CN211612524U - 一种混酸系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种混酸系统。所述混酸系统用于半导体材料蚀刻，包括用于容纳包含磷酸和多种添加剂的混合酸液的第一混酸槽，所述第一混酸槽与第一磷酸管路连接，所述第一磷酸管路通过中央供酸系统将异地存储的符合蚀刻要求的磷酸供应至所述第一混酸槽，所述混酸系统进一步包括：多个贮液槽，用于分别容纳所述多种添加剂，其中所述多个贮液槽的每一个通过相应的添加剂管路与所述第一磷酸管路连通；第二混酸槽，所述第二混酸槽通过混酸管路与所述第一混酸槽连接，并配置为接收来自所述第一混酸槽中的混合酸液，其中所述第二混酸槽还具有将所述混合酸液提供至用户的出口。

Description

一种混酸系统

技术领域

本实用新型涉及一种混酸系统，尤其是用于半导体制程或半导体工艺研发中使用的磷酸与多种添加剂的混酸系统。

背景技术

在半导体制程中，通常使用含有不同浓度的磷酸与多种添加剂混合而成的成品蚀刻剂。通常，每种成品蚀刻剂的配方通常由配方供应厂家订制，并且需要为每种配方的蚀刻剂设置一个单独的管路，具体地，通过用于不同种类成品蚀刻剂的管路分别从化学药剂厂房的不同蚀刻剂贮液罐连接到酸洗蚀刻厂房的反应槽。

通常由于化学药剂厂房与酸洗蚀刻厂房之间的管路较长，且需要为每种配方的蚀刻剂设置单独的管路。由于每更换一种蚀刻剂配方，就需要单独建造一套供酸系统。因此不便于产品研发过程中蚀刻剂配方的更换。这造成了投资成本高、研发周期长，大大阻碍了新产品的开发和产能提升。

此外，这样的蚀刻剂供应系统还造成反应槽中管路过多，不但占用空间且清洗困难，易产生颗粒物。

实用新型内容

为此，本实用新型提供了一种用于半导体材料蚀刻的混酸系统，包括用于容纳包含磷酸和多种添加剂的混合酸液的第一混酸槽，所述第一混酸槽与第一磷酸管路连接，所述第一磷酸管路通过中央供酸系统将异地存储的符合蚀刻要求的磷酸供应至所述第一混酸槽，其特征在于，所述混酸系统进一步包括：

多个贮液槽，用于分别容纳所述多种添加剂，其中所述多个贮液槽的每一个通过相应的添加剂管路与所述中央磷酸管路连通；

第二混酸槽，所述第二混酸槽通过混酸管路与所述第一混酸槽连接，并配置为接收来自所述第一混酸槽中的混合酸液，其中所述第二混酸槽还具有将所述混合酸液提供至用户的出口。

进一步地，所述混酸系统包括第二磷酸管路，所述第二磷酸管路流体连通地连接所述第一磷酸管路和所述第二混酸槽。

在一个实施方式中，所述多个贮液槽中的至少一个邻近所述第一和第二混酸槽布置，优选地，全部贮液槽邻近所述第一和第二混酸槽布置。

在一个实施方式中，所述添加剂管路和所述第一磷酸管路进一步包括单向阀，以防止液体返流。

在一个实施方式中，所述第一混酸槽和/或第二混酸槽进一步配备有加热装置。

在一个实施方式中，所述第一混酸槽和/或第二混酸槽进一步设置有温度测量装置和/或液位测量装置。

在一个实施方式中，所述添加剂管路、第一磷酸管路和第二磷酸管路中的至少一个设置有流量控制及反馈装置。

在一个实施方式中，所述第一混酸槽和所述第二混酸槽之间设置有过滤器。

进一步地，本实施新型的系统包括控制器，所述控制器配置为控制所述混酸系统的温度、流量和/或液位。

本实用新型的混酸系统通过设置多个贮液槽、多条添加剂管路、磷酸管路以及第一、第二混酸槽，避免了由于增加或改变刻蚀液的配方而额外增加的供酸系统及管路，节省了工艺成本。

附图说明

图1为不同成品刻蚀液配方连接至混酸槽的示意图；

图2为本实用新型的混酸系统的装置连接示意图。

具体实施方式

图1为不同成品刻蚀液配方连接至混酸槽的示意图。成品刻蚀液配方定制厂家提供不同的成品刻蚀液配方A、B、C、D、E、F以满足不同制程的刻蚀需求。对于新增的刻蚀操作，需要增加或更换一种成品蚀刻剂配方。通常为新增的每一种蚀刻剂配方单独建造一条蚀刻剂管道连接至混酸槽。由于管路布置的空间限制，这种系统支持的刻蚀液配方种类有限，且当具有多种刻蚀液配方时，连接至混酸槽的管路过多，投资成本高且占用空间，此外设置的刻蚀液管路越多，越容易产生颗粒物或结垢，清洗越困难。

