CN1688380A - 混合过程原料的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种混合和提供过程原料的方法和设备。这种方法和设备特别适合于混合超高纯度的化学制品，混合研磨剂与其他化学制品用来抛光半导体晶片，和用于高精确混合的化学制品。

Description

混合过程原料的方法和设备
本发明技术背景
需要对过程原料进行混合，例如，在半导体工业中。在典型的混合方法中，这里有两种混合形式，占据着供应系统市场：体积和质量。两种模式都是定量的技术，假定进来的液体都是统一的流，在实验基础上特定的化学成分在整体物质中的百分含量在小范围内的变化。大多数情况下，这些小的变化在几个百分点范围内；例如，半导体级别的过氧化氢，典型的假设为占重量的30％左右，可以在28％到33％之间。当目标混合物需要最终的几种化学成分将由重量上的1％的十分之几到上面所说的4％，加入的化学制品的质量百分比的变化范围较宽，变化将导致需要校正最终溶液。可以用离线和在线技术来校正最终溶液，范围从样品的收集和实验室分析到使用自动样品分析系统进行样品的转移和分析。为了在生产环境中使用，液体化学制品混合物要等待改变，很长时间才可以得到最后的验收。
在化学中应用当前混合液的模式包括使用体积或物质测量仪器分配各所需成分。体积测量仪器包括流体流量测量仪或水准传感装置。流体流量测量仪通过一些设备来测量液体的体积。比如，蹼轮，涡轮，超声频率，不同压力测量系统等。水准传感测量仪可以测量导管中的液面高度和通过已知导管的截面面积得到液体的体积。
体积测量仪利用各种形式的流体流量测量仪，和水准测量仪元件测量进入混合容器中的液体体积。体积在一段时间内被传递，会随着所需要输入的由各种液体所需要的量确定的流动参数变化。进入参数的变化可能基于维持系统，典型的提供压力和能够经受供应混合系统的流速变化。变化可能是由供给系统中的传输机构的模式，供给线上的摩擦损失或由于供给装置在化学过程工具中的位置导致的。任何一种都会降低原料供给速度，增加了单独供给流对混合容器提供液体的时间。
每一形式的测量仪器在测量过程中都会产生一些形式的错误。可以是设定的百分比的形式，基于设备的灵敏度。百分数可以是已知的，连续的值，被应用于整个流体测量仪的工作范围内。有时候涉及到全部刻度。另一种错误可以是读数的百分比，它随着流动的增加而增加。一个例子：流体测量仪的全程误差为0.1升每分钟并且每分钟流量在1-10升的范围内其误差均为0.1升每分钟，与流量无关。这种流量计适合于在高流速下使用，因为此时误差率较小。因为误差值是恒定的，所以在流速增加其误差率就会降低，在流速为1升每分钟时为10％，在流速为10升每分钟时为1％。另一个例子：流体测量仪的误差率在每分钟流速1-10升时为1％。当流速增加时，误差率恒定的保持在1％。无论流速如何变化其误差率均为1％。在液体通过测量仪到达混合容器中时，各种误差值由误差率，无论是固定误差率还是固定的误差百分率，和流体通过流体测量系统的时间数值计算出的。在一个过程中是一个恒定的值，典型的受到系统工作的影响。
在各例子中，液态化学制品混合程序的最终结果是具有一定体积，包括特定成分的液体。这个成分具体来说是从许多比率中选择的特定化学种类，反应物，开始成分，预先混合率和其他液体或粉末类型。成份要求必须保持一定程度的公差，或本批次的成分由于特殊程序，必须被表现为不能被接受。一种酸稀释的例子，更加特别的是氢氟酸，用来腐蚀晶片基板。腐蚀是将晶片基板浸入氢氟酸洗池中完成的，可以在酸浴的过程中完成一致的腐蚀。这个过程要求酸具有特定的浓度，经过一段时间后，腐蚀速度应相同，浓度过低不能够腐蚀到位，不能够使后续步骤需要的晶片暴露出来，过高的浓度会将基板暴露出来得到一个被损坏的晶片，增加废品率。另一个关于带有金属连接的晶片基板的化学和机械抛光或平坦化，包括钨或铜连接。研磨悬浮液中包括惰性原料，比如，二氧化硅，氧化铝，分布在作为载体的非电离水中，添加了其它的化学制品来维持腐蚀过程中液体的PH值。浆中包含着氧化成分，比如，过氧化氢，硝酸铁，碘酸钾，这里氧化剂会与基板中的金属成分发生置换反应，通过化学键，氧化金属离子。惰性研磨剂，起到了机械载体作用，与抛光面向接触，移动被氧化的金属，将新的待处层暴露出来。还有，过程中要保持氧化物的浓度来保证统一的移动速度，晶片对晶片，贯穿整个生产过程。如果氧化成分变化了，一种情况时低于要求的氧化物浓度，那么不完全移动就会发生，遗留部分平坦化晶片；如果氧化剂含量大于要求浓度，晶片表面被过分抛光，并且甚至在一些情况下，会危害到晶片，导致报废。
