CN110112085A - 一种液体浓度控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液体浓度控制装置，包括：第一液体补充单元；第二液体补充单元；混合槽进液阀，所述第一液体补充单元、第二液体补充单元连通至所述混合槽进液阀的第一端；混合槽，所述混合槽连通至所述混合槽进液阀的第二段；混合槽排液阀，所述混合槽排液阀的第一端连通至所述混合槽；排液槽，所述排液槽连通至所述混合槽排液阀的第二端；以及反向阀，所述反向阀第一端连通至所述混合槽进液阀的第一端，所述反向阀的第二端连通至所述排液槽。

Description

一种液体浓度控制装置
技术领域
本发明涉及半导体设备技术领域。具体而言，本发明涉及一种半导体刻蚀工艺中氢氟酸浓度控制装置。
背景技术
在现代精细制作也，化学品浓度的准确控制非常必要，尤其在半导体制造等领域。例如湿法刻蚀工艺是半导体制造中的一个非常重要的制程，随着半导体制造工艺的发展，对湿法蚀刻的要求也越来越高。在湿法蚀刻工艺中，常见的化学品稀释氢氟酸DHF扮演着很重要的角色，为了获得精确的刻蚀速率和刻蚀效果，必须有效控制DHF的浓度与温度。
DHF的浓度混酸机制是先补水后补酸。其中补水是通过气压调节阀控制流量，向混合槽总直接添加厂务直接供应的去离子水(DI Water)；补酸是通过厂务氮气(N2)压力的调节来控制HF(氢氟酸)进入混合槽的流量。
图1示出现有技术中DHF浓度控制装置的示意图，如图1所示，现有的DHF浓度控制装置100由DIW(去离子水)补充单元110，HF(氢氟酸)补充单元120，混合槽进液阀130，混合槽140，排液槽150，混合槽排液阀160以及HF排液阀170构成。DIW(去离子水)补充单元110进一步由第一流量计111、空气调节阀112、补水阀113构成；HF(氢氟酸)补充单元120进一步由第一补酸阀121、压力调节阀122、氮气阀123、CSB124、第二补酸阀125、第二流量计126以及第三补酸阀127构成。
现有的DHF浓度控制装置的DHF每次换酸后浓度都没办法跟换酸前一样，因为补水与补酸是分别是用空气调节阀112以及压力调节阀122来控制流量，空气调节阀112的气压主要靠厂务的压缩空气供应，压力调节阀122靠厂务的氮气(N2)供应，只要供应的压缩空气和氮气压力稳定，空气调节阀112和压力调节阀122可以将流量控制的很稳定。但在空气调节阀112和压力调节阀122刚开阀时无法马上将流量控制住，因为没开阀时压力是保压的状态，阀一开启时压力会同时往出口跑，此时流量会比设定的流量还要大，需要几秒钟才会达到稳压，而这几秒钟是不可控制的。具体的流量失控情况如图2所示，即在流量稳定的时间T1之前存在一定时间的超出流量设定值的情况。
这种流程失控情况会导致混酸后的DHF浓度存在一定的偏差，这种偏差会导致在高精度刻蚀时存在厚度及均匀性的问题。为了这个问题，通常需要多次调整浓度，增加了设备停机和检测时间。
针对现有的DHF浓度控制装置的DHF每次换酸后浓度都没办法跟换酸前一样，从而导致混酸后的DHF浓度存在一定的偏差，这种偏差会导致在高精度刻蚀时存在厚度及均匀性的问题，本发明提出一种DHF浓度控制装置可以克服补水或补酸初期的流量失控问题，从而能实现精确的DHF浓度控制。
发明内容
针对现有的DHF浓度控制装置的DHF每次换酸后浓度都没办法跟换酸前一样，从而导致混酸后的DHF浓度存在一定的偏差，这种偏差会导致在高精度刻蚀时存在厚度及均匀性的问题，本发明提供一种液体浓度控制装置，包括：
第一液体补充单元；
第二液体补充单元；
混合槽进液阀，所述第一液体补充单元、第二液体补充单元连通至所述混合槽进液阀的第一端；
混合槽，所述混合槽连通至所述混合槽进液阀的第二段；
混合槽排液阀，所述混合槽排液阀的第一端连通至所述混合槽；
排液槽，所述排液槽连通至所述混合槽排液阀的第二端；以及
反向阀，所述反向阀第一端连通至所述混合槽进液阀的第一端，所述反向阀的第二端连通至所述排液槽。
在本发明的一个实施例中，所述第一液体补充单元用于补充去离子水；所述第二液体补充单元用于补充稀释氢氟酸DHF。
在本发明的一个实施例中，所述第一液体补充单元进一步包括：
流量计，所述流量计的第一端连通至第一液体供给端，用于检测并反馈所述第一液体补充单元的液体流量数据；
