CN102476355B - 循环系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种循环系统及方法，此循环系统由第一循环回路连接压力容器的出口、帮浦及阀体组，且阀体组连接压力容器的入口，使粒子溶液由循环帮浦循环流动于第一循环回路、阀体组与压力容器之间，以达到对压力容器中的粒子溶液进行搅拌的目的，并由第二循环回路连接压力容器的出口、多个第一磁浮帮浦、第二磁浮帮浦及阀体组、用以将粒子溶液输送到工具机，并由第二磁浮帮浦于第二循环回路末端将粒子溶液经过阀体组输送到压力容器的入口，以完成循环输送粒子溶液的目的。

Description

循环系统及方法

技术领域

本发明涉及一种循环系统及方法，更具体地说，是关于一种使用磁浮帮浦循环输送压力容器内具有粒子溶液的系统及其方法。

背景技术

受到半导体装置的高密度与多层结构的电路分布影响，晶圆表面平坦化制程越来越受到重视。而平坦化通常采用化学机械研磨(CMP)的方式。在一般的CMP过程中，通常会使用加压帮浦来驱动研磨浆液，但加压帮浦的轴承在加压过程中可能会有磨损，而会导致许多微粒子污染到研磨浆液，或者加压帮浦的轴承被研磨浆液中的研磨粒子所阻塞，而无法正常运作。且在一般的CMP制程中，若未能不断地对加压储存槽内的研磨浆液进行搅拌，可能造成研磨粒子会在加压储存槽中结晶或沉淀，或导致研磨浆液在输送管路内的均匀性不足，进而影响整个半导体制程的精度与良率。

发明内容

由于现有技术存在的上述问题，本发明的目的就是提供一种循环系统及方法，以解决粒子溶液受到加压帮浦的微粒子污染，或加压帮浦的轴承被研磨浆液中的研磨粒子所阻塞，或致研磨浆液在输送管路内的均匀性不足等问题。

根据本发明的目的，提出一种循环系统，包含：

一压力容器，其容纳一粒子溶液，且具有一加压进气口、一循环出口及多个循环入口，所述加压进气口接收一高压气体，以增加所述压力容器内的压力；

一第一循环回路，包含一第一节点与一第二节点，所述第一节点连接所述循环出口；

一阀体组，设置于所述第二节点与所述循环入口之间；

一帮浦，设置于所述第一节点与所述第二节点间，并通过所述第一节点，将所述压力容器中部分的粒子溶液由所述循环出口经所述第一节点输出，再经由所述第一循环回路、所述阀体组及所述循环入口流回压力容器中；以及

一第二循环回路，连接在所述第一节点及所述第二节点之间，所述压力容器中部分的粒子溶液由所述循环出口经所述第一节点循环流动于所述第二循环回路中，并由所述第二节点及所述阀体组及所述循环入口流回到所述压力容器中。

其中，压力容器为一筒状槽，此筒状槽的顶端及底端呈一圆弧状，进而形成一圆弧顶部及圆弧底部，加压进气口设置在圆弧顶部，多个循环入口设置在圆弧底部，使得第一循环回路中的粒子溶液可由压力容器底部回流到压力容器内，进而扰动压力容器内的粒子溶液，如此，压力容器内的粒子溶液能够有较佳的均匀度。

作为本发明的进一步特征，此具有粒子溶液的压力容器的循环系统更包含多个局部循环回路、一背压阀及至少一输送回路，各局部循环回路分别连接各第一磁浮帮浦之间及第二磁浮帮浦与最接近第二磁浮帮浦的第一磁浮帮浦之间，此背压阀设置在局部循环回路上。各输送回路的入口与其出口分别设置于局部循环回路与背压阀的入口与出口之间，并分别以所述输送回路连接至一工作机具，且由背压阀提供局部压力差异，使得第二循环回路经由输送回路提供粒子溶液至工作机具，并经由输送回路回流第二循环回路中。

