CN101622585A - 再循环处理液的方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于再循环从半导体加工工具的排放口出来的处理液的方法及设备。处理液可以是在半导体加工步骤中用于防止铜互连中的电迁移的酸钴溶液或无电镀的钴溶液。如果流体的状态在预定范围内，收集来自工具排放口的用过的处理液并再循环回到工具入口。否则，用过的处理液从系统中排出。该系统还可以在排出和进料模式下运行，其中用过的处理液的一部分被周期性地排出系统。

Description

再循环处理液的方法及设备
相关申请的交叉引用
本发明要求于2006年4月4日提交的系列号为No.60/789,404的美国临时专利申请的优先权。
技术领域
本发明涉及一种再循环半导体加工工具中的处理液的方法及设备。更具体地，本发明涉及一种根据半导体加工工具中用过的处理液的状况再循环或排放该用过的处理液的方法及设备。
背景技术
半导体装置的制造是一种复杂的工艺，可涉及200多个加工步骤。每个步骤要求最佳条件以最终实现半导体装置的高产。许多加工步骤要求使用流体以在加工过程中对装置的表层进行处理，尤其是蚀刻、清洁、外露、涂覆和抛光。在高纯度流体的应用中，为了防止最终的装置出现缺陷，流体(例如氢氟酸、硫酸、氢氧化铵、过氧化氢等)必须基本没有颗粒和金属污染物。在化学-机械抛光浆料的应用中，浆料(例如Semi--12、
Figure A20078002010700072
5001、
Figure A20078002010700073
1501、Cab-O-
Figure A20078002010700074
SC-112等)必须没有能刮擦装置表面的大的颗粒。此外，在加工过程中，必须给执行不同步骤的加工工具提供稳定的和充分的流体供应，以使加工的可变性和制造的停工期最小化。
当半导体制造商设计符合国际半导体技术蓝图(ITRS)的新装置以生产更小的、更快的和更可靠的装置时，会出现新的制造挑战。解决这些挑战的方法通常要求在加工过程中使用新的或非传统的流体。这种挑战的一个例子就是在铜互连中的电迁移。当电子沿电流方向以由电流密度所决定的速率推动和移动金属原子时会发生电迁移。电迁移能够导致互连变薄、高的电阻系数或线路断路(参见Semiconductor International于2005年10月刊登的P.Singer的“The Advantages of Capping Copper withCobalt”)。
现有两种已知的方法来消除铜互连中的电迁移。一种方法是在互连上通过首先在铜表面沉积钯活性层，然后引入无电镀的钴溶液与钯反应，并在钯上形成无电镀的钴钨磷化物(CoWP)层来形成罩。另外一种方法是采用自激活方法，这不需要沉积钯，在此工艺中，特别是包括钴和酸的复杂且不稳定的沉积流体直接施加在铜上，以在铜上形成钴罩层(参见Semiconductor International于2005年10月刊登的P.Singer的“TheAdvantages of Capping Copper with Cobalt”)。虽然这些工艺显示能够解决铜互连的电迁移问题，但是它们采用的钴溶液非常贵，特别在这种溶液在每次使用后被丢掉时是这样。
过去半导体制造商不愿意回收和再循环半导体处理液，主要是因为考虑到由颗粒、金属和/或流体降解造成的循环流体的污染。而且，在一些流体准备被半导体工具重新使用前需要一系列复杂的操作(例如蒸馏、吸附、碳过滤等)以满足条件。这意味着回收和再循环设备的成本和潜在的由于不符合技术要求的再循环流体而导致的制造停工期已超过了回收和再循环处理液的收益。然而，随着昂贵的非传统溶液(例如上文提到的钴溶液)的使用的出现，需要用于回收和再循环半导体处理液的方法和设备。
发明内容
一方面，本发明提供一种再循环处理液的方法，其包括以下几个步骤：从半导体加工工具的排放口回收用过的处理液，其中用过的处理液从排放口中流出，并流入回收管路中；用与回收管路相连的流体传感器来检测用过的处理液的状况；将流体传感器传来的指示状况的信号传送给控制器，并判断信号是否在预定范围内；如果信号在预定范围内，将用过的处理液再循环到半导体加工工具中，或如果信号超出预定范围，将至少一部分用过的处理液转移到系统的排放口中。
