CN101273317A - 使用点工艺控制搅拌机系统及相应方法 - Google Patents
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Abstract
提供了一种将化学溶液浴液维持在希望浓度的搅拌机系统。该搅拌机系统包括搅拌机单元(100)，该搅拌机单元构造成接收和混合至少两种化合物(例如氨和过氧化氢)并将包括选定浓度化合物的混合物的溶液输送到罐(2)内，所述罐保持选定体积的化学溶液浴液。该搅拌机系统还包括控制器(110)，该控制器构造成将化学溶液浴液中的至少一种化合物维持在选定浓度范围内。所述控制器控制下列至少其中之一：控制搅拌机单元的操作，以将输送到罐的溶液中的化合物浓度维持在选定浓度范围内；以及，当化学溶液浴液中所述化合物的浓度落在目标范围之外时，控制流入和流出罐的溶液流量的改变。
Description
技术领域
本发明涉及使用点(point-of-use)搅拌机，其控制输送到化学输送系统例如半导体加工设备的化学溶液的浓度。
背景技术
在半导体制造工业例如晶片清洗和蚀刻工艺中，通常使用化学溶液进行晶片清洗和蚀刻工艺。由于化学品浓度的变化引起蚀刻速度的不确定并因此造成加工偏差，故反应物以希望比例的精确混合非常重要。
半导体制造工业中化学溶液所用的化合物的示例包括但不限于氢氟酸(HF)、氟化铵(NH4F)、盐酸(HCI)、硫酸(H2SO4)、醋酸(CH3OOH)、氨或氢氧化铵(NH4OH)、氢氧化钾(KOH)、乙烯二胺(EDA)、过氧化氢(H2O2)、硝酸(HNO3)以及它们的其中任意一种或多种的组合。例如，标准的SC-1型清洗液包括脱离子水(DIW)中的氢氧化铵和过氧化氢混合物。标准的SC-2型清洗液包括过氧化氢与盐酸的水性混合物。此外，对于特定的操作而言，还可以在这类清洗液混合物中加入表面活性剂和/或其他清洗剂，从而增强清洗液的性能。
清洗液混合物可以不在现场/远离现场制备，然后运输到终点位置或清洗工艺的使用点(例如，诸如清洗浴罐或用于半导体晶片清洗工艺的罐等设备)。或者，更理想的情况是，在输送到清洗工艺前，使用合适的混合器或搅拌机系统在使用点制备清洗液混合物。
包含化合物混合物的化学溶液的一个问题在于，由于在设备中使用化学溶液时发生分解反应，最终溶液中一种或多种化合物的浓度可能变得难于精确控制。例如，对于半导体工艺而言，在使用不稳定的化合物的铜浆料应用中，在化学成分中添加诸如过硫酸铵(APS)等化合物可导致最终混合物中H2O2和/或其他组分的分解，这将会引起化学溶液中组分的最终浓度出现不希望的改变。
例如，在使用SC-1清洗液的传统系统中，通常是在需要时直接将H2O2和/或NH4OH加入设备(例如，清洗槽)中，以解决清洗液中的这种分解。但是，向清洗液中增加或添增一种或一种以上这些化合物会导致清洗液中的其他化合物稀释，由此不能确保工艺过程中最终清洗液中化合物的精确浓度。
因此，期望提供一种向工艺输送由两种或两种以上选定浓度的化合物混合在一起形成的化学溶液的有效系统，同时在工艺循环期间将最终溶液中化合物的浓度精确维持在可接受的水平或范围内。
发明内容
这里描述使用点工艺控制搅拌机系统及其相应方法，其有效地输送诸如半导体晶片清洗工艺等工艺中使用的化学溶液并将化学溶液维持在选定浓度。
一种用于将化学溶液浴液(chemical solution bath)维持在希望浓度的搅拌机系统包括搅拌机单元，该搅拌机单元构造成接收和混合至少两种化合物并将包括选定浓度化合物的混合物的溶液输送到罐中，该罐保持选定体积的至少一种化学溶液浴液。搅拌机系统还包括控制器，该控制器构造成将化学溶液浴液中的至少一种化合物维持在选定的浓度范围内。该控制器控制下列至少其中之一：控制搅拌机单元的操作，以将输送到罐的溶液中的至少一种化合物的浓度维持在选定的浓度范围内，以及，当化学溶液浴液中所述至少一种化合物的浓度落在目标范围之外时，控制流入和流出罐的溶液流量的改变。
