CN103295940A - 一种金属膜剥离清洗设备的自动补液系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属膜剥离清洗设备的自动补液系统，包括NMP浸泡槽以及分别与真空负压异补液装置、氮气正压供液装置相连接的异丙醇供液压力罐、丙酮供液压力罐与向所述NMP浸泡槽提供NMP液的NMP供液压力罐；所述异丙醇供液压力罐、丙酮供液压力罐与NMP供液压力罐的补液口分别通过对应的补液管对应连接异丙醇储液桶、丙酮储液桶与NMP储液桶；所述异丙醇供液压力罐、丙酮供液压力罐、NMP供液压力罐以及所述NMP浸泡槽内分别设有液位检测开关。本发明可以使设备能够无人值守自动运行，显著提高设备运行效率，同时可应用到其他全自动单片湿法处理设备中，实现自动补液，提高设备自动化功能。

Description

一种金属膜剥离清洗设备的自动补液系统

技术领域

本发明涉及金属膜剥离清洗设备技术领域，具体涉及一种金属膜剥离清洗设备的自动补液系统。

背景技术

在半导体生产工序中，制造声表面波（SAW）器件、GaAs微波、毫米波器件、MEMS器件、OLED器件和先进封装等微细图形，需要金属膜剥离、冲洗和甩干工艺（见图1），剥离线宽能做到CD=0.50um以上，是以上器件前制程工艺中的关键工序。

目前国内大多厂商采用手工剥离方法，即将晶圆片长时间放入NMP化学液中浸泡，浸泡完毕后,拿出放到快排冲洗槽（QDR）中冲洗剥离，若剥离不干净，则再一片片放入装有丙酮的特制量杯内,用镊子夹取棉花手动擦拭剥离,然后进行清洗、吹干、手工剥离线条质量不好，效率低下，对操作工有危害，更不适合细线条微细图形工艺。

一部分厂商采用半自动剥离清洗设备进行金属膜剥离，但当罐内液位不足时，多采用手动加液方式，由于NMP化学液是具有腐蚀性、刺激性气味的有机溶剂，要求储液罐密封，同时由于液体使用较快，所以会频繁进行手动加液，影响生产工艺，降低生产效率，增加不安全因素。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足而提供一种高效、可靠、安全的金属膜剥离清洗设备的自动补液系统，以解决目前人工手动补液方式或半自动补液方式在补液过程中需要设备停机以及会造成有害气体挥发的技术问题。

本发明为实现上述目的，所采用的技术方案如下：

一种金属膜剥离清洗设备的自动补液系统，包括NMP浸泡槽以及分别与真空负压异补液装置、氮气正压供液装置相连接的异丙醇供液压力罐、丙酮供液压力罐、向所述NMP浸泡槽提供NMP液的NMP供液压力罐；所述异丙醇供液压力罐、丙酮供液压力罐与NMP供液压力罐的补液口分别通过对应的补液管对应连接异丙醇储液桶、丙酮储液桶与NMP储液桶；所述异丙醇供液压力罐、丙酮供液压力罐、NMP供液压力罐以及所述NMP浸泡槽内分别设有液位检测开关。

设在所述异丙醇供液压力罐、丙酮供液压力罐、NMP供液压力罐内的液位检测开关包括高液位检测开关、低液位检测开关，设在所述NMP浸泡槽内检液位测开关包括高液位检测开关、工作液位检测开关与低液位检测开关。

所述金属膜剥离清洗设备的自动补液系统包括NMP回收再利用装置，用于过滤回收剥离晶圆片的NMP液再利用。

所述NMP回收再利用装置包括NMP回收槽以及再利用NMP供液压力罐；所述NMP回收槽与再利用NMP供液压力罐内分别设有高液位检测开关、低液位检测开关，所述NMP回收槽设有回液口，所述再利用NMP供液压力罐的补液口通过再利用NMP补液管连接所述NMP回收槽的出液口。

