CN115155410A - 一种抛光液存储及混合装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种抛光液存储及混合装置，其特征在于，所述抛光液存储及混合装置包括：原液供给单元，去离子水供给单元，至少一个混合罐以及至少一个搅拌单元；其中，所述原液供给单元，用于按照设定的第一流速向每个所述混合罐供给原液；所述去离子水供给单元，用于按照设定的第二流速向对应的所述抛光液罐供给去离子水；所述至少一个混合罐，用于容纳所述原液与所述去离子水；所述至少一个搅拌单元设置于对应的所述混合罐内部，用于通过搅拌所述原液与所述去离子水而使二者充分混合以形成抛光液。

Description

一种抛光液存储及混合装置
技术领域
本发明实施例涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种抛光液存储及混合装置。
背景技术
众所周知，在硅片加工过程中抛光工艺通常采用的是化学机械抛光(ChemicalMechanical Polishing，CMP)设备，对硅片表面进行化学机械抛光是控制硅片表面缺陷和颗粒污染物的关键工艺步骤。可以理解的是，在对硅片进行化学研磨抛光的过程中，需要源源不断地为硅片提供抛光液，以利用碱性抛光液与裸露的硅片表面进行化学反应生成硅酸盐，进而通过硅片与抛光垫的机械摩擦作用去除硅片表面的硅酸盐，以将硅片新的表面裸露出来，再通过硅片新的表面与抛光液发生氧化反应生成硅酸盐，直到获得高的平坦度和颗粒水平的硅片。需要说明的是，整个化学机械抛光工艺过程对抛光液的要求很高，抛光液的稀释比、温度和浓度的有效控制有利于控制整个抛光过程中的抛光精度。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例期望提供一种抛光液存储及混合装置；能够精确的控制抛光液的稀释比、温度、浓度和纯度，有效降低抛光液混合异常的风险，提高硅片的抛光效率和精度。
本发明实施例的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供了一种抛光液存储及混合装置，所述抛光液存储及混合装置包括：原液供给单元，去离子水供给单元，至少一个混合罐以及至少一个搅拌单元；其中，
所述原液供给单元，用于按照设定的第一流速向每个所述混合罐供给原液；
所述去离子水供给单元，用于按照设定的第二流速向对应的所述抛光液罐供给去离子水；
所述至少一个混合罐，用于容纳所述原液与所述去离子水；
所述至少一个搅拌单元设置于对应的所述混合罐内部，用于通过搅拌所述原液与所述去离子水而使二者充分混合以形成抛光液；
其中，所述混合罐的顶部设置有柱形开口，所述柱形开口的直径小于所述混合罐的直径，且所述混合罐的底部呈漏斗状；以及，所述柱形开口及所述漏斗状的底部位置处分别设置有液位传感器，所述液位传感器用于实时监测所述混合罐内所述抛光液的液位。
本发明实施例提供了一种抛光液存储及混合装置；上述抛光液存储及混合装置通过在混合罐的顶部设置柱形开口，且柱形开口的直径小于混合罐的直径，使得在搅拌过程中能够抑制抛光液的溢出及所述抛光液温度的散失；混合罐的底部呈漏斗状用于确保抛光液能够完全排出；同时，柱形开口及漏斗状的底部位置处分别设置有液位传感器，用于实时监测混合罐内抛光液的液位，能够精确控制抛光液的稀释比，提高硅片的抛光质量及抛光效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的现有的抛光液存储及混合装置结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种抛光液存储及混合装置结构示意图；
图3为本发明实施例提供的原液罐结构示意图。
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。