在另一实施例中，一种向罐供应化学溶液的方法包括：向搅拌机单元供应至少两种化合物，以形成选定浓度下的所述至少两种化合物的混合溶液，并从该搅拌机单元向罐供应所述混合溶液，以在罐内形成化学溶液浴液，其中，化学溶液浴液具有选定体积。通过下列至少其中之一将化学溶液浴液中的至少一种化合物的浓度维持在选定浓度范围内：控制搅拌机单元以将输送到罐的溶液中至少一种化合物的浓度维持在选定浓度范围内；以及，当化学溶液浴液中所述至少一种化合物的浓度落在目标范围之外时改变流入和流出罐的溶液流量。
尽管在一个或多个设备的处理操作过程中可能发生化学溶液内的化合物分解和/或其他反应，所述系统和相应的方法特别适用于维持半导体应用中化学溶液的浓度(例如，用于维持包括氢氧化铵和过氧化氢的SC-1清洗液)在可接受的浓度范围内。而且，这种使用点搅拌机系统设计成紧靠或基本靠近任意一个或多个工艺设备(process tool)，或者可选地，集成为一个或多个工艺设备的部件或部分。此外，该搅拌机系统可构造成向多个工艺设备供应精确浓度下的化学溶液。
根据下面特别结合附图对本发明具体实施例的详细说明，上述以及其他的特征和优点将会变得明显，在附图中，相同的附图标记用来指示相同的部件。
附图说明
图1是包括清洗槽的半导体晶片清洗系统的示例性实施例的示意图，清洗槽连接使用点工艺控制搅拌机系统，在清洗过程中，该搅拌机系统制备清洗液并将清洗液输送到清洗槽中；
图2是图1的工艺控制搅拌机系统的示例性实施例的示意图。
具体实施方式
这里描述了使用点工艺控制搅拌机系统，该系统包括至少一个搅拌机单元，该搅拌机单元用于接收至少两种化合物并将其混合在一起以输送到一个或多个包括化学槽的容器或罐中，该化学槽有助于半导体晶片或其他部件的处理(例如，清洗)。罐内的化学溶液维持在选定的体积和温度下，所述搅拌机系统可构造成连续地向一个或多个罐输送化学溶液，或者可选地，仅在需要时向所述一个或多个罐输送化学溶液(如下所述)，从而将罐内化合物的浓度维持在希望范围内。
罐可以是工艺设备的一部分，从而所述搅拌机系统向包括选定容积化学槽的工艺设备直接提供化学溶液。工艺设备可以是处理半导体晶片或其他部件(例如，通过蚀刻工艺、清洗工艺等)的任何传统或其他合适的设备。可选地，搅拌机系统可向一个或多个保持或贮藏罐供应化学溶液，所述贮藏罐随后向一个或多个工艺设备供应化学溶液。
在一个优选实施例中，提供了一种使用点工艺控制搅拌机系统，该系统构造成在化学溶液中的一种或多种化合物浓度落在选定目标范围之外时增加向一个或多个罐供应化学溶液的流量，从而在向罐中供应具有希望的化合物浓度的新鲜化学溶液的同时从罐中快速排出不需要的化学溶液。
图1中描述的是系统1的一个示例性实施例，包括使用点工艺控制搅拌机系统10，其结合有用于清洗半导体晶片或其他部件的工艺设备，其形式为清洗罐2。可选地，如上所述，罐2可以是向一个或多个半导体工艺设备供应希望浓度的化学物的贮藏罐。
清洗罐2的入口通过流动管线4连接到搅拌机单元100上。在本实施例中，在搅拌机单元100中形成并供应给清洗罐2的清洗液是SC-1清洗液，其中，氢氧化铵(NH4OH)通过供应管线102供应到搅拌机单元，过氧化氢(H2O2)通过供应管线104供应到搅拌机单元，而脱离子水(DIW)通过供应管线106供应到搅拌机单元。但是，应该注意到，所述的搅拌机系统可以构造成向任何类型的设备中供应任意选定数量(即，两种或两种以上)的选定浓度化合物的混合物，其中，混合物可包括诸如氢氟酸(HF)、氟化铵(NH4F)、盐酸(HCl)、硫酸(H2SO4)、醋酸(CH3OOH)、氢氧化铵(NH4OH)、氢氧化钾(KOH)、乙烯二胺(EDA)、过氧化氢(H2O2)以及硝酸(HNO3)等化合物。
此外，对于特定的应用而言，可以在清洗液中加入任何合适的表面活性剂和/或其他化学添加剂(例如，过硫酸铵或APS)，以增强清洗效果。流动管线6可选地与搅拌机单元100和罐2的入口之间的流动管线4连接，以有助于将这类添加剂加入清洗槽中使用的清洗液中。