为工作过程保持一个持续混合化学制品的供应，在半导体晶片基板生产过程中，对于贯穿于整个生产过程制造方法是很重要的。因为瓶颈效应的发生会降低晶片通过生产设备的速度。液体化学制品混合和分配系统中出现的瓶颈现象是由于流量的调节造成的，作为通过调节流体流量的方法达到精确混合成分的结果。这些因素归结于混合过程包括添加各个液流进入系统中，循环的产品作为纠正作用的化学制品加入程序中，将这些成分混合在一起达到一个需要的混合物。测量混合物与程序要求的条件之间的差异，随后添加化学制品到不符合规格的那批混合物中。循环时间要先于测量，并且重新规定混合标准。在一批混合物浓度超标的情况下，有些系统并不具有调节混合物的功能，只能引导混合液体到排出线，重新启动整个批次程序。这样排出一批化学制品会导致时间和化学试剂的浪费。
添加过程原料到混合容器中需要被监控或定时的测量其质量或体积差异。典型的质量差异-定时添加可以包括使用在安装在容器或箱上的刻度。在这种系统内，每一种过程原料都是单独添加的，一种自动控制系统是不能够测量同时添加的两种过程原料的相对数量的。典型的体积差异-定时添加可以包括使用流量计。在另外的情况下如果添加的原料超出了限制范围，这里并没有可以对这种不符合规定的混合物的立即控制方法，直到在最后测量混合物的接受条件。
很多已有程序需要精确添加过程原料来制造一批符合预先要求的过程原料。此外监控投入原料的测量仪器也需要十分精确，来实现各批之间的同样性。在大多数的应用中，甚至较小的程序变化都可以导致各批间混合物的很明显的差异，使得混合物不能按照要求被使用。
在晶片一体化制造技术的全部产品范围内，这里半导体基板和设备晶片可以分步骤生产，包括去除不需要的层，作为沉积步骤的结果，需要平坦化步骤，和腐蚀作用。这些作用都是有基本时间要求的过程，这里晶片基板被以浸入溶液浴或溶液槽中的方式暴露在溶解液中，在清洗程序中将化学溶解液冲净，经过化学和机械抛光之后去掉了物质并为接下来的步骤准备好了表面。因为制造晶片基板的费用很高，所以每一批化学混合剂均需要很精确的配置。各批之间浓度一定要一致；以保证全部晶片生产过程生产出的晶片相同。
多种化学配置方法成为系统研磨液需要的显著特征，快速的CMP(化学机械平坦化)清理，电镀浴，显影等。药品配置方法需要规定浓度标准达到或低于1％。这些配置方法可以在1∶1直到1∶1000的范围内。正确的列出系统成分清单是每个系统设计工程师需要完成的任务。
本发明的概述
在一个实施例中，本发明将重点集中在一个包含用来投放第一种和第二种化学制品的第一和第二输入口的混合室的混合系统上。第一输入口与第一阀门相连，第二输入口与第二阀门相连接。系统包括连接到混合室上的循环线，接受第一第二原料的混合物，并将混合物回送到混合室中。循环线上安装了传感器，传感器与控制器相连，用来控制由第二输入口进入的第二种化学制品，已达到对第二种化学制品在混合物中的浓度要求。
在另一个实施例中，本发明将重点集中在至少用于混合两种物质的包括混合室在内的混合系统，混合室由第一和第二输入口用来接收第一种和第二种原料，另外还有一个出口用于将第一种和第二种成分的混合物输出到工具中，和循环线的输入口和出口。系统还具有一定的方法可以在循环线上分析混合物并调节第二种成分投入混合室的量。
在另一个实施例中，本发明将重点放在用于混合两种以上成分达到预先设定浓度的方法上。第一种成分被大量的投入混合室中，第二种物质被放入混合室中形成混合物。在混合物重新流动时测量混合物的特征，和调整流入混合室的第二种物质达到预定的浓度。