空气调节阀，所述空气调节阀的第一端连接至所述流量计的第二端，所述空气调节阀基于压缩空气压力对第一液体补充单元的液体流量进行控制；以及
第一液体补充阀，所述第一液体补充阀的第一端连通至所述空气调节阀的第二端，所述第一液体补充阀的第二端连接至所述混合槽进液阀以及所述反向阀；所第一液体补充阀用于控制第一液体补充的开启或关闭。
在本发明的一个实施例中，所述第一液体补充单元补充的液体为去离子水DIW。
在本发明的一个实施例中，所述第二液体补充单元进一步包括：
第二液体进液阀，所述第二液体进液阀第一端连通至第二液体供给端；
压力调节阀，所述压力调节阀用于控制进入气体的压力范围，所述压力调节阀的第一端连通至气源；
氮气阀，所述氮气阀用于控制所述气源的开启和关闭，所述氮气阀第一端连通至所述压力调节阀；
化学品供应盒CSB，所述CSB连通至所述第二液体进液阀的第二端和所述氮气阀的第二端；
第二液体出液一阀，所述第二液体出液一阀的第一端连接至所述CSB；
流量计，所述流量计的第一端连通至第二液体出液一阀，用于检测并反馈所述第二液体补充单元的液体流量数据；以及
第二液体出液二阀，所述第二液体出液二阀的第一端连通至所述流量计的第二端，所述第二液体出液二阀的第二端连通至所述混合槽进液阀以及所述反向阀。
在本发明的一个实施例中，所述第二液体补充单元补充的液体为氢氟酸HF；所述气源为氮气N2。
在本发明的一个实施例中，液体浓度控制装置还包括第二液体排液阀，所述第二液体排液阀用于直接从第二液体补充单元的CSB排除第二液体至所述排液槽。
在本发明的一个实施例中，所述混合槽进液阀和所述反向阀互为相反开关控制，且受同一个控制信号控制，当所述控制信号控制所述混合槽进液阀开启时，所述反向阀关闭；当所述控制信号控制所述混合槽进液阀关闭时，所述反向阀开启。
在本发明的一个实施例中，所述混合槽进液阀和所述反向阀为气阀，所述同一个控制信号来自同一给气电磁阀。
在本发明的一个实施例中，在进行补液时，将所述混合槽进液阀和所述反向阀设定延迟ΔT后开启/关闭，从而实现所述混合槽进液阀未开启前，先将不稳定的液体流量通过所述反向阀直接排到所述排液槽中。
本发明提出一种DHF浓度控制装置，通过在混合槽进液阀前安装一个直通排液槽的反向阀，将混合槽的进液阀与该反向阀连接同一个给气电磁阀，同时，并将混合槽进液阀设定延迟一定时间开启。本发明提出的该种DHF浓度控制装置，可以实现在混合槽补水与补酸时，混合槽进液阀未开启前，先将起始阶段气压调节阀不稳定的流量排到排液槽中；当气压调节阀稳定后再向混合槽进行精确补水与补酸，从而实现精确的DHF浓度调节控制。
附图说明
为了进一步阐明本发明的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本发明的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本发明的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。
图1示出现有的DHF浓度控制装置100的示意图。
图2示出现有的DHF浓度控制装置进行补液时的补液流量变化图200。
图3示出根据本发明的一个实施例的一种DHF浓度控制装置300的示意图。
图4示出根据本发明的一个实施例的一种DHF浓度控制装置300进行补液时的补液流量变化图400
具体实施方式
在以下的描述中，参考各实施例对本发明进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免使本发明的各实施例的诸方面晦涩。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本发明的实施例的全面理解。然而，本发明可在没有特定细节的情况下实施。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按比例绘制。
在本说明书中，对“一个实施例”或“该实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。在本说明书各处中出现的短语“在一个实施例中”并不一定全部指代同一实施例。