适当地确定罐2的尺寸并将其构造成在该罐内保持选定量的清洗液(例如，足够形成用于清洗操作的清洗槽)。如上所述，清洗液可以以一种或多种选定的流量连续地从搅拌机单元100供应到罐2中。可选地，可以仅仅在选定时间段中将清洗液从搅拌机单元供应到罐中(例如，在刚开始填充罐时，以及当罐内清洗液中的一种或多种组分含量落在选定或目标浓度范围之外时)。罐2还构造成具有溢流段和出口，使得在清洗液以下面描述的方式连续供给到和/或回流到罐中时，清洗液能通过溢流管线8从罐中流出，同时维持罐内具有选定的清洗液量。
该罐还设有与排放管线10连接的排放口，其中，排放管线10包括阀12，选择性地控制该阀，以有助于如下面所述在选定期间以更快的速度从罐中排出和排除清洗液。排放阀12优选是一种由控制器110(在下面详细描述)自动控制的电子阀。溢流和排放管线8和10连接到流动管线14，流动管线14包括设置于其中的泵15，以有助于将从罐2中排除的清洗液输送到回流管线26以及/或者收集地点或其他处理地点，如下所述。
浓度监控单元16设置在管线14上泵15的下游位置。该浓度监控单元16包括至少一个传感器，所述传感器构造成当清洗液流经管线14时测量清洗液中一种或多种化合物(例如，H2O2和/或NH4OH)的浓度。浓度监控单元16的传感器可以是任意合适的类型，以有助于对清洗液中感兴趣的一种或多种化合物进行精确的浓度测量。优选地，该系统中所用的浓度传感器是无电极导电探针和/或折射率(RI)探测器，包括但不限于AC环形线圈传感器--例如市场上有售的GLI International，Inc.(Colorado)的型号3700系列类型、RI探测器--例如市场上有售的SwagelokCompany(Ohio)的型号CR-288类型、以及声波标记图(acoustic signature)传感器--例如市场上有售的Mesa Laboratories，Inc.(Colorado)的类型。
流动管线22连接浓度监控单元16的出口和三通阀24的入口。该三通阀优选是电子阀，其由控制器110根据单元16提供的浓度测量按下述方式自动控制。回流管线26与阀24的出口相连并延伸到罐2的入口，以有助于在正常的系统运转期间来自溢流管线8的溶液回流到罐中(如下所述)。排放管线28从阀24的另一出口延伸，以有助于在溶液中的一种或多种组分浓度落到目标范围之外时(通过管线8和/或管线14)从罐2中排除溶液。
回流管线26可包括任意合适数量和类型的温度、压力和/或流量传感器以及一个或多个合适的换热器以有助于在溶液回流到罐2中时控制热量、温度和流量。回流管线有助于在系统运转期间控制罐内溶液浴液的温度。此外，沿着流动管线26可以设置任意合适数量的过滤器和/或泵(例如，除了泵15之外)，以有助于回流到罐2中的溶液的过滤和流量控制。
工艺控制搅拌机系统10包括控制器110，其根据浓度监控单元16得到的浓度测量自动控制搅拌机单元的部件和排放阀12。如下所述，该控制器根据浓度监控单元16测量到的流出罐2的清洗液中一种或多种化合物的浓度来控制流出搅拌机单元100的清洗液流量以及罐2中清洗液的排出或回收。
控制器110通过任意合适的电线或无线通信链路与排放阀12、浓度监控单元16和阀24、以及搅拌机单元100中的某些部件通信(如图1中虚线20所示)，以有助于根据从浓度监控单元接收的测量数据控制搅拌机单元和排放阀。该控制器可包括可编程实现任意一种或多种合适类型的过程控制如比例-积分-微分(PID)反馈控制的处理器。一种适用于该工艺控制搅拌机系统的示例性控制器是市场上有售的Siemens Corporation(Georgia)的PLC Simatic S7-300系统。
如上所述，搅拌机单元100独立地接收氢氧化铵、过氧化氢和脱离子水(DIW)供给流，它们以合适的浓度和流量互相混合，从而获得具有希望的化合物浓度的SC-1清洗液。控制器110控制搅拌机单元100内每种化合物的流动，以获得希望的最终浓度并进一步控制SC-1清洗液的流量以形成罐2中的清洗槽。
图2中描述了搅拌机单元的一种示例性实施例。具体地，用于向搅拌机单元100供应NH4OH、H2O2和DIW的供应管线102、104和106各自包括止回阀111、113、115以及设置在所述止回阀下游的电子阀112、114、116。每个供应管线的电子阀都与控制器110(例如，通过电线或无线链路)通信以有助于在系统运转过程中控制器对电子阀的自动控制。NH4OH和H2O2的供应管线102和104分别与电子三通阀118、120连接，所述三通阀与控制器110(通过电线或无线链路)通信并且设置在第一电子阀112、114的下游。
