用于CMP工艺的研磨剂供应装置的制作方法

本发明涉及半导体，具体涉及用于cmp工艺的研磨剂供应装置。

背景技术：

1、随着半导体晶圆集成度的增加，平坦化作业变得非常重要，为了实现平坦化，采用chemical mechanical polishing(cmp)工艺是对晶圆进行抛光处理，以去除晶圆上杂质和颗粒。cmp工艺是以化学及机械性研磨功能进行的，其中化学性反应一般是依靠研磨剂来进行完成的，因此研磨剂是cmp工艺进行中是非常重要的耗材。而研磨剂是由粒子、添加剂和水混合制造而成。研磨剂中的添加剂需要根据cmp工艺的目的与特性进行添加不同种类，因此，各个研磨剂制造公司会把不同种类的添加剂添加到研磨剂中，其添加量也跟各研磨剂产品而异。

2、随着半导体元件的高集成度，需要的cmp工艺也越来越多样，因此对于研磨剂产品的研发也一直在进行中，近年来在去除3d nand flash(内置闪存)及dram元件中的多层膜质的段差或多层膜质方面，由cmp工艺来完成的情况越来越多。随之适用于这些工艺的研磨剂产品也越来越多，而对于某些特定的研磨剂产品，也会将bio state(生物质)作为添加剂的形式适用于研磨剂中。

3、研磨剂必须跟水混合，而在w cmp工艺及cu cmp工艺中必须与一定比例的氧化剂混合。另外混合后要经过一定时间的过滤将研磨剂内的杂质及大尺寸粒子去除。过滤工艺以后通过循环工艺确保研磨剂的固化现象及分散稳定性。以上的混合，过滤，循环过程虽然最好是在cmp设备中进行后再使用到工艺中，但是由于cmp设备空间的限制，现在使用的cmp设备无法对研磨剂进行混合，过滤，循环过程。因此，需要一个研磨剂供应装置用于研磨剂混合、过滤和循环作业。

4、使用了生物质的研磨剂存储在研磨剂供应装置是会表现出不好的特性，其之一就是滋生微生物。滋生微生物(微生物生长microbial growth)现象是指将生物质中包含的微生物成分与研磨剂混合，然后在一定的环境中微生物的固有特性会被持续维持或是浓度或大小产生变大的现象。研磨剂中的水和研磨剂供应装置中潮湿空气成为了生物质中包含的微生物成分进行微生物生长的催化剂。另外，大气中或半导体现场的各种电磁波及自然波也会起到催化作用。

5、因此，在研磨剂供应装置的存储罐内壁，输送管道和泵上都会导致微生物生长，在供给装置内成长的微生物比原来在生物质时相比大小扩大了几倍，其固有的特性发生改变的可能性也提高了。这种成长后的微生物流入研磨剂溶液时，不仅会使研磨剂固有特性发生改变还会因为微生物的腐蚀性可能导致半导体元件的良率与可靠性不良。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供用于cmp工艺的研磨剂供应装置，解决现有研磨剂供应装置易导致含有生物质的研磨剂发生微生物生长的问题。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、用于cmp工艺的研磨剂供应装置，包括存储罐，所述存储罐内设置有用于向存储罐内提供干燥气体的气体供应机构，所述气体供应机构包括竖向通气管，所述竖向通气管上设置有多个横向通气管，所述横向通气管上设置有若干喷气孔，所述竖向通气管通过供气管与供气系统连通。

4、微生物随着空气中的湿度越高或周围的温度越高就越可能转变成微生物生长现象。因此，可以通过降低空气中的湿度或温度来抑制微生物生长现象。然而对于研磨剂供应装置来说，为了让研磨剂适用到cmp工艺中会有一个符合的温度，所以不能无限制的下降研磨剂供应装置内的温度来抑制微生物生长现象。因此降低空气中的湿度才是抑制微生物生长现象合适的方法。

5、本发明的工作过程如下：

6、干燥气体通过由供气系统通过供气管进入竖向通气管中，再由竖向通气管进入横向通气管，通过喷气孔向存储罐内喷射干燥气体，以上操作持续一段时间后干燥气体会通过喷气孔扩散到整个存储罐内，随着存储罐内干燥气体量的增加，湿度就会降低，这就满足了抑制微生物生长现象的条件。

7、本发明通过在用于存储研磨剂的存储罐内增加一个气体供应机构，通过该气体供应机构能够向存储罐内通入干燥气体，采用干燥气体降低存储罐内的空气湿度，降低含有生物质的研磨剂内发生微生物生长的现象。

8、此外，通入研磨剂的气流能够在一定程度上避免研磨剂固化。

9、进一步地，竖向通气管对称设置有两个，两个竖向通气管以存储罐的中心轴为对称轴呈对称设置，所述竖向通气管固定在存储罐的内壁上，所述横向通气管为环形管，所述环形管与两个竖向通气管均连通，所述环形管贴设在存储罐的内壁，或横向通气管为直管，所述直管的两端分别与两个竖向通气管连通。

10、进一步地，竖向通气管和横向通气管的材质均为pps(polyphenylene sulfide)或peek(polyetheretherketone)。

11、进一步地，喷气孔为圆形孔，所述圆形孔的半径为0.1mm～10mm。

12、进一步地，存储罐内设置有湿度传感器。

13、所述湿度传感器能够实时监控存储罐内的湿度，以便实时通过通入干燥气体对存储罐内的湿度进行调节。

14、进一步地，存储罐的底部通过立柱与底座连接，所述存储罐的底部设置有循环管，所述循环管上设置有循环泵。

15、通过循环管和循环泵实现对存储罐内研磨剂的循环作用。

16、进一步地，存储罐上设置有排出管，所述排出管用于将研磨剂导出存储罐，所述排出管的顶部伸出存储罐，所述排出管的底部插入研磨剂内且与存储罐的内底部之间具有一定间距。