此外，研发时无法实现对配方的调整，严重依赖于成品刻蚀液配方定制厂家，而无法在本地配制不同的刻蚀液，这不利于加快研发进度及产能提升。

基于此，本实用新型提供了一种混酸系统，该混酸系统用于将磷酸和不同来源的添加剂(例如高选择比添加剂、回粘抑制添加剂、分散剂、表面活性剂等)按照预定的或计算的配比，通过混合不同浓度或体积的添加剂和磷酸以满足不同蚀刻要求的蚀刻剂需求。

具体而言，本实用新型提供的混酸系统包括多个贮液槽、多条添加剂管路、磷酸管路、第一混酸槽、第二混酸槽及混酸管路。

为了便于理解，在一个实施方式中，本实用新型的混酸系统提供的贮液槽的示例性数量为3，但本实用新型的系统不限于此，例如，本实用新型的贮液槽的数量可以为2、3、4或更多个，因此，与多个贮液槽一一对应的多条添加剂管路的数量也不限于上述数量。

在一个实施方式中，结合图2，本实用新型的混酸系统例如包括第一混酸槽104；第二混酸槽105；第一磷酸管路1200；贮液槽101、102和103；添加剂管路1101、1102和1103；以及混酸管路1104～1105。

贮液槽101、102和103分别通过添加剂管路1101、1102和1103与第一磷酸管路1200连接。可以在第一磷酸管路1200上设置三通或三通阀来分别连接上述添加剂管路1101、1102和1103。贮液槽101、102和103中的添加剂分别通过添加剂管路1101、1102和1103输送到第一磷酸管路1200，再随第一磷酸管路1200中的磷酸一起输送至第一混酸槽104。

由此可见，第一混酸槽104用于容纳来自上述3个贮液槽101、102和103中的添加剂和来自第一磷酸管路1200中的磷酸的混合酸液。

第二混酸槽105用于容纳来自第一混酸槽104中经混合的酸液，同时通过第一磷酸管路1200的分支管路(即第二磷酸管路1201)连接至第二混酸槽105。以这种方式，第一磷酸管路1200中的磷酸也可以不经输送第一混酸槽104而直接输送至第二混酸槽105。

在一个实施方式中，贮液槽101、102和103中的至少一个邻近第一混酸槽104和第二混酸槽105布置。作为一种优选的实施方式，全部贮液槽邻近第一混酸槽104和第二混酸槽105布置。例如，贮液槽101、102和103均设置在与容纳第一混酸槽104和第二混酸槽105的厂房内。例如贮液槽101、102和103与第一混酸槽104和第二混酸槽105的距离可以为1～20米，优选2～10米。

如上所述，第一磷酸管路1200直接流体连通地连接至第一混酸槽104，同时来自至少一个贮液槽的管路1101、1102和1103通过三通或三通阀连接至第一磷酸管路1200。这种连接方式避免了贮液槽与第一混酸槽104相连接，因此，避免从其他储存添加剂的厂房设置多条管路，同时简化第一混酸槽104内管路排布空间，方便清洗并减少了结垢等颗粒物的产生。

此外，贮液槽的数量可以为2、3、4、5或更多，一方面满足多种数量的添加剂的贮存与供应，另一方面可用于后期增加更多规格的添加剂。

以下，将以其中一个添加剂贮液槽及相关管路为例进行描述。

其中的一个贮液槽例如可以是图2中的贮液槽101，其中，贮液槽101容纳有待添加的添加剂，例如但不限于高选择比添加剂、回粘抑制添加剂、分散剂、表面活性剂。

贮液槽101可以配备有流体输送装置将其中的添加剂输送至第一磷酸管路1200，在一个实施方式中，该流体输送装置为泵2101，泵2101例如但不限于容积式泵或离心式泵。

贮液槽101也可以仅通过设置于较高位的位置处而不需要设置流体输送装置，而是通过重力将贮液槽101中的添加剂输送至第一磷酸管路1200。

此外，贮液槽101还可以配备有液位传感装置(未示出)等，该传感装置可以配置成能够给出就地信号和远传信号，其中，就地信号可以使操作人员就地读出贮液槽101中即时液位值，而远传信号可以将贮液槽101的液位状态传送至主机台或控制室。以这种方式，操作人员可以根据情况定量地补充该贮液槽101中的添加剂。此外，还可以设置液位传感装置的高液位、高高液位、低液位、低低液位信号。当贮液槽101的液位过低(例如处于低液位)时，例如产生低液位警报信号，以便于手动或自动地停止泵2101的运行和/或补充添加剂；当贮液槽101的液位过高(例如处于高液位)时，产生高液位警报信号，以手动或自动停止向贮液槽101中补充添加剂。