参见图1，其示出了现有CMP工艺使用的抛光液存储及混合装置1，由图1可以看出，现有的抛光液存储及混合装置1中使用的是圆柱状的混合罐11，以容纳原液和去离子水通过充分混合形成抛光液，其体积大约为60L；同时，为了确保并及时监控抛光液的使用状态以及供给状态，在混合罐11的外侧分别高液位处及低液位处分别设置有液位传感器12，用于实时监测混合罐11中抛光液的液位；可以理解地，在具体实际中，通过液位传感器12能够便于工艺人员及时掌握混合罐11中抛光液的液位以控制抛光液的稀释比，进而避免影响硅片的抛光质量。但是，由于液位传感器12对液位高度范围的感应存在误差，且结合目前混合罐11的形状可知，当液位传感器12的高度误差范围为1cm时，误差液位体积为误差面积乘以1cm，因此若降低液位传感器12感应处的表面积，则由液位传感器12引起的误差液位体积会降低，进而能够降低由液位传感器12的误差造成的抛光液稀释比波动大的问题，可以理解地，抛光液的稀释比若波动大，极易引起硅片抛光量的去除波动，最终影响硅片的平坦度。此外，抛光液混合后混合罐11底部残留的颗粒也极易影响硅片的抛光质量与抛光效率；且混合罐11大口径的开口会加剧抛光液的挥发，易引起抛光液温度和浓度的波动。
基于上述阐述，本发明实施例期望提供一种抛光液的存储及混合装置，以解决在化学机械抛光加工过程中因抛光液存储及混合装置设计不合理而导致的抛光液稀释比、温度、浓度以及纯度波动异常的问题。参见图2，其示出了本发明实施例提供的一种抛光液存储及混合装置2，所述抛光液存储及混合装置2包括：原液供给单元21，去离子水供给单元22，至少一个混合罐23以及至少一个搅拌单元24；其中，
所述原液供给单元21，用于按照设定的第一流速向每个所述混合罐23供给原液；
所述去离子水供给单元22，用于按照设定的第二流速向对应的所述混合罐23供给去离子水；
所述至少一个混合罐23，用于容纳所述原液与所述去离子水；
所述至少一个搅拌单元24设置于对应的所述混合罐23内部，用于通过搅拌所述原液与所述去离子水而使二者充分混合以形成抛光液；
其中，所述混合罐23的顶部设置有柱形开口231，所述柱形开口231的直径小于所述混合罐23的直径，使得在搅拌过程中能够抑制所述抛光液的溢出及所述抛光液温度的散失，且所述混合罐23的底部呈漏斗状以确保所述抛光液能够完全排出；以及，所述柱形开口231及所述漏斗状的底部位置处分别设置有液位传感器12，所述液位传感器12用于实时监测所述混合罐23内所述抛光液的液位。
对于图2所示的抛光液存储及混合装置2，通过在混合罐23的顶部设置柱形开口231，且柱形开口231的直径小于混合罐23的直径，使得在搅拌过程中能够抑制抛光液的溢出及所述抛光液温度的散失；混合罐23的底部呈漏斗状用于确保抛光液能够完全排出；同时，柱形开口231及漏斗状的底部位置处分别设置有液位传感器12能够实时监测混合罐23内抛光液的液位，以精确控制抛光液的稀释比。
需要说明的是，图2中的原液供给单元21可以为图3所示的原液罐31，且原液罐31的顶部设置有柱形开口，且柱形开口的直径小于原液罐31的直径以抑制原液温度的散失，且原液罐31的底部呈漏斗状以确保原液能够完全排出；以及原液罐31的柱形开口以及漏斗状的底部位置处分别设置有液位传感器12，用于实时监测原液的流量，从而以精确控制混合后抛光液中原液所占的百分比。
当然，在具体实施过程中，也可以采用计量泵的形式按照设定的第一流速向混合罐23供给原液。
另一方面，在具体实施过程中，图2所示的抛光液存储及混合装置2包括多个混合罐23，例如图2中的包含有2个混合罐23以确保当1个混合罐23中的抛光液处于搅拌混合过程时，能够切换为另一个混合罐23为CMP设备正常供给抛光液，从而使得硅片的抛光加工不受影响。在本发明实施例中，对混合罐23的数量不作限定，具体以实际生产需求为准。
对于图2所示的抛光液存储及混合装置2，在一些可能的实施方式中，所述搅拌单元24的材质为表面涂覆有聚四氟乙烯(Poly Tetra Fluoroethylene，PTFE)的不锈钢。
对于图2所示的抛光液存储及混合装置2，在一些可能的实施方式中，所述液位传感器为光感传感器或热敏传感器，以通过光电效应或热敏特性实时监测抛光液的液位，进而精确掌控混合罐23中抛光液的稀释比；同时也能够实时监测混合罐23中抛光液的剩余液量，能够及时补给抛光液或切换其他混合罐23为CMP设备供给抛光液。
