CN210837673U - 混液装置 - Google Patents

Abstract

该实用新型涉及混液装置，所述混液装置在用于湿法刻蚀时，具有较高的温控能力，能够提高湿法刻蚀制程的生产效率。为解决上述技术问题，以下提供了一种混液装置，包括：液体槽，用于盛放液体；至少两根进液管路，连通至所述液体槽，用于向所述液体槽内通入液体，且其中所述进液管路中包括至少一根温控进液管路，所述温控进液管路上设置有温度控制器。

Description

混液装置

技术领域

本实用新型涉及晶圆的生产加工领域，具体涉及一种混液装置。

背景技术

现有的湿法刻蚀过程中使用供酸槽来供应刻蚀用的化学品溶液，如磷酸，或者SC1溶液等，可以用来清洗晶圆表面的氮化硅或氧化物，其中SC1溶液为氨水，双氧水以及水的混合物，三者的比值为1:1:1到1:1:500之间。所述供酸槽通常具有加热器，以加热槽内的化学品或溶液，并保证槽内的化学品或溶液的温度稳定。

随着科学技术的发展，湿法刻蚀制程对使用的化学品的要求越来越高，在一些工艺制程中，甚至需要每进行一次湿法刻蚀，就更换一次供酸槽内的化学品溶液，以保证化学品溶液符合使用标准。在这种情况下，需要对供酸槽的温度控制能力有更高的要求，才能保证供酸槽内化学品溶液的温度能够迅速的达到所需标准。若供酸槽的控温能力较差，则将严重影响湿法刻蚀制程的生产效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种混液装置，所述混液装置在用于湿法刻蚀时，具有较高的温控能力，能够提高湿法刻蚀制程的生产效率。

为解决上述技术问题，以下提供了一种混液装置，包括：液体槽，用于盛放液体；至少两根进液管路，连通至所述液体槽，用于向所述液体槽内通入液体，且其中所述进液管路中包括至少一根温控进液管路，所述温控进液管路上设置有温度控制器。

可选的，还包括：缓冲器，设置于所述液体槽和所述进液管路之间，并连通所述进液管路和液体槽，以混合将要通入所述液体槽的液体。

可选的，每一进液管路上都至少设置有一个控制阀，用于控制自所述进液管路流至所述液体槽的液体的通断。

可选的，所述温控进液管路上设置的控制阀为耐热控制阀。

可选的，所述温度控制器包括加热板，设置于所述温控进液管路内。

可选的，所述加热板包括云母板以及覆盖在所述云母板表面的金属板，所述金属板和云母板之间还设置有电热合金丝。

可选的，还包括：第一温度检测器，设置于所述温控进液管路内，以检测所述温控进液管路内液体的温度。

可选的，还包括：控制器，连接至所述温度控制器以及所述第一温度检测器，用于根据所述第一温度检测器的测量结果调控所述温度控制器。

可选的，所述液体槽包括外槽和内槽，所述内槽设置在所述外槽内，且所述进液管路连通至所述内槽；还包括循环单元，包括循环管路、加热器、泵以及过滤器，所述加热器、泵以及过滤器均设置在所述循环管路上，且所述循环管路包括首端和尾端，所述首端和尾端分别连通至所述液体槽的内槽和外槽，用于实现所述液体槽内液体的循环。

可选的，还包括：第二温度检测器，设置于所述液体槽内，以检测所述液体槽内液体的温度，所述第二温度检测器和所述加热器均连接至所述控制器，由所述控制器根据所述第二温度检测器的测量结果调控所述加热器。

本实用新型的混液装置包括至少两根进液管路，能够用于输送不同的液体到所述液体槽，使用户能够获取到不同的液体混合后得到的混合溶液。并且，由于所述进液管路中包括至少一根温控进液管路，而所述温控进液管路上设置有温度控制器，这使待混合的液体在进入所述液体槽之前就经过了一定的加热，达到了一定的温度。在需要对液体槽内的混合溶液进行加热、使混合溶液处在一定的温度时，所需的加热时间更短。在用于湿法刻蚀时，具有较高的温控能力，能够提高湿法刻蚀制程的生产效率。

附图说明

图1为本实用新型的一种具体实施方式中混液装置的结构示意图。

图2为本实用新型的一种具体实施方式中温度控制器的结构示意图。

图3为本实用新型的一种具体实施方式中温度控制器的结构示意图。

图4为本实用新型的一种具体实施方式中液体槽内的液体流动方向示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型提出的一种混液装置作进一步详细说明。

