[发明专利]先进流体处理方法及系统

说明书

本发明提供了形成化学组合物的方法。所述方法包括(1)在混合罐中混合多个连续材料流以形成化学组合物，每个连续材料流包括所述组合物的至少一种组分；及(2)使所述化学组合物的连续流移动到所述混合罐下游的包装台。所述混合及移动步骤连续地执行。本发明还提供了可以用以执行所述方法的系统。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年3月11日提交的美国临时申请第62/306,795号的优先权，其内容以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及连续流体处理方法以及相关系统及组件。

背景技术

混合是两种或更多种物质经组合同时每种物质的化学性质基本上保持不变的过程。然而，整体混合物的性质可能不同于组分物质的性质。因此，混合通常用以制造具有可以通过分析技术证实的一组所要物理及化学性质的介质。

举例来说，在半导体制造中，化学机械平坦化/抛光(CMP)用以使得晶圆表面扁平。此工艺需要使用含有磨料颗粒分散于液体化学组合物(例如含有酸及/或碱的那些)中的浆液。CMP浆液通常通过混合各种化学品及磨料颗粒以形成分散液(例如，胶体分散液)而制造。在CMP期间，磨料颗粒在晶圆上的移动从晶圆表面机械地去除材料。浆液中的酸或碱通过与待去除的材料反应而促进材料的化学去除。因此，所述工艺被称为“化学”“机械”抛光。为了制造具有所要性质的CMP浆液，可能有用的是过滤CMP浆液以实现分散于化学反应性试剂内的磨料颗粒的所要分布。过滤还确保最终CMP产品具有高纯度。

随着半导体晶圆变得更先进，晶圆表面上的特征变得更精细并且更复杂。平坦化这些复杂精细特征需要非常紧凑的抛光处理窗。因此，CMP工艺需要CMP浆液性质规格非常严格。这转而迫使CMP浆液制造商显著提高其生产工艺能力同时减小批次之间的变化。常规浆液生产工艺不能满足这些严格要求。

常规浆液制造工艺包括分批工艺(图2)及连续工艺(图3)。在分批工艺中，所有浆液组分逐一添加到大罐中(通常通过例如泵的流体传输单元及/或流量控制单元)，随后通过搅拌器型装置混合所述组分，接着是QC(质量控制)步骤。在那之后，混合浆液通常通过过滤台传送到包装台。分批工艺有许多缺点，包括环境占地面积大、添加及混合时间长、性质变化大、产量(throughput)低及生产成本高。

另一方面，常规连续工艺(图3)用较小的罐替换了分批工艺中的极大的罐且引入了联机静态或动态混合器。原材料逐一馈送到这些联机混合器中(但不是一起加入一个混合器中)。此设计使得所述工艺得以连续且增加了产量。然而，联机混合器小并且形成高背压。流向联机混合器的每个原材料流组分回路形成了导致显著性质变化的流量控制问题。因此，连续工艺也无法满足严格规格要求。

本发明描述了解决了这些缺点的一种先进连续工艺及相关系统。

发明内容

本发明是基于以下出乎意料的发现：使用在连续流体工艺中同时接收和混合材料(例如，制造CMP浆液的材料)的罐(例如，相对小的罐)可以减小产品变化并且减少产品浪费，从而显著增加制造效率、制造产率及产品一致性并且降低制造成本(例如，制造CMP浆液)。

在一个方面，本发明提供了一种形成化学组合物(例如，抛光组合物，例如CMP浆液)的方法。所述方法包括A)在至少一个混合罐中混合多个连续材料流以形成化学组合物，每个连续材料流包括所述化学组合物的至少一种组分；及B)使所述化学组合物的连续流移动到所述至少一个混合罐下游的包装台。所述混合及移动步骤连续地执行，所述材料流及化学组合物流处于过程稳态；并且所述至少一个混合罐中的所述混合过程包括湍流混合所述材料流、机械搅动所述材料流、回流所述化学组合物及其组合中的至少一种。