TW202303743A - 一種拋光液存儲及混合裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明實施例公開了一種拋光液存儲及混合裝置，其中，所述拋光液存儲及混合裝置包括：原液供給單元，去離子水供給單元，至少一個混合罐以及至少一個攪拌單元；其中，所述原液供給單元，用於按照設定的第一流速向每個所述混合罐供給原液；所述去離子水供給單元，用於按照設定的第二流速向對應的所述拋光液罐供給去離子水；所述至少一個混合罐，用於容納所述原液與所述去離子水；所述至少一個攪拌單元設置於對應的所述混合罐內部，用於通過攪拌所述原液與所述去離子水而使二者充分混合以形成拋光液。

Description

一種拋光液存儲及混合裝置
本發明實施例屬於半導體製造技術領域，尤其關於一種拋光液存儲及混合裝置。
眾所周知，在矽片加工過程中拋光步驟通常採用的是化學機械拋光（Chemical Mechanical Polishing，CMP）設備，對矽片表面進行化學機械拋光是控制矽片表面缺陷和顆粒汙染物的關鍵步驟。可以理解的是，在對矽片進行化學研磨拋光的過程中，需要源源不斷地為矽片提供拋光液，以利用鹼性拋光液與裸露的矽片表面進行化學反應生成矽酸鹽，進而通過矽片與拋光墊的機械摩擦作用去除矽片表面的矽酸鹽，以將矽片新的表面裸露出來，再通過矽片新的表面與拋光液發生氧化反應生成矽酸鹽，直到獲得好的平坦度和顆粒水準的矽片。需要說明的是，整個化學機械拋光步驟過程對拋光液的要求很高，拋光液的稀釋比、溫度和濃度的有效控制有利於控制整個拋光過程中的拋光精度。
有鑑於此，本發明實施例期望提供一種拋光液存儲及混合裝置；能夠精確的控制拋光液的稀釋比、溫度、濃度和純度，有效降低拋光液混合異常的風險，提高矽片的拋光效率和精度。
本發明實施例的技術方案是這樣實現的： 本發明實施例提供了一種拋光液存儲及混合裝置，所述拋光液存儲及混合裝置包括：原液供給單元，去離子水供給單元，至少一個混合罐以及至少一個攪拌單元；其中， 所述原液供給單元，用於按照設定的第一流速向每個所述混合罐供給原液； 所述去離子水供給單元，用於按照設定的第二流速向對應的所述拋光液罐供給去離子水； 所述至少一個混合罐，用於容納所述原液與所述去離子水； 所述至少一個攪拌單元設置於對應的所述混合罐內部，用於通過攪拌所述原液與所述去離子水而使二者充分混合以形成拋光液； 其中，所述混合罐的頂部設置有柱形開口，所述柱形開口的直徑小於所述混合罐的直徑，且所述混合罐的底部呈漏斗狀；以及，所述柱形開口及所述漏斗狀的底部位置處分別設置有液位感測器，所述液位感測器用於即時監測所述混合罐內所述拋光液的液位。
本發明實施例提供了一種拋光液存儲及混合裝置；上述拋光液存儲及混合裝置通過在混合罐的頂部設置柱形開口，且柱形開口的直徑小於混合罐的直徑，使得在攪拌過程中能夠抑制拋光液的溢出及所述拋光液溫度的散失；混合罐的底部呈漏斗狀用於確保拋光液能夠完全排出；同時，柱形開口及漏斗狀的底部位置處分別設置有液位感測器，用於即時監測混合罐內拋光液的液位，能夠精確控制拋光液的稀釋比，提高矽片的拋光品質及拋光效率。
為利 貴審查委員了解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達到之功效，茲將本發明配合附圖及附件，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的申請範圍，合先敘明。
在本發明實施例的描述中，需要理解的是，術語“長度”、“寬度”、“上”、“下”、“前”、“後”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“頂”、“底”“內”、“外”等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明實施例和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
此外，術語“第一”、“第二”僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個所述特徵。在本發明實施例的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
在本發明實施例中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係。對於本領域的具通常知識者而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明實施例中的具體含義。
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。