视图的简单描述
本发明将通过实施例参照所附示图进行描述，其中：
图1-13本发明混合程序一个实施例的过程图
图14是本发明混合过程实施例的示意图
图15是分级阀门工作添加化学制品接近预先设定点或终点浓度逻辑示意图
图16是另一个被控制阀门工作添加化学制品接近预先设定点或终点浓度逻辑示意图。也包括详细地描述了过程中添加浓缩化学制品到系统中速率控制曲线。
图17是实际数据表现10个循环，将49％重量含量的氢氟酸加入非电离水中，达到希望的最终设定点质量浓度为0.5±0.005％的氢氟酸。
图18是实际数据表现使用在线传到感应来纠正混合控制添加的两部分铈基硫的7种单独混合的5个单独循环的平均图。
图19是图18的错误百分比图，表现了批次之间铈基硫的不同，和附加计算出的，设定点与实际之间的不同除以设定点乘以100％的数值。
本发明的详细描述
本发明主要介绍了用于将化学制品混和达到同性质的方法，使用质量测量装置来测量配置方法终点的特殊参数，特别的用于稀释和混合超高纯度的化学制品，用于制造业和半导体设备基板和全部晶片装置的处理中。该工序也可被用来混合应用在半导体设备基板平坦化中的研磨剂的胶质悬浮液。
下文中，本发明是为了建立一种过程，可以节约用于检验的时间并且接受液体化学批次。经过分析和校正经过物理混合过程的一批化学制品，还调整化学制品加入到该批次系统中的流速来达到所需求的最终浓度。
本发明着重介绍混合固定的进入大浓度的液态化学制品，用来在处理和制造半导体设备基板和设备晶片的系统。合适的过程应用于半导体设备基板和设备晶片由以下因素导致的所需的准确度和精确度。
本发明的一个实施例，主要介绍了混合系统，包括多种浓缩液态化学制品的供应线，为系统提供基础的，浓缩的，大量的化学制品，包括非电离水，多种浓缩液供应管可以用自动双向和变化控制阀可以准确地处于打开或关闭的位置，将提供管和混合容器阻断。混合容器可以包含多重连接提供供应，输入口和排放口。系统可包括混合容器在线化学制品浓度监视器，泵机械和附加阀提供引导液体用于混合，排出和移动功能。混合系统还可以包括过程控制系统包括控制器，输入装置，用来控制系统内流动的连接阀。附加设备可以结合起来保证安全和提供报警功能来减少物质损害和健康的危险。
阀门下游的供应线可以连接在混合容器上，其包括供给和返回口，排放口和溢出口。供应线可以连接在与泵机械连接的在线仪器上。仪器处于泵机械和混合容器中间位置，可在泵机械压力输出的波动变化前测量出关于混合同质性的浓度信息，但是一些仪器并不受压力脉冲的影响。泵机械与过程管相连，是过程排出线和循环线的分支。过程排出线可以允许系统在任务中排出成分，用来去除残留物和修护的冲洗或用于在特定混合中，排出部分不需要成分。循环线与另一分支相连，可以使成分在混合过程中循环回到混合容器中或传送到日常箱中，为循环程序圈提供持续的供给来现实使用的目标浓度。
本发明还主要介绍了混合过程原料的系统。该混合系统适用于混合和按使用要求供应过程原料。过程原料就是任何可以由导管输送的液体原料。例如，过程原料可以包括水，各种化学制品，固体悬浮液，泥浆或类似的其他物质。虽然本发明混合系统可以用来混合任何需要混合的过程原料。特别要求混合液具有超高的纯度的化学制品和磨料悬浮液和其他混合物均有准确和细致的要求。特别是在半导体装置和晶片基板的制作过程中。
本发明的混合系统的过程控制系统可以包括控制器，输入装置和多重气动电螺线圈阀。排放压缩空气开动部分元件。例如在处于自动环境下的系统中的阀。控制器可以是任何可以接收信号的输入，并能执行该信息的仪器，基于一系列的协议和算法，实施一系列的操作。例如，控制器可以是微处理器设备，例如计算机和程序逻辑控制器(PLC)。过程控制系统的输入装置可以被连接到控制器上，为将要被混合的过程原料提供输入信号。输入设备可为任何可接收信息并将信息传递给控制器的设备。例如，输入设备可以是键盘或管理控制和数据获得(SACDA)节点。