本发明提出一种DHF浓度控制装置，通过在混合槽进液阀前安装一个直通排液槽的反向阀，将混合槽的进液阀与该反向阀连接同一个给气电磁阀，同时，并将混合槽进液阀设定延迟一定时间开启。本发明提出的该种DHF浓度控制装置，可以实现在混合槽补水与补酸时，混合槽进液阀未开启前，先将起始阶段气压调节阀不稳定的流量排到排液槽中；当气压调节阀稳定后再向混合槽进行精确补水与补酸，从而实现精确的DHF浓度调节控制。
下面结合图3来详细介绍根据本发明的一个实施例的一种DHF浓度控制装置。图3示出根据本发明的一个实施例的一种DHF浓度控制装置300的示意图。如图3所示，该DHF浓度控制装置300由DIW(去离子水)补充单元310，HF(氢氟酸)补充单元320，混合槽进液阀330，混合槽340，排液槽350，混合槽排液阀360，HF排液阀370，以及反向阀380构成。
DIW(去离子水)补充单元310用于补充去离子水，为了实现去离子水补充的精确控制，DIW(去离子水)补充单元310进一步由第一流量计311、空气调节阀312、补水阀313构成。其中第一流量计311用于测量并反馈DIW(去离子水)补充单元310的流量数据；空气调节阀312基于厂务的压缩空气压力对DIW(去离子水)补充单元310的流量进行控制；补水阀313通过开关确定补水的时间。在本发明的一个实施例中，DIW(去离子水)补充单元310的第一流量计311一端通过管道连接厂务供应的去离子水，第一流量计311另一端通过管道连接至空气调节阀312的一端，空气调节阀312的另一端再通过管道连接至补水阀313。在本发明的一个具体实施例中，补水阀313为气阀，当需要补水时，补水阀313通气开起，空气调节阀312开起控制DIW(去离子水)补充单元310的流量。
HF(氢氟酸)补充单元320用于补充HF(氢氟酸)，由于HF补充是通过氮气压力的调节来控制流量的，为了实现HF补充的精确控制，HF(氢氟酸)补充单元320进一步由第一补酸阀321、压力调节阀322、氮气阀323、化学品供应盒CSB 324、第二补酸阀325、第二流量计326以及第三补酸阀327构成。在本发明的一个实施例中，当需要进行HF补充时，第一补酸阀321开起，补充HF进入化学品供应盒CSB 324中，第二补酸阀325和第三补酸阀327通气开起，氮气阀323通气开起，压力调节阀322开起调节化学品供应盒CSB 324中的氮气压力，从而控制进入混合槽的HF(氢氟酸)的流量。
混合槽进液阀330是混合槽补水或者补HF的液体入口，混合槽进液阀330一端连通DHF浓度控制装置300由DIW(去离子水)补充单元310和HF(氢氟酸)补充单元320，另一端连通混合槽340。在本发明的一个实施例中，混合槽进液阀330为正向气阀，即当进液阀330给气时阀门开起，管路导通，当进液阀330不给气时阀门关闭，管路阻断。
混合槽340是进行DHF刻蚀液混合配置的液槽。
排液槽350用于排除来自混合槽340、CSB 324以及反向阀中液体。
混合槽排液阀360一端连通混合槽340，一端连通至排液槽350，当需要对混合槽350中进行排液时，混合槽排液阀360打开，否则关闭。
HF排液阀370一端连通CSB 324，一端连通至排液槽350，当需要对CSB 324中进行排液时，HF排液阀370打开，否则关闭。
反向阀380不同一般气阀，当给气时关闭，正常状态下是开启的。反向阀380一端连通至混合槽进液阀330与DIW(去离子水)补充单元310和HF(氢氟酸)补充单元320之间，另一端连通至排液槽。反向阀380和混合槽进液阀330连接同一个给气电磁阀，当给气电磁阀给气时，混合槽进液阀330开起，反向阀380关闭，实现对混合槽340补液。在本发明的一个实施例中，将混合槽进液阀330和反向阀380设定延迟ΔT后开启，从而实现混合槽进液阀330未开启前，先将不稳定的流量通过反向阀380排到排液槽350中，当流量稳定后(ΔT时间后)，混合槽进液阀330开启，反向阀380关闭，实现对混合槽340的稳定流量补液。
图4示出根据本发明的一个实施例的一种DHF浓度控制装置300进行补液时的补液流量变化图400。由图4可知，由于混合槽进液阀330和反向阀380设定延迟ΔT后在T1时间开始，液体通过混合槽进液阀330进入混合槽，进入流量相对图2未出现流量失控。