所述DIW供应管线106包括设置在电子阀116下游的压力调节器122，用于控制流入系统100的DIW的压力和流量，在调节器122的下游，管线106进一步分成三路流动管线。从主管线106分出的第一分支管线124包括设置在该分支管线上并可选地由控制器110控制的流量控制阀125，管线124进一步与第一静态混合器134相连。第二分支管线126从主管线106延伸到三通阀118的入口，该三通阀118还与NH4OH流动管线102相连。此外，第三分支管线128从主管线106延伸到三通阀120的入口，该三通阀120还与H2O2流动管线104相连。因此，各个NH4OH和H2O2流动管线的三通阀有助于将DIW添加到这些流中，从而在系统运转过程中选择性地调节蒸馏水中氢氧化铵和过氧化氢的浓度，然后在搅拌机单元的静态混合器中将它们相互混合。
NH4OH流动管线130在阀125和静态混合器134之间的位置处将氢氧化铵供应管线的三通阀118出口和脱离子水供应管线的第一分支管线124相连。可选地，流动管线130可包括可由控制器110自动控制的流量控制阀132，以增强供应给第一静态混合器的氢氧化铵的流量控制。供应给第一静态混合器134的氢氧化铵和脱离子水在混合器中合并，获得混合的且大致均匀的溶液。流动管线135与第一静态混合器的出口相连并延伸到与第二静态混合器142相连。沿流动管线135设置有任意一种或多种合适的浓度传感器136(例如，任意上面所述类型的一种或多种无电极传感器或RI探测器)，其确定溶液中氢氧化铵的浓度。浓度传感器136与控制器110通信，从而提供从第一静态混合器中流出的溶液中氢氧化铵的测量浓度。这进而有助于在输送到第二静态混合器142之前对这种溶液中氢氧化铵浓度的控制，这是通过控制器选择性地和自动地操作NH4OH和DIW供应管线的其中一条或两条上的任意的阀实现的。
H202流动管线138与三通阀120的出口相连，该三通阀与H2O2供应管线相连。流动管线138从三通阀120延伸出并在浓度传感器136与第二静态混合器142之间的位置处与流动管线135相连。可选地，流动管线138可包括可由控制器110自动控制的流量控制阀140，以增强供应给第二静态混合器的过氧化氢的流量控制。第二静态混合器142将从第一静态混合器134接收的DIW稀释的NH4OH溶液与来自H2O2供应管线的H2O2溶液混合，形成混合的且大致均匀的氢氧化铵、过氧化氢以及脱离子水的SC-1清洗液。流动管线144接收来自第二静态混合器的混合清洗液并与电子三通阀148的入口相连。
沿流动管线144、在阀148上游的位置处设置有至少一种合适的浓度传感器146(例如，任意上面所述类型的一种或多种无电极传感器或RI探测器)，其确定清洗液中过氧化氢和氢氧化铵中至少其中之一的浓度。浓度传感器146也与控制器110通信，用于向控制器提供测得的浓度信息，这进而有助于清洗液中氢氧化铵和/或过氧化氢的浓度控制，这是通过控制器选择性地和自动地操作NH4OH、H2O2和DIW供应管线的其中一条或多条上的任意的阀实现的。可选地，可以在传感器146与阀148之间的流动管线144上设置压力调节器147，用于控制清洗液的压力和流量。
排放管线150与三通阀148的出口相连，而流动管线152从三通阀148的另一个出口伸出。控制器110选择性地和自动地操作该三通阀，以有助于对输送到罐2的从搅拌机单元中流出的清洗液的量以及转向到排放管线150的量进行控制。此外，电子阀154沿流动管线152设置并由控制器110自动控制，从而进一步控制清洗液从搅拌机单元到罐2的流动。流动管线152变成图1所示的流动管线4，用于向罐2输送SC-1清洗液。
