CN113053781A - 半导体制程的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本文提供半导体制程的系统和方法，其中基于化学混合物的感测性质来自动控制含于水槽中的化学混合物中的化学物的量或浓度。在一些实施例中，半导体制程系统包括经配置以包含化学混合物的处理水槽。化学感测器经配置以感测化学混合物的一或更多性质。系统进一步包括电控阀，此电控阀经配置以基于化学混合物的所感测的一或更多个性质来调整第一化学物在化学混合物中的量。

Description

半导体制程的系统和方法
技术领域
本揭露涉及一种半导体制程的系统和方法。
背景技术
湿式化学处理水槽用于各种半导体制造制程中。例如，化学处理水槽用于蚀刻半导体晶圆或结构，移除蚀刻残余物，及用于从半导体晶圆或结构移除光阻剂。含在处理水槽内的湿化学物经常包含两种或更多种化学物的混合物。
发明内容
依据本揭露的部分实施例，一种半导体制程的系统包括一处理水槽、一化学感测器以及一电控阀。处理水槽经配置以包含一化学混合物，该化学混合物包括一第一化学物。化学感测器经配置以感测该化学混合物的一或更多个性质。电控阀经配置以基于该化学混合物的该感测的一或更多个性质来调整该第一化学物在该化学混合物中的一量。
依据本揭露的部分实施例，一种半导体制程的方法包括以下步骤。通过一化学感测器感测一化学混合物在一处理水槽中的一或更多个性质。通过控制电路系统，基于该化学混合物的该感测的一或更多个性质通过选择性地操作一电控阀，来控制一第一化学物在该化学混合物中的一量。
依据本揭露的部分实施例，一种半导体制程的系统包括多个处理水槽、一化学感测器、多个第一入口阀以及控制电路系统。这些处理水槽经配置以包含一化学混合物。化学感测器经配置以感测这些处理水槽中每一者中的该化学混合物的一或更多个性质。这些第一入口阀中的每一者耦接在一第一液体的一供应器与这些处理水槽的一各别处理水槽的一内部之间。控制电路系统通讯耦接至该化学感测器及这些第一入口阀，该控制电路系统经配置以基于该化学混合物的该感测的一或更多个性质，通过选择性地操作这些第一入口阀来自动调整该第一液体在该化学混合物中的一量。
附图说明
当结合附图阅读时，根据以下详细描述可更好地理解本揭示案的态样。应注意，根据工业标准实践，各种特征未按比例绘制。事实上，为论述清楚，各特征的尺寸可任意地增加或缩小。
图1为根据一些实施例图示自动浓度控制系统的示意图；
图2为根据一些实施例图示另一自动浓度控制系统的示意图；
图3为根据一些实施例图示又一自动浓度控制系统的示意图；
图4为根据一些实施例图示控制电路系统的更多细节的示意图，此控制电路系统可包含在图1至图3中任一者的自动浓度控制系统中；
图5为根据一些实施例图示自动控制处理水槽中的化学混合物的化学物量的方法的流程图。
【符号说明】
10:自动浓度控制系统
12:水槽
13:底部壁
14:外侧壁
15:内侧壁
16:水槽内部
17:溢出空间
20:化学混合物
21:第一入口导管
22:第二入口导管
23:第一入口阀
24:第二入口阀
25:第一液体供应器
26:第二液体供应器
30:循环回路
31:出口导管
32:泵
33:第三入口导管
34:加热器
36:过滤器
38:化学感测器
43:出口阀
44:第三入口阀
46:排放阀
51:循环回路导管
52:循环回路导管
53:循环回路导管
54:循环回路导管
55:排放导管
60:控制电路系统
62:控制器
64:通讯中心
66:电路系统
71:输出信号
72:阀控制信号
73:状态信息信号
101:第一供给阀
102:第二供给阀
110:系统
112a:水槽
112b:水槽
112c:水槽
112d:水槽
121:第一入口导管
122:第二入口导管
123a:第一入口阀
123b:第一入口阀
123c:第一入口阀
123d:第一入口阀
124a:第二入口阀
124b:第二入口阀
124c:第二入口阀
124d:第二入口阀
125:第一液体供应器
126:第二液体供应器
130:循环回路
131:出口导管
133:第三入口导管
143a:出口阀
143b:出口阀
143c:出口阀
143d:出口阀
144a:第三入口阀
144b:第三入口阀
144c:第三入口阀
144d:第三入口阀
146:排放阀
155:排放导管
210:自动浓度控制系统
237a:化学感测通道
237b:化学感测通道
237c:化学感测通道
237d:化学感测通道
238:化学感测器
410:电控阀
500:流程图
502:操作
504:操作
具体实施方式
以下揭示内容提供许多不同实施例或实例，以便实现所提供标的的不同特征。下文描述部件及排列的特定实例以简化本揭示内容。当然，这些实例仅为实例且不意欲为限制性。举例而言，于随后描述中第一特征在第二特征上方或在第二特征上的形成可包括第一及第二特征形成为直接接触的实施例，以及亦可包括额外特征可形成在第一及第二特征之间，以使得第一及第二特征可不直接接触的实施例。另外，本揭示案在各实例中可重复元件符号及/或字母。此重复为出于简单清楚的目的，并且本身不指示所论述各实施例及/或配置之间的关系。
另外，空间相对术语，诸如“在……之下”、“在……下方”、“下部”、“在……上方”、“上部”及类似者，在此为便于描述可用于描述诸图中所图示的一个元件或特征与另一(些)元件或(多个)特征的关系。除图形中描绘的定向外，空间相对术语意图是包含元件在使用或操作中的不同定向。设备可为不同朝向(旋转90度或在其他的方向)及可因此同样地解释在本文使用的空间相对的描述词。
