CN203379753U - 用于过滤的系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型的一个实施例涉及用于过滤的系统，包括：流体源；半导体晶片制造工具；流体路径，具有与流体源流体连通的第一末端以及与半导体晶片制造工具流体连通的第二末端，流体路径被配置成从所述流体源向半导体晶片制造工具递送流体；以及双介质过滤器，位于流体流动路径中，并且具有壳体，壳体具有入口和出口，入口与流体源流体连通并且被配置成经由流体路径从流体源接收流体，出口与半导体晶片制造工具流体连通并且被配置成经由流体路径向半导体晶片制造工具提供流体，双介质过滤器包括位于壳体内的离子交换介质和颗粒过滤器介质，离子交换介质被配置成从流体去除离子，并且颗粒过滤器介质被配置成从流体去除颗粒。

Description

用于过滤的系统
技术领域
本公开涉及用于在半导体处理期间使用的用于过滤流体的系统。
背景技术
在半导体制造工艺中减少或消除颗粒污染对于最大化产率和器件可靠性是重要的。就此而言，一般以最小化暴露于颗粒的方式处理半导体晶片。例如，通常在洁净室制造晶片，该洁净室使周围环境中的颗粒数量最小化。类似地，用于处理半导体晶片的流体通常被过滤以在向处理工具提供流体之前从流体去除颗粒。
通常，在向处理工具提供流体时过滤流体。因此，过滤器的流通过能力是选择过滤器时的重要因素。一般而言，半导体处理工具使用大量流体，并且因此需要能够以适当速率进行过滤的过滤器。
此外，为了使晶片制造设施维持高生产能力，随处理工具使用的过滤器优选地是低成本的，并且无需通常引起处理延迟的频繁维护。
鉴于上述需求，一般不使用用于过滤水的标准流体过滤器(诸如反渗透过滤器)，因为这些过滤器通常昂贵，具有低的流通过能力，并且需要频繁维护。
实用新型内容
鉴于上述问题，本实用新型的目的在于解决上述问题中至少一个或者至少一部分。
本公开涉及在半导体处理期间使用的流过滤系统。一个或多个实施例涉及用于在向诸如半导体晶片清洁工具之类的半导体晶片处理工具提供流体时从流体过滤离子和颗粒的流过滤系统和方法。
根据本实用新型的一个方面，提供一种用于过滤的系统，包括：流体源；半导体晶片制造工具；流体路径，具有与所述流体源流体连通的第一末端以及与所述半导体晶片制造工具流体连通的第二末端，所述流体路径被配置成从所述流体源向所述半导体晶片制造工具递送流体；以及双介质过滤器，位于所述流体流动路径中，并且具有壳体，所述壳体具有入口和出口，所述入口与所述流体源流体连通并且被配置成经由所述流体路径从所述流体源接收流体，所述出口与所述半导体晶片制造工具流体连通并且被配置成经由所述流体路径向所述半导体晶片制造工具提供流体，所述双介质过滤器包括位于所述壳体内的离子交换介质和颗粒过滤器介质，所述离子交换介质被配置成从所述流体去除离子，并且所述颗粒过滤器介质被配置成从所述流体去除颗粒。
优选地，所述离子交换介质位于所述壳体中的邻近所述入口的第一腔中。
优选地，所述双介质过滤器的所述入口具有倒转漏斗形状。
优选地，所述颗粒过滤器介质位于所述壳体中的邻近所述出口的第二腔中。
优选地，所述流体路径的所述第二末端与多个半导体晶片制造工具流体连通，并且其中所述双介质过滤器具有与所述多个半导体晶片制造工具流体连通的出口，所述出口被配置成经由所述流体路径向所述多个半导体制造工具提供流体。
优选地，所述双介质过滤器的所述壳体是透明的。
优选地，所述离子交换介质为被配置成从所述流体去除正电荷离子的阳离子交换介质。
优选地，所述离子交换介质是被配置成从所述流体去除负电荷离子的阴离子交换介质。
优选地，所述双介质过滤器是第一双介质过滤器并且所述离子交换介质是阳离子交换介质，所述系统还包括与所述第一双介质过滤器流体连通并且位于所述半导体晶片制造工具上游和所述第一双介质过滤器下游的第二双介质过滤器，所述第二双介质过滤器包括阴离子交换介质和颗粒过滤器介质。