过程控制系统的许多阀门可被连接到一个或多个原料供应线和控制器上。例如，阀门可安装在材料供应线上，控制通过或在原料供应线中流动，并且由控制器控制。因此，控制器可以通过阀门按照输入设备提供过程原料达到设定混合液，控制流过或进入原料供应线中的液流。将混合系统作为一个整体观察，可以清楚的知道混合系统有能力通过用户的输入原料提供特殊的混合液。这种对过程原料的混合可以没有间断的持续进行，直到达到使用点。也应该知道，控制器可以吸收附加的输入原料在混合过程中起到帮助作用。例如，控制器可以由与过程原料和过程环境相配的过程传感器那里获得信息。这些特征被使用在自动环境中。完整的联络系统是最重要的。还应意识到控制器也可以控制混合过程的其他方面，并可有选择的操作这些仪器或系统给予过程原料状态传感器输入的信息。
本发明可以适用于很宽范围的应用中，基于本申请本发明的实施例是可以变化的。例如，在需要监视过程原料的地方，比如混合容器的溢出，系统内的渗出或错误的阀门。可以使用传感器，并且这些传感器会随着过程原料变化，同样的混合系统的结构，例如管子，桶和仪器接触面和泵，可根据特殊的过程原料的改变而变化。例如这里的过程原料可能是粗糙的和具有腐蚀性的，例如在半导体工业中经常使用的抛光泥浆和化学制品，这些结构可以由塑料制成，例如含氟聚合物，该原料与已知的主要化学制品中具有化学稳定性，或聚丙烯这种原料适合在晶片的化学机械抛光中的多种研磨成分。
参考附图，尤其是图14表现了本发明的一个示例性的实施例。在图14中，外部的供给开始变得复杂，在液态状态下，由供给系统输入并通过控制阀1和控制阀2控制。控制阀可以由改变密封面的位置来控制流经仪器的化学制品速度，例如，横跨流路的密封薄膜。由电子控制阀门的形式，例如，层式阀或指示阀或气动阀门。例如双重激励阀门。这里由主舱门提供压力，密封面由二级口提供压力保持原位。速度控制阀允许整体流路减小到一个细缝可通过液体滴或完全关闭。在一些情况下，在流控制阀门上游下游的位置上都放置附加阀来提供服务，保证全关闭，并且是一些生产设备中对安全的要求，需要确定绝对的关闭，或安全失效程序被使用在人员出现的区域内。
输入化学制品流速控制是由在现探测仪器和设备测量的浓度决定的。将要被混合的化学制品和化学制品的种类数量决定了仪器的选择。最小数量在线仪器是一个，例如，用传感探头在氢氟酸被未电离的水由重量浓度49％稀释到重量浓度0.5％的过程中探测液体浓度变化。这种仪器包括PH值探针，ORP探针密度测量仪，超声衰减，传导性，电动电势，投射光谱，吸收光谱，比浊法，散射比浊法或其他光谱分析技术可以测出一种化学制品在溶液中的浓度。光学仪器也被使用，例如，在一定波长的光线可以集中显示特定的化学种类。可以通过比尔-朗伯(beer-lambent)法则测量浓度，由于化学核素在某波长范围内很活泼，许多光学传感器可以用来测量多种化学溶液，目标单独种类和测量化学浓度的准确性。这样可以允许程度原料按顺序加入或同时加入。这样仍可以被单独探测，也可以在各种原料的相互作用下，在感应数据中可能没有确定时与其他的测量方法相对照。
混合液态化学制品的步骤可参照图15和图16来解释两种不同方法来达到相同的，准确和重复生产的混合液。在任意一个中，大量的液体被标准的双路控制阀连接在与混合容器连接的混合液体控制器上。液体控制器用来减少突发事堵塞或系统波动，如已知的水锤。使初始的大量液体以平稳快速的状态来进入混合容器。当初始液体加入混合容器中程度传感器被安装在特定的位置。一个特定的液体高度。传感器准确的高度对于生产的准确地重复生产混合液不是很重要。安装位置在整个循环过程中可以有几个变化，并且不会影响到最终化学批次。必要的指出，关于程度传感器位置可以粗略被要求来确定混合容器中需要混合化学制品的总体积。这个位置可被大概的计算出，并在容器内作以标记或是在放入危险成分时，例如水，可以很容易的被发现。传感器可以促使泵工作开始循环在混合容器内的液体成分来实现化学浓度监视器上的唯一读数。在系统处于完全的生产环境中，在混合容器中有上一批次残留的液体，可以被加入的出时液体化学制品稀释并作为输出溶液或在现设备中的数值记录下来。