另一方面，本发明提供一种用于再循环来自半导体加工工具的处理液的设备，其包括：与半导体加工工具的排放口相连的用于回收用过的处理液的回收管路；与回收管路相连的用于检测用过的处理液的状态的流体传感器；用于使用过的处理液从回收管路再循环到半导体加工工具的入口中的再循环管路；设在再循环管路中的罐，该罐具有用于接收来自回收管路的用过的处理液的入口；适于接收来自流体传感器的指示状态的信号并判断信号是否在预定范围内的控制器，其中如果信号在设定范围内，控制器适于将信号传递给阀以将用过的处理液导入罐中，如果信号超出预定范围，控制器适于将信号传递给阀以将用过的处理液导入系统的排放口中；和与罐和半导体加工工具的入口相连的流体分配装置。
另一方面，本发明涉及用于再循环酸钴(acidic cobalt)溶液的系统，其包括适于通过向铜互连上施加酸钴溶液来防止铜互连中的电迁移的半导体加工工具，并包括再循环系统，该再循环系统包括：与半导体加工工具的排放口相连、用于回收用过的酸钴溶液的回收管路；与回收管路相连、用于检测用过的酸钴溶液的传导性的传导性探头；使用过的酸钴溶液从回收管路再循环到半导体加工工具的入口中的再循环管路；设在再循环管路中的罐，该罐具有用于接收来自回收管路的用过的酸钴的入口；适于接收指示传导性的信号并判断信号是否在预定的传导性范围内的控制器，其中如果信号在传导性范围内，控制器适于将信号传递给阀以将用过的酸钴溶液导入罐中，如果信号超出传导性范围，控制器适于将信号传递给阀以将用过的酸钴溶液导入系统的排放口中；和与罐和半导体加工工具的入口相连的流体分配装置。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的示意图；
图2是本发明的另一实施例的示意图。
具体实施方式
在图1和2中示出了本发明的实施例。本发明涉及一种用于再循环从半导体加工工具的排放口中回收的用过的处理液的系统。回收的处理液或者再循环回到加工工具的入口(如果用过的处理液的状态在预定的范围内)，或者从系统中排出去。在一个实施例中，本发明提供混合、分配、再循环和回收系统，该系统向使用位置(例如半导体加工工具)供应用过的处理液。更具体地，本发明提供一种用于混合至少两种流体以形成半导体处理液、以足够的压力向半导体加工工具分配用于半导体加工的混合物、回收混合物并在特定参数的基础上再循环混合物或排放混合物的方法及设备。
图1示出了根据本发明再循环系统100的实施例。用过的处理液通过一个或多个排放管路117a和117b流出工具115。流体可以通过重力流出工具，或者工具115可以包括油池泵，以将用过的处理液转移到一个或多个排放管路117a和117b中。如图1所示，每个排放管路在阀129a和129b处分成两个独立的流动通道119和121。可替换地，排放管路117a和117b可以通过三通管连在一起，并且在这种构造中，只使用一个阀(129a或129b)；系统的操作基本上与两个阀的构造相同。用过的处理液通过流过流动通道119(“回收管路”)回收，并流回罐103中。但是，如果存在某些条件(下文将进一步讨论)，用过的处理液将转移到排放管路121中以流到例如酸基中和系统的排放系统123中。可使用三通阀129a和129b来选择性地通过回收管路119或排放管路121来转移用过的处理液。
如图1所示，回收管路119包括传感器125以监测回收管路119中的用过的处理液的状况。可替换地，传感器可以设置在阀129a和129b上游的每个排放管路117a和117b中。传感器125优选地是监测用过的处理液的传导性的传导性探头。但是也可使用例如pH探头、ORP探头、比重计、自动滴定器或折射率传感器的其它的传感器。特别地，可以在回收管路119(或排放管路117a和117b)中安装传感器的组合以监测用过的处理液；例如，可以在回收管路119(或排放管路117a和117b)中安装传导性探头和比重计。传感器125可以电连接或无线连接到监测传感器125输出的信号的控制器127(例如可编程的逻辑控制器)上。控制器127也可以电连接、无线连接或气动连接到包括流量控制器109、111，泵113和阀129a、129b、131的系统的其它部件上。
泵113(例如活塞式泵、容积式泵、隔膜泵、离心泵等)可设在再循环管路112中，以从罐103中抽出处理液，并在特定压力下将处理液传送给半导体加工工具115。特别的，罐中的处理液可以是来自排放管路117的用过的处理液和来自管路110的新的处理液的混合液。工具115可以包括一个或多个喷头，系统100的再循环管路112可以构造成对一个或多个工具进行供给。这种工具的压力要求的范围是约5-约60psi。