根据本实用新型的另一方面，提供一种用于过滤的系统，包括：流体源；半导体晶片制造工具，被配置成接收流体；流体路径，具有与所述流体源流体连通的第一末端和与所述半导体晶片制造工具流体连通的第二末端，所述流体路径被配置成从所述流体源向所述半导体晶片制造工具递送流体；第一双介质过滤器，位于所述半导体晶片制造工具上游和所述流体源下游的所述流体路径中，所述第一双介质过滤器具有被配置成从所述流体源接收流体的入口，所述第一双介质过滤器包括被配置成从接收自所述流体源的所述流体去除离子的第一离子交换介质和被配置成从接收自所述流体源的所述流体去除颗粒的第一颗粒过滤器介质；以及第二双介质过滤器，位于所述半导体晶片制造工具上游和所述第一双介质过滤器下游的所述流体路径中，所述双介质过滤器具有被配置成从所述第一双介质过滤器接收流体的入口，所述第二双介质过滤器包括被配置成从接收自所述第一双介质过滤器的所述流体去除离子的第二离子交换介质和被配置成从接收自所述第一双介质过滤器的所述流体去除颗粒的第二颗粒过滤器介质。
优选地，所述流体源是液体。
优选地，所述第一离子交换介质是阳离子交换介质，并且所述第二离子交换介质是离子交换介质。
优选地，所述第一离子交换介质是离子交换介质，并且所述第二离子交换介质是阳离子交换介质。
通过使用根据本使用新型的实施例，可以获得相应的技术效果。
附图说明
图1是根据本公开的一个实施例的系统的框图。
图2是根据本公开的一个实施例的另一系统的局部示意图。
图3是根据本公开的一个实施例的示例过滤器的框图。
图4是根据本公开的一个实施例的另一示例过滤器的截面示意图。
图5是图4中所示的过滤器的分解图。
图6是根据本公开的一个实施例的另一示例过滤器的截面示意图。
具体实施方式
图1是根据本公开的一个实施例的系统10的框图。系统10包括经由流体路径16与半导体晶片制造工具14流体连通的流体源12。即，流体源12的出口提供沿着流体路径16去往制造工具14的入口的流体。在流体源12的下游25并且在制造工具14的上游处的流体路径16中，存在被配置成经由入口从流体源12接收流体的过滤器18。
过滤器18从接收的流体去除颗粒和离子，诸如金属离子，并且经由出口向流体路径19提供经过滤的流体。可以从流体去除的示例离子包括Cu、Fe、Na、Co、Ti和Ta。向过滤器18的出口提供经过滤的流体，并且经由流体路径16向制造工具14的入口提供经过滤的流体。
制造工具14可以是使用流体以处理半导体晶片的任何设备。示例制造工具包括水洗、湿法清洁、化学气相沉积、反应离子蚀刻、光刻或任何其它制造工具。
流体可以是液体、气体或其组合。在一些实施例中，流体是水或化学溶液，诸如表面活性剂。在其它一些实施例中，流体是气体，诸如N2、氩气、硅烷等。
流体路径16和19可以是被配置成允许流体在其中流动的任何导管。可以理解，在一些实施例中，流体路径19的一部分(诸如过滤器18的下游的部分)，或者整个流体路径16和19可以是制造工具14的一部分。类似地，流体路径19可以与多于一个的制造工具流体连通。
如上所述，之前已使用与半导体处理工具一起使用的、用于从流体去除颗粒的过滤器。然而，在开发用于对半导体器件进行微型化的处理步骤时，本发明人出人意料地识别出通过从流体进一步过滤金属离子，晶片处理产率和可靠性显著提升。此外，原位过滤尤其有利。具体而言，对微型化设备执行的测试表现出指示在晶片的制造和清洁期间引入的金属离子导致关于依赖于时间的电介质击穿的可靠性测试的失败。
图2示出了图1中所示的系统20的一个示例。图2的制造工具是清洁工具，该清洁工具被配置成在处理步骤之后(诸如在化学机械抛光之后)清洁晶片。清洁工具14包括4个级(stage)：兆频超声槽30a、第一双侧刷39b、第二双侧刷30b以及旋转清洗干燥器30d。清洁工具14的每个级30a-30d经由流体路径19与两个流体源12流体连通。具体而言，兆频超声槽30a、第一双侧刷30b和第二双侧刷30c以及旋转清洗干燥器30d均与水源12流体连通并且被配置成从水源12接收水。在一些实施例中，水源12是去离子化的水源。就此而言，水已被粗过滤器(course filter)首先过滤以去除大的颗粒和化学物，诸如氯。兆频超声槽30a与化学物1源12流体连通，并且被配置成接收化学物1。第一双侧刷30b和第二双侧刷30c与化学物2源12流体连通，并且被配置成接收化学物2。旋转清洗干燥器30d与化学物3源12流体连通，并且被配置成接收化学物3。