设置在搅拌机单元100内的电子阀和浓度传感器系列与控制器110结合，有助于在系统操作过程中精确控制流向罐的清洗液流量以及改变清洗液流量时清洗液中过氧化氢和过氧化铵的浓度。此外，当过氧化氢和过氧化铵的其中一种或两种的浓度超出清洗液可接受的范围时，罐2的排放管线14上设置的浓度监控单元16向控制器提供指示。
根据浓度监控单元16提供给控制器110的浓度测量，控制器优选地编程为实现改变流向罐的清洗液的流量以及打开排放阀12，以有助于在向罐内供应新鲜的SC-1清洗液时快速置换清洗槽中的SC-1清洗液，由此尽可能快地使清洗液浴液达到适合的或目标浓度范围。一旦已经充分置换罐中的清洗液，使得过氧化氢和/或氢氧化铵的浓度落入可接受的范围内(由浓度监控单元16测量)，则控制器编程为关闭排放阀12以及控制搅拌机单元，从而降低(或停止)流量，同时维持输送到罐2的清洗液具有希望的化合物浓度。
下面描述操作上面所述的并显示在图1和图2中的系统的方法的示例性实施例。在该示例性实施例中，清洗液可以连续供应到罐中，或者可选地，仅仅在选定间隔时供应到罐中(例如，当将要从罐中置换清洗液时)。在搅拌机单元100中制备SC-1清洗液并将其供应到罐2中，其中氢氧化铵的浓度在约0.01-29％重量的范围内，优选为约1.0％重量，过氧化氢的浓度在约0.01-31％重量的范围内，优选为约5.5％重量。清洗罐2构造成在罐内维持温度在约25℃至约125℃之间的约30升的清洗液浴液。
在操作过程中，在用清洗液填充罐2至其最大容量时，控制器110控制搅拌机单元100以大约0-10升每分钟(LPM)的第一流量通过流动管线4向罐2供应清洗液，其中，搅拌机可连续供应溶液，或者可选地，在系统操作过程中的选定时间供应。在连续供应溶液时，示例性的第一流量为约0.001 LPM至约0.25LPM，优选为约0.2LPM。氢氧化铵供应管线102向搅拌机单元供应约29-30％体积的NH4OH，而过氧化氢供应管线104向搅拌机单元供应约30％体积的H2O2。在流量约为0.2LPM时，可如下设置搅拌机单元的供应管线的流量以确保供应具有希望的氢氧化铵和过氧化氢浓度的清洗液：DIW约为0.163LPM，NH4OH约为0.006LPM，H2O2约为0.031LPM。
可以可选地将添加剂(例如，APS)通过供应管线6添加到清洗液中。在操作的这一阶段，可以以第一流量连续从搅拌机单元100向罐2供应新鲜的SC-1清洗液，同时清洗槽中的清洗液也以大致相同的流量(例如，大约0.2LPM)经溢流管线8从罐2中流出。这样，由于流入和流出罐的清洗液的流量相同或大致相似，清洗槽内的溶液量维持相对稳定。溢流的清洗液流入排放管线14，并通过浓度监控单元16，连续地或以选定的时间间隔确定清洗液内一种或多种化合物(例如，H2O2和/或NH4OH)的浓度测量，并且将这种浓度测量提供给控制器110。
清洗液可以可选地通过调节阀24循环，使得从罐2流出的清洗液能以选定的流量(例如，约20LPM)流经回流管线26并流回罐内。在这种操作中，可以控制搅拌机单元100，使得没有清洗液从搅拌机单元输送到罐中，除非清洗液中一种或多种化合物的浓度超出选定的目标范围。或者，可以由搅拌机单元以选定的流量(例如，约0.20LPM)结合流经管线26的清洗液回流来供应清洗液。在这种可选操作实施例中，可以调节三通阀24(例如，通过控制器110自动调节)来促进清洗液排除到管线28中，排除速度与搅拌机单元向罐供应清洗液的速度大约相同，同时清洗液仍然流经回流管线26。在另一可选实施例中，可以关闭阀24以在搅拌机单元100连续向罐2供应清洗液(例如，以大约0.20LPM的流量)的过程中阻止流体通过管线26回流。在该应用中，通过管线8流出罐的溶液流量与从搅拌机单元向罐流动的流体的流量大约相同或相似。
对于连续向罐供应清洗液的应用而言，只要浓度监控单元16提供的测量浓度在可接受的范围内，则控制器110维持从搅拌机单元100流向罐2的清洗液流量为第一流量，并且维持过氧化氢和氢氧化铵的浓度在选定浓度范围内。对于不是连续从搅拌机单元向罐供应清洗液的应用而言，控制器110维持这种操作状态(即，没有清洗液从搅拌机单元流到罐中)，直到过氧化氢和/或氢氧化铵的浓度不在选定的浓度范围内。