所述再利用NMP供液压力罐连接所述真空负压补液装置及氮气正压供液装置。

所述再利用NMP补液管通过所述NMP供液压力罐的补液管并连接至所述NMP储液桶。

所述再利用NMP供液压力罐的出液口通过出液管连接所述NMP浸泡槽。

所述真空负压补液装置包括真空发生器，所述真空发生器的抽真空管道上设有补液溢流检测开关。

所述补液管上设有流体开关。

所述补液管上设有气控阀。

本发明在设备运行中液体不足时，自动补液，无须人工操作，补液完成后设备自动运行，显著提高设备运行效率；管路系统设计合理，安全、洁净、可靠、高效，检测、保护功能齐全，有无液体和补液状态显示，能够有效监测浸泡槽及供液罐的液位情况，当工作液位低于低液位时，会自动开启补液功能补充液体到指定液位，并能根据补液情况进行自动提示处理，使设备能够无人值守自动运行，显著提高设备运行效率，提高产品质量，确保器件规格、性能指标、可靠性和安全性等不因剥离工艺影响而下降。

附图说明

图1是现有技术下微细图形金属膜剥离工艺的流程图；

图2是本发明实施例提供的金属膜剥离清洗设备的自动补液系统的结构原理图；

图3是本发明实施例提供的金属膜剥离清洗设备的自动补液系统的补液流程图；

图4是本发明实施例提供的金属膜剥离清洗设备的NMP浸泡槽的补液原理图；

图5是本发明实施例提供的金属膜剥离清洗设备的再利用NMP供液压力罐的补液原理图；

图6是本发明实施例提供的金属膜剥离清洗设备的NMP供液压力罐的补液原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。

参见图2，该图示出了本发明提供的一种金属膜剥离清洗设备的自动补液系统的结构。为了便于说明，仅示出了本发明有关的部分。

一种金属膜剥离清洗设备的自动补液系统，包括NMP浸泡槽5以及分别与真空负压异补液装置、氮气正压供液装置相连接的异丙醇供液压力罐1、丙酮供液压力罐2、向所述NMP浸泡槽5提供NMP液的NMP供液压力罐3；所述异丙醇供液压力罐1、丙酮供液压力罐2与NMP供液压力罐3的补液口分别通过对应的补液管对应连接异丙醇储液桶9、丙酮储液桶8与NMP储液桶7；所述异丙醇供液压力罐1、丙酮供液压力罐2、NMP供液压力罐3以及所述NMP浸泡槽5内分别设有液位检测开关。

所述异丙醇供液压力罐1的补液口11通过补液管连接所述异丙醇储液桶9，所述异丙醇供液压力罐1设有出液口12。所述丙酮供液压力罐2、NMP供液压力罐3的补液口与出液口设置如所述异丙醇供液压力罐1。

其中，所述异丙醇供液压力罐1、丙酮供液压力罐2、NMP供液压力罐3通过所述真空负压异补液装置进行补液，所述NMP浸泡槽通过所述氮气正压供液装置进行补液。

本发明实施例中，所述异丙醇供液压力罐、丙酮供液压力罐、NMP供液压力罐的容积均为20L，所述NMP浸泡槽为设备工艺槽，氮气密封，容积为40L；所述异丙醇储液桶、丙酮储液桶与NMP储液桶容积分别为20L。

所述NMP浸泡槽与所述NMP供液压力罐内液体为新鲜NMP液。

其中，设在所述异丙醇供液压力罐、丙酮供液压力罐、NMP供液压力罐内的液位检测开关包括高液位检测开关、低液位检测开关，设在所述NMP浸泡槽内检液位测开关包括高液位检测开关、工作液位检测开关与低液位检测开关。

进一步的，所述金属膜剥离清洗设备的自动补液系统包括NMP回收再利用装置，用于过滤回收剥离晶圆片的NMP液再利用。

本发明实施例中，所述NMP回收再利用装置包括NMP回收槽6以及再利用NMP供液压力罐4；所述NMP回收槽6与再利用NMP供液压力罐4内分别设有高液位检测开关、低液位检测开关，所述NMP回收槽6设有回液口，所述再利用NMP供液压力罐的补液口通过再利用NMP补液管连接所述NMP回收槽的出液口。通过设有所述的NMP回收槽可以将剥离晶圆片时的NMP通过过滤流回到该槽中，起到循环再利用作用。

所述再利用NMP供液压力罐连接所述真空负压补液装置及氮气正压供液装置。

所述再利用NMP补液管通过所述NMP供液压力罐的补液管并连接至所述NMP储液桶。因此，所述再利用NMP供液压力罐的NMP包括新鲜的NMP与回收槽中的再利用NMP。

