CN104415579B - 一种半导体处理系统中的流体脱泡装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于半导体处理系统中对流体处理的技术领域，具体地说是一种半导体处理系统中的流体脱泡装置，包括：缓冲容器、介质容器、超声波换能器、换能器控制部、总控制部；所述缓冲容器浸入介质容器的介质中，超声波换能器安装于介质容器外壁，并与换能器控制部连接；换能器控制部与总控制部连接；其方法包括：总控制部根据各检测器的反馈信息控制超声波换能器和各自动阀使缓冲容器内的流体完成脱泡处理。本发明可以不占用单独时间进行流体的脱泡，并且工作时缓冲容器内压力恒定，保证出液口的流量恒定，液体供给、气体排放均为自动控制，本发明效率高、稳定性好、控制方便。

Description

一种半导体处理系统中的流体脱泡装置和方法

技术领域

本发明属于半导体处理系统中对流体处理的技术领域，具体地说是一种流体脱泡装置，用于压力范围为0.1MPa到0.4MPa之间的流体。

背景技术

在半导体处理系统中，在清洗、涂覆光刻胶、显影、刻蚀等流程中对流体的使用比较频繁，这些流体中不可避免的会存在一些气体，在对基板处理的终点端会形成泡沫，这样就会导致基板处理后质量的不稳定。尤其是在单晶圆处理工艺过程中，这些终端形成的气泡对产品的质量影响更为严重。

为了提高在这些工艺过程中的产品良率，清除流体内的气体成为一个关键的工艺点，也就是流体的脱泡。目前常用的脱泡方式有：

1.往容器内加注液体后，容器密封，然后持续抽真空一段时间后投入到生产当中；

2.在这些流体管路中增加缓冲器（BUFFER），这就可以将混在流体中的气体清除。

但是采用了方式1存在一个问题就是效率较低，需要单独的脱泡时间，会影响生产率；而采用方式2，由于这些流体是在高压下，因此很多溶解在流体中的气体无法通过此方式脱去，效果并不好。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种自动化程度高的流体脱泡装置和方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种半导体处理系统中的流体脱泡装置，包括：缓冲容器、介质容器、超声波换能器、换能器控制部、总控制部；所述缓冲容器浸入介质容器的介质中，超声波换能器安装于介质容器外壁，并与换能器控制部连接；换能器控制部与总控制部连接。

所述缓冲容器为中空结构，顶部盖有密封盖I，所述密封盖I的内壁为斜面；所述缓冲容器的底部设有密封盖Ⅱ，所述密封盖Ⅱ的内壁为凹面。

所述密封盖I中间设有进液口，密封盖I内壁斜面的顶端设有排气口，密封盖Ⅱ中间设有出液口；进液口通过自动阀I与供液装置相连，出液口通过自动阀Ⅲ与终端连接，排气口通过自动阀Ⅱ与排气系统相连。

所述缓冲容器的外壁设有检测器Ⅲ，所述检测器Ⅲ的安装高度与密封盖内壁斜面的最低端等高，用于检测流体上液位；所述缓冲容器的出液口设有检测器Ⅱ，用于检测流体下液位。

所述介质容器外壁设有检测器I，其高度与缓冲容器的密封盖Ⅱ同高，用于检测介质下液位。

所述总控制部分别通过控制部I、控制部Ⅱ、控制部Ⅲ与自动阀I、自动阀Ⅱ、自动阀Ⅲ连接。

一种半导体处理系统中的流体脱泡方法，包括以下步骤：

总控制部通过检测器Ⅱ检测到缓冲容器内流体不足时，通过控制控制部Ⅰ使自动阀Ⅰ开启、控制部Ⅲ将自动阀Ⅲ关闭，控制部Ⅱ将自动阀Ⅱ打开，将缓冲容器内气体排出，同时供液装置通过自动阀Ⅰ向缓冲容器加注流体；总控制部通过检测器Ⅲ检测到缓冲容器内流体已达到设定位置时，控制自动阀Ⅰ、自动阀Ⅱ、自动阀Ⅲ关闭，进入如下工作状态；

总控制部通过控制换能器控制部控制超声波换能器工作，并控制控制部Ⅰ打开自动阀Ⅰ，控制部Ⅲ打开自动阀Ⅲ；供液装置驱动流体进入缓冲容器经过超声波脱泡后通过自动阀Ⅲ到工作终端。