此外，本发明更提出一种循环方法,包含︰提供一压力容器以储存一粒子溶液，所述压力容器具有一加压进气口、一循环出口及多个循环入口，所述加压进气口接收一高压气体，以加压所述压力容器内的压力；提供一第一循环回路，所述第一循环回路包含一第一节点与一第二节点，且所述第一节点连接所述循环出口；使用一阀体组设置于所述第二节点与所述循环入口之间；设置一帮浦于所述第一节点与所述第二节点间，以通过所述帮浦使所述粒子溶液经所述阀体组及各所述循环入口流回所述压力容器，进而扰动所述压力容器的粒子溶液，并提高压力容器输出粒子溶液的压力，令粒子溶液以高压气体所加入所述压力容器的压力及所述磁浮帮浦提供的输送压力循环流动于所述循环回路中；提供连接在所述第一节点与一所述第二节点的所述第二循环回路，并由设置在一第二循环回路上的多个第一磁浮帮浦增加所述粒子溶液的输送压力，使所述粒子溶液被更高的压力带动循环流动于所述第二循环回路中；以及由设置在所述第二循环回路的压力末端的一第二磁浮帮浦，将使得所述第二循环回路的粒子溶液经过所述阀体组输送到所述压力容器的入口，以完成循环输送粒子溶液。

承上所述，依本发明的循环系统及方法，其可具有一或多个下述优点：

(1)此循环系统及其方法，由各磁浮帮浦增加第二循环回路中的粒子溶液的输送压力。而各磁浮帮浦的轴承不会被磨损，由此可确保粒子溶液不受污染。并可将粒子溶液顺利地输送到较高位置(如：20～40M以上的楼层)循环回路中。

(2)此循环系统及其方法，压力容器的粒子溶液由第一循环回路、帮浦、阀体组及压力容器，用以扰动压力容器内之粒子溶液，使得压力容器内的粒子溶液能够具有较佳的均匀度。

(3)此循环系统及其方法，可由帮浦及各磁浮帮浦，使粒子溶液循环流动于各循环回路中，以持续的在压力容器中扰动粒子溶液，同时克服粒子溶液在压力容器中无法循环而导致沉淀或结晶的问题。

具体实施方式

下面根据附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

本发明的循环系统的第一实施例中，此循环系统包含压力容器、第一循环回路、阀体组、帮浦及第二循环回路。

在本发明中，压力容器中可存放粒子溶液，并具有加压进气口、循环出口与多个循环入口。且压力容器为一筒状槽，此筒状槽的顶端及底端呈一圆弧状，进而形成一圆弧顶部及一圆弧底部，加压进气口设置于圆弧顶部，而多个循环入口则是设置于圆弧底部。加压进气口可用以接收高压气体，以增加压力容器内的压力。第一循环回路上有一个第一节点及第二节点，第二循环回路连接在第一节点及第二节点之间，且第一节点连接循环出口，第二节点连接阀体组，阀体组并连接循环入口，且阀体组较佳为多个阀体所组成，以提供粒子溶液多个回流至压力容器的通路。且阀体组较佳地为设置在压力容器的圆弧底部的下方。

上述的高压气体较佳为氮气(N2)，且压力可为2至5Kg/Cm²，以使粒子溶液有足够的压力在第一循环回路及第一循环回路中。

本实施例中，帮浦则是设置于第一节点与第二节点间，并通过第一节点，将循环出口输出的粒子溶液再由阀体组流回压力容器中，使粒子溶液循环流动于第一循环回路及第二循环回路中。并且让压力容器中的粒子溶液依序经过阀体组与循环入口，回流到压力容器中，使压力容器中的粒子溶液产生扰动，以防止沉淀或结晶的情况发生。

综上所述，粒子溶液的整体流向如下。加压进气口以高压气体增加压力容器内的压力后，粒子溶液由循环入口流至第一节点分流，第一节点左方的磁浮帮浦与第一节点右方之循环回路的管路。在左方的流向中(即第一循环回路)，粒子溶液经由帮浦流至第二节点，与第二节点右方流向中(即第二循环回路)的粒子溶液合流至阀体组，再回流至压力容器中，即可使压力容器中的粒子溶液产生搅拌以及扰动的作用，进而防止粒子溶液沉淀或结晶的情形发生，并更增加粒子溶液的输送压力。

本发明的循环系统的第二实施例。与第一实施例相较，其差异在于第二实施例的具有粒子溶液之压力容器的循环系统具有粒子溶液的压力容器的循环系统更增加了一个多个第一磁浮帮浦、一第二磁浮帮浦、多个局部循环回路、至少一输送回路及背压阀。

各第一磁浮帮浦设在第二循环回路上。第二磁浮帮浦设于第二循环回路与第二节点间的压力末端位置。各局部循环回路分别连接各第一磁浮帮浦之间，及第二磁浮帮浦与最接近第二磁浮帮浦的第一磁浮帮浦之间，此背压阀设置于局部循环回路上。各输送回路的入口与其出口分别设置于局部循环回路与背压阀的输入端与输出端，并分别以所述输送回路连接至一工作机具。如此，通过输送回路的入口提供局部循环回路中的粒子溶液至工作机具，再经由输送回路的出口，依序流回局部循环回路及第二循环回路。其余部分都相同，就不在此赘述。以下就第一实施例与第二实施例不同之处进行说明。

