光质量。

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，对于装置或装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种大尺寸晶片加工用抛光液循环装置，其特征在于，包括：抛光液混液桶(10)、调节补给装置(20)、检测装置(30)和控制器(40)、三通阀(50)、第一阀门(60)、第二阀门(70)、第三阀门(80)、管道(120)、第三泵(130)、第四泵；

所述抛光液混液桶(10)的出液口用于与抛光设备的入液口相连，所述抛光液混液桶(10)的第一回液口用于与所述抛光设备的出液口相连；所述第四泵设置于所述抛光液混液桶(10)的出口处，用于将抛光液混液桶(10)中的抛光液输送至抛光设备；

所述检测装置(30)设置于所述抛光液混液桶(10)出液口至所述抛光设备入液口之间，并与所述控制器(40)相连，所述检测装置(30)用于检测所述抛光液混液桶(10)出液口中抛光液的稳定性参数，并将检测结果发送至所述控制器(40)；

所述控制器(40)与所述调节补给装置(20)相连，用于控制所述调节补给装置(20)为所述抛光液混液桶(10)实时注入抛光液调节剂，提高所述抛光液的稳定性；

所述三通阀(50)的A端用于与所述抛光设备的入液口相连，所述第一阀门(60)设置于所述A端的连接管路，所述三通阀(50)的B端与所述抛光液混液桶(10)相连，所述第二阀门(70)设置于所述B端的连接管路，所述三通阀(50)的C端与所述抛光液混液桶(10)出液口相连，所述第三阀门(80)设置于所述C端的连接管路；

所述控制器(40)分别与所述第一阀门(60)和所述第二阀门(70)、所述第三阀门(80)相连，用于控制所述第一阀门(60)打开或关闭，和所述第二阀门(70)打开或关闭，和所述第三阀门(80)打开或关闭；当抛光液循环使用时打开所述第一阀门(60)和所述第三阀门(80)；抛光停止时打开所述第二阀门(70)和所述第三阀门(80)，抛光液保持循环以提高所述抛光液的稳定性；

所述第三泵(130)设置于所述管道(120)，用于通过所述管道(120)为所述抛光液混液桶(10)中输送纯水；

抛光结束后，将抛光液排至废液桶或管路中；控制器(40)打开第一阀门(60)、第三阀门(80)和第三泵(130)，使用纯水将抛光液混合桶(10)、抛光设备表面和与之相连的管路清洗干净；之后，控制器(40)关闭第一阀门(60)，打开第二阀门(70)和第三阀门(80)，注入一定量的纯水到混合抛光液桶(10)中，纯水通过抛光液混合桶(10)、第四泵、三通阀(50)的C口和B口循环清洗抛光管路，保持抛光管路的洁净。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述稳定性参数包括：氧化剂浓度和/或PH值；

所述检测装置(30)用于检测所述抛光液的氧化剂浓度和/或PH值；

所述调节补给装置(20)用于调节所述抛光液的氧化剂浓度和/或PH值；

所述检测装置(30)包括：PH检测设备(31)和氧化剂检测设备(32)；

所述调节补给装置(20)包括：氧化剂补给设备(21)和PH调节剂补给设备(22)；

所述PH检测设备(31)，用于检测所述抛光液混液桶(10)出液口中抛光液的PH值是否低于预设PH值，并将检测结果发送至控制器(40)；当所述抛光液的PH值低于所述预设PH值时，所述控制器(40)控制所述PH调节剂补给设备(22)为所述抛光液补充所述PH调节剂；

所述氧化剂检测设备(32)，用于检测所述抛光液混液桶(10)出液口中抛光液的氧化剂浓度是否低于预设浓度，并将检测结果发送至所述控制器(40)；当所述抛光液的氧化剂浓度低于所述预设浓度时，所述控制器(40)控制所述氧化剂补给设备(21)为所述抛光液补充所述氧化剂。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述氧化剂补给设备(21)，包括：氧化剂储存容器(211)、第一泵(212)和第一计量阀(213)；

所述控制器(40)控制所述第一泵(212)将所述氧化剂储存容器(211)中的所述氧化剂通过所述第一计量阀(213)输送至所述抛光液混液桶(10)，实现抛光液中氧化剂含量实时保持稳定的功能。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述PH调节剂补给设备(22)，包括：PH调节剂储存容器(221)、第二泵(222)和第二计量阀(223)；

所述控制器(40)控制所述第二泵(222)将所述PH调节剂储存容器(221)中的PH调节剂通过所述第二计量阀(223)输送至所述抛光液混液桶(10)，实现抛光液中PH值实时保持稳定的功能。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：废液池(100)、第四阀门(110)、搅拌器、第三计量阀和与所述抛光液混液桶(10)相连的原液补给装置(90)；

所述废液池(100)通过所述第四阀门(110)与所述抛光液混液桶(10)相连，用于存放所述抛光液混液桶(10)排出的抛光液；所述第四阀门(110)用于排走废液；

所述搅拌器设置于所述抛光液混液桶内，用于搅拌所述抛光液混液桶内的抛光液；

所述第三计量阀设置于所述抛光液混液桶(10)的出口处，用于计量抛光液的流速。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，特别适用于半导体晶片。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，特别适用于大尺寸碳化硅晶片的化学机械抛光。

8.一种大尺寸晶片加工用抛光液循环方法，其特征在于，采用如权利要求1-7任意一项所述的大尺寸晶片加工用抛光液循环装置，在抛光液循环过程中，检测抛光液的稳定性参数，当稳定性 参数低于预设值时，对抛光液进行补给，适用于抛光液循环装置，所述抛光液循环装置包括控制器、检测装置和补给装置，所述方法包括：

所述控制器控制所述检测装置检测所述抛光液的稳定性参数是否不符合预设稳定性参数；

若所述抛光液的稳定性参数不符合所述预设稳定性参数，控制所述补给装置对所述抛光液进行补给；

抛光结束后，将抛光液排至废液桶或管路中；

打开第一阀门(60)、第三阀门(80)和第三泵(130)，使用纯水将抛光液混合桶(10)、抛光设备表面和与之相连的管路清洗干净；

之后，关闭第一阀门(60)，打开第二阀门(70)和第三阀门(80)，注入一定量的纯水到混合抛光液桶(10)中，纯水通过抛光液混合桶(10)、第四泵、三通阀(50)的C口和B口循环清洗抛光管路，保持抛光管路的洁净。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述稳定性 参数包括氧化剂浓度和/或PH值；

所述控制器控制所述检测装置检测所述抛光液的氧化剂浓度是否达到预设浓度和PH值是否符合预设PH值；

若所述抛光液的氧化剂浓度未达到所述预设浓度，所述控制器控制所述补给装置向所述抛光液中补给氧化剂，

和/或，若所述抛光液的PH值不符合所述预设PH值，所述控制器控制所述补给装置向所述抛光液中补给PH调节剂。

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