本申请关于具有电控阀的半导体制程系统及方法，此电控阀用于自动调整处理水槽内化学混合物中的化学物(诸如水)量或浓度。
在一些湿化学处理系统中，包括一或更多阀(诸如化学浓度阀等)，其允许调整化学物流入含在处理水槽中的化学混合物中的化学物的量。通常通过手动操作控制混合物中水含量的阀，调整化学混合物在半导体制程水槽内的湿气或水含量。一般而言，操作者通过化学物浓度计(诸如从Horiba半导体购得的化学物浓度计)来手动检查化学物浓度。当调整阀时，监测湿气或水含量以决定此调整正确还是适当。一旦操作者发现浓度为不可接受的(例如，倾向向上或向下)，操作者就手动调整阀以调节化学物进入处理水槽的流量。就人力而言，此举是昂贵且时间密集的。
在各种实施例中，本揭示案提供系统及方法，其中化学感测器在处理水槽内的化学混合物中感测化学物(例如，水或湿气)的一或更多个性质。包括电控阀及且该电控阀经利用以基于化学物在化学混合物中感测到的性质，来自动调整化学物在化学混合物中的量。
在一些实施例中，处理水槽中的化学混合物为用于移除残余物或光阻剂的蚀刻残余物清除剂或光阻剂剥离剂，及化学感测器感测水或湿气在化学混合物中的量或浓度。由于通过本揭示案的实施例促进的水含量监测及自动浓度调整，来精密控制化学混合物中湿气或水的量。
图1为根据本揭示案的一或更多实施例图示用于例如在半导体制程中使用的自动浓度控制系统10(本文可称作系统10)的示意图。图1中图示的自动浓度控制系统10可例如与任意半导体制程工具一起使用或相结合，该半导体制程工具，诸如清洗工具、光阻剂移除工具、蚀刻相关半导体制程工具，诸如湿式蚀刻工具，或类似者；然而，本揭示案的实施例并不限于此。在各种实施例中，自动浓度控制系统10可为具有包含化学混合物的一或更多水槽的任何系统，其中使用自动浓度控制来控制此化学混合物的浓度。
自动浓度控制系统10包括水槽12。水槽12包括底部壁13及从底部壁13向上延伸的外侧壁14。在一些实施例中，水槽12包括内侧壁15，内侧壁15从底部壁13向上延伸并相对于外侧壁14向内横向间隔开。在一些实施例中，内侧壁15界定经配置以保存化学混合物20的水槽内部16。水槽12在图1中图示为具有基本上立方形形状；然而，实施例并不限于此。在各种实施例中，水槽12可具有适宜包含或保存大量化学混合物20的任何形状，包括例如圆柱形形状，或任意其他形状。
化学混合物20可为任何化学混合物，例如，可用于半导体制程(诸如用于从半导体晶圆清洗或移除光阻剂)的任何液体化学混合物。在一些实施例中，水槽12包含或经配置以包含用于移除光阻剂的液体化学混合物20。在一些实施例中，化学混合物20为蚀刻残余物清除剂及正性光阻剂剥离剂，其可为胺基液体化学混合物、基于氢氟(HF)酸的液体化学混合物，或适宜用于半导体制程中的任何其他液体化学混合物。
在一些实施例中，水槽12包括位于内侧壁15与外侧壁14之间的溢出空间17。当一些化学混合物20将溢出水槽内部16时，溢出空间17容纳化学混合物20，由此防止化学混合物20溢出水槽12外。
系统10包括第一入口导管21及第二入口导管22。经由第一入口导管21将第一液体引入水槽内部16，及经由第二入口导管22将第二液体引入水槽内部16。第一入口阀23通讯耦接在第一液体供应器25与第一入口导管21之间，及第二入口阀24通讯耦接在第二液体供应器26与第二入口导管22之间。将一或更多泵(未示出)包含于系统10中，以供将第一液体及第二液体的流量输送及供应进水槽12中。
第一液体及第二液体中的每一者可为化学混合物20的组成液体，及在一些实施例中，化学混合物20由第一液体及第二液体的均质混合物组成。在一些实施例中，第一液体包括用于清除光阻剂的液体化学物。在一些实施例中，第一液体包括蚀刻残余物清除剂或正性光阻剂剥离剂液体化学物，其可为胺基液体化学混合物、基于氢氟(HF)酸的液体化学混合物，或适宜用于半导体制程中的任何其他液体化学物。在一些实施例中，第二液体为水或去离子(deionized；DI)水。
将第一入口导管21的端部置于水槽内部16中，及在一些实施例中，将第一入口导管21的端部置于水槽12的底部壁13附近。类似地，将第二入口导管22的端部置于水槽内部16中，及在一些实施例中，将第二入口导管22的端部置于水槽12的底部壁13附近。
系统10进一步包括循环回路30，化学混合物20可从出口导管31穿过循环回路30经由第三入口导管33回到水槽内部16，出口导管31通讯耦接至水槽内部16。在一些实施例中，出口导管31的端部邻近水槽12的底部壁13定位。在一些实施例中，循环回路30混合化学混合物20，例如通过透过循环回路30再循环及混合化学混合物20的第一及第二液体。
在一些实施例中，循环回路30包括泵32、加热器34、及通讯耦接在出口导管31与第三入口导管33之间的过滤器36。另外，循环回路30可包括出口阀43及第三入口阀44。多个循环回路导管51、52、53、54被归入循环回路30中，及将循环回路30的部件彼此通讯耦接，如图1图示。
在一些实施例中，经由第一循环回路导管51将泵32通讯耦接至出口阀43，及经由第二循环回路导管52将加热器34通讯耦接至泵32的出口。在一些实施例中，经由第三循环回路导管53将过滤器36通讯耦接至加热器34的出口，及经由第四循环回路导管54将过滤器36的出口通讯耦接至第三入口阀44。
