CN112692723A - 用于存储浆料的容器和具有该容器的化学机械研磨设备 - Google Patents

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Abstract

用于存储浆料的容器和具有该容器的化学机械研磨设备。本发明提供了一种用于存储具有气相二氧化硅颗粒的浆料的容器。该容器包括具有用于容纳浆料的内部空间的主体和配置在主体的内部空间中的过滤器。过滤器是具有多个孔隙的多孔膜。过滤器具有上表面和下表面。所述多个孔隙具有从上表面到下表面减小的孔径分布。

Description

用于存储浆料的容器和具有该容器的化学机械研磨设备
技术领域
本发明总体上涉及一种用于气相二氧化硅浆料的容器。更具体地说，本发明涉及一种气相二氧化硅浆料容器，其具有过滤器以防止团聚的大颗粒重新悬浮到浆料中。
背景技术
化学机械研磨或化学机械平坦化(Chemical Mechanical Polishing，简称CMP)工艺是通过在温度、压力和化学成分的受控条件下将半导体晶圆保持在固定环中抵靠旋转研磨表面或以其他方式相对于研磨表面移动晶圆来完成的。抛光表面可以是由相对柔软和多孔的材料例如吹制聚氨酯形成的平面衬垫，用化学反应性和研磨性含水浆料润湿。可以是酸性或碱性的水性浆料通常包括研磨颗粒、反应性化学剂(例如过渡金属螯合盐或氧化剂)和助剂(例如溶剂、缓冲剂和钝化剂)。在浆料中，盐或其他试剂起化学蚀刻作用，并与磨料颗粒配合研磨衬底起机械研磨作用。
所选择的研磨材料的类型取决于要抛光的基板的类型。为了抛光晶圆的氧化层，通常使用含有气相二氧化硅(Fumed Silica)颗粒的浆料。浆料中的气相二氧化硅颗粒的尺寸通常在约1纳米到几微米或更高的范围内。虽然大约20纳米到1微米的颗粒通常很好地作为磨料，但较大的颗粒(例如，颗粒的团聚物)可能会划伤或导致晶圆表面上的其他缺陷。在使用之前，通常需要陈化过程以分离浆料中的团聚颗粒。在陈化过程中，将气相二氧化硅浆料引入容器并静置，从而在重力作用下使团聚的颗粒从浆料中分离。陈化过程通常需要30天左右。当气相二氧化硅浆料在容器中运输时，团聚的颗粒可能会重新悬浮到浆料中，在浆料可供使用之前需要30至90天的额外陈化过程。
因此，仍然需要提供用于气相二氧化硅浆料的容器以解决上述问题。
发明内容
鉴于上述，本发明的目的是提供一种用于气相二氧化硅浆料的容器，该容器可以防止团聚的大颗粒重新悬浮到浆料中。
为了实现上述目的，本发明的一实施例提供了一种用于存储具有气相二氧化硅颗粒的浆料的容器。该容器包括具有用于容纳浆料的内部空间的主体和配置在主体的内部空间中的过滤器。过滤器是具有多个孔隙的多孔膜。过滤器具有上表面和下表面。所述多个孔隙具有从上表面到下表面减小的孔径分布。
为了实现上述目的，本发明的另一个实施例提供了一种用于抛光晶圆的化学机械研磨(CMP)设备。CMP设备包括研磨盘、固定环、研磨头、供给管和容器。研磨盘具有用于通过具有气相二氧化硅颗粒的浆料研磨晶圆的研磨衬底。固定环用于固定晶圆。研磨头连接到固定环并配置成旋转固定环。供给管配置为提供浆料给研磨盘的研磨衬底。容器配置为存储浆料并连接到供给管。该容器包括具有用于容纳浆料的内部空间的主体和配置在主体的内部空间中的过滤器。过滤器是具有多个孔隙的多孔膜。过滤器具有上表面和下表面。所述多个孔隙具有从上表面到下表面减小的孔径分布。
如上所述，本发明的实施例涉及的容器包含防止气相二氧化硅浆料中团聚的大颗粒重新悬浮到浆料中的过滤器。因此，本发明的实施例的容器可以避免气相二氧化硅浆料的额外陈化时间。此外，本发明的实施例涉及的容器可以增加浆料供应管中的过滤器组件的使用时间，还可以减少晶圆表面上的缺陷。
附图说明
现在将参考附图仅通过示例的方式描述本技术的实现。
图1是CMP设备的示意图。
图2是根据本发明的实施例的用于存储具有气相二氧化硅颗粒的浆料的容器的透视图。图3是图2中沿线A-A’的容器的截面图；图4是表示图3中容器的过滤器的放大横截图；图5是根据本发明的另一实施例的容器的透视图。
图6是根据本发明的又一实施例用于向CMP设备提供具有气相二氧化硅颗粒的浆料的方法的流程图。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为局限于在此阐述的示例性实施例。相反，提供这些示例性实施例使得本公开将是透彻和完整的，并将向本领域技术人员充分传达本发明公开的范围。相同的附图标记表示相同的元件。