当罐103的液位低时，第一流量控制器109向罐103供应第一流体，第二流量控制器111向罐103供应第二流体。第一流量控制器109与第一流体供应管路101相连，第二流量控制器111与第二流体供应管路105相连。第一流体可以是加压的去离子水，例如由当地水净化厂供应的去离子水。第一流体还可以是由任意压力源供应的氢氧化铵、过氧化氢、添加剂或稀释剂。第二流体可以是在半导体喷头工具中用于处理步骤的任何流体。第二流体可以是例如通过例如由BOC EdwardsTM Inc.ChemicalManagement Division(Chanhassen，MN)制造的批量流体混合和/或分配系统107供应的酸钴溶液。第二流体还可以是氢氟酸、硫酸、氢氧化铵、过氧化氢等，或Semi-Sperse-12(″SS-12″)、iCue 5001、Klebosol 1501(″K-1501″)、Cab-O-Sperse SC-112(″SC-112″)或其它类似的流体。
可以采用包括基于重量的混合、基于体积的混合和流量控制器混合的一种或多种混合技术将第一和第二流体混合在一起。在美国专利No.6,098,843、6,269,975、6,340,098和6,675,987中介绍了基于重量的混合的例子。在美国专利No.5,632,960、5,370,269、5,490,611和5,803,599中介绍了基于体积的混合的例子。图1示出了本发明使用流量控制混合器的实施例；但是应当注意的是，上述的基于重量或体积的混合技术可以替换这里介绍的流量控制器混合技术。图1示出了分别由流量控制器109和111对第一流体和第二流体的流速进行控制。合适的流量控制器的例子包括由BOC Edwards，Inc制造的LiquiSysTM和由NT International，PLC或
Figure A20078002010700121
Inc制造的其它流量控制器。每种流体的流速也可以由蠕动泵、计量阀、累计流量计等控制。罐103优选地由例如过氟烷氧基(PFA)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)或聚乙烯(PE)的惰性湿润材料构成，例如罐103能够包括一个或多个液位传感器104，例如电容、光学或数字传感器或测力计。
在操作的过程中，系统100通过用流量控制器109和111控制各流体的流速来形成第一流体和第二流体的混合物。例如，第二流体可以是要求在工具115中处理半导体之前用去离子水(即在这个例子中的第一流体)稀释到10％的浓缩的酸钴溶液。因此，为了获得要求的浓度或混合比例，流量控制器111可以将钴溶液的流速控制在10ml/min，而流量控制器109可以将去离子水的流速控制在100ml/min。特别地，混合的速度应当超过泵送的速度，使得工具115总是能获得流体混合物。因此，可根据工具115要求的流速增大或降低第一和第二流体的流速。
在优选的实施例中，如图1所示，流体管路101和105连接在罐103的上游，以致第一和第二流体在进入罐103之前已经混合了，而不是作为单独的成分进入罐中。系统100可以包括三通管下游的例如管路内静态混合装置的混合装置，以确保在进入罐103之前两种流体的充分混合。在另一个实施例中，流体管路101和105可以单独与罐103相连，然后流体通过例如搅拌器的混合装置或通过湍流在罐103中混合。
此外，可以构造其它的传感器(例如传导性探头、pH探头、ORP探头、自动滴定器或折射率传感器)来监测罐103中的流体混合物的特性，并向控制器127传递信号。例如，如果使用自动滴定器，泵可以周期性地从罐103中(或从紧靠罐103或泵112下游的位置)抽取样本到自动滴定器中。然后自动滴定器将对样本进行滴定以确定流体混合物中的成分(例如过氧化氢)的浓度。如果所述成分的浓度超出预定范围，那么控制器127将开启那种成分的供应管路(即101或105)上的流量控制器(109或111)，以便向流体混合物中增加附加体积的那种成分。系统100还可以构造成使得控制器127向另一装置传送信号，以从压力管路而不是供应管路101或105将该成分定量供应给罐103。在这种构造中，压力管路可以由混合和/或分配系统或者由小的定量泵或计量泵从桶中抽出流体来供给。
系统100还可以包括液面传感器104，以确保罐103中保持足够体积的流体混合物，并防止罐103溢出或压力过大。例如罐103可以包括四个电容传感器来监测罐的低-低、低、高、高-高液位。在操作过程中，流体混合物被泵113从罐103中抽出来，罐通过两个供应源中的一个再装满。罐103可以接收管路110中的新的流体混合物或管路120中的用过的处理液。如下文进一步描述的，用过的处理液通常将流过回收管路119并回到罐103中。但是用过的处理液还周期性地从系统100通过排放管路121流出。因此，罐103的液位过段时间将下降。当罐103的液位达到(例如通过低位传感器或预定重量确定的)低的设定点时，控制器127将开启流量控制器109和111，以便用新的流体混合物来重新充装罐103到(例如通过高位的传感器或预定重量确定的)高的设定点。