混合容器使用静态搅拌设备例如：喷洒头，喷射器，喷淋器，或喷头，可能使各成分达到统一的浓度。这种固定搅拌设备可实现在混合容器中初始化学制品的湍流。根据程度传感器的位置初始成分增加率可能被次级程度传感器的信号控制，在控制平台上的控制器或过程器，例如可编程逻辑控制器，可以并关闭双路阀停止加入初始液态化学制品。混合容器中的成分，大量的初始液态化学制品和前面批次残留的混合液在泵机械中循环并返回混合容器直到在线仪器的测量值达到一个统一的读数。举例说明，5加仑的混合容器循环着由非电离水和残留的质量浓度为0.500的氢氟酸，在线系统输出值达到统一值的平均时间为不到10秒，使用并且平均的泵流速为3加仑每分钟。
当循环步骤完成后，化学制品输入阀门打开允许混合的化学制品试剂按顺序进入，每种化学制品均以最大流速进入。当化学制品流进容器中并与基础液混合。化学制品浓度监视器开始记录变化的输出值。信号随化学制品的加入时间上升。随着所需被混合化学制品浓度的上升过程信号可以以两种方式调整可变控制阀控制化学制品进入的速率。在图15和图16中有显示，图15表现的是过程这里有通过过程器(比如控制平台上的过程器)时间设置的普通的双路活动阀来代替多种控制阀。阀可以快速的打开和关闭，将所需的少量化学制品投放到容器中混合。步进过程工作速度可以由在线浓度仪器记录的上升值来控制。步进程序可以使小部分所需要的化学制品投入，直到达到设定点并完成该程序。图16显示一个使用可变控制阀的程序，这里化学制品的进入由流量的时间控制。如监视器记载的化学浓度的增加，可变控制阀就会减少所需化学制品的投入混合容器的速度，这个连续程序规定了流动模式终点在步进模式下以快速方式达到，过程控制的两种形式可以由仪器记录的变化速度和传递这个信号到控制器，来制定表现为阀门工作的变化。
这个程序在未达到所需的设定点之前不会完成，解决混合过程中的特殊情况，一种情况下混合溶液的浓度高于所需要的，故障保护子程序将在以下的程序中被纠正。这个过程部分排出混合容器中的成份，使用排出程序，泵后机械，使小部分多出的混合液从管中排出，这个量通过一个简单的时间设置控制的排出阀实现。排出了小部分体积，过程排出线关闭，系统开始新循环。由于排放口的关闭，一小部分初始化学溶液被加入到混合容器中。也通过时间设置控制初始的大量化学溶液，完成了初始的大量化学制品的溶解，步进阀开始运作和可变控制阀附加程序开始工作。
这个程序可使准确和重复生产的化学溶液的混合程度加快，有小损失在最终的过程混合中发生。与其他形式的系统相比较，其速度比现有的要快2倍，发布程序通过这个程序实现。
在半导体程序中，抛光泥浆作为抛光介质在半导体晶片的制造中使用，你将还被用于光学透镜的抛光和其他的与盘相关种类。将的抛光效果由液体中的优化进入研磨例子决定。在半导体工业中典型的研磨剂是硅，铝和二氧化铈。浆中的研磨剂是按照颗粒大小分类和制造的，典型的浆包括直径由0.5微米到0.3微米，并在每立方分米中有1012个粒子。
为了监视抛光泥浆在半导体生产过程中的变化的一种仪器被用来测量密度。例如密度计就是很好的选择。测量密度是检验浓度的方法，例如，在抛光泥浆中密度与其中每单位体积的固体相关。
在抛光泥浆作用过程中，有设备测量PH值，例如，优选PH传感器，但不是总需要的。如果抛光泥浆的PH值高于所需的，则抛光泥浆会更加粗糙会将晶片上其他的物质腐蚀下来，同时PH值要是过低的话，那么在晶片上发生的化学反应就会很少或根本没有化学反应的发生。
在半导体程序中包括化学机械平坦化效应，多种化学制品被用作发应物或氧化剂为晶片抛光，如：清洗溶液，后清洗溶液和显影溶液。这些化学制品被典型的以初始浓度形式输送，典型的被用于抛光的化学制品包括过氧化氢，氢氧化钾和氢氧化铵。过氧化氢作为氧化剂，用于去除晶片上面的金属塞和金属层。控制过氧化氢在混合液中的含量就可以控制从晶片表面去除物质的速度。典型的过氧化氢通常由重量浓度30％到几个百分点。例如2-4％重量浓度。氢氧化钾被用在内置绝缘体(LCD)抛光步骤中，用来控制过程原料的混合的PH值，来提供需要的二氧化硅抛光层。过氧化氢和过氢氧化铵混合剂，是典型的清洁和清洗溶液，比如这些混合物仍未使用两者就会完全反应生成水和氨，从而优选的本发明中用这些混合物。