在操作中，泵32将化学混合物20的流量从水槽内部16输送穿过出口导管31、泵32、加热器34、过滤器36、多个循环回路导管51、52、53、54，并穿过第三入口导管33回到水槽内部16。以此方式，经由循环回路30将穿过第一及第二入口导管21、22单独添加至水槽内部16的化学混合物20的液体组成(例如，第一及第二液体)彻底混合，以提供基本上均质的液体化学混合物20。
在一些实施例中，过滤器36可操作地将污染物、不需要的粒子、或可能存在于化学混合物20中的类似物过滤出去，如同经由循环回路30输送出去一样。过滤器36可为用于从化学混合物20过滤此种污染物或不需要粒子的任意适宜过滤器，及过滤特性曲线可基于例如从化学混合物20过滤出或以其他方式从化学混合物20清除掉的污染物或粒子的尺寸、类型、化学成分、特征或类似物而不同地选择。
在一些实施例中，当化学混合物20经由循环回路30输送出去时，加热器34将化学混合物20加热至选定温度。加热器34可为用于加热化学混合物20的任何适宜加热器，及可将化学混合物20加热至任何选定温度。
在一些实施例中，系统10包括通讯耦接在循环回路30(例如，第二循环回路导管52)与排放导管55之间的排放阀46。排放阀46可操作以选择性地排放流过循环回路30的一些化学混合物20。
系统10进一步包括化学感测器38及电耦接至化学感测器38的控制电路系统60。化学感测器38可为可操作以感测化学混合物20的一或更多性质的任何感测器。在一些实施例中，化学感测器38为化学浓度监测器，其可操作以在化学混合物20中感测第一及第二液体化学物中的一或两者的浓度。在一些实施例中，第二液体为水，及化学感测器38为化学浓度监测器，其可操作以感测水在化学混合物20中的浓度。在一些实施例中，化学感测器38为化学浓度监测器，其使用紫外线(UV)及近红外线(NIR)吸收光谱法以即时量测化学混合物20的多个组分。
在一些实施例中，化学感测器38可经配置以感测与化学混合物20中水或湿气相关联的任何标志。在一些实施例中，化学感测器38可为水浓度感测器、耐水性感测器等。在一些实施例中，化学感测器38通过感测或检测化学混合物20的电性质(例如，导电率、电阻等)来感测化学混合物20中的水或湿气的量或浓度。化学混合物20的电性质可与化学混合物20中的水或湿气的量相关联，以便可基于化学混合物的电性质来决定或估计化学混合物20中水或湿气的量或浓度。
控制电路系统60从化学感测器38接收指示化学混合物20的所感测性质的输出信号。例如，在一些实施例中，接收自化学感测器38的输出信号指示存在于化学混合物20中的第二液体(例如，水)的浓度。
在一些实施例中，第一入口阀23、第二入口阀24、第三入口阀44、出口阀43或排放阀46中的至少一者为电控阀，其可操作以选择性地控制或调整系统10中的流体流动。控制电路系统60电耦接或通讯耦接至第一入口阀23、第二入口阀24、第三入口阀44、出口阀43、或排放阀46中的至少一者，及控制电路系统60可操作以基于来自化学感测器38的指示化学混合物20的所感测性质的输出信号，来控制这些阀的致动。
例如，在一些实施例中，第一入口阀23为电控阀，其基于由控制电路系统60输出的控制信号而可控制，及控制电路系统60可基于化学混合物20的所感测性质(例如，基于化学混合物20中的第一液体或第二液体的浓度)来控制第一液体流过第一入口阀23的量。因而，第一入口阀23的操作可调整化学混合物20的一或多个性质，诸如通过调整第一液体在化学混合物20中的浓度。
在一些实施例中，第二入口阀24为电控阀，其基于由控制电路系统60输出的控制信号而可控制，及控制电路系统60可基于化学混合物20的所感测性质(例如，基于化学混合物20中的第二液体的浓度)来控制第二液体流过第二入口阀24的量。在一些实施例中，第二液体为水或DI水，及控制电路系统60基于化学混合物20中水的所感测浓度来控制DI水流过第二入口阀24并进入水槽12中的量。因而，第二入口阀24的操作可调整化学混合物20的一或多个性质，诸如通过调整第二液体在化学混合物20中的浓度。例如，通过选择性打开第二入口阀24，可将期望量的DI水引入化学混合物20中，由此增加化学混合物20中DI水的浓度。
类似地，第三入口阀44、出口阀43、及排放阀46可为电控阀，其可基于由控制电路系统60输出的控制信号来控制。控制电路系统60可例如通过选择性地控制第三入口阀44的操作，来控制再循环回到水槽12中的化学混合物20的量。控制电路系统60可通过选择性地控制出口阀43的操作，来控制流入循环回路30中的化学混合物20的量。控制电路系统60可例如通过选择性地控制排放阀46的操作，来控制从系统10中排放的化学混合物20的量。
在一些实施例中，控制电路系统60基于指示化学混合物20的所感测性质的化学感测器38的输出信号，而自动控制第一入口阀23、第二入口阀24、第三入口阀44、出口阀43、或排放阀46中的一或更多者的操作。
可选择性地控制第一入口阀23、第二入口阀24、第三入口阀44、出口阀43、及排放阀46，以具有处于全开位置与全闭位置之间的任何位置及包括全开位置及全闭位置的任何位置。因此，基于化学混合物20的一或更多个所感测性质，透过自控制电路系统60提供的自动控制，来精密控制流过第一入口阀23、第二入口阀24、第三入口阀44、出口阀43、及排放阀46中的任一者的量。
通过选择性及自动控制第一入口阀23、第二入口阀24、第三入口阀44、出口阀43、及排放阀46中一或更多者，可依照需要，例如基于用于利用化学混合物20进行的特定半导体制程的方法，来精密控制化学混合物20以具有均匀及一致的化学成分。