请看图1、2，其中图1为本实用新型的一种具体实施方式中混液装置的结构示意图，图2为本实用新型的一种具体实施方式中温度控制器的结构示意图。

在该具体实施方式中，提供了一种混液装置，包括：液体槽101，用于盛放液体；至少两根进液管路102，连通至所述液体槽101，用于向所述液体槽101内通入液体，且其中所述进液管路102中包括至少一根温控进液管路1021，所述温控进液管路1021上设置有温度控制器104。

该具体实施方式中的混液装置包括至少两根进液管路102，能够用于输送至少两种不同的化学品到所述液体槽101，因而用户能在液体槽101内获取至少两种不同的化学品混合后得到的混合溶液。并且，由于所述进液管路102中包括至少一根温控进液管路1021，而所述温控进液管路1021上设置有温度控制器104，这使经由所述温控进液管路1021进入至所述液体槽101的化学品，在进入液体槽101之前就经过了加热，达到了一定的温度。在需要对液体槽101内的溶液进行加热时，所需的加热时间更短，提高了混液效率。

在一种具体实施方式中，所述液体槽101的槽体包括内衬的耐酸玻璃钢层，夹层的陶瓷纤维层，以及外层的钢板层。在一种具体实施方式中，所述陶瓷纤维层采用硅酸铝纤维制成。

在该具体实施方式中，所述耐酸玻璃钢层具有较佳的耐酸能力，所述陶瓷纤维层可以为所述液体槽101提供较佳的保温能力。

实际上，也可根据需要使用其他的材质来制备所述液体槽101，只要满足所述液体槽101内部耐酸腐蚀的特性即可。

在一种具体实施方式中，所述液体槽101包含外槽1011和内槽1012，所述内槽1012设置在所述外槽1011内，且所述进液管路102连通至所述内槽1012。

在一种具体实施方式中，所述外槽1011的槽壁高于内槽1012的槽壁，若外槽1011中的溶液过多，则可再次流入到内槽1012中，外槽1011中的溶液的液面位置始终等于或低于内槽1012中的溶液的液面位置。

将所述液体槽101设置成外槽1011包含内槽1012的结构，使得所述内槽1012与外槽1011之间可以进行化学品或溶液的循环。具体的，可以通过设置循环单元来实现内槽1012与外槽1011之间的液体循环。

在一种具体实施方式中，所述循环单元包括循环管路106、加热器109、泵107以及过滤器108，所述加热器、泵107以及过滤器108均设置在所述循环管路上，且所述循环管路106包括首端和尾端，且所述首端和尾端分别连通至所述液体槽101的内槽1012和外槽1011，用于实现所述液体槽101内液体的循环。

在该具体实施方式中，所述泵107用于将所述液体槽101内的液体泵入至所述循环管路106内，所述过滤器108用于过滤液体中的颗粒物杂质。所述加热器109用于加热所述循环管路106内的液体。通过泵、过滤器以及加热器109的共同作用，通过所述循环单元被再次泵入至所述内槽1012的液体颗粒物杂质较少，并且能够实现升温，进一步加热所述液体槽101内的液体，使所述液体槽101内的液体的温度能够符合相应的要求。

在一种具体实施方式中，所述加热器109包括电热加热丝1043，缠绕在所述循环管路106上，以加热循环管路106内流动的液体。此处可参阅图3，为本实用新型的一种具体实施方式中温度控制器的结构示意图。

在一种具体实施方式中，使用所述混液装置混合磷酸和去离子水，或SC1溶液与去离子水，以清除晶圆表面的氮化硅或氧化物。在该具体实施方式中，首先将待清洗的晶圆放入到所述内槽1012中，再通过进液管路102向所述内槽1012中放入清洗液，所述清洗液为磷酸和去离子水的混合溶液，或SC1溶液与去离子水的混合溶液。随着清洗液的注入，清洗液从内槽1012中溢出，进入到外槽1011，并从外槽1011底部流入到循环管路106中。在一些具体实施方式中，所述循环管路106内设置有处理设备，以处理循环过程中的清洗液，并在处理完后，由所述循环管路106将处理完的清洗液泵107入所述内槽1012，实现循环。