在一个实施例中，泵113从罐103中抽出流体混合物，并将流体混合物以预定压力(例如通常是约5-约60psi)分配给一个或多个使用位置，例如半导体加工工具115。处理后，用过的处理液流过工具排放管路117a或117b。如果系统100以回收模式运行，流体流过阀129a或129b常开的孔口并经过传感器125。传感器125监测用过的处理液的状态(例如传导性、pH等)，并将信号发送给控制器127。如果信号在预定范围内，那么控制器将阀131保持在其常开的位置，从而允许用过的处理液流进罐103中。但是如果信号超出预定范围，那么用过的处理液就转移到排放管路121并输送到制造厂的排放系统中。如果流体被回收，其流进到罐103中，并与新混合的和/或先前用过的流体的混合物混合。然后这个混合物通过泵113再循环并回到工具115中用于进一步的处理。
如果系统100在排放模式下运行，用过的处理液将流过排放管路117a或117b，并流过阀129a或129b常闭的孔口进入排放系统123。如果工具操作者想要将系统100进行排放并去除所有回收的流体，这个模式是有用的。另外，当罐103中的流体混合物的液位到达高位从而使罐103不能接收更多的流体时，系统100可以进入排放模式。
系统100还可以在排出和进料模式下运行。在此模式中，控制器127可以构造成以周期性的时间间隔开启阀129a、129b或131中的一个或多个。例如控制器可以构造成每5分钟将阀129a和129b开启30秒钟，因而将用过的处理液的一部分转移给排放口123。类似地，控制器127可以构造成周期性地开启阀131，以从系统100中排出用过的处理液。系统100还可以被构造以具有机械排出和进料装置。例如，在图1中，滑流(slipstream)管路(例如1/4英寸管)可以安装在阀131的下游，且滑流管路将通过三通管连接到排放管路121中。滑流管路可以包括允许用过的处理液的一部分连续地流进排放系统123的孔(例如0.100英寸的孔)。另外，排出和进料操作还可以基于从传感器125接收到的信号，使得如果(由传感器125检测的)流体的检测状态超出预定范围，控制器127将开启阀131(或阀129a和129b)，以将用过的处理液按预定时段转移到排放系统123中，或直到检测状态回到预定范围内为止。
系统100可以在在线和命令模式下运行。当在在线模式下运行时，泵连续地将罐103中的流体混合物供应给一个或多个使用位置，并用上述模式：回收模式、排放模式和/或排出和进料模式中的一种连续地回收或排放用过的处理液。在命令模式中，控制器127构造成接收来自一个或多个使用位置的命令信号，并且一旦接收到命令信号就开启泵113向使用位置供应流体混合物。
应当注意的是，系统100可由用户来配置。控制器127可以包括允许用户或操作者选择想要的操作模式的人机界面(HMI)。
在图2中示出了本发明的另一实施例。用过的处理液通过一个或多个排放管路217a和217b流出工具215。流体可以通过重力进入排放管路217a和217b，或者工具215可包括一个或多个用于将用过的处理液转移到排放管路217a和217b中的油池泵。在图2示出的实施例中，排放管路217a和217b在阀229a和229b处分成两个流动通道219和221。可替换地，排放管路217a和217b可以通过三通管连在一起，并且在这种结构中，只使用一个阀(229a或229b)；系统200的操作基本上与两个阀的构造相同。用过的处理液通过流过流动通道(“回收管路”)219回收，并流回罐203中。但是，如果存在某些情况，用过的处理液将转移到排放管路221中以流入例如酸基中和系统的排放系统223中。可使用三通阀229a和229b来选择性地通过回收管路219或排放管路221转移用过的处理液。另一过滤器226可以安装在回收管路219中以滤出加工过程中产生的或从加工工具215中流过的任何颗粒。
传感器225安装在回收管道219中，并监测回收管路219中的用过的处理液的状况。可替换地，传感器可安装在阀229a和229b上游的每个排放管路217a和217b中。传感器225优选地是传导性探头，但是也可以是pH探头、ORP探头、比重计、自动滴定器或折射率传感器。特别地，可以在回收管路219中安装多个传感器以监测流体的状态；例如，可以在回收管路219中安装传导性探头和比重计。传感器225可以电连接或无线连接到监测传感器225输出的信号的控制器227(例如可编程的逻辑控制器)上。控制器227也可以电连接、无线连接或气动连接到包括流量控制器209、211，泵213和阀229a、229b、231和233的系统的其它部件上。