在一些实施例中，化学混合物20包括一些量的水或湿气，诸如DI水，其可为化学混合物20中的第二液体。在一些实施例中，精密控制化学混合物20中DI水的量，以便DI水组成化学混合物20的期望百分比。可依需要，例如取决于待由化学混合物20执行的特定半导体制程，来选择化学混合物20中的DI水的量。在一些实施例中，通过自动控制第一入口阀23、第二入口阀24、第三入口阀44、出口阀43及排放阀46中的一或更多者，将第二液体(例如，DI水)的量维持在阈值位准的1％偏差内的位准处。基于待由化学混合物20执行的特定半导体制程或通过供待执行的半导体制程使用的方法，可决定阈值位准。
在一些实施例中，将第二液体(例如，DI水)的量维持在阈值位准的0.5％偏差内的位准处。在一些实施例中，将第二液体(例如，DI水)的量维持在阈值位准的0.1％偏差内的位准处。基于从化学感测器38提供至控制电路系统60的反馈，通过系统10中的不同阀的操作，来自动控制化学混合物20中第二液体的量的维持。
在一些实施例中，第一液体包括蚀刻残余物清除剂或正性光阻剂剥离剂液体化学物，其可为胺基液体化学混合物、基于氢氟(HF)酸的液体化学混合物，或适宜用于半导体制程中的任何其他液体化学物。在一些实施例中，第二液体为水或去离子(DI)水。
本文稍后将例如关于图4描述控制电路系统60的更多细节。
图2为根据本揭示案的一或更多实施例图示例如在半导体制程中使用的自动浓度控制系统110的示意图。图2中图示的自动浓度控制系统110可例如与任意半导体制程工具一起使用或相结合，该半导体制程工具，诸如清洗工具、光阻剂移除工具、蚀刻相关半导体制程工具，诸如湿式蚀刻工具，或类似者；然而，本揭示案的实施例并不限于此。在各种实施例中，自动浓度控制系统110可为具有包含化学混合物的一或更多水槽的任何系统，其中使用自动浓度控制来控制此化学混合物的浓度。
图2中示出的自动浓度控制系统110可与关于图1示出及描述的自动浓度控制系统10基本上相同；然而，一个差异为图2的系统110包括含有化学混合物20的多个水槽112a-112d。
举例而言，如图2所示，在一些实施例中，系统110可包括四个或更多个水槽112a、112b、112c、112d。每个水槽可保存大量化学混合物20，诸如可用于半导体制程(诸如用于自半导体晶圆清洗或清除光阻剂)的液体化学混合物。在一些实施例中，水槽112a-112d包含或经配置以包含用于移除光阻剂的液体化学混合物。在一些实施例中，水槽112a-112d包含蚀刻残余物清除剂及正性光阻剂剥离剂，其可为胺基液体化学混合物、基于氢氟(HF)酸的液体化学混合物，或适宜用于半导体制程中的任何其他液体化学混合物。
系统110的水槽112a-112d可与关于图1示出及描述的水槽12基本上相同，及水槽112a-112d可包括上文关于水槽12描述的任何特征及功能性。当水槽112a-112d示出为圆柱形水槽时，在各种实施例中，水槽112a-112d可具有适宜保存大量流体(诸如化学混合物20)的任何形状。
系统110包括第一入口导管121及第二入口导管122。经由第一入口导管121将第一液体引入水槽112a-112d的内部，及经由第二入口导管122将第二液体引入水槽112a-112d的内部。第一供给阀101通讯耦接在第一液体供应器125与第一入口导管121之间，及第二供给阀102通讯耦接在第二液体供应器126与第二入口导管122之间。
系统110包括多个第一入口阀123a-123d，及第一入口阀123a-123d中每一者通讯耦接在第一入口导管121与各别水槽112a-112d的内部之间。系统110进一步包括多个第二入口阀124a-124d，及第二入口阀124a-124d中每一者通讯耦接在第二入口导管122与各别水槽112a-112d的内部之间。
第一及第二液体中每一者可为化学混合物20的组成液体，其可与本文先前关于图1描述的相同。在一些实施例中，第一液体包括用于清除光阻剂的液体化学物。在一些实施例中，第一液体包括蚀刻残余物清除剂或正性光阻剂剥离剂液体化学物，其可为胺基液体化学混合物、基于氢氟(HF)酸的液体化学混合物，或适宜用于半导体制程中的任何其他液体化学物。在一些实施例中，第二液体为水或去离子(DI)水。
系统110进一步包括循环回路130，化学混合物20可从出口导管131穿过循环回路130经由第三入口导管133回到水槽112a-112d的内部，出口导管131通讯耦接至水槽112a-112d的内部。循环回路130可与关于图1示出及描述的循环回路30基本上相同，及循环回路130可包括本文先前关于循环回路30描述的任何特征及功能性。
如图2所示，循环回路130包括泵32及感测器38，其在本文中先前关于图1所述。在一些实施例中，循环回路130可进一步包括加热器及过滤器，例如，如关于图1示出及描述。
系统110包括多个出口阀143a-143d，其每一者通讯耦接在各别水槽112a-112d与出口导管131之间。另外，循环回路130可包括多个第三入口阀144a-144d，其每一者通讯耦接在第三入口导管133与各别水槽112a-112d的内部之间。
泵32可与本文先前关于图1描述的泵32基本上相同。在操作中，泵32将化学混合物20的流动从水槽112a-112d的内部输送穿过出口导管131、穿过泵32、并穿过第三入口导管133回到水槽112a-112d的内部。以此方式，经由循环回路130将穿过第一及第二入口导管121、122单独添加至水槽112a-112d的化学混合物20的液体组成(例如，第一及第二液体)彻底混合，以提供基本上均质的液体化学混合物20。
尽管未示出于图2中，但在一些实施例中，系统110可包括附加部件，诸如图1示出的加热器及过滤器。例如，加热器及过滤器可包含在循环回路130内，且可通讯耦接至泵32，以便在操作期间将化学混合物20输送穿过加热器及过滤器。