位于流体源12和制造工具14的各个级30a-30d之间的是被配置成在向清洁工具12的各个级30a-30d提供流体时从流体过滤金属离子和颗粒的过滤器18。如下文将说明的那样，过滤器18可以是被配置成过滤金属离子和颗粒的单个过滤器，或者可以是两个单独的过滤器。
在向工具提供流体时过滤器18在系统中原位工作。即，流体以与被递送至相应半导体工具30a-30d大约相同的速率流经过滤器18。这提供若干优点。首先，不需要存储经过滤的流体。其次，经过滤的流体没有被再次污染的机会，而如果流体位于保持槽或是长的递送管集合一段时间则有可能出现再次污染。流体线19可以被做得极其短(例如，在使用前嵌入半导体工具自身)，以减少在过滤器18清洁之后附加离子可以进入流体或在流体中产生的机会。
参见兆频超声槽30a，当清洁工具14在使用时，水和化学物1分别从水源12和化学物1源12经由流体路径16流向过滤器18的入口。过滤器18从水和化学物1去除颗粒和金属离子，并且经由过滤器18的出口向流体路径19提供经过滤的流体。兆频超声槽30a接收经过滤的水和化学物1以用于在其中处理水。可以理解，清洁工具14的其他级30b-30d以相同方式工作。
图3示出了用于在图1和图2的系统中使用的过滤器18a的一个实施例。在该实施例中，过滤器18a包括彼此串联流体连通的两个过滤器。在示出的实施例中，过滤器18a包括离子交换过滤器32，其具有与颗粒过滤器34的入口流体连通的出口。离子交换过滤器32和颗粒过滤器34可以分别位于图1和图2的系统10和30中的流体源12和制造工具14之间的流体路径16中。例如，离子交换过滤器32的入口可以与流体源12的出口流体连通，而颗粒过滤器34的出口可以与制作工具14的入口流体连通。
离子交换过滤器32包括常规离子交换介质(诸如离子交换树脂)并且被配置成从流体去除阴离子、阳离子或其组合。在一些实施例中，使用阳离子交换树脂来以氢离子替换阳离子，并且使用阴离子交换树脂来以氢氧根替换阴离子，从而从流体滤除离子。然而，在其它一些实施例中，可以进行其它交换。
颗粒过滤器34包括常规颗粒过滤器介质(诸如颗粒薄膜)并且被配置成从流体去除颗粒。如果期望，则待去除的颗粒尺寸可以极其小，例如1微米或更小，这取决于流体以及半导体工具的需要。
参考在图1的系统10中使用的图3的过滤器18a，流体从流体源12向离子交换过滤器32流动，这从流体去除离子。继而从离子交换过滤器32的出口向颗粒过滤器34提供经过滤的流体，这从流体去除颗粒。从颗粒过滤器34的出口向制造工具14提供经过滤的流体。
虽然图3示出了离子交换过滤器32位于颗粒过滤器34上游，但是可以理解，可以将它们的定向逆转。即，在一些实施例中，颗粒过滤器可以位于离子交换过滤器上游并且与其流体连通。就此而言，可以当在流体中去除离子之前从流体去除颗粒。
图4示出了分别在图1或图2的系统10和20中使用的过滤器18b的另一实施例。在该实施例中，过滤器18b是双介质过滤器，其包括离子交换介质36和颗粒介质38。就此而言，过滤器18b被配置成从接收自流体源12的流体过滤离子和颗粒这两者。在示出的实施例中，过滤器18b包括第一腔40和第二腔42，第一腔包括由树脂支持网36固定就位的离子交换介质35，离子交换介质35被配置成从经过第一腔40的流体过滤金属离子，而第二腔包括由薄膜支持网38固定就位的常规颗粒过滤器介质37，常规颗粒过滤器介质37被配置成从经过第二腔42的流体过滤颗粒。
参见图4和图5这两者，过滤器18b具有壳体44，壳体44包括用于接收流体的入口46和用于允许经过滤的流体流出过滤器18b的出口48。壳体44包括圆柱形形状的主体50，主体50在具有倒转漏斗形状的入口部分52转变为入口46并且在具有漏斗形状的出口部分54转变为出口48。就此而言，主体50具有比入口46和出口48大的内径。
如箭头47所示，流体流入过滤器18b，以在入口46处进入过滤器。流体连续流过过滤器介质35和37，并且如箭头49所示在出口48处流出。流体是清洁的，适合于立即使用。过滤器介质35和37的尺寸和结构被选择成以工具所需的流速提供流体。如果要求高的流速，则过滤器18的壳体44被制成在直径上较大以具有较高的吞吐率；如果低流速可接受，则过滤器面积以及由此的过滤器18的壳体44的直径可以较小。