系统200包括用于从罐203中抽出处理液，并在预定压力(例如约5-约60psi)下将处理液分送给一个或多个使用位置例如半导体加工工具215的泵213(例如活塞式泵、容积式泵、隔膜泵、离心泵等)。特别的，工具215可以包括一个或多个喷头，系统200的泵分配管路212可以构造成供给一个或多个工具。过滤器214可以安装在泵分配管路212中以在处理前过滤流体混合物。
第一流体供应管路201和第二流体供应管路205分别向罐203供应第一和第二流体。第一流体(例如加压的去离子水、氢氧化铵、过氧化氢、任何添加剂、任何稀释剂等)可以由当地工厂来供应或由任意的压力源来供应。第二流体(例如酸钴溶液、氢氟酸、硫酸、氢氧化铵、过氧化氢等，或SS-12、iCue 5001、K-1501、SC-112或其它类似的流体)可以由批量的流体混合和/或分配系统或由任意压力源来供应。
如上文根据第一实施例提到的，第一和第二流体可以采用基于重量混合、基于体积混合和流量控制器混合的方法进行混合。虽然这些方法中的任何一种都可以用在系统200中，但图2示出了本发明使用流量控制器混合的实施例。流量控制器209和211分别安装在供应管路201和205中，以控制第一流体和第二流体的流速。但是可以使用如上文根据系统100所描述的蠕动泵、计量阀、累计流量计或类似的装置来替代流量控制器。罐203优选地由惰性湿润材料(例如PFA、PTFE、PVC、PVDF或PE)构成，并且罐203能够包括一个或多个例如电容、光学或数字传感器或测力计的液位传感器204。
在操作的过程中，系统200通过用流量控制器209和211控制各种流体的流速来形成第一流体和第二流体的混合物。例如，第二流体(例如浓缩的酸钴溶液)可以要求在工具215中处理半导体之前用第一流体(例如去离子水)稀释到约10％。因此，为了获得要求的浓度或混合比例，流量控制器211可以将第二流体的流速控制在10ml/min，而流量控制器209可以将第一流体的流速控制在100ml/min。特别地，混合率速度应当超过泵送的速度，使得工具215总是能获得流体混合物。因此，可根据工具215要求的流速来增大或降低第一和第二流体的流速。
在优选的实施例中，如图2所示，流体管路201和205连接在罐203的上游，使得第一和第二流体在进入罐203之前已经混合了。系统200可以包括三通管下游的例如管路内静态混合装置的混合装置，以确保在进入罐203之前两种流体的充分混合。在另一个实施例中，流体管路201和205可以单独与罐203相连，使得流体通过例如搅拌器的混合装置或通过湍流在罐203中混合。
此外，可以构造其它的传感器(例如传导性探头、pH探头、ORP探头、自动滴定器或折射率传感器)来监测罐203中的流体混合物的特性，并向控制器227传送信号。例如，如果使用自动滴定器，泵可以周期性地从罐203中(或从紧靠罐203或泵213下游的位置)抽取样本到自动滴定器中。然后自动滴定器将对样本进行滴定以确定流体混合物中成分(例如过氧化氢)的浓度。如果所述成分的浓度超出预定范围，那么控制器227将开启那种成分的供应管路(即201或205)上的流量控制器(即209或211)，以便向流体混合物中增加附加体积的那种成分。控制器227还可以构造成使得向另一装置传送信号，以从压力管路而不是供应管路201或205将该成分定量进给罐203。在这种构造中，压力管路可以由混合和/或分配系统或由小的定量泵或计量泵从桶中抽出流体来供给。
罐203可以包括液面传感器204，以确保罐保持足够体积的流体混合物，并防止罐203溢出或压力过大。例如罐203可以包括两个测力计来检测低的重量值和高的重量值。在操作过程中，流体混合物被泵213从罐203中抽出来，罐通过三个供应源中的一个再装满。罐203可以接收管路210中的新的流体混合物、管路220中的用过的处理液或管路235中的再次循环的流体混合物。如下文进一步描述的，用过的处理液通常将流过回收管路219，回到罐203中。但是用过的处理液还周期性地从系统200流过排放管路221。因此，罐203的液位过段时间会下降。当罐203的液位达到(例如通过低位传感器或预定重量确定的)低的设定点时，控制器227将开启流量控制器209和211，以使用新的流体混合物来重新充装罐203到(例如通过高位传感器或预定重量确定的)高的设定点。