在一些实施例中，系统110包括通讯耦接在循环回路130(例如，出口导管131)与排放导管155之间的排放阀146。排放阀146可与关于图1描述的排放阀46基本上相同，及排放阀146可操作以选择性地排放流过循环回路130的一些化学混合物20。在一些实施例中，多个排放阀146可包含在系统110中，例如，其中每个排放阀146通讯耦接在各别水槽112a-112d的出口与排放导管155之间。在此种实施例中，可例如通过选择性致动排放阀146，控制水槽112a-112d中每一者的单独排放。
系统110进一步包括化学感测器38及电耦接至化学感测器38的控制电路系统60。化学感测器38可与先前关于图1描述的化学感测器38相同，及化学感测器38为可操作以感测化学混合物20的一或更多个性质的任何感测器。在一些实施例中，化学感测器38为化学浓度监测器，其可操作以感测化学混合物20中的第一及第二液体化学物的一或两者的浓度。在一些实施例中，第二液体为水，及化学感测器38为可操作以感测化学混合物20中水的浓度的化学浓度监测器。在一些实施例中，化学感测器38为化学浓度监测器，其使用紫外线(UV)及近红外线(NIR)吸收光谱法以即时量测化学混合物20的多个组分。
控制电路系统60可与先前关于图1描述的控制电路系统60基本上相同，及控制电路系统60从化学感测器38接收指示化学混合物20的所感测性质的输出信号。例如，在一些实施例中，接收自化学感测器38的输出信号指示存在于化学混合物20中的第二液体(例如，水)的浓度。
在一些实施例中，第一供给阀101、第二供给阀102、第一入口阀123a-123d、第二入口阀124a-124d、第三入口阀144a-144d、出口阀143或排放阀146中的至少一者为电控阀，其可操作以选择性地控制或调整系统10中的流体流动。控制电路系统60电耦接或通讯耦接至第一供给阀101、第二供给阀102、第一入口阀123a-123d、第二入口阀124a-124d、第三入口阀144a-144d、出口阀143、或排放阀146中的至少一者，及控制电路系统60可操作以基于来自化学感测器38的指示化学混合物20的所感测性质的输出信号，来控制这些阀的致动。
在一些实施例中，控制电路系统60基于指示化学混合物20的所感测性质的化学感测器38的输出信号，而自动控制第一供给阀101、第二供给阀102、第一入口阀123a-123d、第二入口阀124a-124d、第三入口阀144a-144d、出口阀143、或排放阀146中的一或更多者的操作。
第一供给阀101、第二供给阀102、第一入口阀123a-123d、第二入口阀124a-124d、第三入口阀144a-144d、出口阀143或排放阀146可经选择性地控制以具有位于全开位置与全闭位置之间的任何位置及包括全开位置及全闭位置的任何位置。因此，基于化学混合物20的所感测性质，透过控制电路系统60提供的自动控制，而精密控制流过第一供给阀101、第二供给阀102、第一入口阀123a-123d、第二入口阀124a-124d、第三入口阀144a-144d、出口阀143、或排放阀146中的一或更多者的量。
通过选择性及自动控制第一供给阀101、第二供给阀102、第一入口阀123a-123d、第二入口阀124a-124d、第三入口阀144a-144d、出口阀143、及排放阀146中一或更多者，化学混合物20经精密控制以具有如可需要的均匀及一致的化学成分，例如基于利用化学混合物20进行的特定半导体制程的方法。
图3为根据本揭示案的一或更多实施例图示用于例如在半导体制程中使用的自动浓度控制系统210的示意图。图3中图示的自动浓度控制系统210可例如与任意半导体制程工具一起使用或相结合，该半导体制程工具，诸如清洗工具、光阻剂移除工具、蚀刻相关半导体制程工具，诸如湿式蚀刻工具，或类似者；然而，本揭示案的实施例并不限于此。在各种实施例中，自动浓度控制系统310可为具有包含化学混合物的一或更多水槽的任何系统，其中使用自动浓度控制来控制此化学混合物的浓度。
图3中示出的自动浓度控制系统210可与关于图2示出及描述的自动浓度控制系统110基本上相同，且可包括自动浓度控制系统110的任何特征及功能性。图3中所示系统210与图2中所示系统110之间的差异为系统210包括单独通讯耦接至水槽112a-112d中每一者的化学感测器238。例如，化学感测器238可经由各别化学感测通道237a-237d通讯耦接至水槽112a-112d中每一者的内部。化学感测通道237a-237d因而将水槽112a-112d的每一者中的各别化学混合物的流量提供至化学感测器238。在一些实施例中，化学感测器238具有多个通道，穿过此些通道可单独接收并分析化学物。以此方式，水槽112a-112d的每一者中的化学混合物20可由化学感测器238单独分析，控制电路系统60可接收与化学感测器238的多个通道的每一通道相关联的输出信号，且每个输出信号可指示水槽112a-112d的特定一者中化学混合物20的所感测性质。
感测器输出导管231可通讯耦接在化学感测器238的出口与出口导管之间，因此由化学感测器238接收(例如，经由化学感测通道237a-237d)的化学混合物20可在由化学感测器238分析之后返回进入循环回路130。
因此，控制电路系统60可基于化学混合物20的一或更多个所感测性质(例如，如由化学感测器238的多个通道所感测)，独立地自动控制系统210的各种阀(见图2)。