请参阅图4，为本实用新型的一种具体实施方式中液体槽101内的液体流动方向示意图。在该具体实施方式中，所述循环管路106的首端和尾端均设置有单向阀401，所述单向阀401包括进水口和出水口，液体只能沿进水口向出水口流动，无法回流。在该具体实施方式中，设置在尾端的单向阀401的进水口连通至所述外槽1011，出水口连通至所述循环管路106，设置在首端的单向阀401的进水口连通至所述循环管路106，出水口连通至所述内槽1012。因此，液体的流动方向只能是从内槽1012到外槽1011，从外槽1011到循环管路106，再从循环管路106到内槽1012。

在一种具体实施方式中，所述单向阀401包括直通式单向阀和直角式单向阀的至少一种，可根据需要自行选择所需的单向阀401的种类。

在该具体实施方式中，使用磷酸溶液清除晶圆表面的氮化硅时，会产生抑制反应继续进行的产物，即(NH₄)₃PO₄，因此，在反应过程中需要实时的增加磷酸的用量，以及提高换酸的频率。并且，在使用磷酸溶液清除晶圆表面的氮化硅时，需要先将磷酸溶液加热到预设温度。而使用SC1溶液去除晶圆表面的氧化物时，也会消耗SC1溶液中的过氧化氢，因此在反应过程中也需要多次更换SC1溶液。

由于使用所述混液装置来混液时，可以使用温控进液管路1021上的温度控制器104先对通入至所述液体槽101中的至少一种化学品进行加热，因此，即使需要频繁更换所述液体槽101内的化学品溶液，并且每一次更换后都需要将所述液体槽101内的化学品溶液加热到指定温度，所需的时长也比较短，能够提高使用使用液体槽101中的化学品溶液来清理晶圆表面这道工艺的产率。

在一种具体实施方式中，所述进液管路102采用耐腐蚀的材料制成，如耐酸玻璃钢，或内部涂覆有耐腐蚀的涂层的橡胶制品制成。这是因为，进液管路102很有可能是用来向所述液体槽101内通入腐蚀性化学品的，采用耐腐蚀的材料制备所述进液管路102，能够有效延长进液管路102的使用寿命。

在一种具体实施方式中，在使用混液装置进行混液时，使用所述温控进液管路1021向液体槽101内通入去离子水。这是因为，去离子水的比热容较磷酸的比热容要大，对水进行控温比对磷酸等进行控温要困难。因此，使用安装有温度控制器104的温控进液管路1021来向液体槽101内通入去离子水，可以提前对去离子水进行加热，有效减少提升液体槽101内的化学品的温度所需的时间。

在一种具体实施方式中，当有多个温控进液管路1021时，还可以使用各个温控进液管路1021向所述液体槽101内通入所有所需要的化学品，如去离子水，磷酸、SC1溶液等。这样，在化学品进入到液体槽101之前，就对所有的化学品进行了加热，更进一步的加快了对液体槽101内的溶液的温度控制速度，提高了所述混液装置的温度控制能力。

在一种具体实施方式中，所述混液装置还包括：缓冲器103，设置于所述液体槽101和所述进液管路102之间，并连通所述进液管路102和液体槽101，以混合将要通入所述液体槽101的液体。

在一种具体实施方式中，所述缓冲器103包括一段大直径管路，该大直径管路的直径大于所述进液管路102的直径，并且，所有进液管路102都连通到这段大直径管路，向所述大直径管路内通入化学品，在所述大直径管路内实现各种化学品的初步混合。

在一种具体实施方式中，所述缓冲器103内还包括搅拌器，对通入至所述缓冲器103内的液体进行搅拌。在一种具体实施方式中，所述缓冲器103包括所述大直径管路时，所述搅拌器设置在所述大直径管路内，对大直径管路内的化学品进行搅拌，使混合均匀。

实际上，在不设置所述搅拌器时，随着各种化学品自各自的进液管路102流入至所述缓冲器103内，各种化学品也进行了混合。

在一种具体实施方式中，各进液管路102依次连通到所述缓冲器103。在一种具体实施方式中，所述缓冲器103在液体流动方向上的尺寸应当足够大，使得进入至所述缓冲器103内的液体有足够的时间进行混合。