在操作过程中，泵213从罐203中抽出流体混合物，并将流体混合物以预定压力(例如通常约5-约60psi)分配给一个或多个使用位置，例如半导体加工工具215。用过的处理液流过工具排放管路217a和217b中的一个或两个，并分别流到阀229a或229b。如果系统200以回收模式运行，用过的处理液流过阀229a或229b常开的孔口并经过传感器225。传感器225监测用过的处理液的状态，并将信号发送给控制器227。如果信号在预定范围内，那么控制器将阀231保持在其常开的位置，从而允许用过的处理液流进罐203中。但是如果信号超出预定范围，那么用过的处理液就转移到排放管路221并输送到制造厂的废物中和系统中。如果用过的处理液被回收，其流进到罐203中，并与新混合的和/或先前用过的流体的混合物混合。然后这个混合物通过泵213再循环并回到工具215中用于进一步的处理。
如果系统在排放模式下运行，用过的处理液将流过排放管路217a或217b，并流过阀229a或229b常闭的孔口，进入排放系统123。如果工具操作者想要将系统200进行排放并去除所有回收的流体，这个模式是有用的。另外，当罐203中的流体混合物的液位到达高位从而使罐203不能接收更多的流体时，系统200可以进入排放模式。
系统200还可以在排出和进料模式下运行。在此模式中，控制器227可以构造成以周期性的时间间隔开启阀229a、229b或231中的一个或多个。例如控制器可以构造成每5分钟将阀229a和229b开启30秒钟，因而将用过的处理液的一部分转移给排放口223。系统200还可以被构造以具有机械排出和进料装置。例如，滑流管路(例如1/4英寸管)可以被安装在阀231的下游，并且滑流管路可通过三通管连接到排放管路221中。滑流管路可以包括允许用过的处理液的一部分连续地流进排放系统223的孔(例如0.013英寸的孔)。另外，排出和进料操作还可以基于从传感器225接收到的信号，使得如果(由传感器225检测的)流体的检测状态超出预定范围，控制器227将开启阀231(或阀229a和229b)，以将用过的处理液按预定时段转移到排放系统223中，或直到检测状态回到预定范围内为止。
系统200在在线模式下运行，使得泵213连续地运行以将罐203中流体混合物供应给一个或多个使用位置或将流体混合物再流通回罐203中。当控制器227接收到来自使用位置的命令信号时，控制器227开启阀233使得流体混合物流过阀233常闭的孔口并流到使用位置。同时，系统200用上述模式：回收模式、排放模式和/或排出和进料模式中的一种回收或者排放用过的处理液。当工具没有发出命令时，阀233不开启，流体流过阀233常开的孔口并回到罐203中。再次循环回罐203中确保过滤器214的最佳性能，以保持低水平的颗粒浓度。
与系统100类似，系统200可由用户来配置。控制器227可以包括将允许用户或操作者选择想要的操作模式的人机界面(HMI)。
通常，在可替换的实施例中，系统100和200可以包括两个罐。一个罐是在线模式，再次循环或分配流体混合物，另一个罐将处于混合和合格检测模式。在混合和合格检测模式中，控制器127或227将开始混合程序来填充离线的罐，然后开始合格检测程序，包括用传导性探头、pH探头、ORP探头、自动滴定器或折射率传感器检测离线罐中的流体混合物的状态。如果状态在预定范围以外，控制器127或227将启动流量控制器(109、111或209、211)中的一个或另外的压力源来向离线罐中填加额外的流体，然后控制器127或227将重新检测离线罐中的流体的状态。控制器127或227还可以构造成当离线罐不符合技术要求时发出错误信号。一旦合格，离线罐将空闲等待，直到在线罐中的流体的液位达到低液位为止，然后两个罐将切换操作模式。
此外，虽然仅仅结合系统200描述了过滤器，但是过滤器液可以安装在图1示出的本发明的实施例中。并且，虽然两个实施例被描述成混合由压力管路101和105或201和205供应的两种流体，但系统100或200能构造成在罐103或203的上游或在罐103或203中混合由两个或多个供应管路供应的两种或多种压力流体。另外，系统100或200还可以包括在泵分配管路112或212中的系统排放管路。在这种构造中，三通阀将被安装在再循环管路112或212中，控制器127或227将周期性地启动这个阀以将系统100或200中的流体混合物排到排放系统123或223中。
此外，应当注意的的是，系统100和200可以位于半导体制造设备不同于工具115或215或流体混合和/或分配系统107的高度。例如流体分配系统可以位于底座上，可以向“生产层”(sub-fab)中位于高于底座的高度上的系统100或200供应压力流体。另外，工具也可以位于“生产车间”(fab)中的系统100或200的上方。