图4为根据本揭示案的一或更多实施例图示控制电路系统60的更多细节的示意图。
如图4图示，控制电路系统60可包括控制器62、通讯中心64、及数据获取(dataacquisition；DAQ)电路系统66。
控制器62可包括计算机处理器、微处理器、微控制器等，或由计算机处理器、微处理器、微控制器等执行，其经配置以执行本文关于控制器描述的各种功能及操作。例如，控制器62可为由所储存计算机程序选择性致动或重新配置的计算机处理器，或包括此计算机处理器，或者可为用于执行本文描述的特征及操作的特制计算平台。在一些实施例中，控制器62可经配置以执行储存于任何计算机可读取储存媒体中的软件指令，任何计算机可读取储存媒体包括例如只读记忆体(read-only memory；ROM)、随机存取记忆体(random accessmemory；RAM)、快闪记忆体、硬磁盘驱动机、光储存装置、磁储存装置、电可擦除可程序化只读记忆体(electrically erasable programmable read-only memory；EEPROM)、有机储存媒体等。
控制器62通讯耦接至化学感测器38。化学感测器38可为本文先前描述的任何化学感测器。在一些实施例中，化学感测器38可经配置以感测化学混合物的多个通道，例如，如关于图2描述。
控制器62从化学感测器38接收输出信号71，及这些输出信号指示化学混合物20的所感测性质。例如，在一些实施例中，输出信号71指示存在于化学混合物20中的化学物(诸如第二液体(例如，水))的浓度。控制器62基于化学混合物20的所感测性质而控制电控阀的操作。
基于化学混合物20的所感测性质，控制器62决定电控阀410中的一或更多者的调整。一或更多个电控阀410可包括本文先前描述的任何阀，诸如第一入口阀23、第二入口阀24、第三入口阀44、出口阀43、或排放阀46(见图1)中任一者，或第一供给阀101、第二供给阀102、第一入口阀123a-123d、第二入口阀124a-124d、第三入口阀144a-144d、出口阀143、及排放阀146(见图2)中任一者。
在一些实施例中，控制器62输出一或更多个阀控制信号72，其控制电控阀410的开启或关闭，且阀控制信号72是基于接收自化学感测器38的输出信号71。可单独生成及单独输出阀控制信号72，以供控制电控阀410的任一者。在一些实施例中，控制器62输出一或更多个阀控制信号72，其参考打开或关闭电控阀410的打开或关闭时间计数，以及阀控制信号72。
在一些实施例中，通讯中心64接收阀控制信号72并将阀控制信号72提供至DAQ电路系统66。通讯中心64可为或包括任何适当电路系统，以供接收阀控制信号72并将阀控制信号72提供至DAQ电路系统66。在一些实施例中，通讯中心64包括电路系统，其经配置以读取与阀控制信号72相关联的信息，信号72指示待调整的电控阀410中特定一者，及传递阀控制信号72的一部分，以供将特定电控阀410控制至DAQ电路系统66的适当通道，此适当通道用于控制特定电控阀410。
DAQ电路系统66可为或包括任何适当电路系统，以供从通讯中心64接收阀控制信号72及基于所接收到的阀控制信号72控制电控阀410。在一些实施例中，DAQ电路系统66将接收自通讯中心64的阀控制信号72传递至适当电控阀410，由此控制电控阀410的操作。
在一些实施例中，通讯中心64及DAQ电路系统66中的一或两者包括电或通讯部件，以供处理接收自控制器62的阀控制信号72，及将所处理的控制信号传递至电控阀410。在一些实施例中，电控阀410可为电磁阀，或基于所接收到的电控制信号而可控的任何其他类型的阀。
电控阀410输出指示电控阀的可操作参数的状态信息信号73。例如，在一些实施例中，状态信息信号73指示电控阀的状态或情况(例如，开启或关闭)。在一些实施例中，状态信息信号73指示电控阀开启的量或程度(例如，开启百分比等)。
通过电路控制系统60接收状态信息信号73。在一些实施例中，将状态信息信号73输出至通讯中心64，其可处理状态信息信号73或以其他方式将状态信息信号73传递至控制器62。
在一些实施例中，控制器62基于来自化学感测器38的输出信号71及基于指示电控阀410的当前状态的状态信息信号73，而决定多个电控阀410中的何者开启或关闭。例如，若来自化学感测器38的输出信号71指示水槽112a-112d(见图3)的特定一者的化学混合物20中的水含量低于目标范围或目标阈值，则控制器62可决定应例如通过增加流过关联第二入口阀124a-124d的DI水的量而提供额外DI水。为了达到DI水的正确流量，控制器62可基于状态信息信号73决定关联第二入口阀124a-124d的当前开放量，接着决定阀的进一步开放量以提供DI水的计算或决定流量，以便将化学混合物20中DI水的量提高到目标范围或阈值量。当决定化学混合物20中DI水的量处于目标范围或阈值量(例如，基于由化学感测器38感测)时，控制器62可控制阀关闭。
可经由任何适当通讯链路或通讯协定，例如，包括经由一或更多区域网络、无线网络、专用线路、内部网络、国际网络等，可提供化学感测器38、控制器62、通讯中心64、DAQ电路系统66、及电控阀410之间的通讯。
在一些实施例中，化学感测器38经由RS232(其为串行通讯标准)与控制器62通讯。在一些实施例中，控制器62经由以太网连接与通讯中心64通讯，及通讯中心64经由以太网连接与DAQ电路系统66通讯。
在一些实施例中，控制电控阀410开启或关闭，直到达到化学混合物20内的水含量或湿气量。例如，通过处理方法等，可指定特定水含量或湿气量。特定水含量或湿气量可由化学感测器38监测，及当达到特定量时，可关闭电控阀410中一或更多者。