參見圖1，其示出了相關CMP步驟使用的拋光液存儲及混合裝置1，由圖1可以看出，相關的拋光液存儲及混合裝置1中使用的是圓柱狀的混合罐11，以容納原液和去離子水通過充分混合形成拋光液，其體積大約為60L；同時，為了確保並及時監控拋光液的使用狀態以及供給狀態，在混合罐11的外側分別高液位處及低液位處分別設置有液位感測器12，用於即時監測混合罐11中拋光液的液位；可以理解地，在具體實際中，通過液位感測器12能夠便於操作人員及時掌握混合罐11中拋光液的液位以控制拋光液的稀釋比，進而避免影響矽片的拋光品質。但是，由於液位感測器12對液位高度範圍的感應存在誤差，且結合目前混合罐11的形狀可知，當液位感測器12的高度誤差範圍為1cm時，誤差液位體積為誤差面積乘以1cm，因此若降低液位感測器12感應處的表面積，則由液位感測器12引起的誤差液位體積會降低，進而能夠降低由液位感測器12的誤差造成的拋光液稀釋比波動大的問題，可以理解地，拋光液的稀釋比若波動大，極易引起矽片拋光量的去除波動，最終影響矽片的平坦度。此外，拋光液混合後混合罐11底部殘留的顆粒也極易影響矽片的拋光品質與拋光效率；且混合罐11大口徑的開口會加劇拋光液的揮發，易引起拋光液溫度和濃度的波動。
基於上述闡述，本發明實施例期望提供一種拋光液的存儲及混合裝置，以解決在化學機械拋光加工過程中因拋光液存儲及混合裝置設計不合理而導致的拋光液稀釋比、溫度、濃度以及純度波動異常的問題。參見圖2，其示出了本發明實施例提供的一種拋光液存儲及混合裝置2，所述拋光液存儲及混合裝置2包括：原液供給單元21，去離子水供給單元22，至少一個混合罐23以及至少一個攪拌單元24；其中， 所述原液供給單元21，用於按照設定的第一流速向每個所述混合罐23供給原液； 所述去離子水供給單元22，用於按照設定的第二流速向對應的所述混合罐23供給去離子水； 所述至少一個混合罐23，用於容納所述原液與所述去離子水； 所述至少一個攪拌單元24設置於對應的所述混合罐23內部，用於通過攪拌所述原液與所述去離子水而使二者充分混合以形成拋光液； 其中，所述混合罐23的頂部設置有柱形開口231，所述柱形開口231的直徑小於所述混合罐23的直徑，使得在攪拌過程中能夠抑制所述拋光液的溢出及所述拋光液溫度的散失，且所述混合罐23的底部呈漏斗狀以確保所述拋光液能夠完全排出；以及，所述柱形開口231及所述漏斗狀的底部位置處分別設置有液位感測器12，所述液位感測器12用於即時監測所述混合罐23內所述拋光液的液位。
對於圖2所示的拋光液存儲及混合裝置2，通過在混合罐23的頂部設置柱形開口231，且柱形開口231的直徑小於混合罐23的直徑，使得在攪拌過程中能夠抑制拋光液的溢出及所述拋光液溫度的散失；混合罐23的底部呈漏斗狀用於確保拋光液能夠完全排出；同時，柱形開口231及漏斗狀的底部位置處分別設置有液位感測器12能夠即時監測混合罐23內拋光液的液位，以精確控制拋光液的稀釋比。
需要說明的是，圖2中的原液供給單元21可以為圖3所示的原液罐31，且原液罐31的頂部設置有柱形開口，且柱形開口的直徑小於原液罐31的直徑以抑制原液溫度的散失，且原液罐31的底部呈漏斗狀以確保原液能夠完全排出；以及原液罐31的柱形開口以及漏斗狀的底部位置處分別設置有液位感測器12，用於即時監測原液的流量，從而以精確控制混合後拋光液中原液所占的百分比。
當然，在具體實施過程中，也可以採用計量泵的形式按照設定的第一流速向混合罐23供給原液。
另一方面，在具體實施過程中，圖2所示的拋光液存儲及混合裝置2包括多個混合罐23，例如圖2中的包含有2個混合罐23以確保當1個混合罐23中的拋光液處於攪拌混合過程時，能夠切換為另一個混合罐23為CMP設備正常供給拋光液，從而使得矽片的拋光加工不受影響。在本發明實施例中，對混合罐23的數量不作限定，具體以實際生產需求為準。
對於圖2所示的拋光液存儲及混合裝置2，在一些可能的實施方式中，所述攪拌單元24的材質為表面塗覆有聚四氟乙烯（Poly Tetra Fluoroethylene，PTFE）的不銹鋼。
對於圖2所示的拋光液存儲及混合裝置2，在一些可能的實施方式中，所述液位感測器為光感感測器或熱敏感測器，以通過光電效應或熱敏特性即時監測拋光液的液位，進而精確掌控混合罐23中拋光液的稀釋比；同時也能夠即時監測混合罐23中拋光液的剩餘液量，能夠及時補給拋光液或切換其他混合罐23為CMP設備供給拋光液。
對於圖2所示的拋光液存儲及混合裝置2，在一些可能的實施方式中，所述混合罐的材質為聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride，PVC）或聚偏二氟乙烯（Polyvinylidene Fluoride，PVDF）或可溶性聚四氟乙烯（Polyfluoroalkoxy，PFA）。