本文所使用的术语仅出于描述特定示例性实施例的目的，并且不旨在限制本发明。如本文所使用的单数形式“一”，“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外明确指出。将进一步理解的是，当在本文中使用术语“包括”或“包含”或“具有”时，指定存在所述特征、区域、整数、步骤、操作、元素和/或组件，但不排除一个或多个其他特征、区域、整数、步骤、操作、元素、组件和/或其组合的存在或添加。
应当理解，术语“和/或”包括一个或多个相关联的列出项目的任何和所有组合。还将理解，虽然术语第一、第二、第三等在此可用于描述各种元件、组件、区域、部件和/或部分，但这些元素、组件、区域、部件和/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元素、组件、区域、部件或部分与另一个元素、组件、区域、层或部分。因此，下面讨论的第一元素、组件、区域、部件或部分可以被称为第二元素、组件、区域、层或节而不背离本发明公开的教义。
除非另有定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。还将理解的是，诸如在常用词典中定义的术语应被解释为具有与它们在相关领域和本发明公开的上下文中的含义一致的含义，并且将不以理想化的方式或过于形式地进行解释，除非在此明确定义。
将结合图1至图6中的附图对本发明的示例性实施例进行描述。将参考附图来详细描述本发明，其中所描绘的元件不必按比例显示，并且通过几个视图和相同或相似的术语，相同或相似的元件由相同或相似的附图标记表示。
在下文中将结合附图进一步描述本发明。
参照图1，示出了化学机械研磨(CMP)设备的示意图。CMP设备100包括研磨头130和固定环120。半导体晶圆S1保持在固定环120中。软垫(图中未示出)位于固定环120和晶圆S1之间，晶圆S1通过部分真空或用粘合剂抵住软垫。研磨头130被设置为由驱动电机140在方向141上连续旋转，并且可选地在方向142上横向往复。因此，晶圆S1组合旋转和横向运动旨在降低晶圆S1表面上材料去除率的可变性。CMP设备100还包括沿方向112旋转的研磨盘110。研磨衬底111安装在研磨盘110上。与晶圆S1相比，研磨盘110具有相对较大的表面积以容纳固定环120上的晶圆S1在研磨衬底111的表面的平移运动。供给管151安装在研磨盘110上方，输送从管151的喷嘴152滴到研磨衬底111的表面上的研磨浆料153的流。浆料153可以从罐或储器(未示出)重力输送，或以其他方式通过供应管151泵送。或者，可以从研磨盘110下方供应浆料153，使得浆料153通过研磨衬底111的底面向上流动。在另一个实施例中，可以通过在固定环120中的喷嘴在固定环120中供应浆料。如果浆料153中的颗粒形成不良的大颗粒的团聚，则当晶圆S1被研磨时，晶圆表面将被划损。因此，需要过滤浆料153以去除不良的大颗粒。通常，过滤器组件154结合供给管151分离团聚的或过大的颗粒。CMP设备100还包括用于存储浆料153的容器200。容器200连接到供给管151以连续地向研磨盘110提供浆料153。为了存储具有作为研磨材料的气相二氧化硅颗粒的浆料，下面将描述容器200。
参照图2和图4，示出了根据本发明一实施例的用于存储气相二氧化硅颗粒浆料的容器200的各种视图。图2是容器200的透视图。图3是容器200的截面图。图6是容器200的过滤器的放大截面图。如图2和图3所示，容器200包括具有用于容纳浆料的内部空间214的主体210，以及配置在主体210的内部空间214中的过滤器230。主体210包括上壁211、侧壁212和包围内部空间214的底壁213。主体210可以由塑料或金属制成。在该实施例中，主体210具有圆柱形。主体210的上壁211具有用于接收和/或排空浆料的开口211a。容器200还可以进一步包括被配置为密封主体210的上壁211的开口211a的盖子220。
