CN1840232A - 液体混合供给方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于制备混合蚀刻溶液的液体混合供给方法，其中将硫酸、过氧化氢、超纯水以及氢氟酸混合到一起。该液体混合供给方法包括：将特定液体化学品供给到混合罐，使得该特定液体化学品以ppm单位混合；以及以预定比将至少两种液体化学品和超纯水供给到混合罐，并使它们混合，其中所述至少两种液体化学品和所述超纯水的供给起始点互不相同。因为硫酸、过氧化氢以及超纯水的供给起始点互不相同，所以，可最小化由于硫酸与过氧化氢之间的反应所产生的热量。

Description

液体混合供给方法

技术领域

本发明涉及一种半导体制造工艺中的液体混合供给方法，更具体而言，涉及在半导体制造工艺中用于制备混合蚀刻溶液的液体混合供给方法，其中将硫酸、过氧化氢、超纯水以及氢氟酸混合在一起。

背景技术

在半导体制造工艺中，因为半导体器件是高度集成的，所以蚀刻和清洁过程日益重要。目前的趋势是粒子管理标准变得越来越严格，因此基本上要求最优化对于有机污染、无机污染、金属污染等微污染的清洁过程。近来，蚀刻和清洁过程中所用的液体化学品等化学品溶液的种类越来越多。将其中混合有各种化学品溶液的混合溶液用在高效和最优化的工艺过程中。

因此，制造半导体器件的装置需要特定的条件和管理，以适用于每种液体化学品的供给。特别地，用来供给其中有各种液体化学品混合在一起的混合溶液的液体混合供给装置，需要对下列进行精确地控制：以固定比混合每种液体化学品，对应于上述混合的浓度关系，供给量等。

图4是示意图，显示了半导体旋转蚀刻过程中所用的常规液体混合供给装置10。

参照图4，图4示意性地显示了用于向处理单元供给混合溶液的装置，其中，通过以预定比混合硫酸、过氧化氢、超纯水以及氢氟酸，例如，硫酸∶过氧化氢∶超纯水∶氢氟酸＝3∶7∶50∶89ppm，制备出所述混合溶液。在液体混合供给装置10中，通过控制流速控制单元18，将固定量的超纯水、硫酸、过氧化氢以及氢氟酸供给到混合罐14，其中所述流速控制单元18安装在每个液体供给单元12a～12d与混合罐14之间的供给管16上。这里，流速控制单元18的结构可以是流量计、阀门等。

同时，当欲供给大量的超纯水、硫酸以及过氧化氢时，常规液体混合供给装置10能使用普通的流速控制单元来供给固定量的液体化学品。然而，使用普通的流速控制单元难以精确地供给固定量的氢氟酸，因为氢氟酸的供给量极小，即89ppm(流量为1.78ml)。

因此，在常规液体混合供给装置10中，将极小量的特定液体化学品加到其中至少有两种液体化学品混合在一起的混合溶液中时，存在精确性和再现性问题。

此外，在将硫酸、过氧化氢以及超纯水供给到混合罐14时，由于液体化学品的化学反应，不可避免地产生热量，所以，常规液体混合供给装置10必须在循环管线上独立地使用冷却器，以用于冷却处理液体，即所述混合溶液。

发明内容

本发明提供一种能够防止在混合几种液体化学品时产生热量的液体混合供给方法。

本发明也提供一种液体混合供给方法，其能够将极小量的特定液体化学品均匀地供给到其中至少有两种液体化学品混合在一起的混合溶液中。

本发明的实施方案提供液体混合供给方法，该液体混合供给方法包括：将特定液体化学品供给到混合罐，使得该特定液体化学品以ppm单位混合；以及以预定比将至少两种液体化学品和超纯水供给到该混合罐，并使它们混合，其中，所述至少两种液体化学品和所述超纯水的供给起始点互不相同。

在一些实施方案中，在供给至少两种液体化学品和超纯水时，按照供给量或供给比递减的顺序相继供给所述至少两种液体化学品和所述超纯水。

在其他实施方案中，在供给至少两种液体化学品和超纯水时，所述至少两种液体化学品和所述超纯水的供给起始点互不相同，但是它们的供给终止点彼此相同。

在其他实施方案中，所述至少两种液体化学品包括过氧化氢和硫酸，而且，按照特定液体化学品、超纯水、过氧化氢以及硫酸的顺序将液体化学品供给到混合罐。

在其他实施方案中，供给特定液体化学品包括：用超纯水稀释特定液体化学品；以及将稀释的特定液体化学品溶液供给到混合罐。

在其他实施方案中，供给稀释的特定液体化学品溶液包括：根据特定液体化学品在超纯水中稀释的比例，设定待供给到混合罐中的稀释的特定液体化学品溶液的流速；以及通过流速控制单元以设定的流速将稀释的特定液体化学品溶液供给到混合罐。

