CN114367231A - 一种用于半导体加工的智能液体前驱体源存储装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于半导体加工的智能液体前驱体源存储装置，包括存放罐，用于存储和供应液态前驱体；配量模块，用于将存放罐内的液态前驱体输送到沉积装置中，与控制模块连接；搅拌模块，用于搅拌液态前驱体，与控制模块连接；液位检测模块，对存放罐内的液态前驱体的液位进行检测，与控制模块连接；控制模块，通过液位检测模块反馈的液位信号对搅拌模块和配量模块进行指令控制；本发明通过液位检测模块对存放罐内的液态前驱体进行液位检测，实现液体前驱体的快速供给和存放罐的合理更换，同时，采用搅拌模块对液态前驱体进行有效搅拌，使得前驱体进行气液分离以及液体前驱体的有效混合，提高前驱体的使用效率。

Description

一种用于半导体加工的智能液体前驱体源存储装置

技术领域

本发明涉及半导体加工技术领域，尤其涉及一种用于半导体加工的智能液体前驱体源存储装置。

背景技术

前驱体是半导体薄膜沉积工艺的主要原材料。IC前驱体可以概括为：应用于半导体生产制造工艺，携有目标元素，呈气态或易挥发液态，具备化学热稳定性，同时具备相应的反应活性或物理性能的一类物质。在包括薄膜、光刻、互连、掺杂技术等的半导体制造过程中，前驱体主要应用于气相沉积（包括物理沉积PVD、化学气相沉积CVD及原子气相沉积ALD），以形成符合半导体制造要求的各类薄膜层。此外，前驱体也可用于半导体外延生长、蚀刻、离子注入掺杂以及清洗等，是半导体制造的核心材料之一。

前驱体材料通常在常温是液体，在充装和运输过程中需要超高纯度的包装容器，在使用过程中有专门的加热装置和气柜。通常一个气柜中放两个前驱体材料的瓶，一个使用一个备用，当前面一个使用到还剩10%左右（原有计量采用地磅称重来控制），自动切换到另个满瓶，只有机台使用者知道，通知厂务端更换瓶子。另外加热的方式虽然是自动化，但是是简单的自动化，只设定温度，温度高了关闭几组加热，温度低了就打开几组加热。没有跟使用量直接联系起来，导致大用量时候，气液共相出现。如果可以通过精确的液位测量及信号反馈装置，这样可以快速精确知道即时的使用量，这样可以提供需要加热量，同时对使用端方面也可以通过使用量知道是否有浪费，在长膜时候，膜没有长出来，材料被浪费了。充装时候用同样接口，可以避免过充。

现有的液体前驱体存储装置在使用液体前驱体时，无法对存放罐内部的前驱体进行有效搅动，使得存放罐内的气体前驱体与液态混合共存，使得前驱体材料被充分利用。

发明内容

本发明主要解决现有的技术中无法对存放罐内的液体前驱体进行有效检测和搅拌的问题；提供一种用于半导体加工的智能液体前驱体源存储装置，通过对存放罐内的液态前驱体的剩余量进行有效检测，实现前驱体的配送量控制，在使用过程进行有效搅拌，提高前驱体使用率。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种用于半导体加工的智能液体前驱体源存储装置，包括存放罐，用于存储和供应液态前驱体；配量模块，用于将存放罐内的液态前驱体输送到沉积装置中，与控制模块连接；搅拌模块，用于搅拌液态前驱体，与控制模块连接；液位检测模块，对存放罐内的液态前驱体的液位进行检测，与控制模块连接；控制模块，通过液位检测模块反馈的液位信号对搅拌模块和配量模块进行指令控制。通过液位检测模块对存放罐内的液态前驱体进行液位检测，可检测出存放罐内的液体前驱体的使用量和剩余量，根据使用量和剩余量进行配量模块控制，实现液体前驱体的快速供给和存放罐的合理更换，同时，采用搅拌模块对液态前驱体进行有效搅拌，使得前驱体进行气液分离以及液体前驱体的有效混合，提高前驱体的使用效率。