当浓度监控单元16测得的过氧化氢和氢氧化铵的至少其中之一的浓度偏离了可接受的范围(例如，测得的NH4OH的浓度相对于目标浓度偏离约1％的范围，和/或测得的H2O2的浓度相对于目标浓度偏离约1％的范围)，则控制器操纵和控制上述搅拌机单元100中的任意一个或多个阀，以启动或增加清洗液从搅拌机单元流向罐2的流量(同时维持清洗液中NH4OH和H2O2的浓度在选定范围内)至第二流量。
第二流量可以在约0.001LPM至约20LPM的范围内。对于连续的清洗液操作而言，示例性的第二流量约为2.5LPM。控制器进一步打开罐2上的排放阀12，以促进清洗液以大约相同的流量从罐中流出。在流量约为2.5LPM时，可如下设置搅拌机单元的供应管线的流量以确保供应具有希望的氢氧化铵和过氧化氢浓度的清洗液：DIW约为2.04LPM，NH4OH约为0.070LPM，H2O2约为0.387LPM。
可选地，通过调节三通阀24从系统中排除在选定流量(例如，约20LPM)下回流到罐中的清洗液，从而清洗液转流到管线28而不再流向管线26，并且，搅拌机单元将第二流量调节至选定的水平(例如，20LPM)，从而弥补以相同或相似流量排除的流体。因此，罐2内清洗液槽的溶液量在流入和流出罐的清洗液流量增加的过程中可维持相对稳定。此外，在罐内选定量溶液的置换过程中，可以维持罐内的工艺温度和循环流动参数。
所述控制器维持清洗液以第二流量向罐2输送，直到浓度监控单元16向控制器提供处于可接受范围内的浓度测量。当浓度监控单元16提供的浓度测量处于可接受的范围内时，清洗液浴液再次适应希望的清洗化合物浓度。然后，控制器控制搅拌机单元100以第一流量向罐2内供应清洗液(或者，不从搅拌机单元供应清洗液到罐中)，控制器还操纵排放阀12至闭合位置，从而有助于清洗液仅通过溢流管线8流出罐。在使用回流管线的应用中，所述控制器操纵三通阀24，使管线14中的清洗液流向管线26并回流到罐2内。
因此，尽管潜在的分解和/或其他反应可以改变罐中化学溶液的浓度，但是在应用或处理过程中，上述使用点工艺控制搅拌机系统能有效、精确地控制输送到化学溶液罐(例如，设备或溶液罐)的清洗液中至少两种化合物的浓度。该系统能以第一流量连续地向罐供应新鲜的化学溶液，并且，当确定罐内化学溶液的一种或多种化合物具有不希望的或不可接受的浓度时，以比第一流量更快的第二流量将罐内的化学溶液快速置换为新鲜的化学溶液。
使用点工艺控制搅拌机系统不限于上面描述并显示在图1和图2中的示例性实施例。相反，这类系统可以用于向任意半导体处理罐或其他选定设备供应具有任意两种或两种以上化合物(例如上面所述类型的化合物)的混合物的化学溶液，并在清洗应用过程中维持化学溶液内的化合物浓度在可接受的范围内。
此外，工艺控制搅拌机系统可以与任意选定数量的溶液罐和/或半导体工艺设备一起使用。例如，上述控制器和搅拌机单元可以实现向两个或多个工艺设备直接供应具有精确浓度的两种或多种化合物的化学溶液混合物。可选地，所述控制器和搅拌机单元可以实现向一个或多个保持或贮藏罐供应这类化学溶液，这种贮藏罐向一个或多个工艺设备供应化学溶液。这种工艺控制搅拌机系统通过监控罐内溶液的浓度实现对化学溶液中化合物浓度的精确控制，并且在溶液浓度落在目标范围之外时为这种罐置换或补充溶液。
工艺控制搅拌机系统的设计和构造有助于系统基本接近一个或多个化学溶液罐和/或工艺设备布置，所述化学溶液罐和/或工艺设备将会被供应来自所述系统的化学溶液。特别地，工艺控制搅拌机系统可以设置在制造区(fab)或清洗室内或者附近，或者可选地设置在子加工车间但靠近清洗室内溶液罐和/或设备设置的位置。例如，工艺控制搅拌机系统(包括搅拌机单元和控制器)可以设置在溶液罐或工艺设备的大约30米之内，优选为约15米之内，更优选地设置在约3米或更小的范围内。此外，工艺控制搅拌机系统可以与一个或多个设备集成，从而形成包括工艺搅拌机系统和设备的单一机组。
已经描述了新颖的使用点工艺控制搅拌机系统以及输送化学溶液并维持化学溶液处于希望的工艺浓度水平的相应方法，考虑这里给出的启示，应认为教导了本领域技术人员进行其他的修改、变型和改变。因此，应该理解，所有的这类变型、修改和改变都应认为落入所附权利要求限定的范围内。