若工作机具与压力容器的高度差会多达数十公尺(如：20～40公尺)，因此，第二循环回路中的粒子溶液的输送压力可能已经不够，而无法顺畅的被送入至工作机具中。因此，采用第一磁浮帮浦、局部循环回路、背压阀及输送回路的目的，在于保持粒子溶液的压力位准恒定，同时泄放过高的压力。并且可提供局部压力差异，可确保粒子溶液经过局部循环回路、背压阀及输送回路流通于工作机具。因此，可使局部管路流动停滞与停滞死管线的现象消灭。且可提升粒子溶液在第二循环回路内的压力位准，以降低粒子溶液停止流动的风险，并确保使用端压力位准与确保粒子溶液的流量。

多个磁浮帮浦及对应数量的背压阀。当工作机具有多个或高度差又更加大时，此时，可于第二循环回路的各分流处增设第一磁浮帮浦、局部循环回路、背压阀及输送回路，用以将粒子溶液送至各工作机具，或高度差更大的工作机具。

本发明的循环系统的第三实施例。与第二实施例相较，其差异在于循环系统更包含了两个粒子溶液补充槽，且输送回路的入口与其出口的数量为多个，其余部分都相同就不在此赘述。

在第三实施例中，粒子溶液补充槽可通过开关阀连接压力容器，且储存了预备的粒子溶液。且粒子溶液补充槽也由高压气体加压，以保持粒子溶液补充槽的压力。当压力容器内的粒子溶液不足时，可打开开关阀由粒子溶液补充槽直接补充粒子溶液。并提高磨浆液供给系统的稳定度。

本发明的循环方法的实施步骤包含:

在步骤S1中，提供压力容器以储存粒子溶液，压力容器具有加压进气口、循环出口及多个循环入口，加压进气口接收高压气体，以加压压力容器的压力。

在步骤S2中，提供第一循环回路，第一循环回路包含第一节点与第二节点，且第一节点连接循环出口。

在步骤S3中，将阀体组设置于第二节点与循环入口间。

在步骤S4中，设置帮浦于第一节点与第二节点间，以通过帮浦使粒子溶液经阀体组及各循环入口流回压力容器，进而扰动压力容器的粒子溶液，并提高压力容器输出粒子溶液的压力；

在步骤S5中，提供连接在第一节点与一第二节点的一第二循环回路，并由设置在第二循环回路上的第一磁浮帮浦增加粒子溶液的输送压力，使粒子溶液被更高的压力带动循环流动于第二循环回路中。

在步骤S6中，由设置在第二循环回路的压力末端的第二磁浮帮浦，将使得第二循环回路的粒子溶液经过阀体组输送到压力容器的入口。

在步骤S7中，由设置在各第一磁浮帮浦之间，及第二磁浮帮浦与最接近第二磁浮帮浦的第一磁浮帮浦之间的多个局部循环回路输送第二循环回路的粒子溶液。

在步骤S8中，由设置在设置于各局部循环回路的背压阀，与设置于各局部循环回路及各背压阀的输入端与输出端之间的输送回路输送各局部循环回路的粒子溶液至一工作机具。

综上所述，本发明具有粒子溶液的压力容器的循环系统及其方法，压力容器的粒子溶液，以高压气体的压力及磁浮帮浦提供的压力，而循环流动于循环回路中，故本发明由磁浮帮浦提高输送的高度，并能透过增加磁浮帮浦、背压阀、局部循环入口与局部循环出口，而将粒子溶液送到更高及更多的工具机。使得本发明相较于传统的高压循环系统及方法，除上述的优点外，在线路的布局上更具有弹性及便利性。

但是，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。

Claims (8)

1.一种循环系统，其特征在于，包含：

一压力容器，其容纳一粒子溶液，且具有一加压进气口、一循环出口及多个循环入口，所述加压进气口接收一高压气体，以增加所述压力容器内的压力；

一第一循环回路，包含一第一节点与一第二节点，所述第一节点连接所述循环出口；

一阀体组，设置于所述第二节点与所述循环入口之间；

一帮浦，设置于所述第一节点与所述第二节点间，并通过所述第一节点，将所述压力容器中部分的粒子溶液由所述循环出口经所述第一节点输出，再经由所述第一循环回路、所述阀体组及所述循环入口流回压力容器中；以及

