CN102105968A - 化学液体供给设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种化学液体供给设备，用于供给半导体制程中所需的化学液体，其包括三个或更多的布置为排成一行的泵，各泵具有各不相同的吸入冲程和排出冲程的时间点，以便所述化学液体能够被均匀而没有脉动地供给。

Description

化学液体供给设备

技术领域

本发明涉及一种化学液体供给设备，尤其涉及一种能够均匀而没有脉动地供给半导体制程中所需的化学液体的化学液体供给设备。

背景技术

半导体制程由三个步骤组成：设计晶片电路，处理晶片和组装/检验。在处理晶片过程的蚀刻过程和清洁过程中，有用到蚀刻或清洁晶片的化学液体(在下文中，将其称作化学液体)。

如由该技术所知，半导体制程是一个生产高精度产品的过程。因此，该半导体制程中所用的化学液体的精确混合比和化学液体的均匀供给是非常重要的。

混合比的均匀供给是通过包括隔膜泵或波纹管泵的供给设备实现的。图1至图3示出了这种传统的供给设备：图1是一俯视图，其示出了一种传统的化学液体供给设备的本体结构；图2是一主视图，其示出了图1的化学液体供给设备的操作；以及图3是一曲线图，其示出了基于图1的化学液体供给设备的时间的吸入和排出过程。

如图1所示，传统的供给设备200包括两个波纹管泵210和212。这两个波纹管泵210和212面对面安装，供给设备的本体被放置在其间，并且波纹管泵210和212运作为使得泵的吸入冲程和排出冲程的时间点相互不一致(参见图3)。相应地，传统的供给设备200具有能均匀地供给化学液体的优势，因为当泵210吸入化学液体时，泵212排出化学液体。

然而，这种传统的化学液体供给设备由于泵210、212的安装结构，具有下列缺陷。

首先，流动速度的增加受到限制。

传统的化学液体供给设备200由两个面对面的波纹管泵或隔膜泵组成。相应地，为了增加流动速度，对于传统的化学液体供给设备200，需要增大波纹管或隔膜的尺寸，然而因为结构或成本，增大波纹管或隔膜的尺寸是困难的。

其次，由于化学液体，难以对泵进行清洁，并且更换泵也是困难和危险的。

在传统的化学液体供给设备200中，因为波纹管泵210、212是在它们的旁侧横卧设置的，大量化学液体总是残存在泵210、212的内侧(尤其是在波纹管泵中扩张和收缩的折叠部位)。然而，大部分化学液体300一般来说对人体是有害的，并且，为了更换泵而断开及再重新连接接口时造成泄漏，从而伤害人体的风险很高。并且，在含有用于清洁或洗净半导体晶片的精细磨料的实例中，很有可能磨料会残存在泵210、212内，磨损泵210、212的主要部件(波纹管泵的折叠部位或隔膜泵的隔膜)。

因此，在传统的化学液体供给设备200中，会出现波纹管泵210、212不能被使用到其预定寿命的问题，并且随着长时间使用，泵的效率会明显下降。

第三，当供给化学液体时，会产生相当可观的脉动。

如上所述，因为两个波纹管泵210、212运作为具有相反的吸入和排出时间点，传统的化学液体供给设备200一般地可以均匀地供给化学液体。

然而，因为在传统的化学液体供给设备200中，从泵210的最大排出时间点T1至泵212的最大排出时间点T3之间的转换期间，如图3所示，能被清楚分辨且较长，基于重复发生的吸入和排出冲程的脉动非常明显，并且在从T1至T3间转换的时间点T2处的压力差是非常巨大的。

相应地，传统的化学液体供给设备200具有一个缺陷，大大小小的振动和噪音在化学液体供给过程中由于上述脉动而产生，并且还有个缺陷，即由于排出冲程的每一个转换时间点处产生的压力下降，导致了化学液体的最终排出压力变得不规律。

发明内容

技术问题：

本发明的一个目的是为了提供一种化学液体供给设备，其能够均匀而没有脉动地供给化学液体，能够制造大容量供给设备，且没有化学液体的残存，以最小化更换泵时对人体的有害因素。