基于本发明提出的该种DHF浓度控制装置，通过在混合槽进液阀前安装一个直通排液槽的反向阀，将混合槽的进液阀与该反向阀连接同一个给气电磁阀，同时，并将混合槽进液阀设定延迟一定时间开启。本发明提出的该种DHF浓度控制装置，可以实现在混合槽补水与补酸时，混合槽进液阀未开启前，先将起始阶段气压调节阀不稳定的流量排到排液槽中；当气压调节阀稳定后再向混合槽进行精确补水与补酸，从而实现精确的DHF浓度调节控制。
尽管上文描述了本发明的各实施例，但是，应该理解，它们只是作为示例来呈现的，而不作为限制。对于相关领域的技术人员显而易见的是，可以对其做出各种组合、变型和改变而不背离本发明的精神和范围。因此，此处所公开的本发明的宽度和范围不应被上述所公开的示例性实施例所限制，而应当仅根据所附权利要求书及其等同替换来定义。

Claims (10)

1.一种液体浓度控制装置，包括：
第一液体补充单元；
第二液体补充单元；
混合槽进液阀，所述第一液体补充单元、第二液体补充单元连通至所述混合槽进液阀的第一端；
混合槽，所述混合槽连通至所述混合槽进液阀的第二段；
混合槽排液阀，所述混合槽排液阀的第一端连通至所述混合槽；
排液槽，所述排液槽连通至所述混合槽排液阀的第二端；以及
反向阀，所述反向阀第一端连通至所述混合槽进液阀的第一端，所述反向阀的第二端连通至所述排液槽。
2.如权利要求1所述的液体浓度控制装置，其特征在于，所述第一液体补充单元用于补充去离子水；所述第二液体补充单元用于补充稀释氢氟酸DHF。
3.如权利要求1所述的液体浓度控制装置，其特征在于，所述第一液体补充单元进一步包括：
流量计，所述流量计的第一端连通至第一液体供给端，用于检测并反馈所述第一液体补充单元的液体流量数据；
空气调节阀，所述空气调节阀的第一端连接至所述流量计的第二端，所述空气调节阀基于压缩空气压力对第一液体补充单元的液体流量进行控制；以及
第一液体补充阀，所述第一液体补充阀的第一端连通至所述空气调节阀的第二端，所述第一液体补充阀的第二端连接至所述混合槽进液阀以及所述反向阀；所第一液体补充阀用于控制第一液体补充的开启或关闭。
4.如权利要求3所述的液体浓度控制装置，其特征在于，所述第一液体补充单元补充的液体为去离子水DIW。
5.如权利要求1所述的液体浓度控制装置，其特征在于，所述第二液体补充单元进一步包括：
第二液体进液阀，所述第二液体进液阀第一端连通至第二液体供给端；
压力调节阀，所述压力调节阀用于控制进入气体的压力范围，所述压力调节阀的第一端连通至气源；
氮气阀，所述氮气阀用于控制所述气源的开启和关闭，所述氮气阀第一端连通至所述压力调节阀；
化学品供应盒CSB，所述CSB连通至所述第二液体进液阀的第二端和所述氮气阀的第二端；
第二液体出液一阀，所述第二液体出液一阀的第一端连接至所述CSB；
流量计，所述流量计的第一端连通至第二液体出液一阀，用于检测并反馈所述第二液体补充单元的液体流量数据；以及
第二液体出液二阀，所述第二液体出液二阀的第一端连通至所述流量计的第二端，所述第二液体出液二阀的第二端连通至所述混合槽进液阀以及所述反向阀。
6.如权利要求5所述的液体浓度控制装置，其特征在于，所述第二液体补充单元补充的液体为氢氟酸HF；所述气源为氮气N2。
7.如权利要求1所述的液体浓度控制装置，其特征在于，还包括第二液体排液阀，所述第二液体排液阀用于直接从第二液体补充单元的CSB排除第二液体至所述排液槽。
8.如权利要求1所述的液体浓度控制装置，其特征在于，所述混合槽进液阀和所述反向阀互为相反开关控制，且受同一个控制信号控制，当所述控制信号控制所述混合槽进液阀开启时，所述反向阀关闭；当所述控制信号控制所述混合槽进液阀关闭时，所述反向阀开启。
9.如权利要求8所述的液体浓度控制装置，其特征在于，所述混合槽进液阀和所述反向阀为气阀，所述同一个控制信号来自同一给气电磁阀。
10.如权利要求8所述的液体浓度控制装置，其特征在于，在进行补液时，将所述混合槽进液阀和所述反向阀设定延迟ΔT后开启/关闭，从而实现所述混合槽进液阀未开启前，先将不稳定的液体流量通过所述反向阀直接排到所述排液槽中。
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