对于图2所示的抛光液存储及混合装置2，在一些可能的实施方式中，所述混合罐的材质为聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride，PVC)或聚偏二氟乙烯(PolyvinylideneFluoride，PVDF)或可溶性聚四氟乙烯(Polyfluoroalkoxy，PFA)。
对于图2所示的抛光液存储及混合装置2，在一些可能的实施方式中，如图2所示，所述抛光液存储及混合装置2还包括温度计25，用于实时监测所述抛光液的温度，以能够及时掌握抛光液的温度，避免对硅片抛光加工造成不良影响。
对于图2所示的抛光液存储及混合装置2，在一些可能的实施方式中，如图2所示，所述抛光液存储及混合装置2还包括PH计26，用于实时监测所述抛光液的酸碱度值。可以理解地，抛光液的酸碱度对硅片的抛光质量极其重要，在抛光液的混合搅拌过程中由于液体的蒸发可能会造成抛光液酸碱度值的变化，因此，在具体实施过程中，需要实时监测抛光液的酸碱度。
对于图2所示的抛光液存储及混合装置2，在一些可能的实施方式中，如图2所示，所述抛光液存储及混合装置2还包括液体循环管路27，所述液体循环管路27用于在抛光液混合过程中进行液体内部循环以保证所述原液与所述去离子水混合均匀。可以理解地，为了原液与去离子水完全混合均匀，除了采用搅拌单元24不断搅拌外，采用液体循环管路27进行液体内部的循环能够提高原液与去离子水的混合均匀性。
对于上述的实施方式，在一些示例中，所述液体循环管路27的材质为聚氯乙烯或聚偏二氟乙烯或可溶性聚四氟乙烯。
对于图2所示的抛光液存储及混合装置2，在一些可能的实施方式中，如图2所示，所述抛光液存储及混合装置2还包括与所述混合罐对应连接的液体排出管路28，所述液体排出管路28用于将混合完成的抛光液供给至CMP设备以对硅片进行抛光操作。
需要说明的是：本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种抛光液存储及混合装置，其特征在于，所述抛光液存储及混合装置包括：原液供给单元，去离子水供给单元，至少一个混合罐以及至少一个搅拌单元；其中，
所述原液供给单元，用于按照设定的第一流速向每个所述混合罐供给原液；
所述去离子水供给单元，用于按照设定的第二流速向对应的所述抛光液罐供给去离子水；
所述至少一个混合罐，用于容纳所述原液与所述去离子水；
所述至少一个搅拌单元设置于对应的所述混合罐内部，用于通过搅拌所述原液与所述去离子水而使二者充分混合以形成抛光液；
其中，所述混合罐的顶部设置有柱形开口，所述柱形开口的直径小于所述混合罐的直径，且所述混合罐的底部呈漏斗状；以及，所述柱形开口及所述漏斗状的底部位置处分别设置有液位传感器，所述液位传感器用于实时监测所述混合罐内所述抛光液的液位。
2.根据权利要求1所述的抛光液存储及混合装置，其特征在于，所述搅拌单元的材质为表面涂覆有PTFE的不锈钢。
3.根据权利要求1所述的抛光液存储及混合装置，其特征在于，所述液位传感器为光感传感器或热敏传感器。
4.根据权利要求1所述的抛光液存储及混合装置，其特征在于，所述混合罐的材质为PVC或PVDF或PFA。
5.根据权利要求1所述的抛光液存储及混合装置，其特征在于，所述抛光液存储及混合装置还包括温度计，用于实时监测所述抛光液的温度。
6.根据权利要求1所述的抛光液存储及混合装置，其特征在于，所述抛光液存储及混合装置还包括PH计，用于实时监测所述抛光液的酸碱度值。
7.根据权利要求1所述的抛光液存储及混合装置，其特征在于，所述抛光液存储及混合装置还包括液体循环管路，所述液体循环管路用于在抛光液混合过程中进行液体内部循环以保证所述原液与所述去离子水混合均匀。
8.根据权利要求7所述的抛光液存储及混合装置，其特征在于，所述液体循环管路的材质为PVC或PVDF或PFA。
9.根据权利要求1所述的抛光液存储及混合装置，其特征在于，所述抛光液存储及混合装置还包括与所述混合罐对应连接的液体排出管路，所述液体排出管路用于将混合完成的抛光液供给至CMP设备以进行硅片的抛光操作。
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