17、本发明在使用之前可以静置一段时间，将研磨剂中的大尺寸颗粒沉淀，排出管的底部与存储罐的内底部之间具有一定间距的设置方式能够避免排出管吸入沉淀后大尺寸颗粒。

18、进一步地，排出管的底部设置有滤网。

19、进一步地，还包括颗粒尺寸检测机构，所述颗粒尺寸检测机构包括检测管和颗粒尺寸检测机构，所述检测管一端插入研磨剂内，另一端与颗粒尺寸检测机构连接，所述颗粒尺寸检测机构内设置有颗粒尺寸检测传感器。

20、所述颗粒尺寸检测传感器为现有技术，能够对研磨剂中的颗粒进行尺寸检测，当检测结果为合格后再导出研磨剂使用与cmp工艺。

21、进一步地，存储罐为顶部开口的筒状结构，且所述存储罐的顶部开口处配合设置有端盖。

22、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

23、1、本发明通过在用于存储研磨剂的存储罐内增加一个气体供应机构，不仅能够降低存储罐的空气湿度，降低微生物生长现象，且通入研磨剂的气流能够在一定程度上避免研磨剂固化。

24、2、本发明能够防止因研磨剂供应装置中的微生物生长现象引起的研磨剂特性变化，另外还能抑制了因研磨剂特性变化引起的cmp工艺的去除量变化，选择性变化。

25、3、本发明能够在一定程度上提高半导体的良品率。

技术特征：

1.用于cmp工艺的研磨剂供应装置，包括存储罐(1)，其特征在于，所述存储罐(1)内设置有用于向存储罐(1)内提供干燥气体的气体供应机构(2)，所述气体供应机构(2)包括竖向通气管(21)，所述竖向通气管(21)上设置有多个横向通气管(22)，所述横向通气管(22)上设置有若干喷气孔，所述竖向通气管(21)通过供气管(3)与供气系统连通。

2.根据权利要求1所述的用于cmp工艺的研磨剂供应装置，其特征在于，所述竖向通气管(21)对称设置有两个，两个竖向通气管(21)以存储罐(1)的中心轴为对称轴呈对称设置，所述竖向通气管(21)固定在存储罐(1)的内壁上，所述横向通气管(22)为环形管，所述环形管与两个竖向通气管(21)均连通，所述环形管贴设在存储罐(1)的内壁，或横向通气管(22)为直管，所述直管的两端分别与两个竖向通气管(21)连通。

3.根据权利要求1所述的用于cmp工艺的研磨剂供应装置，其特征在于，所述竖向通气管(21)和横向通气管(22)的材质均为pps或peek。

4.根据权利要求1所述的用于cmp工艺的研磨剂供应装置，其特征在于，所述喷气孔为圆形孔，所述圆形孔的半径为0.1mm～10mm。

5.根据权利要求1所述的用于cmp工艺的研磨剂供应装置，其特征在于，所述存储罐(1)内设置有湿度传感器。

6.根据权利要求1所述的用于cmp工艺的研磨剂供应装置，其特征在于，所述存储罐(1)的底部通过立柱(13)与底座(14)连接，所述存储罐(1)的底部设置有循环管(12)，所述循环管(12)上设置有循环泵。

7.根据权利要求1所述的用于cmp工艺的研磨剂供应装置，其特征在于，所述存储罐(1)上设置有排出管(11)，所述排出管(11)用于将研磨剂导出存储罐(1)，所述排出管(11)的顶部伸出存储罐(1)，所述排出管(11)的底部插入研磨剂内且与存储罐(1)的内底部之间具有一定间距。

8.根据权利要求7所述的用于cmp工艺的研磨剂供应装置，其特征在于，所述排出管(11)的底部设置有滤网。

9.根据权利要求1所述的用于cmp工艺的研磨剂供应装置，其特征在于，还包括颗粒尺寸检测机构(4)，所述颗粒尺寸检测机构(4)包括检测管(41)和颗粒尺寸检测机构(42)，所述检测管(41)一端插入研磨剂内，另一端与颗粒尺寸检测机构(42)连接，所述颗粒尺寸检测机构(42)内设置有颗粒尺寸检测传感器(43)。

10.根据权利要求1-9任一项所述的用于cmp工艺的研磨剂供应装置，其特征在于，所述存储罐(1)为顶部开口的筒状结构，且所述存储罐(1)的顶部开口处配合设置有端盖。

技术总结
本发明公开了用于CMP工艺的研磨剂供应装置，包括存储罐，所述存储罐内设置有用于向存储罐内提供干燥气体的气体供应机构，所述气体供应机构包括竖向通气管，所述竖向通气管上设置有多个横向通气管，所述横向通气管上设置有若干喷气孔，所述竖向通气管通过供气管与供气系统连通。本发明通过在用于存储研磨剂的存储罐内增加一个气体供应机构，不仅能够降低存储罐的空气湿度，降低微生物生长现象，且通入研磨剂的气流能够在一定程度上避免研磨剂固化。

技术研发人员：李善雄
受保护的技术使用者：成都高真科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12