在一些实施方案中，所述特定液体化学品是氢氟酸。

在本发明的其他实施方案中，所提供的液体混合供给方法包括：以预定比将多种液体化学品和超纯水供给到混合罐，并使它们混合，其中，所述多种液体化学品和所述超纯水的供给起始点互不相同。

在其他实施方案中，所述多种液体化学品之一是稀释的氢氟酸溶液，而且，比超纯水和除了稀释的氢氟酸溶液之外的多种液体化学品更早地供给所述稀释的氢氟酸溶液。

在其他实施方案中，按照供给量或供给比递减的顺序相继供给超纯水和除了稀释的氢氟酸溶液之外的多种液体化学品，而且，它们的供给终止点相同。

在其他实施方案中，将ppm单位的极小量的氢氟酸混合至混合罐中。

在一些实施方案中，将极小量的氢氟酸混合至混合罐中包括：以预定比用超纯水稀释氢氟酸，从而制备出稀释的氢氟酸溶液；以及将稀释的氢氟酸溶液供给到混合罐。

在其他实施方案中，将稀释的氢氟酸溶液供给到混合罐包括：根据特定液体化学品在超纯水中稀释的比例，设定待供给到混合罐中的稀释的特定液体化学品溶液的流速；以及通过流速控制单元以设定的流速将稀释的特定液体化学品溶液供给到混合罐。

附图说明

附图用于进一步理解本发明，并构成本申请的一部分，附图阐明了本发明的实施方案，并且和说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1是本发明优选实施方案的液体混合供给装置的示意图；

图2是表格，显示了本发明优选实施方案的液体化学品的混合比；

图3是流程图，显示了在本发明优选实施方案的液体混合供给装置中的液体化学品的混合过程；以及

图4是示意图，显示了在半导体旋转蚀刻过程中所用的常规液体混合供给装置。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明，附图中显示了本发明的优选实施方案。然而，本发明能够以很多种不同的方式实施，而不应该解释为受这里所说明的实施方案所限。此外，提供这些实施方案是为了充分彻底地公开发明内容，并且完整地传达本发明的范围。在全文中，相同的附图标记表示相同的部件。

参照图1，本发明的液体混合供给装置100是这样一种装置：在旋转蚀刻机的旋转蚀刻过程等蚀刻过程中，或者在湿式清洗台的清洁过程中，该装置用于向处理单元供给混合溶液，其中，通过以预定比混合超纯水和各种液体化学品来制备所述混合溶液。

液体混合供给装置100包括混合罐110和微量供给单元130。

将硫酸、过氧化氢、超纯水以及氢氟酸以各自的固定流速供给到混合罐，从而制备出蚀刻溶液。在此实施方案中，可以按图2的表所示的预定混合比来混合这些液体化学品。

从各个来源部分112a、112b以及112c经由各个供给管114依次将硫酸、过氧化氢以及超纯水供给到混合罐110。通过安装在各个供给管114上的流速控制阀门116a和流量计116b，来控制供给到混合罐110的硫酸、过氧化氢以及超纯水各自的流速。这里，附图标记118、118a和118b分别代表循环管线、循环泵和液体化学品浓度计。

将硫酸、过氧化氢以及超纯水各自的供给起始点控制成互不相同。也就是说，按照供给量(供给比)递减的顺序将硫酸、过氧化氢以及超纯水供给到混合罐110。然而，优选的是，它们各自的供给终止点相同。按照超纯水、过氧化氢以及硫酸的顺序将液体化学品供给到混合罐110。例外的是，首先将氢氟酸供给到混合罐110而不考虑其供给量，因为它的供给量极小。

通过微量供给单元130将氢氟酸供给到混合罐110，其中氢氟酸的供给量极小。因此，为了提高与其他液体化学品的混合能力，优选的是，应该在将硫酸、过氧化氢以及超纯水供给到混合罐110之前，首先将氢氟酸供给到混合罐110。相反，如果在供给其他液体化学品之后将氢氟酸供给到混合罐110，那么所要使用的混合时间比首先供给氢氟酸的情况多两倍。