上述的并在图1和图2中的实施例中示出的本发明为再循环半导体处理液提供了一种成本有效的方案。本发明还提供了一种用于混合、分配、回收和再循环半导体处理液的系统。可以设想，根据前面的描述和例子，本发明的其它实施例和变型对本领域技术人员来说将变得更加明显，这些实施例和变型同样包括在如下述权利要求所提出的本发明的范围内。

Claims (34)

1.一种再循环处理液的方法，包括以下步骤：
回收来自半导体加工工具的排放口的用过的处理液，其中用过的处理液从排放口流入回收管路中；
用与回收管路相连的流体传感器检测用过的处理液的状态；
从流体传感器向控制器发送指示状态的信号，并判断信号是否在预定范围内；以及
如果信号在预定范围内，将用过的处理液再循环到半导体加工工具中，或者如果信号超出预定范围，将至少一部分用过的处理液转移到系统排放口。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在如果信号在预定范围内则将用过的处理液再循环到半导体加工工具的步骤中，包括周期性地排放一部分用过的处理液。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，周期性地排放一部分用过的处理液的步骤包括按预定的时间间隔以预定的时段将一部分用过的处理液向系统排放口排放。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，再循环用过的处理液的步骤包括：接收罐中用过的处理液；把罐中的用过的处理液分配到半导体加工工具的入口。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法还包括当与罐相连的液位传感器向控制器发送信号指示罐中的流体液位已经达到低的设定点时，添加新的处理液到罐里的步骤。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，向罐里添加新的处理液的步骤包括组合第一流体和第二流体以形成新的处理液。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，组合第一流体和第二流体的步骤包括用第一流量控制器控制第一流体的流速，和用第二流量控制器控制第二流体的流速。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，用与回收管路相连的流体传感器检测用过的处理液的状态的步骤包括，用自动滴定器检测用过的处理液的浓度。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤：向控制器传送指示浓度的信号；判断浓度是否在低浓度设定点和高浓度设定点之间；以及如果浓度低于低浓度设定点，向罐里添加第一流体以使用过的处理液的浓度升高到低浓度设定点和高浓度设定点之间。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，回收用过的处理液的步骤包括从半导体加工工具的排放口回收用过的酸钴溶液。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，回收用过的处理液的步骤包括从半导体加工工具的排放口回收无电镀的钴溶液。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，回收用过的处理液的步骤包括过滤用过的处理液。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，用与回收管路相连的流体传感器检测用过的处理液的状态的步骤包括用传导性探头检测处理液的传导性。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，用与回收管路相连的流体传感器检测用过的处理液的状态的步骤包括用自动滴定器检测用过的处理液的浓度。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，用与回收管路相连的流体传感器检测用过的处理液的状态的步骤包括用pH探头检测用过的处理液的PH值。
16.如权利要求4所述的方法，其特征在于，将处理液分配到半导体加工工具的步骤包括将处理液的压力控制在约5-约60psi。
17.一种再循环来自半导体加工工具的酸钴溶液的方法，包括以下步骤：
回收从半导体加工工具的排放口出来的用过的酸钴溶液，其中用过的酸钴溶液从排放口流入回收管路中；
用与回收管路相连的传导性探头检测用过的酸钴溶液的传导性；
向控制器发送指示传导性的信号，并判断传导性是否在预定传导性范围内；