图5为根据本揭示案的一或更多实施例图示自动控制处理水槽中化学混合物的化学物的量的方法的流程图500。
在操作502处，方法包括在处理水槽12中感测化学混合物20的一或更多性质的步骤。例如，通过化学感测器38执行感测步骤。化学混合物20可为如本文先前描述的任何化学混合物。在一些实施例中，化学混合物20的所感测的一或更多性质包括化学混合物20中第一化学物的量或浓度。
在操作504，方法包括以下步骤：通过控制电路系统60，基于化学混合物20的所感测的一或更多性质通过选择性地操作电控阀410，来控制化学混合物20中的第一化学物的量。在一些实施例中，控制电路系统60决定电控阀410的可操作状态，及基于电控阀410的所决定可操作状态来选择性地操作电控阀410。
本揭示案的实施例提供若干优势。例如，本文提供的实施例可减少或除去阀的人工作业，以便调整化学混合物中水含量或湿气量。这节省了与人工作业关联的显著时间及劳务成本。此外，本揭示案的实施例促进恰当的水含量更平稳地流入化学混合物中，如通过自动操作电控阀来不断监测及调整水含量及湿气量。由于监测及自动调整电控阀，水或湿气在化学混合物中的浓度及控制亦为稳定的及容易控制的。因为监测操作由本揭示案的系统自动地执行，所以可透过系统精密及容易地调整监测器频率。此外，因为每个处理水槽可具有一或更多关联电控阀，这些阀可单独操作以便调整或最佳化每个处理水槽中的化学混合物，所以减少了处理水槽之间的交叉污染。
本揭示案的实施例进一步减少在处理水槽内处理的半导体结构(例如，半导体晶圆)中的缺陷。化学浓度的一些精确度在制造制程中非常重要。只要临界浓度稍微改变，就可在晶圆上产生剥落或凹点(落下)缺陷并导致生产废料情况。例如，化学混合物内(例如，蚀刻残余物清除剂及/或光阻剂剥离剂内)的水含量或湿气量可损害半导体晶圆，如若其未精密控制的话。例如，可接受范围外(其可取决于特定制程方法等)的水含量或湿气量可在晶圆上导致剥落或凹陷缺陷，其可导致晶圆废弃。这有利地增加了生产半导体装置的成本。然而，因为可精密监测及自动控制化学混合物内的水含量或湿气量，所以本揭示案的实施例减少此类缺陷。
在各种实施例中，本揭示案提供具有电控阀的半导体制程系统及方法，电控阀可自动控制以调整处理水槽内化学混合物中的化学物(诸如水)的量或浓度。
系统更容易地节省空间及操作。
根据一个实施例，提供半导体制程系统，包括经配置以包含化学混合物(包括第一化学物)的处理。化学感测器经配置以感测化学混合物的一或更多个性质。系统进一步包括电控阀，此可电控制阀经配置以基于化学混合物的所感测的一或更多个性质来调整第一化学物在化学混合物中的量。化学混合物的感测一或更多性质包括第一化学物在化学混合物中的一浓度。第一化学物可为水。系统进一步包括通讯耦接至化学感测器的控制电路系统，控制电路系统经配置以基于化学混合物的感测的一或更多个性质来控制电控阀。控制电路系统通讯耦接至电控阀且经配置以接收指示电控阀的一状态的一状态信息信号，控制电路系统进一步经配置以基于状态信息信号来控制电控阀。控制电路系统经配置以自动控制电控阀，以将第一化学物在化学混合物中的一浓度维持在一选定范围内，及电控阀经配置以调整第一化学物流进化学混合物中的一量。控制电路系统经配置以自动控制电控阀，以将第一化学物在化学混合物中的一浓度维持在一阈值浓度的1％偏差内。系统进一步包括一第一入口阀，其通讯耦接在一第一液体的一供应器与处理水槽的一内部之间。系统进一步包括一第二入口阀，其通讯耦接在一第二液体的一供应器与处理水槽的一内部之间。系统进一步包括一循环回路，循环回路包括一出口阀，其通讯耦接至处理水槽的内部，循环回路包括一第三入口阀，其通讯耦接至处理水槽的内部。循环回路包括一泵，其通讯耦接在出口阀与第三入口阀之间，泵经配置以将化学混合物的一流量从处理水槽的内部穿过出口阀输送出去，并穿过第三入口阀输送回至处理水槽的内部。化学感测器通讯耦接在出口阀与第三入口阀之间。循环回路进一步包括一加热器，其通讯耦接在出口阀与第三入口阀之间，加热器经配置以加热化学混合物的流量。循环回路进一步包括一过滤器，其耦接在出口阀与第三入口阀之间，过滤器经配置以过滤化学混合物的流量。第一液体包括一蚀刻残余物清除剂或一光阻剂剥离剂中的至少一者，且第二液体可为水。
根据另一实施例，提供一种半导体制程的方法，包括以下步骤：通过化学感测器，感测处理水槽中化学混合物的一或更多个性质。方法进一步包括以下步骤：通过控制电路系统，基于化学混合物的所感测一或更多个性质通过选择性操作电控阀，来控制化学混合物中第一化学物的量。此方法进一步包括通过控制电路系统，决定电控阀的一可操作状态，其中选择性地操作电控阀包括：基于电控阀的决定的可操作状态，来选择性地操作电控阀。控制第一化学物在化学混合物中的量包括：将第一化学物在化学混合物中的一浓度维持在一选定范围内，及电控阀经配置以调整第一化学物流入化学混合物中的一量。控制第一化学物在化学混合物中的量包括：将第一化学物在化学混合物中的一浓度维持在一阈值浓度的1％偏差内。选择性地操作电控阀包括选择性操作下列的至少一者：一第一入口阀，其通讯耦接在一第一液体的供应器与处理水槽的内部之间；一第二入口阀，其通讯耦接在一第二液体的供应器与处理水槽的内部之间；一出口阀，其通讯耦接至处理水槽的内部；一第三入口阀，其通讯耦接至处理水槽的内部；或一排放阀，其通讯耦接在处理水槽的内部与一排放导管之间。