微量供给单元130用于供给ppm单位的极小量的氢氟酸，该微量供给单元130包括第一计量罐132、第二计量罐136、第一计量泵134、第二计量泵138和第二控制器140。从氢氟酸来源部分112d供给的氢氟酸加入第一计量罐132中。从氢氟酸来源部分112d供给的氢氟酸溶液含有50％未稀释的氢氟酸(50％氢氟酸)。将超纯水加入第二计量罐136中直至预定量。第一计量泵134以预定量抽吸第一计量罐132中的氢氟酸，将其供给到第二计量罐136。其结果是，在第二计量罐136中制备出稀释的氢氟酸溶液，例如，5％稀释的氢氟酸溶液，其中氢氟酸和超纯水混合在一起。循环管线137与第二计量罐136连接，用于混合超纯水和氢氟酸。第二计量泵138以预定量抽吸第二计量罐136中的稀释的氢氟酸溶液，将其供给到混合罐110。这里，由控制器140控制第二计量泵138，根据氢氟酸在超纯水中稀释的比例，即氢氟酸相对于稀释的氢氟酸溶液的浓度，预先设定待供给到混合罐110中的稀释的氢氟酸溶液的流速。

具有上述结构的液体混合供给装置100能够精确地将ppm单位的氢氟酸供给到混合罐110。

下面说明使用液体混合供给装置100的液体混合供给方法。

参照图1至3，本发明的液体混合供给方法包括：将极小量的氢氟酸供给到混合罐110(S10)；以固定比(参见图2的表)将超纯水、过氧化氢以及硫酸供给到混合罐110(S20)；以及通过经由循环管线137的循环来混合液体化学品(S30)。

如图2的表所示，操作步骤S10用于将89ppm的氢氟酸即流量为1.78ml的氢氟酸供给到20L-混合罐110中。作为参考，如果使用20L的混合罐110，由于1ppm转化成流量是0.02ml，所以89ppm转化成流量是1.78ml。通过微量供给单元130进行氢氟酸的供给。

下面更详细全面地说明操作步骤S10。开始时，将50％氢氟酸溶液加入第一计量罐132中(S12)。随后，将675ml超纯水加入第二计量罐136中，而且，液位传感器136a检测是否已有固定量加入第二计量罐136中(S14)。然后，从已加入第一计量罐132中的50％氢氟酸溶液取出75ml溶液，即取出37.5ml未稀释的氢氟酸，通过第一计量泵134供给到第二计量罐136。因此，用675ml超纯水稀释75ml 50％氢氟酸溶液，从而制备出5％稀释的氢氟酸溶液(5％DHF)(S16)。在第二计量罐136中制备出的5％稀释的氢氟酸溶液(总的稀释的氢氟酸溶液∶氢氟酸＝100∶5)通过第二计量泵138而被供给到混合罐110(S18)。根据氢氟酸与稀释的氢氟酸溶液的比例，即氢氟酸浓度，控制器140设定待供给到混合罐110的稀释的氢氟酸溶液的流量x。在设定流量x后，通过第二计量泵138以设定的流量x将稀释的氢氟酸溶液供给到混合罐110。

根据下面的方程式1计算和设定稀释的氢氟酸溶液的流量x。

750ml(稀释的氢氟酸溶液)∶37.5ml(氢氟酸)＝x∶1.78ml(蚀刻溶液中氢氟酸的流量)                             ----(方程式1)

因此，x＝(750×1.78)÷37.5＝35.6ml。

供给到混合罐110中的稀释的氢氟酸溶液的流量是35.6ml，因此，将1.78ml氢氟酸供给到混合罐110。如果第二计量罐136中的稀释的氢氟酸溶液的氢氟酸比例是1％，则优选将178ml稀释的氢氟酸溶液供给到混合罐110。通过这些步骤，经由微量供给单元130以测定量将氢氟酸供给到混合罐110。

同时，经由连接至各个来源部分112a、112b和112c的供给管114，以各自的流速将硫酸、过氧化氢和超纯水供给到混合罐110(S20)。由于混合罐110的固定量为20L，因此，将16631.4ml超纯水、1000ml硫酸以及2333ml过氧化氢供给到混合罐110中。通过安装在各个供给管上的流速控制阀门116a和流量计116b，来控制供给到混合罐110的液体化学品即硫酸、过氧化氢以及超纯水各自的流速。这里，将硫酸、过氧化氢以及超纯水的供给起始点控制成互不相同(S22，S24及S26)。也就是说，按照供给量(供给比)递减的顺序将硫酸、过氧化氢以及超纯水供给到混合罐110中。然而，优选的是，它们的供给终止点彼此相同(S28)。按照超纯水、过氧化氢以及硫酸的顺序将液体化学品供给到混合罐110，这样，就可以通过缩短硫酸与过氧化氢的混合时间来最小化由于化学反应所产生的热量。