其他设备也可以用于测量和监视这些化学过程原料，并且优选的使用在半导体工业中，使用来确定浓度和反映的，例如：传导率传感器和氧化还原电位传感器。特别的，传输设备可用来测量化学制品的浓度。如表中的传导率与下面这些参数相关，化学制品浓度，无论在百分重量比例根据与全部原料的比，和通过普通化学术语是每升溶液的分子当量或摩尔浓度，是每升溶液中特殊物质的摩尔数。这里溶液在多数情况下是非电离水。从而通过对传输的过程原料的监视，浓度可以以过程温度推算。因为传导率是溶液温度作用的，这就有必要了解目标浓度的电导系数和温度间的关系。了解了这个关系和联系到控制系统，不考虑混合过程中的温度变化，目标传输必须达到特殊的终点与温度相关。对于化学制品浓度的分配也在本数值确定后完成。
本发明的这个实施例主要应用在溶液基础终点的探测，优于多重流量计和分配/变化技术，当前的例子包括使用工具和流量计来分配预先设定的化学制品体积。使用传输反馈环确定溶液。现有形式的批量混合程序面临的问题包括由于分配原料的质量测量仪的刻度偏差造成的错误，由流量计偏差造成的错误和用来确定和进入混合液中的传输探针偏差造成的错误。
这里使用的一些名词含义如下：
传导性：对物质的电学属性的测量，一般在液体中被描述为测量特殊数量的电阻，已知的距离下单位是欧姆(ohms)。
POU：使用点。在液体系统中特殊的位置，这里用来混合需要的化学制品(或一系列已经混合的化学制品)这个位置不需要是一个实际的工具(例如半导体过程工具)，但是分配的位置。
Cv：与在一定时间内通过一个孔的体积流速相关的流量因素，表示为1psig的压降。
Psig：线路中压降量度，磅每平方英寸
UHP(超高纯度)：具有极少的微粒和特殊金属离子的污染的化学制品。这些化学制品还要经过进一步的筛选，去除系统自身产生的粒子。由于纯度的程度不同，任何对于金属表面的暴露都会将金属离子引入溶液中。特殊的纯度要求指定了使用含氟聚合物原料。
ABS：数学方面的绝对值，用来作统计分析。
系统工作：典型的混合过程。
参考图14，本发明混合系统的一个特殊实施例的工作过程将要以示例的形式描述。初始阀1(典型的气动阀)可以打开，允许DI水进入混合容器10达到预定体积。箱10的体积由最终混合液的体积确定，最终混合液的体积要达到箱体积的75-85％。这个绝对的最终液体体积按照SEMI标准。
阀1的状态(打开或关闭，以及打开关闭的程度)可以由程度传感器12控制。当DI水的体积激活了传感器，阀1关闭并在当前的混合中如果没有超过浓度的发生(下面的描述)就不会被再次使用了。关于程度传感器的选择，使用在半导体工业中的混合原料在结构上是一致的，传感程度应该是灵敏的。
由于对程度传感器12的触及，泵14开始循环箱中的成分。也可以通过喷头16来搅动箱中的成分，以缩减混合时间，在没有搅动(例如：没有喷头)的情况下。如同系统循环的ID水，化学制品可以由打开的阀门2(典型的气动阀门)进入混合容器10。
初始化学制品为最终的程序提供可以是持续的压力提供或机构提供。化学制品的供应线可以是这样的，流速可以明显的通过已知的，非赋能方法。这可以包括减小循环线的大小由1/2管道到1/8管道，和一个在供应线上的针状阀来实现。
传导率探测针18、20可以用来测量混合液体的传导性质的变化，从这个数值超过纯ID水(18M ohm)到最终的数值，已知的预先设定的最终值。两个探针可以用作监视器观察和平均传导率的值，或者用来冗余，尽管只有一个探针是有效的。
当传导率的数值接近目标点(例如75％的最终值，尽管目标点会随着要求而变化)，阀2可以关闭一段时间，来使得混合成分被混合并且达到一个稳定的传导率。在达到成分的稳定以后，阀2可以准确的以快速的方法打开或闭合，向箱内排放初始的化学制品。每一次对阀门2的开启，系统成分会有一段附加时间的循环，直到成分达到一致。
当最终的混合要求达到以后，箱中所有的成分可以由次级系统通过阀门3(典型的3路气动阀门)从箱中排出。