如图3和图4所示，过滤器230是具有多个孔隙231的多孔膜230。优选地，过滤器230为织物多孔膜。过滤器230由聚丙烯(PP)、聚丁烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、尼龙、聚偏氟乙烯(PVDF)或其中任何组合制成。在优选实施例中，过滤器230由聚丙烯(PP)制成，例如聚丙烯纤维膜。主体210的内部空间214被过滤器230分成悬浮空间214a和沉淀空间214b。浆料中大的气相二氧化硅颗粒(例如，在晶圆表面上引起缺陷的团聚的气相二氧化硅颗粒)在重力的作用下倾向于通过过滤器230和沉淀在沉淀空间214B中。小的气相二氧化硅颗粒(例如，可用于研磨过程的非团聚的气相二氧化硅颗粒)悬浮在悬浮空间214a中。过滤器230具有上表面232和下表面233。过滤器230的上表面232面向内部空间214的悬浮空间214a，而过滤器230的底面233面向内部空间214的沉淀空间214b。换言之，悬浮空间214a是主体210的上壁211与过滤器230的上表面232之间的空间，而沉淀空间214b是主体210的底壁213与过滤器230的下表面233之间的空间。所述多个孔隙具有从上表面232到下表面233减小的孔径分布。换言之，靠近上表面232的孔231的孔径D大于靠近过滤器230的底表面233的孔231的孔尺寸D。过滤器230具有从0.1cm到5cm的厚度T。靠近过滤器230的上表面232的多个孔231具有从20微米到30微米的孔尺寸D。靠近过滤器230的底面233的多个孔隙231具有从4微米到6微米的孔尺寸D。
如图3和图4所示，当浆料从开口211a引入容器200时。首先，浆料中的气相二氧化硅颗粒P悬浮在悬浮空间214a中。在陈化过程中，大颗粒P(例如，团聚颗粒)在重力的影响下通过过滤器230和在沉淀空间214b中沉淀。而小颗粒P(例如，非团聚颗粒)在悬浮空间214a中保持悬浮。当浆料在容器200中运输时，运输过程中的冲击或振动可能会搅动大颗粒P。然而，大颗粒P将被过滤器230阻挡并留在沉淀空间214B中。换言之，过滤器230防止沉淀空间214b中的大颗粒P再次悬浮在悬浮空间214a的浆液中。因此，当将浆料输送到制造现场用于研磨工艺时，不需要额外的陈化工艺。
参照图5，示出了本发明另一实施例的容器200。在该实施例中，容器200的主体210具有矩形。容器200的其他元件可以参考图2到图4和先前的实施例，在此没有进一步的描述。
在另一个实施例中，本发明还提供了一种用于向CMP设备提供具有气相二氧化硅颗粒的浆料的方法。参照图6，提供了方法S300的流程图。CMP设备可以参照图1的CMP设备100。方法S300包括步骤S301至S305。
在步骤S301中，将具有气相二氧化硅颗粒的浆料导入容器中。容器可以指图2至图5的容器200。图2至图5所示，容器200包括具有用于容纳浆料的内部空间214的主体210，以及设置在主体210的内部空间214中的过滤器230。主体210包括包围内部空间214的上壁211、侧壁212和底壁213。主体210可以由塑料或金属制成。在该实施例中，主体210具有圆柱形。主体210的上壁211具有用于接收和/或排空浆料的开口211a。容器200进一步还包括密封主体210的上壁211的开口211a的盖子220。过滤器230是具有多个孔隙231的多孔膜230。主体210的内部空间214被过滤器230分成悬浮空间214a和沉淀空间214b。多数孔隙231具有从上表面232到下表面233减小的孔径分布。
在步骤S302中，将浆料在容器200中陈化以使团聚的气相二氧化硅颗粒在沉淀空间214B中沉淀。陈化过程通常需要30天左右。浆料中的大颗粒可能导致晶圆表面的缺陷。在陈化过程中，大颗粒P(例如，团聚颗粒)在重力的影响下通过过滤器230和在沉淀空间214b中沉淀。而小颗粒P(例如，非团聚颗粒)在悬浮空间214a中保持悬浮。
在步骤S303中，容器200被运送到制造现场以用于CMP工艺。在运输过程中可能会发生冲击或振动。大颗粒P会受到冲击或振动的搅动。然而，大颗粒P将被过滤器230阻挡并留在沉淀空间214B中。换言之，过滤器230防止沉淀空间214b中的大颗粒P再次悬浮在悬浮空间214a的浆液中。
在步骤S304中，容器200的开口211a连接CMP设备的供给管。CMP设备可以参照图1的CMP设备。在步骤S305中，将浆料从容器200通过开口211a泵送到CMP设备100的供给管151。
在另一个实施例中，本发明还提供了一种用于研磨晶圆的CMP设备。CMP设备可以参照图1的CMP设备。CMP设备100包括研磨盘110、固定环120、研磨头130、供给管151和容器200。研磨盘110具有研磨衬底111，用于通过含有气相二氧化硅颗粒的浆料研磨晶圆S1。固定环120用于固定晶圆。研磨头130连接到固定环120并配置成旋转固定环120。供给管151被配置为将浆料153提供给研磨盘110的研磨衬底111。容器200被配置为存储浆料153并连接到供给管151。CMP设备100还包括连接到研磨头130的驱动电机140和连接到供应管151的过滤器组件154。驱动电机140在方向141上旋转研磨头130，并且可选地在方向142上横向往复。过滤组件154被配置为过滤浆料153中的大颗粒(例如团聚颗粒)，以防止在晶圆S1的表面上引起缺陷。