作为优选，所述的搅拌模块包括若干个永磁铁、与永磁铁固定连接的转轴、安装在存放罐底部的安装部、设置在存放罐底部下方的电磁铁以及给电磁铁供电的供电单元，所述转轴转动安装在安装部上，所述电磁铁通电后吸附或排斥所述永磁铁，使永磁铁转动，所述供电单元与控制模块连接。正常情况下，永磁铁在自身重力作用下紧贴存放罐的底部，电磁铁通电后排斥永磁铁，使永磁铁转动，转动到一定位置后，改变电磁铁的通电变为对永磁铁进行吸附，使永磁铁复位，通过这一过程的快速进行，使得永磁铁对液态前驱体进行有效搅拌。

作为优选，还包括信号反馈单元，所述信号反馈单元包括第一极板和第二极板，所述第一极板安装在转轴上，所述安装部设置有转动槽，所述转轴转动时所述第一极板在转动槽内转动，所述第二极板安装在转动槽的槽壁上，所述第一极板和第二极板形成电容，所述第一极板和第二极板均与控制模块连接。当永磁铁位于原位时，第一极板和第二极板对称分布，永磁铁转动时，第一极板和第二极板渐渐错位，当第一极板和第二极板完全错位分布时，永磁铁开始复位转动。

作为优选，所述的第一极板和第二极板的形状均为弧形。采用弧形的极板，更好的贴合永磁铁的转动曲线。

作为优选，所述的供电单元包括第一供电电路和第二供电电路，所述第一供电电路给电磁铁供电时使所述电磁铁与永磁铁相吸附，所述第二供电电路给电磁铁供电时使所述电磁铁与永磁铁相排斥。

作为优选，所述的液位检测模块为超声波探头。采用超声波探头实现存放罐内的液体前驱体的准确检测。

本发明的有益效果是：通过液位检测模块对存放罐内的液态前驱体进行液位检测，可检测出存放罐内的液体前驱体的使用量和剩余量，根据使用量和剩余量进行配量模块控制，实现液体前驱体的快速供给和存放罐的合理更换，同时，采用搅拌模块对液态前驱体进行有效搅拌，使得前驱体进行气液分离以及液体前驱体的有效混合，提高前驱体的使用效率。

附图说明

图1是本发明实施例的存储装置的结构示意图。

图2是本发明实施例的搅拌模块的结构示意图。

图中1、存放罐，2、超声波探头，3、永磁铁，4、电磁铁，5、安装部，6、第一极板，7、第二极板，8、转轴。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，在下述描述中，参考附图，附图描述了本发明的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本发明的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本发明的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本发明。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固持”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。应当进一步理解，此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，通过下述实施例并结合附图，对本发明实施例中的技术方案的进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定发明。

实施例：一种用于半导体加工的智能液体前驱体源存储装置，如图1和图2所示，包括存放罐1、配量模块、搅拌模块、液位检测模块和控制模块，配量模块与存放罐连接，配量模块与控制模块电连接，搅拌模块安装在存放罐的底部，搅拌模块与控制模块电连接，液位检测模块安装在存放罐的上部，液位检测模块与控制模块电连接。

其中，存放罐用于存储和供应液态前驱体，包括密闭瓶身和可拆卸瓶盖，沿瓶盖延伸输送管，将密闭瓶身内的液体前驱体输送给沉积装置。

配量模块用于将存放罐内的液态前驱体输送到沉积装置中，配量模块为多个阀门开关和加热装置，加热装置设置有分布安装在存放罐内的多个加热条，包括安装在存放罐四周的环形加热条以及安装在存放罐底部的矩形加热板，通过加热装置将液体前驱体加热成气态并通过输送管输送到沉积装置进行薄膜沉积。

配量模块也可以是机械泵，通过机械泵的形式将液体前驱体进行抽取，并通过输送管输送到沉积装置。

搅拌模块包括若干个永磁铁3、与永磁铁固定连接的转轴8、安装在存放罐底部的安装部5、设置在存放罐底部下方的电磁铁4、给电磁铁供电的供电单元以及信号反馈单元，转轴转动安装在安装部上，电磁铁通电后吸附或排斥永磁铁，使永磁铁转动，供电单元与控制模块连接，信号反馈单元包括第一极板6和第二极板7，第一极板安装在转轴上，安装部设置有转动槽，转轴转动时第一极板在转动槽内转动，第二极板安装在转动槽的槽壁上，第一极板和第二极板形成电容，第一极板和第二极板均与控制模块连接，第一极板和第二极板的形状均为弧形，且大小一致。