进一步的，所述再利用NMP供液压力罐通过管路连接所述NMP浸泡槽。

所述真空负压补液装置包括真空发生器10，所述真空发生器10的抽真空管道上设有补液溢流检测开关。通过设有所述补液溢流检测开关，可以防止所述各个压力罐内的高液位检测开关发生故障时，通过所述补液溢流检测开关有信号，则说明压力罐内的液体已补满而即将溢出，立即停止补液。

所述补液管采用PFA管，所述补液管上设有流体开关14。通过在所述补液管上设有液体开关（有液无液检测开关），可以实现自动检测补液过程中所述的三个储液桶有无液体或者是补液管未插入储液桶，并进行报警提示。

所述补液管上设有气控阀13。

本发明实施例中，连接所述各个供液压力罐、NMP回收槽及NMP浸泡槽的管路系统上还设有相应的吸酸阀、电磁阀、泄压阀15以及压力表16、压力开关17。

本发明实施例中，所述NMP浸泡槽、NMP回收槽以及所述异丙醇供液压力罐、丙酮供液压力罐、NMP供液压力罐以及所述的再利用NMP供液压力罐均采用316L不锈钢制造，防止腐蚀。

下面，结合附图3~6对本发明实施例所述自动补液系统的自动补流过程进行说明。

为了附图说明的简洁，在附图中采用1#罐代表NMP供液压力罐，2#罐代表再利用NMP供液压力罐，3#罐代表丙酮供液压力罐，4#罐代表异丙醇供液压力罐，并将所述NMP浸泡槽简称为浸泡槽，所述NMP回收槽称为为回收槽。

1）NMP浸泡槽补液：

NMP浸泡槽中装有高液位检测开关、工作液位检测开关、低液位检测开关，液体为NMP化学液（剥离液），工作过程中会有消耗，当检测到NMP浸泡槽中液体处于低液位时，设备完成当前工艺片后，暂停运行，从NMP供液压力罐通过氮气正压管路上相关阀体开闭，实现自动补液到工作液位；由于浸泡槽容积大于NMP供液压力罐，补液过程中，检测到NMP供液压力罐低液位时，则关闭NMP浸泡槽补液，等待NMP供液压力罐补液完毕后，NMP浸泡槽再继续补液，当检测到NMP浸泡槽液位到达工作液位后NMP浸泡槽补液关闭，设备开启运行。如果工作液位检测开关失效，则液位到达高液位时补液也将关闭，并报警提示，起到上限保护作用。

2）异丙醇供液压力罐、丙酮供液压力罐、NMP供液压力罐补液：

NMP供液压力罐、丙酮供液压力罐、异丙醇供液压力罐的液体分别是新鲜NMP、丙酮、异丙醇，如果异丙醇供液压力罐、丙酮供液压力罐、NMP供液压力罐补液当前未处于补液中并且该异丙醇供液压力罐、丙酮供液压力罐、NMP供液压力罐补液处于低液位，则设备暂停，自动开启补液，分别从外接储液桶补充新鲜NMP、异丙醇、丙酮，补液过程中，如果NMP供液压力罐、丙酮供液压力罐、异丙醇供液压力罐的液位达到高液位或补液溢流检测信号有信号，则停止补液，如果外接储液桶有液检测无液体，则报警提示。

3）再利用NMP供液压力罐补液：

再利用NMP供液压力罐内为再利用NMP化学液，即从NMP回收槽补过滤回收后的NMP化学液。工艺过程中，如果再利用NMP供液压力罐低液位，则从NMP回收槽补液到高液位，如果NMP回收槽低液位，则从NMP储液桶补液新鲜NMP，补液时如果补液有液检测无信号则报警提示。

具体工作过程为，再利用NMP供液压力罐低液位时，设备暂停，准备进行补液，此时首先判断NMP回收槽液位状态，如果NMP回收槽非低液位，则从NMP回收槽中补充循环再利用NMP化学液，当NMP回收槽中处于低液位时，则从储液桶中补充新鲜NMP到再利用NMP供液压储液罐，当再利用NMP供液压罐液位到达高液位时，关闭补液。再利用NMP供液压罐补液时，如果补液管道上的流体开关（有液检测开关）无信号或真空管道上的溢流检测开关有信号时，设备报警提示用户。