容器200的细节可以参考图2到图5。容器200包括具有用于容纳浆料153的内部空间214的主体210，以及配置在主体210的内部空间214中的过滤器230。主体210包括上壁211、侧壁212和底壁213包围的内部空间214。过滤器230是具有多个孔隙231的多孔膜230。过滤器230具有上表面232和下表面233。多数孔隙231具有从上表面232到下表面233减小的孔径分布。容器200的主体210的上壁211具有开口211a。供给管151连接到容器200的开口211a。浆料153可以从容器200的悬浮空间214a通过开口211a泵送到供给管151。在陈化过程之后，大颗粒P(例如，团聚颗粒)在重力的影响下通过过滤器230并在沉淀空间214b中沉淀。而小颗粒P(例如，非团聚颗粒)保持悬浮在悬浮空间214a中。当容器200中的浆料153被泵入供给管151时，可能发生冲击或振动。大颗粒P被撞击或振动搅动。然而，大颗粒P被过滤器230阻挡并保留在沉淀空间214B中。换言之，过滤器230防止沉淀空间214b中的大颗粒P再次悬浮在悬浮空间214a的浆液中。因此，浆料153中的大颗粒P不会流入供给管151，由此增加了过滤器组件154的使用时间并减少了晶圆S1表面上的缺陷。
如上所述，本发明的实施例涉及的容器包含防止气相二氧化硅浆料中团聚的大颗粒重新悬浮到浆料中的过滤器。因此，本发明的实施例的容器可以避免气相二氧化硅浆料的额外陈化时间。此外，本发明的实施例的容器可以增加浆料供应管中的过滤器组件的使用时间，还可以减少晶圆表面上的缺陷。
以上所示和描述的实施例仅是示例。在本领域中经常可以找到许多细节，例如用于存储具有气相二氧化硅颗粒的浆料的容器的其他特征。因此，许多这样的细节既没有展示也没有描述。尽管在上述说明中阐述了本技术的许多特征和优点，连同本发明的结构和功能的细节，但是本公开仅是说明性的，并且可以在细节上做出改变，特别是在本发明原则内的部件的形状、尺寸和零件布局的问题上，不超过并包括由权利要求中使用的术语的广义含义所确定的全部范围。因此，应当理解，可以在权利要求的范围内修改上述实施例。

Claims (10)

1.一种用于存储具有气相二氧化硅颗粒的浆料的容器，所述容器包括：
具有用于容纳所述浆料的内部空间的主体；
设置在所述主体的所述内部空间中的过滤器；
其特征在于，所述过滤器是具有多个孔隙的多孔膜，所述过滤器具有上表面和下表面，所述多个孔隙具有从所述上表面到所述下表面减小的孔径分布。
2.如权利要求1所述的容器，其特征在于，
所述主体的上壁具有用于接收或排空所述浆料的开口,还包括被配置为密封所述主体的所述上壁的所述开口的盖子。
3.如权利要求1所述的容器，其特征在于，
所述主体具有圆柱形或矩形。
4.如权利要求1所述的容器，其特征在于，
所述过滤器由聚丙烯、聚丁烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙、聚偏氟乙烯或由其中的任意组合制成，所述容器的所述过滤器由聚丙烯制成。
5.如权利要求1所述的容器，其特征在于，所述过滤器具有从0.1厘米到5厘米的厚度。
6.如权利要求1所述的容器，其特征在于，靠近所述过滤器的所述上表面的所述多个孔隙具有从20微米到30微米的孔径。
7.如权利要求1或6所述的容器，其特征在于，靠近所述过滤器的所述下表面的所述多个孔隙具有从4微米到6微米的孔径。
8.如权利要求1所述的容器，其特征在于，所述主体的所述内部空间被所述过滤器分成悬浮空间和沉降空间，所述悬浮空间位于所述主体的上壁和所述过滤器的所述上表面之间，所述沉降空间位于所述主体的底壁和所述过滤器的所述下表面之间。
9.一种用于研磨晶圆的化学机械研磨(CMP)设备，包括：
具有研磨衬底的研磨盘，用于通过具有气相二氧化硅颗粒的浆料研磨所述晶圆；
固定环，用于固定所述晶圆；
研磨头，连接到所述固定环并配置成旋转所述固定环；
供给管，被配置为将所述浆料提供给所述研磨盘的所述研磨衬底；
容器，被配置为存储所述浆料并连接到所述供给管，其特征在于，所述容器为权利要求1至8任意一项所述的容器。
10.如权利要求9所述的用于研磨晶圆的CMP设备，其特征在于，还包括连接到载体磁头的驱动电机。
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