Claims (27)
1.一种用于将化学溶液浴液维持在希望浓度的搅拌机系统，该系统包括：
搅拌机单元，该搅拌机单元构造成接收和混合至少两种化合物并将包括选定浓度化合物的混合物的溶液输送到至少一个罐内，所述罐保持选定体积的化学溶液浴液；和
控制器，该控制器构造成将化学溶液浴液中的至少一种化合物维持在选定浓度范围内，其中，该控制器控制下列至少其中之一：
控制搅拌机单元的操作，以将输送到罐的溶液中的至少一种化合物的浓度维持在选定浓度范围内；和
当化学溶液浴液中所述至少一种化合物的浓度落在目标范围之外时，控制流入和流出罐的溶液流量的改变。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：在系统操作过程中，所述搅拌机单元向罐连续地输送溶液。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述控制器构造成当化学溶液浴液中所述至少一种化合物的浓度落在目标范围之外时增加从搅拌机单元流向罐的溶液的流量并且有助于增加流出罐的化学溶液浴液的流量，以便维持罐内选定体积的溶液浴液。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于：所述控制器构造成在从搅拌机单元流向罐的溶液的流量增加期间控制操纵连接到罐的排放阀，以增加流出罐的化学溶液浴液的流量，并维持罐内选定体积的化学溶液浴液。
5.如权利要求3所述的系统，其特征在于：还包括与控制器通信的浓度传感器，其中，该浓度传感器测量化学溶液浴液中所述至少一种化合物的浓度，以在化学溶液浴液中所述至少一种化合物的浓度落在目标范围之外时向控制器提供指示。
6.如权利要求3所述的系统，其特征在于：所述控制器构造成当化学溶液浴液中所述至少一种化合物的浓度在目标范围内时，以第一流量从搅拌机单元向罐供应包括选定浓度范围内的所述至少一种化合物的溶液，并且，所述控制器构造成当化学溶液浴液中所述至少一种化合物的浓度超出目标范围时，以大于第一流量的第二流量从搅拌机单元向罐供应包括选定浓度范围内的所述至少一种化合物的溶液。
7.如权利要求6所述的系统，还包括：
向搅拌机单元输送过氧化氢的第一供应源；以及
向搅拌机单元输送氢氧化铵的第二供应源；
其中，所述控制器构造成控制以选定的浓度和变化的流量向搅拌机单元输送过氧化氢和氢氧化铵，使得搅拌机单元以第一和第二流量向罐供应溶液，同时维持输送到罐的溶液中过氧化氢在第一浓度范围内和氢氧化铵在第二浓度范围内。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于：第一流量不大于约10升每分钟，第二流量不大于约20升每分钟。
9.如权利要求7所述的系统，其特征在于：所述控制器构造成控制搅拌机单元、流向罐的溶液的流量以及流出罐的化学溶液浴液的流量，使得化学溶液浴液中的过氧化氢维持在第一目标浓度的约1％的范围内，化学溶液浴液中的过氧化铵维持在第二目标浓度的约1％的范围内。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于：化学溶液浴液中过氧化氢的第一目标浓度为化学溶液浴液的约5.5％重量，化学溶液浴液中氢氧化铵的第二目标浓度为化学溶液浴液的约1％重量。
11.如权利要求7所述的系统，还包括：
向化学溶液浴液输送第三化合物的第三供应源，其中，该第三化合物使过氧化氢和氢氧化铵中的至少一种分解。
12.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述搅拌机单元构造成向多个罐供应选定浓度化合物的混合物。
13.一种半导体处理系统，包括：
包括罐的半导体设备，其中，所述半导体设备构造成处理半导体部件；以及
搅拌机系统，该搅拌机系统包括：
搅拌机单元，该搅拌机单元构造成接收和混合至少两种化合物并将包括选定浓度化合物的混合物的溶液输送到罐内，其中，所述罐保持选定体积的化学溶液浴液；和