设置缓冲器103的好处在于，在各种化学品进入至液体槽101内之前就进行了混合，使得进入至所述液体槽101内的溶液的浓度和温度更加稳定。

在一种具体实施方式中，所述混液装置还包括至少两个控制阀105，与所述进液管路102的数目相同，每一进液管路102上都至少设置有一个控制阀105，用于控制自所述进液管路102流至所述液体槽101的液体的通断。在该具体实施方式中，所述控制阀105关闭，该控制阀105安装到的进液管路102就无法向所述缓冲器103内通入液体。这方便了用户对通入至所述缓冲器103的液体的通断进行控制。并且，由于每一进液管路102对应设置有一个控制阀105，因此，可以对每一进液管路102流入至缓冲器103的液体的通断进行控制。

在一种具体实施方式中，控制阀105为气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀中的至少一种，可根据需要选择具体需要的控制阀105种类。在一种具体实施方式中，所述混液装置用于混合强酸、强碱时，由于被混合的化学品有可能具有腐蚀性，因此应当尽可能选择结构简单的控制阀105。

在一种具体实施方式中，所述温控进液管路1021上设置的控制阀105为耐热控制阀1051。这是因为，所述温控进液管路1021上设置有温度控制器104，该温控进液管路1021内流动的液体的温度很有可能较高，若在该温控进液管路1021上设置不耐热的控制阀105，则可能会在使用过程中被该温控进液管路1021内流动的高温液体损坏。

在该具体实施方式中，所述温度控制器104设置在所述控制阀105之前，液体自所述温控进液管路1021的输入端进入到所述温控进液管路1021时，先经过所述温度控制器104，再经过所述控制阀105。因此，此处需要设置耐热控制阀1051。在该具体实施方式中，通过所述控制阀105的都是经过了加热的液体，因此能够确保流入至所述缓冲器103的液体都是加热到一定温度的液体。

在一些具体实施方式中，还可根据需要将温度控制器104设置在所述控制阀105之后，液体自所述温控进液管路1021的输入端进入到所述温控进液管路1021时，先经过所述控制阀105，再经过所述温度控制器104，此时，就无需将控制阀105设置成耐热控制阀1051，普通的控制阀105亦可。

在一种具体实施方式中，所述温度控制器104包括加热板，设置于所述温控进液管路1021内。具体的，请参阅图2，所述加热板包括云母板以及覆盖在所述云母板表面的金属板，所述金属板和云母板之间还设置有电热合金丝。所述电热合金丝作发热材料，所述云母板作绝缘材料，所述薄金属板包括铝板、不锈钢板等导热性能较好的金属板。

在一种具体实施方式中，所述加热板的尺寸应当足够大，电热合金丝的分布区域也足够大，才能保证所述温控进液管路1021的温度控制效果，才能确保能够加快所述温控进液管路1021对该温控进液管路1021内流动的液体的控温速度。

实际上，也能根据需要选择其他的加热结构，如直接选用缠绕在所述温控进液管路1021外部的电热加热丝1043来实现对与温控进液管路1021内流动的液体的温度控制。此处可参阅图3。

在一种具体实施方式中，所述混液装置还包括：第一温度检测器110，设置于所述温控进液管路1021内，以检测所述温控进液管路1021内液体的温度。设置了第一温度检测器110后，就能够根据所述第一温度检测器110检测到的温度，来控制所述温度控制器104的输出功率，实现了对温度控制器104的闭环控制，从而具有更好的调控精度。

在一种具体实施方式中，所述混液装置还包括：控制器，连接至所述温度控制器104以及所述第一温度检测器110，用于根据所述第一温度检测器110的测量结果调控所述温度控制器1021。在一种具体实施方式中，所述控制器包括可编程逻辑器件、单片机、微控制器中的至少一种。

采用控制器对所述温度控制器104的控温能力进行控制，能够实现温度控制的自动化运行，十分简单方便。

在一种具体实施方式中，所述混液装置还包括：第二温度检测器111，设置于所述液体槽101内，以检测所述液体槽101内液体的温度，所述第二温度检测器111和所述加热器109均连接至所述控制器，由所述控制器根据所述第二温度检测器111的测量结果调控所述加热器。

在一种具体实施方式中，在所述液体槽101包括内槽1012和外槽1011时，所述第二温度检测器111设置于所述内槽1012内，用于测量所述内槽1012内的液体的温度。这是因为在使用所述液体槽101内的液体时，使用的是内槽1012内的液体。