如果传导性在预定的传导性范围内，则将用过的酸钴溶液再循环到半导体加工工具，或者如果传导性超出预定的传导性的范围，则将至少一部分用过的酸钴溶液转移到系统排放口，其中，再循环酸钴溶液的步骤包括将用过的酸钴溶液运送到罐中，并将酸钴溶液从罐中泵送到半导体加工工具的入口；以及
当罐中的酸钴溶液的液位到达低设定点时，向罐中添加新的酸钴溶液。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，向罐里添加新的酸钴溶液的步骤包括组合第一流体和第二流体以形成新的酸钴溶液。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，组合第一流体和第二流体的步骤包括用第一流量控制器控制第一流体的流速，和用第二流量控制器控制第二流体的流速。
20.一种再循环来自半导体加工工具的处理液的设备，包括：
与半导体加工工具的排放口相连的用于回收用过的处理液的回收管路；
与回收管路相连的用于检测用过的处理液的状态的流体传感器；
用于将用过的处理液从回收管路再循环到半导体加工工具的入口的再循环管路；
设在再循环管路中的罐，该罐具有用于接收回收管路的用过的处理液的入口；
控制器，该控制器适于接收来自流体传感器的指示状态的信号，并判断信号是否在预定范围内，其中，如果信号在设定点范围内，控制器适于向阀发送信号，以将用过的处理液导入罐里，如果信号超出设定点的范围，控制器适于向阀发送信号，以将用过的处理液导向系统排放口；以及
与罐和半导体加工工具的入口相连的流体分配装置。
21.如权利要求20所述的设备，其特征在于，该设备还包括用于控制第一流体的流速的第一流量控制器和用于控制第二流体的流速的第二流量控制器，其中第一和第二流体适于组合以形成一股新的处理液，并且其中罐包括用于所述一股新的处理液的流体入口。
22.如权利要求21所述的设备，其特征在于，罐还包括用于当罐中的流体液位达到低设定点时向控制器发送信号的液位传感器，且所述控制器适于开启流量控制器以向罐中添加新的处理液，直到液位达到高的设定点为止。
23.如权利要求20所述的设备，其特征在于，该设备还包括与回收管路相连的用于过滤用过的处理液的过滤器。
24.如权利要求20所述的设备，其特征在于，该设备还包括与再循环管路相连的用于过滤处理液的过滤器。
25.如权利要求20所述的设备，其特征在于，该设备还包括具有与回收管路相连的排放口的第二半导体加工工具。
26.如权利要求20所述的设备，其特征在于，半导体加工工具适于通过将酸钴溶液施加到铜互连上来防止铜互连中的电迁移。
27.如权利要求20所述的设备，其特征在于，半导体加工工具适于通过在铜互连上沉积钯并使钯与无电镀钴溶液起反应来防止铜互连中的电迁移。
28.如权利要求20所述的设备，其特征在于，流体传感器是传导性探头。
29.如权利要求20所述的设备，其特征在于，流体传感器是自动滴定器。
30.如权利要求20所述的设备，其特征在于，流体传感器选自pH探头、ORP探头、比重计和折射率传感器。
31.一种用于再循环酸钴溶液的系统，包括：
适于通过将酸钴溶液施加到铜互连上来防止铜互连中的电迁移的半导体加工工具；和
再循环系统，包括：
与半导体加工工具的排放口相连、用于回收用过的酸钴溶液的回收管路；
与回收管路相连用于检测用过的酸钴溶液的传导性的传导性探头；
用于将用过的酸钴溶液从回收管路再循环到半导体加工工具的入口的再循环管路；
设在再循环管路中的罐，该罐具有用于接收来自回收管路的用过的酸钴溶液的入口；
控制器，该控制器适于接收指示传导性的信号，并判断信号是否在预定的传导性范围内，其中，如果信号在传导性范围内，控制器适于向阀发送信号，以将用过的酸钴溶液引导到罐里，如果信号超出传导性范围，控制器适于向阀发送，以将用过的酸钴溶液导入系统排放口；以及
与罐和半导体加工工具的入口相连的流体分配装置。
32.如权利要求31所述的设备，其特征在于，还包括与回收管路相连的用于检测用过的酸钴溶液的浓度的自动滴定器。
33.如权利要求31所述的设备，其特征在于，还包括连接到回收管路以测量用过的酸钴溶液的pH值的流体传感器，该流体传感器选自pH探头、ORP探头、比重计和折射率传感器。
34.如权利要求31所述的设备，其特征在于，还包括用于控制第一流体的流速的第一流量控制器和用于控制第二流体的流速的第二流量控制器，其中第一和第二流体适于组合以形成一股新的酸钴溶液，并且所述罐包括用于所述一股新的酸钴溶液的流体入口。
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