最终，将1.78ml氢氟酸、1000ml硫酸、2333ml过氧化氢以及16631.4ml+33.82ml超纯水供给到混合罐110，它们经由循环管线循环，并混合到一起(S30)。

如上所述，根据本发明，因为硫酸、过氧化氢以及超纯水的供给起始点被控制成互不相同，所以可最小化由于混合硫酸与过氧化氢所产生的热量。此外，可以精确地将例如ppm单位的极小量的特定液体化学品加到其中混合有至少两种液体化学品的混合溶液中。其结果是，在混合各种液体化学品并将它们供给到混合罐时，可以确保精确性和再现性。

很显然，本领域所属技术人员可以对本发明作出各种修改和变化。因此，本发明应该覆盖对本发明所作出的修改和变化，只要它们落于所附权利要求及其等同物的范围之内。

Claims (13)

1.一种液体混合供给方法，包括：

将特定液体化学品供给到混合罐，使得该特定液体化学品以ppm单位混合；以及

以预定比将至少两种液体化学品和超纯水供给到所述混合罐，并使它们混合，其中，所述至少两种液体化学品和所述超纯水的供给起始点互不相同。

2.如权利要求1所述的液体混合供给方法，其中，在供给所述至少两种液体化学品和所述超纯水时，按照供给量或供给比递减的顺序相继供给所述至少两种液体化学品和所述超纯水。

3.如权利要求1所述的液体混合供给方法，其中，在供给所述至少两种液体化学品和所述超纯水时，所述至少两种液体化学品和所述超纯水的供给起始点互不相同，但是它们的供给终止点彼此相同。

4.如权利要求1所述的液体混合供给方法，其中，所述至少两种液体化学品包括过氧化氢和硫酸，而且，按照特定液体化学品、超纯水、过氧化氢以及硫酸的顺序，将液体化学品和超纯水供给到所述混合罐。

5.如权利要求1所述的液体混合供给方法，其中，供给所述特定液体化学品包括：

用超纯水稀释所述特定液体化学品；以及

将稀释的特定液体化学品溶液供给到所述混合罐。

6.如权利要求5所述的液体混合供给方法，其中，供给所述稀释的特定液体化学品溶液包括：

根据所述特定液体化学品在超纯水中稀释的比例，设定待供给到所述混合罐中的稀释的特定液体化学品溶液的流速；以及

通过流速控制单元以所述设定的流速将所述稀释的特定液体化学品溶液供给到所述混合罐。

7.如权利要求5所述的液体混合供给方法，其中，所述特定液体化学品是氢氟酸。

8.一种液体混合供给方法，包括：以预定比将多种液体化学品和超纯水供给到混合罐，并使它们混合，其中，所述多种液体化学品和所述超纯水的供给起始点互不相同。

9.如权利要求8所述的液体混合供给方法，其中，所述多种液体化学品之一是稀释的氢氟酸溶液，而且，比所述超纯水和除了稀释的氢氟酸溶液之外的所述多种液体化学品更早地供给所述稀释的氢氟酸溶液。

10.如权利要求9所述的液体混合供给方法，其中，按照供给量或供给比递减的顺序，供给所述超纯水和除了稀释的氢氟酸溶液之外的所述多种液体化学品，而且，它们的供给终止点相同。

11.如权利要求9所述的液体混合供给方法，其中，将ppm单位的极小量的氢氟酸混合至所述混合罐中。

12.如权利要求11所述的液体混合供给方法，其中，将所述极小量的氢氟酸混合至所述混合罐中包括：

以预定比用超纯水稀释所述氢氟酸，以制备出稀释的氢氟酸溶液；以及

将所述稀释的氢氟酸溶液供给到所述混合罐。

13.如权利要求12所述的液体混合供给方法，其中，将所述稀释的氢氟酸溶液供给到所述混合罐包括：

根据特定液体化学品在超纯水中稀释的比例，设定待供给到所述混合罐中的稀释的特定液体化学品溶液的流速；以及

通过流速控制单元以所述设定的流速将所述稀释的特定液体化学品溶液供给到所述混合罐。

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