通过设置所述第二温度检测器111，也能够实现对加热器109的闭环控制，从而具有更好的调控精度。

请参阅以下实施例：

使用混液装置混合SC1溶液和去离子水，其中，使用一温控进液管路1021向缓冲器103内通入去离子水，使用另一进液管路向所述缓冲器103内通入SC1溶液。所述温控进液管路1021上设置有温度控制器104，因此去离子水在输入至缓冲器103内之前，就经过了一次加热。使用另一进液管路102向所述缓冲器103内通入SC1溶液时，该通入SC1溶液的进液管路102可以是温控进液管路1021，这样，SC1溶液在进入至缓冲器103之前，也经过了一次加热。

进入到缓冲器103内的SC1溶液和去离子水混合，并在混合后输入到所述液体槽101的内槽1012中。随着SC1溶液和去离子水的持续通入，两者混合形成的溶液溢出所述液体槽101的内槽1012，至所述液体槽101的外槽1011。所述外槽1011底部连通有循环管路106的首端，溢出的溶液自所述循环管路106的首端进入至所述循环管路106，并自所述循环管路106的尾端排出至所述内槽1012中，实现所述溶液的循环。并且，所述循环管路106上设置有过滤器108和加热器109，能够将溶液维持在一定温度，并保证溶液中的颗粒物杂质被滤除。

使用该混液装置，在整体更换液体槽101内的化学品溶液时，缩短了使新更换的化学品溶液达到反应温度所需要的加热时间，从而提高了晶圆产量。经实验可知，在仅使用温控进液管路1021预先加热去离子水时，相较于不通过温控进液管路1021预先加热所述去离子水的现有技术，将整个液体槽101内的SC1溶液加热至60℃的时间从40余分钟缩短到了5分钟。并且，由于各种化学品在进入至所述液体槽101内之前，就在所述缓冲器103内进行了初步的混合，因此输入至所述液体槽101内的化学品溶液的浓度和温度更加稳定，有利于湿法刻蚀制程的进行。并且，由于在所述温控进液管路1021和液体槽101内分别设置有第一温度检测器110和第二温度检测器111，因此对所述混液装置内的液体的温度控制为闭环控制，因此控制结果更加精确。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种混液装置，其特征在于，包括：

液体槽，用于盛放液体；

至少两根进液管路，连通至所述液体槽，用于向所述液体槽内通入液体，且其中所述进液管路中包括至少一根温控进液管路，所述温控进液管路上设置有温度控制器。

2.根据权利要求1所述的混液装置，其特征在于，还包括：

缓冲器，设置于所述液体槽和所述进液管路之间，并连通所述进液管路和液体槽，以混合将要通入所述液体槽的液体。

3.根据权利要求1所述的混液装置，其特征在于，每一进液管路上都至少设置有一个控制阀，用于控制自所述进液管路流至所述液体槽的液体的通断。

4.根据权利要求3所述的混液装置，其特征在于，所述温控进液管路上设置的控制阀为耐热控制阀。

5.根据权利要求1所述的混液装置，其特征在于，所述温度控制器包括加热板，设置于所述温控进液管路内。

6.根据权利要求5所述的混液装置，其特征在于，所述加热板包括云母板以及覆盖在所述云母板表面的金属板，所述金属板和云母板之间还设置有电热合金丝。

7.根据权利要求1所述的混液装置，其特征在于，还包括：

第一温度检测器，设置于所述温控进液管路内，以检测所述温控进液管路内液体的温度。

8.根据权利要求7所述的混液装置，其特征在于，还包括：

控制器，连接至所述温度控制器以及所述第一温度检测器，用于根据所述第一温度检测器的测量结果调控所述温度控制器。

9.根据权利要求8所述的混液装置，其特征在于，所述液体槽包括外槽和内槽，所述内槽设置在所述外槽内，且所述进液管路连通至所述内槽；

还包括循环单元，包括循环管路、加热器、泵以及过滤器，所述加热器、泵以及过滤器均设置在所述循环管路上，且所述循环管路包括首端和尾端，所述首端和尾端分别连通至所述液体槽的内槽和外槽，用于实现所述液体槽内液体的循环。

10.根据权利要求9所述的混液装置，其特征在于，还包括：

第二温度检测器，设置于所述液体槽内，以检测所述液体槽内液体的温度，所述第二温度检测器和所述加热器均连接至所述控制器，由所述控制器根据所述第二温度检测器的测量结果调控所述加热器。

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