控制器，该控制器构造成将化学溶液浴液中的至少一种化合物维持在选定浓度范围内，其中，该控制器控制下列至少其中之一：
控制搅拌机单元的操作，以将输送到罐的溶液中的至少一种化合物的浓度维持在选定浓度范围内；和
当化学溶液浴液中所述至少一种化合物的浓度落在目标范围之外时，控制流入和流出罐的溶液流量的改变。
14.如权利要求13所述的系统，其特征在于：所述搅拌机系统基本靠近工艺设备。
15.一种向罐提供化学溶液的方法，包括：
向搅拌机单元供应至少两种化合物，以形成选定浓度下的所述至少两种化合物的混合溶液；
从搅拌机单元向罐供应所述混合溶液，以在罐内形成化学溶液浴液，其中，所述化学溶液浴液具有选定体积；以及
通过下列至少其中之一将化学溶液浴液中的至少一种化合物的浓度维持在选定浓度范围内：
控制搅拌机单元以将输送到罐的溶液中至少一种化合物的浓度维持在选定浓度范围内；和
当化学溶液浴液中所述至少一种化合物的浓度落在目标范围之外时改变流入和流出罐的溶液流量。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于：在系统操作过程中，所述搅拌机单元向罐连续地输送溶液。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于：将所述搅拌机单元控制成当化学溶液浴液中所述至少一种化合物的浓度落在目标范围之外时增加从搅拌机单元流向罐的溶液的流量并且增加流出罐的化学溶液浴液的流量，以便维持罐内选定体积的化学溶液浴液。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于：通过打开连接到罐的排放阀增加流出罐的化学溶液浴液的流量。
19.如权利要求17所述的方法，还包括：
测量化学溶液浴液中所述至少一种化合物的浓度；以及
根据测得的化学溶液浴液中所述至少一种化合物的浓度自动控制搅拌机单元和流出罐的化学溶液浴液的流量，从而将化学溶液浴液中的所述至少一种化合物维持在选定浓度范围内。
20.如权利要求17所述的方法，其特征在于：将搅拌机单元控制成当化学溶液浴液中所述至少一种化合物的浓度在目标范围内时，以第一流量向罐供应包括选定浓度范围内的所述至少一种化合物的溶液，并且，将搅拌机单元控制成当化学溶液浴液中所述至少一种化合物的浓度超出目标范围时，以大于第一流量的第二流量从搅拌机单元向罐供应包括选定浓度范围内的所述至少一种化合物的溶液。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述向搅拌机单元供应至少两种化合物包括：
向搅拌机单元供应过氧化氢；以及
向搅拌机单元供应氢氧化铵；
其中，控制过氧化氢和氢氧化铵向搅拌机单元的输送以及搅拌机单元的操作，使得以第一和第二流量向罐供应溶液，同时维持输送到罐的溶液中过氧化氢在第一浓度范围内和氢氧化铵在第二浓度范围内。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于：第一流量不大于约10升每分钟，第二流量不大于约20升每分钟。
23.如权利要求21所述的方法，其特征在于：控制搅拌机单元、流向罐的溶液的流量以及流出罐的化学溶液浴液的流量，使得化学溶液浴液中的过氧化氢维持在第一目标浓度的约1％的范围内，化学溶液浴液中的过氧化铵维持在第二目标浓度的约1％的范围内。
24.如权利要求21所述的方法，其特征在于：化学溶液浴液中过氧化氢的第一目标浓度为化学溶液浴液的约5.5％重量，化学溶液浴液中氢氧化铵的第二目标浓度为化学溶液浴液的约1％重量。
25.如权利要求20所述的方法，还包括：
向化学溶液浴液输送第三化合物，其中，该第三化合物使过氧化氢和氢氧化铵中的至少一种分解。
26.根据权利要求15所述的方法，其特征在于：所述罐包括半导体工艺设备。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于：所述搅拌机单元基本靠近所述工艺设备。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20080924 |