供电单元包括第一供电电路和第二供电电路，第一供电电路给电磁铁供电时使电磁铁与永磁铁相互吸附，第二供电电路给电磁铁供电时使电磁铁与永磁铁相互排斥。

在本实施例中，液位检测模块采用超声波探头2，超声波探头具有高灵敏度的特点，可以检测1毫米的液位差，实现存放罐内的液体前驱体的准确检测。

本实施例中，控制模块可采用现有的单片机或可烧录程序的芯片模块，根据超声波探头反馈的液位信息进行搅拌模块和配量模块进行指令控制，设定几个控制点。充装时候达到95%液位点，充装自动切断；13.5%液位点左右加热装置停止加热（根据使用量来计算，加热时间，提前根据加热时间来开启加热装置），11%液位点左右满瓶的阀门打开，10%液位点使用瓶阀门关闭（同时可以通知更换瓶子方或者供应商更换瓶子）；使用过程中根据液位下降，计算出使用量，根据使用量，计算出需要加热量，实现加热装置智能化运行。

本发明在使用时，控制模块首先获取液位检测模块反馈的液位信息，同时获取沉积装置的前驱体使用信息获取前驱体使用量，判断当前存放罐内的液态前驱体是否满足使用，进而计算加热量，通过控制加热条工作可控制加热的程度，存放罐内部设置有温度传感器进行加热温度的反馈，使得控制模块能进行加热反馈控制，同时，控制模块下发指令给搅拌模块，永磁体处于初始位置，永磁铁在自身重力作用下紧贴存放罐的底部，控制模块下发指令使第二供电电路给电磁铁供电，电磁铁通电后排斥永磁铁，使永磁铁转动，第一极板和第二极板构成的电容的容值大小发送变化，永磁体持续转动使得第一极板和第二极板完全错位时，电容值为0并反馈给控制模块，控制模块下发指令使第一供电电路给电磁铁供电，电磁铁通电后吸附永磁铁，使永磁铁复位，通过这一过程的快速进行，使得永磁铁对液态前驱体进行有效搅拌。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (6)

1.一种用于半导体加工的智能液体前驱体源存储装置，其特征在于，包括：

存放罐，用于存储和供应液态前驱体；

配量模块，用于将存放罐内的液态前驱体输送到沉积装置中，与控制模块连接；

搅拌模块，用于搅拌液态前驱体，与控制模块连接；

液位检测模块，对存放罐内的液态前驱体的液位进行检测，与控制模块连接；

控制模块，通过液位检测模块反馈的液位信号对搅拌模块和配量模块进行指令控制。

2.根据权利要求1所述的一种用于半导体加工的智能液体前驱体源存储装置，其特征在于，

所述搅拌模块包括若干个永磁铁、与永磁铁固定连接的转轴、安装在存放罐底部的安装部、设置在存放罐底部下方的电磁铁以及给电磁铁供电的供电单元，所述转轴转动安装在安装部上，所述电磁铁通电后吸附或排斥所述永磁铁，使永磁铁转动，所述供电单元与控制模块连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于半导体加工的智能液体前驱体源存储装置，其特征在于，

还包括信号反馈单元，所述信号反馈单元包括第一极板和第二极板，所述第一极板安装在转轴上，所述安装部设置有转动槽，所述转轴转动时所述第一极板在转动槽内转动，所述第二极板安装在转动槽的槽壁上，所述第一极板和第二极板形成电容，所述第一极板和第二极板均与控制模块连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于半导体加工的智能液体前驱体源存储装置，其特征在于，

所述第一极板和第二极板的形状均为弧形。

5.根据权利要求3所述的一种用于半导体加工的智能液体前驱体源存储装置，其特征在于，

所述供电单元包括第一供电电路和第二供电电路，所述第一供电电路给电磁铁供电时使所述电磁铁与永磁铁相吸附，所述第二供电电路给电磁铁供电时使所述电磁铁与永磁铁相排斥。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种用于半导体加工的智能液体前驱体源存储装置，其特征在于，所述液位检测模块为超声波探头。

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