如图5最佳地示出，壳体44的主体50包括可移除地固定至彼此的顶部部分56和底部部分58。在示出的实施例中，顶部部分56包括与底部部分58的外螺纹配对的内螺纹。就此而言，底部部分58具有比顶部部分56更小的直径，从而使得底部部分58经由配对螺纹适配顶部部分56并与其固定。顶部部分56包括环形元件60，环形元件60位于内螺纹的一段距离之上以在其间创建间隙62。当底部部分58位于顶部部分56内时，密封环64位于间隙62中，从将第一腔40从第二腔42密封。
如图示出，第一腔40包括常规离子过滤器介质35(诸如离子交换树脂)，其被配置成过滤金属离子。图4中为了易于看见整个腔和内部过滤器结构而未示出过滤器介质35和37，但是在图5和图6中示意地示出过滤器介质35和37。离子交换树脂可以由网36进一步支撑。离子过滤器介质35位于壳体44的顶部部分56的环形元件60附近。在一些实施例中，例子过滤器介质35填充第一腔40的周长。离子过滤器网36可以靠着环形元件60的表面安置，或者可以被固定至环形元件60或壳体44的顶部部分56。离子过滤器介质35可以被配置成替换阴离子、阳离子或其组合。可以基于待从流体过滤的离子选择用于离子过滤器介质35的树脂的属性，诸如类型、尺寸、材料和形状。如上所示，壳体44的入口46具有倒转的漏斗形状。主体50中的、由倒转的漏斗形状创建的第一腔40中的附加截面面积增加其中离子过滤器介质36可以过滤流体并且增加过滤器流速的面积。
如上所示，第二腔42包括被配置成过滤颗粒的颗粒过滤器介质37，诸如颗粒薄膜。颗粒薄膜可以由网38支撑。颗粒过滤器介质37位于壳体44的出口部分54的附近并被配置成从流体过滤颗粒。主体50的较大内径允许颗粒过滤器介质38过滤比颗粒过滤器介质38位于出口48处时更大的面积。可以基于待从流体过滤的颗粒的尺寸选择用于颗粒过滤器介质38的薄膜的属性，诸如类型、尺寸、材料和形状。
可以理解，在其它一些实施例中，可以使第一腔40和第二腔42反向。即，第一腔40可以包括颗粒过滤器介质37，而第二腔42可以包括离子过滤器介质35。在又一实施例中，离子过滤器介质37可以位于在三腔过滤器中的两个颗粒过滤器介质之间。第一过滤器是颗粒过滤器，之后是离子过滤器，之后是精细微粒过滤器，这三个过滤器在一个壳体中连续布置。
在一个实施例中，壳体44透明以允许对颗粒过滤器介质36和离子过滤器介质38的视觉检查。典型地，颗粒和离子过滤器介质在视觉上改变，诸如通过改变颜色，从而指示介质应该被替换和/或清洁。
图6示出了分别在图1和图2的系统10和20中使用的过滤器18c的另一实施例。具体而言，图6的过滤器12c包括彼此串联流体连通的图4的第一和第二双介质过滤器18b。然而，在该实施例中，第一双介质过滤器18b包括具有被配置成过滤阳离子的离子过滤器介质36的第一腔40，而第二双介质过滤器18b包括具有被配置成过滤阴离子的离子过滤器介质36的第一腔40。在使用时，第一双介质过滤器18b被配置成从流体源12经由图1和图2中所示的流体路径16接收流体，并且如上文参照图4和图5描述的那样从流体去除阳离子和颗粒。第一双介质18b过滤器继而提供流体给第二双介质过滤器18b。第二双介质过滤器如上文参照图4和图5描述的那样从流体去除阴离子和颗粒，并且提供经过滤的流体给流体路径或给制造工具。可以理解，第一双介质过滤器和第二双介质过滤器的次序可以反向，从而使得在从流体过滤阳离子之前从流体过滤阴离子。
上面描述的各种实施例可以被组合以提供另外的实施例。参照上面的具体描述可以对实施例做出这些和其它一些改变。一般而言，在下面的权利要求书中，所使用的术语不应被解释为将权利要求限制到在说明书中公开的具体实施例和权利要求书，而是应该解释为包括所有可能的实施例以及这类权利要求所具有的等同物的整个范围。因此，权利要求书不限于本公开。

Claims (13)

1.一种用于过滤的系统，其特征在于，包括：
流体源；