需要说明的是，附图3~6中所述“1#罐补液标志”和“2#罐补液标志”是用于“浸泡槽补液”、“再利用NMP供液压力罐补液”以及“NMP供液压力罐补液”三个补液过程相互之间互锁的标志，三个补液过程具有优先级顺序，某一特定 时刻只能进行一个补液过程；“1#罐补液标志置1”，则声明进行“NMP供液罐补液”，该补液过程开，则禁止另外两个补液过程；“1#罐补液标志取反”，则声明没有进行“NMP供液罐补液”，该补液过程关，可以进行另外两个补液过程；“浸泡槽补液标志取反”，则声明没有进行“浸泡槽补液”，浸泡槽补液关，可以进行另外两个补液过程；“2#罐补液标志取反”，则声明没有进行“再利用NMP供液罐补液”，该补液过程关，可以进行另外两个补液过程。

设备运行中，本发明实施例所述补液系统自动适时进行，如果有晶圆片正在工艺处理过程中，检测到各个供液压力罐处于低液位，则当前晶圆片工艺处理完成后，进行自动补液，并有相关安全检测和保护装置。

本发明实施例所述自动补液系统，可采用PLC控制器进行精密控制以实现上述各功能及自动补液。

本发明管路与槽体密封可靠，有压力、流量和高低液位等在线监测和保护装置，并能根据补液情况进行自动报警提示，使设备能够无人值守自动运行，显著提高设备运行效率，并可以应用到其他全自动单片湿法处理设备中，实现自动补液，提高设备自动化功能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种金属膜剥离清洗设备的自动补液系统，其特征在于，包括NMP浸泡槽以及分别与真空负压异补液装置、氮气正压供液装置相连接的异丙醇供液压力罐、丙酮供液压力罐与向所述NMP浸泡槽提供NMP液的NMP供液压力罐；所述异丙醇供液压力罐、丙酮供液压力罐与NMP供液压力罐的补液口分别通过对应的补液管对应连接异丙醇储液桶、丙酮储液桶与NMP储液桶；所述异丙醇供液压力罐、丙酮供液压力罐、NMP供液压力罐以及所述NMP浸泡槽内分别设有液位检测开关。

2.根据权利要求1所述金属膜剥离清洗设备的自动补液系统，其特征在于，设在所述异丙醇供液压力罐、丙酮供液压力罐、NMP供液压力罐内的液位检测开关包括高液位检测开关、低液位检测开关；设在所述NMP浸泡槽内的液位检测开关包括高液位检测开关、工作液位检测开关与低液位检测开关。

3.根据权利要求1或2所述金属膜剥离清洗设备的自动补液系统，其特征在于，包括NMP回收再利用装置，用于过滤回收剥离晶圆片的NMP液再利用。

4.根据权利要求3所述金属膜剥离清洗设备的自动补液系统，其特征在于，所述NMP回收再利用装置包括NMP回收槽以及再利用NMP供液压力罐；所述NMP回收槽与再利用NMP供液压力罐内分别设有高液位检测开关、低液位检测开关，所述NMP回收槽设有回液口，所述再利用NMP供液压力罐的补液口通过再利用NMP补液管连接所述NMP回收槽的出液口。

5.根据权利要求4所述金属膜剥离清洗设备的自动补液系统，其特征在于，所述再利用NMP供液压力罐连接所述真空负压补液装置及氮气正压供液装置。

6.根据权利要求4所述金属膜剥离清洗设备的自动补液系统，其特征在于，所述再利用NMP补液管通过所述NMP供液压力罐的补液管并连接至所述NMP储液桶。

7.根据权利要求4－6任一项所述金属膜剥离清洗设备的自动补液系统，其特征在于，所述再利用NMP供液压力罐的出液口通过出液管连接所述NMP浸泡槽。

8.根据权利要求1所述金属膜剥离清洗设备的自动补液系统，其特征在于，所述真空负压补液装置包括真空发生器，所述真空发生器的抽真空管道上设有补液溢流检测开关。

9.根据权利要求1所述金属膜剥离清洗设备的自动补液系统，其特征在于，所述补液管上设有流体开关。

10.根据权利要求1或9所述金属膜剥离清洗设备的自动补液系统，其特征在于，所述补液管上设有气控阀。

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