当总控制部通过检测器Ⅰ检测到介质容器中介质不足时，通过控制各个控制部将换能器和自动阀关闭，待介质加注完成后，再重新切换到工作状态。

本发明的优点及有益效果是：

1.本发明可以不占用单独的脱泡时间的情况下实现流体的脱泡，流体的压力流量稳定；流体性质不发生改变。

2.本发明采用多个自动阀和检测器，结构简单，自动化程度高。

3.本发明的缓冲容器中密封盖的结构,上盖为楔形，可防止液体从排气口溢出；下盖为凹形，利于液体流出，且不容易堆积液体。

附图说明

图1为本发明的总体结构图；

图2为本发明中缓冲容器的剖视图；

其中：1为供液装置，2为自动阀Ⅰ，3为控制部Ⅰ，4为自动阀Ⅱ，5为控制部Ⅱ，6为缓冲容器，7为介质容器，8为检测器Ⅰ，9为控制部Ⅲ，10为自动阀Ⅲ，11为检测器Ⅱ，12为总控制部，13为换能器控制部，14为超声波换能器，15为检测器Ⅲ,16为密封盖Ⅰ，17为密封盖Ⅱ。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步描述。

如图1所示，本发明仅涉及到半导体处理系统中流体管路部分，即仅对流体做脱泡处理，这些流体通常为：清洗液、去离子水、光刻胶、显影液、去边液、刻蚀液，但不局限于此，任何应用于半导体处理系统的流体，压力范围介于0.1MPa到0.4MPa之间均可用此装置做脱泡处理。

一种半导体处理系统中流体脱泡装置，包括缓冲容器6、介质容器7、超声波换能器14、换能器控制部13，其中所述的缓冲容器6浸入介质容器7的介质中，缓冲容器6的底面与介质容器7底面间留有空隙；缓冲容器6通过自动阀I2与供液装置1相连，缓冲容器6通过自动阀Ⅱ4与排气系统相连，缓冲容器6通过自动阀Ⅲ10与工作终端（如喷嘴等）相连。

如图2所示，本发明的缓冲容器6的结构为圆筒状，但不局限于此。缓冲容器6有三个接口，分别为进液口、出液口和排气口。其中顶部为进液口和排气口，进液口延伸至缓冲容器6内的下半部，顶部密封盖16的形状为楔形，排气口位于楔形的顶部；底部为出液口，底部密封盖17的形状为凹形，出液口位于凹形的谷底。这种结构更有利于流体的脱泡和保证排气口不会有液体溢出。

如图1所示，缓冲容器6有三个接口，分别为进液口、出液口和排气口，进液口与自动阀I2相连，出液口与自动阀Ⅲ10相连，排气口与自动阀Ⅱ4相连。缓冲容器6有两个检测器用来检测液位，其中检测器Ⅲ15安装位置与顶部密封盖16内壁斜面最低端同等高度，用于检测上液位，检测器Ⅱ11设置于出液口处，用于检测下液位。介质容器7外壁设有一个检测器I8，其安装位置与缓冲容器6底部密封盖17位置同高，用来检测下液位。自动阀I2由控制部I3控制;所述自动阀Ⅱ4由控制部Ⅱ5控制；自动阀Ⅲ10由控制部Ⅲ9控制。超声波换能器14以及检测器和控制部均由总控制部12控制。

总控制部12采用工控机，用于接收各检测器的信号和控制各控制部，通过控制各自动阀实现流体的脱泡，并将脱泡后的流体送达工作终端；换能器控制部13用于控制超声波换能器。自动阀I2、自动阀Ⅱ4、自动阀Ⅲ10分别采用截止阀；上述自动阀对应的控制部均采用自动电磁阀；检测器I8、检测器Ⅱ11、检测器Ⅲ15均采用液位传感器。

本发明的具体工作方式为：

1.注液排气状态：当检测器Ⅱ11检测到缓冲容器6内流体不足时，会将信号传递给总控制部12，这时总控制部12会对各控制部发信号，其中控制部Ⅰ3控制下的自动阀Ⅰ2处于开启状态，控制部Ⅲ9将自动阀Ⅲ10关闭，控制部Ⅱ5将自动阀Ⅱ4打开，可将缓冲容器6内气体排出，这时供液装置1将通过自动阀Ⅰ2向缓冲容器6加注流体，当检测器Ⅲ15检测到流体已达到合适的位置时，会将信号传递给总控制部12，总控制部12将信号传递给各个控制部，各个控制部将相应的自动阀关闭，等待工作状态。