如果在混合循环过程中传导率两探针探测到的数值在大于一个设定时间(例如：几秒)中大于设定值(例如：3％)，或两探针探测数值的平均值在大于一个设定时间地时间段内大于设定的初始值，系统就会开始启动下面的超浓度子程序。程序倾泄阀4(典型的气动)可以被打开到过程排出管22。化学制品就会被在一个设定时间段(例如：几秒钟)内从系统中排出。排出的化学制品的量可能接近初始化学制品批次的10-15％。再次加入DI水后系统浓度就会低于初始的设定值。DI水通过打开的阀门1进入，直到传感器12关闭DI水的进入阀门1。在这个点上，阀门2可以由上面描述的方法控制达到所需的浓度。
应用在半导体工业系统中的典型系统组成：
DI输入口
对于选定的psi的简化的3/4输入口水流
化学制品输入口
简化的3/8-1/2输入口水流
输入口水流的20-45psi压力提供
提供由于小于或等于3psi的整个波动导致的压力波动
气动输入口
氮，被过滤到10微米
流体，液体
半导体工业中的化学制品接触的表面，特福龙或类似的，氟化的，聚合体。
外表面，暴露在周围大气中，非-UHP要求，可以为金属，优选的为316不锈钢，氟丁二烯。
工作环境：
设定的周围环境为15-25℃
湿度％RH(相对湿度)：40-85％
所有暴露的液体表面均在引入的空气下
混合规范的例子：
下面的表格中给出了根据本发明的混合化学制品例子，包括典型的混合成分：
  化学制品名称       成分         成分
    (应用)   (组成)     (重量)
    SC1   HCL∶H2O2∶H2O     1∶1∶100
    SC2   NH4OH∶H2O2∶H2O     1∶1∶100
    BOE   NH4OH∶HF∶H2O     1∶1∶10
    TMAH   DI水稀释     低至1％
    NH4OH   DI水稀释     低至1％
    KOH   DI水稀释     低至.001％
    HF   DI水稀释     低至.1％
混合的精确度
优选的，本发明混合系统达全部精确的驱动设备是传导率传感器。在一些实施例中，这只是探针和/或混合的控制设备。因此仪器的精确性是严格要求的。仔细的按照最终的混合值对探针进行评价，减少附加值，例如20％。
全部的混合准确率可以在每个单独的混合过程的设定点的±2％之内。混合过程可以被定义为单独的成分批次，从开始到结束，伴随着任何需要DI水冲洗和/或N2/CDA清洗。精度被定义为：((ABS|测量值-理论值|)/(理论值)*100％)＜X(X可以为2％)。
混合液重复可生产可以为(统计学偏差(第一∑)＞100测量点)/实际流量＜0.001流量范围中间刻度。
程序的准确率可以＜特殊成分目标点的±1％。((ABS|测量值-实际显示值|)/(实际显示值)*100％)。
混合过程的全部反应时间可以按照以下定义：
开始：单元完全的分配化学制品在2秒钟内由关闭状态到打开状态。
中间转换：单元有能力对进入化学制品的波动产生反应。一个轻微波动的反应时间是少于1秒。
图1-图13描述一个本发明的实施例，只是一个例子。在字符LOOS和字符HOOS分别的表示为低输出规格和高输出规格。
FV101-107表示的是流动阀门，有一些表示在图14中。例如FV101，用来控制进入第一部分原料，在图14中相应的为阀门1。
FV102控制的是在混合过程中的第二种进入原料，相应的是图14中的阀门2。图14中的三路阀门3，用来将混合物返回混合容器并分配混合液，在程序流动图表中表现为FV103和FV104。图14中的排出阀门4相对应FV105。FV106是分配系统的一部分，并且没有显示在图14中。FV301和FV302都是系统分配端的阀门。FV201为用来控制进入混合容器的第三种物质的阀门，或第二物质被加入到混合容器中的大批物质。希望可以混合3种或更多种原料，但是，很多传感器不能分辨出3种或3种以上的物质，这样会降低精确度。