技术方案：

为了达到上述目的，本发明提供了一种化学液体供给设备，其包括三个或更多的布置为排成一行的泵，每个所述泵具有各不相同的吸入冲程和排出冲程的时间点。

优选地，所述泵为波纹管泵，并且所述化学液体供给设备进一步包括吸入管和排出管，所述吸入管用于与所述泵的吸入口整体地相连，所述排出管用于与所述泵的排出口整体地相连。

优选地，所述泵具有沿重力方向设置的所述吸入口和排出口，以便不残存并分别地排出在所述泵内部流动的所有化学液体。

优选地，所述泵的所述吸入冲程和所述排出冲程的顺序与所述泵的所述布置的顺序是无关联的。

优选地，所述化学液体供给设备进一步包括控制装置，用以控制所述泵的所述吸入冲程和所述排出冲程的所述顺序。

有益效果：

根据本发明的化学液体供给设备可以没有脉动地供给化学液体并以比传统的设备更加规律的供应压力供给化学液体。

并且，因为化学液体不残存在泵的内部，根据本发明的化学液体供给设备可以有效防止由于化学液体而对管理人员造成事故和磨损及损坏泵。

附图说明

自结合附图而对优选实施例所作的下列描述，本发明的上述及其它目的、特征和优势变得显然，其中：

图1是一俯视图，其示出了一种传统的化学液体供给设备的主要结构；

图2是一主视图，其示出了图1的化学液体供给设备的操作；

图3是一曲线图，其示出了基于图1的化学液体供给设备的时间的吸入和排出过程；

图4是一局部剖视图，其示出了根据本发明的第一实施例的化学液体供给设备的主要结构；

图5是示出了图4的化学液体供给设备的俯视图；

图6是一侧视图，其示出了图4的化学液体供给设备的操作；

图7是一曲线图，其示出了基于图4的化学液体供给设备的时间的吸入和排出过程；

图8是一侧视图，其示出了图4的化学液体供给设备的另一操作例；以及

图9是一局部剖视图，其示出了根据本发明第二实施例的化学液体供给设备的主要结构。

(主要元件的详细描述)

100：化学液体供给设备     102：壳体

104：吸入管               106：排出管

10、20、30、40：泵        12：吸入口

14：排出口                50：止回阀

60：控制器

70：气动或液压设备

本发明最佳实施方式

在下文中，将结合附图详细描述本发明的实施例。

在本发明的下列描述中，在此使用的术语是考虑到在本发明中的功能而做的定义，不是为了限制本发明。

图4是一局部剖视图，其示出了根据本发明第一实施例的化学液体供给设备的主要结构；图5是图4所示化学液体供给设备的俯视图；图6是一侧视图，其示出了图4的化学液体供给设备的操作；以及图7是一曲线图，其示出了基于图4的化学液体供给设备的时间的吸入和排出过程。

如图4和图5所示，根据本发明的化学液体供给设备100包括壳体102，多个泵10、20、30、40，气动设备70和控制器60。

壳体102是一长形框架，以允许多个泵10、20、30、40的连续布置，并配有吸入管104和排出管106，吸入管104供流入化学液体，排出管106供排出化学液体。吸入管104与形成在各自的泵10、20、30、40内的吸入口12连接，排出管106与形成在各自的泵10、20、30、40内的排出口14连接。

多个泵10、20、30、40在壳体102的上方排成一行布置。泵10、20、30、40各自具有吸入口12和排出口14，吸入口12供吸入化学液体，排出口14供排出化学液体。各泵10、20、30、40吸入化学液体至内部，然后以规律的压力通过往复运动的波纹管或隔膜排出化学液体。吸入口12和排出口14分别配有止回阀50，以便化学液体沿确定的方向流动。也就是说，吸入口12配有止回阀50，止回阀50只允许从吸入管104向泵10、20、30、40内部的流动；排出口14配有止回阀50，止回阀50只允许从泵10、20、30、40内部向排出管104的流动。

虽然本实施例示出了四个泵10、20、30、40，在安装有根据本发明的化学液体供给设备100的生产线中，泵的数量可以根据该生产线的尺寸和使用进行增加或减少。并且，虽然在本实施例中，为了简化吸入管104和排出管106的布置及结构，多个泵10、20、30、40被排成一行，泵10、20、30、40可以按照锯齿形或其它能够提高泵的布置效率的形式布置，只要吸入口12和排出口14沿重力方向的布置(即朝向较低侧)，以便大部分吸入泵10、20、30、40内的化学液体可以容易地通过重力而流出。作为参考，优选化学液体供给设备100所包括的多个泵具有同样的操作周期。

气动设备70分别地设置在泵10、20、30、40内。气动设备70根据控制器60的控制信号向各自的泵10、20、30、40提供空气，或从泵10、20、30、40排出空气，使泵10、20、30、40的波纹管或隔膜往复运动。作为参考，虽然本实施例采用了气动设备70，采用具有相同或类似功能的液压设备也是可以的。

控制器60设置于壳体102内或化学液体供给设备100的某个部位。控制器60分别控制着泵10、20、30、40的气动设备70，根据预设顺序或所输入的程序，调节各个吸入和排出冲程的时间点。作为参考，根据本实施例的控制器60控制着气动设备70和泵10、20、30、40，以便根据布置在壳体102内的泵10、20、30、40的顺序执行吸入冲程和排出冲程(参见图6)。