一第二循环回路，连接在所述第一节点及所述第二节点之间，所述压力容器中部分的粒子溶液由所述循环出口经所述第一节点循环流动于所述第二循环回路中，并由所述第二节点及所述阀体组及所述循环入口流回到所述压力容器中。

2.根据权利要求1所述的循环系统，其特征在于：所述压力容器为一筒状槽，所述筒状槽的顶端及底端呈一圆弧状，进而形成一圆弧顶部及一圆弧底部，所述加压进气口设置于所述圆弧顶部，所述多个循环入口设置于所述圆弧底部。

3.根据权利要求2所述的循环系统，其特征在于，包含：

多个第一磁浮帮浦，各所述第一磁浮帮浦设在所述第二循环回路上；

一第二磁浮帮浦，所述第二磁浮帮浦设于所述第二循环回路与所述第二节点间的压力末端位置；

多个局部循环回路，所述局部循环回路分别连接各所述第一磁浮帮浦之间，及所述第二磁浮帮浦与最接近所述第二磁浮帮浦的所述第一磁浮帮浦之间；

至少一背压阀，各所述背压阀设置于各所述局部循环回路上；及

至少一输送回路，各所述输送回路的入口与其出口分别设置于所述局部循环回路与所述背压阀输入端与输出端，并分别以各所述输送回路分别连接至一工作机具；

其中，所述输送回路的入口提供各所述局部循环回路中的粒子溶液至各所述工作机具，再经由所述输送回路的出口，依序流回各所述局部循环回路及所述第二循环回路。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的循环系统，其特征在于：包含至少一粒子溶液补充槽，提供储存备用的粒子溶液，所述粒子溶液补充槽连通所述压力容器，以提供所述备用的粒子溶液至所述压力容器，所述粒子溶液补充槽，通入高压气体加压，以保持所述粒子溶液补充槽的压力。

5.一种循环方法，其特征在于，包含︰

提供一压力容器以储存一粒子溶液，所述压力容器具有一加压进气口、一循环出口及多个循环入口，所述加压进气口接收一高压气体，以加压所述压力容器内的压力；

提供一第一循环回路，所述第一循环回路包含一第一节点与一第二节点，且所述第一节点连接所述循环出口；

使用一阀体组设置于所述第二节点与所述循环入口之间；

设置一帮浦于所述第一节点与所述第二节点间，以通过所述帮浦使所述粒子溶液经所述阀体组及各所述循环入口流回所述压力容器，进而扰动所述压力容器的粒子溶液，并提高压力容器输出粒子溶液的压力，令粒子溶液以高压气体所加入所述压力容器的压力及所述磁浮帮浦提供的输送压力循环流动于所述循环回路中；

提供连接在所述第一节点与一所述第二节点的所述第二循环回路，并由设置在一第二循环回路上的多个第一磁浮帮浦增加所述粒子溶液的输送压力，使所述粒子溶液被更高的压力带动循环流动于所述第二循环回路中；以及

由设置在所述第二循环回路的压力末端的一第二磁浮帮浦，将使得所述第二循环回路的粒子溶液经过所述阀体组输送到所述压力容器的入口，以完成循环输送粒子溶液。

6.根据权利要求5所述的循环方法，其特征在于：所述第二循环回路的粒子溶液更进一步包括下列步骤，用以输送到至少一工作机具：

由设置在各所述第一磁浮帮浦之间，及所述第二磁浮帮浦与最接近所述第二磁浮帮浦的所述第一磁浮帮浦之间的多个局部循环回路输送所述第二循环回路的所述粒子溶液；以及

由设置在设置于各所述局部循环回路的一背压阀，与设置于各所述局部循环回路及各所述背压阀的输入端与输出端之间的输送回路输送各所述局部循环回路的粒子溶液至各所述工作机具。

7.根据权利要求5所述的循环方法，其特征在于：其中所述压力容器为一筒状槽，所述筒状槽的顶端及底端呈一圆弧状，进而形成一圆弧顶部及一圆弧底部，所述加压进气口设置于所述圆弧顶部，所述多个循环入口设置于所述圆弧底部。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的循环方法，其特征在于：更包含提供至少一粒子溶液补充槽，所述粒子溶液补充槽提供储存备用的粒子溶液，并连通所述压力容器，以提供所述备用的粒子溶液至所述压力容器，所述粒子溶液补充槽，通入高压气体加压，以保持所述粒子溶液补充槽的压力。