對於圖2所示的拋光液存儲及混合裝置2，在一些可能的實施方式中，如圖2所示，所述拋光液存儲及混合裝置2還包括溫度計25，用於即時監測所述拋光液的溫度，以能夠及時掌握拋光液的溫度，避免對矽片拋光加工造成不良影響。
對於圖2所示的拋光液存儲及混合裝置2，在一些可能的實施方式中，如圖2所示，所述拋光液存儲及混合裝置2還包括pH計26，用於即時監測所述拋光液的酸鹼度值。可以理解地，拋光液的酸鹼度對矽片的拋光品質極其重要，在拋光液的混合攪拌過程中由於液體的蒸發可能會造成拋光液酸鹼度值的變化，因此，在具體實施過程中，需要即時監測拋光液的酸鹼度。
對於圖2所示的拋光液存儲及混合裝置2，在一些可能的實施方式中，如圖2所示，所述拋光液存儲及混合裝置2還包括液體循環管路27，所述液體循環管路27用於在拋光液混合過程中進行液體內部循環以保證所述原液與所述去離子水混合均勻。可以理解地，為了原液與去離子水完全混合均勻，除了採用攪拌單元24不斷攪拌外，採用液體循環管路27進行液體內部的循環能夠提高原液與去離子水的混合均勻性。
對於上述的實施方式，在一些示例中，所述液體循環管路27的材質為聚氯乙烯或聚偏二氟乙烯或可溶性聚四氟乙烯。
對於圖2所示的拋光液存儲及混合裝置2，在一些可能的實施方式中，如圖2所示，所述拋光液存儲及混合裝置2還包括與所述混合罐對應連接的液體排出管路28，所述液體排出管路28用於將混合完成的拋光液供給至CMP設備以對矽片進行拋光操作。
需要說明的是：本發明實施例所記載的技術方案之間，在不衝突的情況下，可以任意組合。
以上僅為本發明之較佳實施例，並非用來限定本發明之實施範圍，如果不脫離本發明之精神和範圍，對本發明進行修改或者等同替換，均應涵蓋在本發明申請專利範圍的保護範圍當中。
1:拋光液存儲及混合裝置 11:混合罐 12:液位感測器 2:拋光液存儲及混合裝置 21:原液供給單元 22:去離子水供給單元 23:混合罐 24:攪拌單元 25:溫度計 26:pH計 27:液體循環管路 28:體排出管路 231:柱形開口 31:原液罐
圖1為本發明實施例提供的相關的拋光液存儲及混合裝置結構示意圖； 圖2為本發明實施例提供的一種拋光液存儲及混合裝置結構示意圖； 圖3為本發明實施例提供的原液罐結構示意圖。
12:液位感測器
2:拋光液存儲及混合裝置
21:原液供給單元
22:去離子水供給單元
23:混合罐
24:攪拌單元
25:溫度計
26:pH計
27:液體循環管路
28:體排出管路
231:柱形開口

Claims (9)

  1. 一種拋光液存儲及混合裝置，所述拋光液存儲及混合裝置包括：原液供給單元，去離子水供給單元，至少一個混合罐以及至少一個攪拌單元；其中， 所述原液供給單元，用於按照設定的第一流速向每個所述混合罐供給原液； 所述去離子水供給單元，用於按照設定的第二流速向對應的所述拋光液罐供給去離子水； 所述至少一個混合罐，用於容納所述原液與所述去離子水； 所述至少一個攪拌單元設置於對應的所述混合罐內部，用於通過攪拌所述原液與所述去離子水而使二者充分混合以形成拋光液； 其中，所述混合罐的頂部設置有柱形開口，所述柱形開口的直徑小於所述混合罐的直徑，且所述混合罐的底部呈漏斗狀；以及，所述柱形開口及所述漏斗狀的底部位置處分別設置有液位感測器，所述液位感測器用於即時監測所述混合罐內所述拋光液的液位。
  2. 如請求項1所述之拋光液存儲及混合裝置，其中，所述攪拌單元的材質為表面塗覆有PTFE的不銹鋼。
  3. 如請求項1所述之拋光液存儲及混合裝置，其中，所述液位感測器為光感感測器或熱敏感測器。
  4. 如請求項1所述之拋光液存儲及混合裝置，其中，所述混合罐的材質為PVC或PVDF或PFA。
  5. 如請求項1所述之拋光液存儲及混合裝置，所述拋光液存儲及混合裝置還包括溫度計，用於即時監測所述拋光液的溫度。
  6. 如請求項1所述之拋光液存儲及混合裝置，所述拋光液存儲及混合裝置還包括pH計，用於即時監測所述拋光液的酸鹼度值。
  7. 如請求項1所述之拋光液存儲及混合裝置，所述拋光液存儲及混合裝置還包括液體循環管路，所述液體循環管路用於在拋光液混合過程中進行液體內部循環以保證所述原液與所述去離子水混合均勻。
  8. 如請求項7所述之拋光液存儲及混合裝置，其中，所述液體循環管路的材質為PVC或PVDF或PFA。
  9. 如請求項1所述之拋光液存儲及混合裝置，所述拋光液存儲及混合裝置還包括與所述混合罐對應連接的液體排出管路，所述液體排出管路用於將混合完成的拋光液供給至CMP設備以進行矽片的拋光操作。
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