以下，基于图6和图7，将要描述根据本发明的化学液体供给设备100的操作。

本发明的化学液体供给设备100中，当从外部接收到操作开始信号时，控制器60检测该信号，根据预设的程序或预设的逻辑操作，决定泵10、20、30、40的操作时间点。也就是说，控制器60按照化学液体供给设备100内提供的泵的数量，划分泵10、20、30、40的吸入和排出冲程的周期，并将所获取的数值设立为操作偏移数值，以便以一个时间差(即操作偏移量)操作泵10、20、30、40。

然后，泵10、20、30、40根据控制器60设定的顺序开始运作。也就是说，如图6和图7所示，由控制器60设为第一优先级的泵10的吸入冲程开始后，泵20的吸入冲程在时间点H1开始(从泵10的开始时间点经过一个操作偏移量后的时间点)，泵30的吸入冲程在时间点H2开始(从泵20的开始时间点经过一个操作偏移量后的时间点)，泵40的吸入冲程在时间点H3开始(从泵30的开始时间点经过一个操作偏移量后的时间点).

相应地，生成了泵10、20、30、40的排出冲程的时间点H2、H3、H4、H5，其带有对应于如图7所示的操作偏移的时间差。泵10在时间点H2执行排出冲程，泵10在时间点H6执行下一个排出冲程。此时，因为剩余三个泵20、30、40的排出冲程的时间点H3、H4、H5连续出现在时间点H2和时间点H6之间，排出冲程的时间点H2、H3、H4、H5间的排出压力上的偏差得以减小。

相应地，根据本发明，采用多个泵供给化学液体时产生的脉动明显下降。

并且，在化学液体供给设备100内，因为所有泵10、20、30、40的吸入口12和排出口14朝向较低侧布置，化学液体不会残存在泵内部。

相应地，根据本发明，有效地防止由于泵内化学液体残留造成的泵寿命下降和损坏是可能的。

以下，将要描述第一个实施例的另一个操作例。图8是一侧视图，其示出了图4的化学液体供给设备另一操作例。

第一个实施例的另一个操作例与前述操作的差异在于泵10、20、30、40的操作顺序。在本操作中，考虑到当相邻的泵10、20、30、40连续运转时，吸入管104和排出管106内的流动变得不稳定，或者，化学液体不能顺畅地供给至置于壳体102末端部位的泵，改变了泵10、20、30、40的操作顺序以解决这些问题。相应地，根据这个技术精神，只要是泵10、20、30、40不按照所布置的顺序运转，任何修改都是允许的。

以下，将要描述本发明的第二个实施例。图9是一剖视图，其示出了根据本发明第二实施例的化学液体供给设备的主要结构。作为参考，本实施例的结构与前述实施例相同，同样的部件标以同样的数字标记，并且略过对其的描述。

在第二个实施例中，泵10、20、30、40的尺寸不同。第二个实施例的泵10、20、30、40的尺寸相互不同，并且其尺寸(即，容量)从壳体102的前部到后部逐渐增大。

在按照本实施例的样子连续布置多个泵10、20、30、40的实例中，设置在前侧的泵10与设置在后侧的泵40具有略微不同的吸入力。这是因为供给前侧和后侧的化学液体的实质的量以及泵的吸入载荷由于泵所在地点而稍微有所不同。优选地，只要有可能，就要限制或最小化上述现象，因为这种现象会导致在化学液体供给中的偏差并在精密的半导体制程中留下失误发生的基础，虽然这并不显著。

本实施例中，考虑到前述因素，泵10、20、30、40的容量从壳体102的前部到后部逐渐增大。这种结构可以最小化前述问题，因为它使得最前端的泵10和最后端的泵40中的化学液体的实质的吸入量和排出量相等。

作为参考，因为第二个实施例适用于多个泵(优选地，多于四个泵)连续布置的实例，第二个实施例可能不应用于所设置的泵数量少并且不连续布置的场合。

本领域技术人员将会意识到，前述公开的概念和具体实施例可以容易地作为基础，供修改或设计其他实施例，以实现本发明的相同目的。本领域技术人员也将会意识到，这种等同实施例没有偏离本发明所附权利要求的精神和范围。

Claims (5)

1.一种化学液体供给设备，包括三个或更多的布置为排成一行的泵，各所述泵具有各不相同的吸入冲程和排出冲程的时间点。

2.如权利要求1所述的化学液体供给设备，其中所述泵为波纹管泵，并且所述化学液体供给设备进一步包括吸入管和排出管，所述吸入管用于与所述泵的吸入口整体地相连，所述排出管用于与所述泵的排出口整体地相连。

3.如权利要求2所述的化学液体供给设备，其中所述泵具有沿重力方向设置的所述吸入口和排出口，以便不残存并分别地排出在所述泵内部流动的所有化学液体。

4.如权利要求1至3中任一所述的化学液体供给设备，其中所述泵的所述吸入冲程和所述排出冲程的顺序与所述泵的所述布置的顺序是无关联的。

5.如权利要求4所述的化学液体供给设备，进一步包括控制装置，用以控制所述泵的所述吸入冲程和所述排出冲程的所述顺序。

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