2.工作状态：工作时，总控制部12将信号给换能器控制部13，换能器控制部13控制超声波换能器14开始工作，同时，控制部Ⅰ3打开自动阀Ⅰ2，控制部Ⅲ9打开自动阀Ⅲ10，在供液装置1的驱动下，流体进入缓冲容器6经过超声波脱泡后通过自动阀Ⅲ10到工作终端；在工作过程中，自动阀Ⅰ2和自动阀Ⅲ10处于开启状态，自动阀Ⅱ4处于关闭状态。

3.注入介质状态：当检测器Ⅰ8检测到介质容器7中介质量不足时，会将信号传递给总控制部12，总控制部12将信号分别传递给各个控制部，各个控制部将换能器和自动阀关闭，待介质加注完成后，再重新切换到工作状态。

Claims (5)

1.一种半导体处理系统中的流体脱泡装置，其特征在于包括：缓冲容器(6)、介质容器(7)、超声波换能器(14)、换能器控制部(13)、总控制部(12)；所述缓冲容器(6)浸入介质容器(7)的介质中，超声波换能器(14)安装于介质容器(7)外壁，并与换能器控制部(13)连接；换能器控制部(13)与总控制部(12)连接；

所述缓冲容器(6)为中空结构，顶部盖有密封盖I(16)，所述密封盖I(16)的内壁为斜面；所述缓冲容器(6)的底部设有密封盖Ⅱ(17)，所述密封盖Ⅱ(17)的内壁为凹面；

所述密封盖I(16)中间设有进液口，密封盖I(16)内壁斜面的顶端设有排气口，密封盖Ⅱ(17)中间设有出液口；进液口通过自动阀I(2)与供液装置(1)相连，出液口通过自动阀Ⅲ(10)与终端连接，排气口通过自动阀Ⅱ(4)与排气系统相连；

所述总控制部(12)分别通过控制部I(3)、控制部Ⅱ(5)、控制部Ⅲ(9)与自动阀I(2)、自动阀Ⅱ(4)、自动阀Ⅲ(10)连接。

2.按权利要求1所述的一种半导体处理系统中的流体脱泡装置，其特征在于：所述缓冲容器(6)的外壁设有检测器Ⅲ(15)，所述检测器Ⅲ(15)的安装高度与密封盖(16)内壁斜面的最低端等高，用于检测流体上液位；所述缓冲容器(6)的出液口设有检测器Ⅱ(11)，用于检测流体下液位。

3.按权利要求1所述的一种半导体处理系统中的流体脱泡装置，其特征在于：所述介质容器(7)外壁设有检测器I(8)，其高度与缓冲容器(6)的密封盖Ⅱ(17)同高，用于检测介质下液位。

4.使用权利要求1所述的一种半导体处理系统中的流体脱泡装置的流体脱泡方法，其特征在于包括以下步骤：

总控制部(12)通过检测器Ⅱ(11)检测到缓冲容器(6)内流体不足时，通过控制控制部Ⅰ(3)使自动阀Ⅰ(2)开启、控制部Ⅲ(9)将自动阀Ⅲ(10)关闭，控制部Ⅱ(5)将自动阀Ⅱ(4)打开，将缓冲容器(6)内气体排出，同时供液装置(1)通过自动阀Ⅰ(2)向缓冲容器(6)加注流体；总控制部(12)通过检测器Ⅲ(15)检测到缓冲容器(6)内流体已达到设定位置时，控制自动阀Ⅰ(2)、自动阀Ⅱ(4)、自动阀Ⅲ(10)关闭，进入如下工作状态；

总控制部(12)通过控制换能器控制部(13)控制超声波换能器(14)工作，并控制控制部Ⅰ(3)打开自动阀Ⅰ(2)，控制部Ⅲ(9)打开自动阀Ⅲ(10)；供液装置(1)驱动流体进入缓冲容器(6)经过超声波脱泡后通过自动阀Ⅲ(10)到工作终端。

5.根据权利要求4所述的一种半导体处理系统中的流体脱泡装置的流体脱泡方法，其特征在于包括以下步骤：

当总控制部(12)通过检测器Ⅰ(8)检测到介质容器(7)中介质不足时，通过控制各个控制部将换能器和自动阀关闭，待介质加注完成后，再重新切换到工作状态。