半导体晶片制造工具；
流体路径，具有与所述流体源流体连通的第一末端以及与所述半导体晶片制造工具流体连通的第二末端，所述流体路径被配置成从所述流体源向所述半导体晶片制造工具递送流体；以及
双介质过滤器，位于所述流体流动路径中，并且具有壳体，所述壳体具有入口和出口，所述入口与所述流体源流体连通并且被配置成经由所述流体路径从所述流体源接收流体，所述出口与所述半导体晶片制造工具流体连通并且被配置成经由所述流体路径向所述半导体晶片制造工具提供流体，所述双介质过滤器包括位于所述壳体内的离子交换介质和颗粒过滤器介质，所述离子交换介质被配置成从所述流体去除离子，并且所述颗粒过滤器介质被配置成从所述流体去除颗粒。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述离子交换介质位于所述壳体中的邻近所述入口的第一腔中。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述双介质过滤器的所述入口具有倒转漏斗形状。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述颗粒过滤器介质位于所述壳体中的邻近所述出口的第二腔中。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述流体路径的所述第二末端与多个半导体晶片制造工具流体连通，并且其中所述双介质过滤器具有与所述多个半导体晶片制造工具流体连通的出口，所述出口被配置成经由所述流体路径向所述多个半导体制造工具提供流体。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述双介质过滤器的所述壳体是透明的。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述离子交换介质为被配置成从所述流体去除正电荷离子的阳离子交换介质。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述离子交换介质是被配置成从所述流体去除负电荷离子的阴离子交换介质。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述双介质过滤器是第一双介质过滤器并且所述离子交换介质是阳离子交换介质，所述系统还包括与所述第一双介质过滤器流体连通并且位于所述半导体晶片制造工具上游和所述第一双介质过滤器下游的第二双介质过滤器，所述第二双介质过滤器包括阴离子交换介质和颗粒过滤器介质。
10.一种用于过滤的系统，其特征在于，包括：
流体源；
半导体晶片制造工具，被配置成接收流体；
流体路径，具有与所述流体源流体连通的第一末端和与所述半导体晶片制造工具流体连通的第二末端，所述流体路径被配置成从所述流体源向所述半导体晶片制造工具递送流体；
第一双介质过滤器，位于所述半导体晶片制造工具上游和所述流体源下游的所述流体路径中，所述第一双介质过滤器具有被配置成从所述流体源接收流体的入口，所述第一双介质过滤器包括被配置成从接收自所述流体源的所述流体去除离子的第一离子交换介质和被配置成从接收自所述流体源的所述流体去除颗粒的第一颗粒过滤器介质；以及
第二双介质过滤器，位于所述半导体晶片制造工具上游和所述第一双介质过滤器下游的所述流体路径中，所述双介质过滤器具有被配置成从所述第一双介质过滤器接收流体的入口，所述第二双介质过滤器包括被配置成从接收自所述第一双介质过滤器的所述流体去除离子的第二离子交换介质和被配置成从接收自所述第一双介质过滤器的所述流体去除颗粒的第二颗粒过滤器介质。
11.根据权利要求10的系统，其特征在于，所述流体源是液体。
12.根据权利要求10的系统，其特征在于，所述第一离子交换介质是阳离子交换介质，并且所述第二离子交换介质是离子交换介质。
13.根据权利要求12的系统，其特征在于，所述第一离子交换介质是离子交换介质，并且所述第二离子交换介质是阳离子交换介质。
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