YYS101和YS101-YS105表现了多种传感器。特殊的，YYS101和YS101缺少探测传感器。YS102表现了一个可以显示混合容器是否为空的传感器，YS103表现了一个可以显示混合容器是否过满的传感器。YS104和YS105为混合传递系统的分配端传感器。YS201为第三原料传感器，或加入到混合容器中大量物质种的第二化学制品传感器。
PS101L是一个低压开关，PS104H是一个高压开关。类似的PS105-PS107是高压力度数压力开关，PS106L和PS107L是低压力度数压力开关。P101-102是各种泵。
LS101-LS106是多种程度传感器，例如，LS103是一个在混合室中的程度传感器，LS106是物质传递传感器。
应该知道，这里描述的每个元件，或两个和两个以上一起，可以修改或也可以发现在不同于以上描述的其他申请中应用。本发明的特殊实施例在这里显示并被描述，但是并不是局限于所显示的细节中，因为多种修改和代替品可以被制造。只要不超出本发明的范围，将在权利要求中被定义。

Claims (15)

1.一个混合至少两种物质的系统，包括：
混合室其包括
第一输入口用来接收第一种物质，第一输入口与第一泵相连，来控制由第一输入口接收的第一种物质的量；和第二输入口用来接收第二种物质，第二输入口与第二泵相连，来控制由第二输入口接收的第二种物质的量；
与混合室相连接的重复循环线用来接收第一种物质和第二种物质的混合物，并将第一种物质和第二种物质的混合物返回混合室；
传感器，安装在重复循环线上，用来感应第二种物质在第一种物质和第二种物质混合物中的量；
控制器，与传感器和第二阀门相连，用来控制由第二输入口进入的第二种物质的量已达到所需的第二种物质在混合物中的浓度。
2.根据权利要求1中所述系统，其中重复循环线包括：
与混合室连接的输入口，用于接收第一种物质和第二物质混合物；
与混合室连接的出口，用于将第一种物质和第二种物质混合物返回混合室；
用于接收进入重复循环线的输入口的第一种物质和第二种物质混合物，并将混合物传递到重复循环线出口的泵。
3.根据权利要求2中所述系统，进一步包括：
出口，与重复循环线相连接并安装在泵与重复循环线出口之间，用于将混合物输出到一个容器中。
4.根据权利要求3中所述系统，其中传感器是传导率传感器
5.根据权利要求1中所述系统，其中传感器是传导率传感器。
6.根据权利要求1中所述系统，进一步包括：
出口，与重复循环线相连，用于将混合物提供给其他工具。
7.一种混合至少两种物质达到所需浓度的方法，包括步骤：
提供大量的第一种物质到混合室中；
通过第二输入口向混合室中提供第二种物质流；
将第二种物质流混合在第一种物质中形成混合物；
在混合室内重复循环混合物；
在重复循环过程中测量混合物特征；
调整进入混合室中的第二种物质流来达到所需浓度。
8.根据权力要求7中所述方法，其中测量混合物的特征步骤包括感应浓度特征。
9.根据权力要求7中所述方法，其中提供第一种物质和第二种物质的步骤是在不知道第一和第二浓度的情况下发生的。
10.根据权力要求7中所述方法，其中提供第一种物质和第二种物质的步骤是在没有使用物质流量控制器的情况下发生的。
11.根据权力要求7中所述方法，进一步包括排出超出规格的那部分混合物和保留甚于超出规格混合物在混合室中。
12.根据权力要求11中所述方法，进一步包括提供附加量的第一和第二物质。
13.一种混合至少两种成分的方法包括：
混合室具有：第一输入口接受第一种成分；
第二输入口接受第二种成分；
用于传递第一种成分和第二种成分的混合物到工具中的出口；
重复循环线的输入口和出口；
用于分析在重复循环线中的混合物的装置和调整第二种成分进入混合室中的速度的装置。
14.根据权力要求13中所述系统，进一步包括纠正在屋里混合程序中批次的装置和调整液体化学制品进入一批产品中的速度允许蒸汽达到要求的终点。
15.根据权力要求14中所述系统，进一步包括在混合过程中纠正混合物标准的装置。
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