根据又一实施例，提供一半导体制程的系统，包括经配置以包含化学混合物的多个处理水槽。化学感测器经配置以感测所述多个处理水槽的每一者中的化学混合物的一或更多性质。多个第一入口阀被包含在系统中，及所述多个第一入口阀的每一者耦接于第一液体的供应器与各别处理水槽的内部之间。控制电路系统通讯耦接至化学感测器及此些第一入口阀，及控制电路系统经配置以基于化学混合物的所感测的一或更多个性质，通过选择性地操作此些第一入口阀来自动调整第一液体在化学混合物中的量。系统进一步包括多个第二入口阀，所述多个第二入口阀中的每一者耦接在一第二液体的一供应器与所述多个处理水槽的一各别处理水槽的内部之间。系统进一步包括一循环回路，循环回路包括多个出口阀，所述多个出口阀中的每一者耦接至所述多个处理水槽的一各别处理水槽的内部，循环回路包括多个第三入口阀，所述多个第三入口阀中的每一者耦接至所述多个处理水槽的一各别处理水槽的内部，循环回路包括一泵，其通讯耦接在所述多个出口阀与所述多个第三入口阀之间，泵经配置以将化学混合物的一流量从所述多个处理水槽的内部穿过所述多个出口阀输送出去，并穿过所述多个第三入口阀输送回至所述多个处理水槽的内部。第一液体为水，且第二液体包括一蚀刻残余物清除剂或一光阻剂剥离剂中的至少一者。控制电路系统经配置以自动控制所述多个第一入口阀，以将一第一化学物在该化学混合物中的一浓度维持在一选定范围内。
上文概述若干实施例的特征，使得熟悉此项技术者可更好地理解本揭示案的态样。熟悉此项技术者应了解，可容易使用本揭示案作为设计或修改其他制程及结构的基础，以便实施本文所介绍的实施例的相同目的及/或实现相同优势。熟悉此项技术者亦应认识到，此类等效结构并未脱离本揭示案的精神及范畴，且可在不脱离本揭示案的精神及范畴的情况下产生本文的各种变化、替代及更改。
上述各种实施例可组合以提供进一步实施例。根据上文详细描述可对实施例进行这些及其他变化。通常，在权利要求书中，所使用的术语不应解释为将权利要求范围限制于说明书及权利要求书中揭示的特定实施例，而应解释为包括所有可能实施例以及与此些权利要求等同物的全部范围。因此，权利要求范围并不受限于本揭示案。

Claims (10)

1.一种半导体制程的系统，其特征在于，包括：
一处理水槽，经配置以包含一化学混合物，该化学混合物包括一第一化学物；
一化学感测器，经配置以感测该化学混合物的一或更多个性质；及
一电控阀，经配置以基于该化学混合物的该感测的一或更多个性质来调整该第一化学物在该化学混合物中的一量。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该化学混合物的该感测一或更多性质包括该第一化学物在该化学混合物中的一浓度。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，该第一化学物为水。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括通讯耦接至该化学感测器的控制电路系统，该控制电路系统经配置以基于该化学混合物的该感测的一或更多个性质来控制该电控阀。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，该控制电路系统通讯耦接至该电控阀且经配置以接收指示该电控阀的一状态的一状态信息信号，该控制电路系统进一步经配置以基于该状态信息信号来控制该电控阀。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，该控制电路系统经配置以自动控制该电控阀，以将该第一化学物在该化学混合物中的一浓度维持在一选定范围内，及该电控阀经配置以调整该第一化学物流进该化学混合物中的一量。
7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，该控制电路系统经配置以自动控制该电控阀，以将该第一化学物在该化学混合物中的一浓度维持在一阈值浓度的1％偏差内。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：
一第一入口阀，通讯耦接在一第一液体的一供应器与该处理水槽的一内部之间；
一第二入口阀，通讯耦接在一第二液体的一供应器与该处理水槽的一内部之间；
一循环回路，包括：
一出口阀，通讯耦接至该处理水槽的该内部；
一第三入口阀，通讯耦接至该处理水槽的该内部；及
一泵，通讯耦接在该出口阀与该第三入口阀之间，该泵经配置以将该化学混合物的一流量从该处理水槽的该内部穿过出口阀输送出去，并穿过该第三入口阀输送回至该处理水槽的该内部。
9.一种半导体制程的方法，其特征在于，包括：
通过一化学感测器，感测一化学混合物在一处理水槽中的一或更多个性质；及
通过控制电路系统，基于该化学混合物的该感测的一或更多个性质通过选择性地操作一电控阀，来控制一第一化学物在该化学混合物中的一量。
10.一种半导体制程的系统，其特征在于，包括：
多个处理水槽，经配置以包含一化学混合物；
一化学感测器，经配置以感测所述多个处理水槽中每一者中的该化学混合物的一或更多个性质；
多个第一入口阀，所述多个第一入口阀中的每一者耦接在一第一液体的一供应器与所述多个处理水槽的一各别处理水槽的一内部之间；及
控制电路系统，通讯耦接至该化学感测器及所述多个第一入口阀，该控制电路系统经配置以基于该化学混合物的该感测的一或更多个性质，通过选择性地操作所述多个第一入口阀来自动调整该第一液体在该化学混合物中的一量。
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