类似地，其他贮液槽，例如贮液槽102、103也可以具有与贮液槽101相同的配置。

以下将以其中一条添加剂管路为例进行描述。

其中的一条添加剂管路例如可以是图2中的添加剂管路1101。添加剂管路1101用于连接贮液槽101与第一磷酸管路1200。

进一步地，在添加剂管路1101上可以设置多个管件，例如，可以设置至少一个单向阀3101以防止来自其他添加剂或来自第一磷酸管路1200的磷酸返流至贮液槽101。

更进一步地，管路1101上可以设置流量控制及反馈装置，所述流量控制及反馈装置例如为流量计4101及控制阀5101。其中，流量计4101可以记录来自槽101中的添加剂的流量，也可以记录一段时间内的流量累计值，流量计4101还可以与控制阀5101形成反馈回路系统，例如该反馈回路系统可以为PID控制(比例-积分-微分控制)，即通过流量计4101的测量流量值实时地与控制阀5101形成闭环控制系统以精确控制添加剂的供应量。也可以根据所需添加剂的计算量来控制输入至第一磷酸管路1200的量，即管路1101的累计流量。

控制阀5101可以是气动型控制阀，也可以是电动型控制阀，但不限于此。优选地，控制阀5101为气动型控制阀。

类似地，其他添加剂管路，例如添加剂管路1102、1103也可以具有与添加剂管路1101相同的配置，具体而言，添加剂管路1102可以包括单向阀3102、流量计4102和控制阀5102和泵2102，添加剂管路1103可以包括单向阀3103、流量计4103和控制阀5103和泵2103。

以下将对第一磷酸管路进行详细描述。

第一磷酸管路1200用于将设置于远程的磷酸贮罐(未示出)中的磷酸输送到本实用新型的混酸系统中的第一混酸槽104中，与上述添加剂中的管路类似，第一磷酸管路1200也可以设置单向阀3200和流量控制及反馈装置(例如包括流量计4200和控制阀5200)，流量计4200和控制阀5200的控制原理与上述包括流量计4101和控制阀5101的反馈回路系统的控制原理相同。

应当理解，来自上述多个添加剂管路1101、1102、1103等的多种添加剂直接通过三通或三通阀(未示出)连接到第一磷酸管路1200，避免了添加剂管路1101、1102、1103直接连接至第一混酸槽104的内部，从而优化了第一混酸槽104内管路排布的空间，方便了清洗，同时也减少了颗粒和结垢。

第一磷酸管路1200还可以设置有支路，例如该支路可以是连接至第二混酸槽105的第二磷酸管路1201。设置第二磷酸管路1201的目的在于，当用户端例如清洗机台需要单独使用大量的磷酸而不需要添加剂时，通过打开设置在第二磷酸管路1201上的控制阀5201即可，而不必使磷酸通过第一混酸槽104。

以下将对第一混酸槽104和第二混酸槽105进行详细描述。

第一混酸槽104用于容纳上述磷酸和多种添加剂的混合酸液。来自第一磷酸管路1200的磷酸与来自各个贮液槽中的添加剂汇合至第一混酸槽104。

第二混酸槽105用于接收来自第一混酸槽104中的混合酸液，并且接收于第二混酸槽105中的混合酸液提供给下游(未示出)，例如清洗或蚀刻机台。

第一混酸槽104可以位于第二混酸槽105的高位处，以便于第一混酸槽104中的混合酸液通过重力经管路1104、1105输送至第二混酸槽105。也可以在连接第一混酸槽104和第二混酸槽105的管路1104上设置有流体输送装置，例如泵2104。通过泵2104将第一混酸槽104中的混合酸液经管路1104和管路1105输送至第二混酸槽105。

用于连接第一混酸槽104和第二混酸槽105的管路1104、1105上可以设置回流管路1106。管路1104、1105上可以设置控制阀5105和5106，以防止当输送至第二混酸槽105中的混合酸液溢出第二混酸槽105之前，能过关闭控制阀5105的同时打开控制阀5106以使混合酸液回流至第一混酸槽104。

此外，根据半导体蚀刻制程对混合酸液的温度需求，可以在第一混酸槽104和/或第二混酸槽105的内部或外部设置有加热装置(未示出)，加热装置可以为蒸汽加热或电加热，但不限于此。优选地，加热装置为电加热。类似地，第一混酸槽104和进一步地设置有至少一个温度传感计(未示出)，通过主机台设定的温度，将第一混酸槽104和/或第二混酸槽105中的混合酸液加热到预设温度。可以理解，上述温度传感计与加热装置也可形成温度PID控制，以精确控制混合酸液的温度。

根据一个实施方式，第一混酸槽104和第二混酸槽105可以设置有液位传感器(未示出)，其配置方式类似于上述贮液槽中液位传感器的配置。

此外，为了防止第一混酸槽104中的颗粒或结垢进入第二混酸槽104，可以在管路1104中设置有过滤器6001，可根据下游机台的清洗或刻蚀要求确定过滤器6001的过滤精度，例如为0.5微米、1微米、5微米、10微米等。

以上述方式，进入第二混酸槽105的混合酸液通过出口管路(未示出)供应至下游的一个或多个用户，例如清洗或刻蚀端。

本实用新型的混酸系统还可以包括控制器。在一个实施方式中，混酸系统包括的控制器可以是微控制器单元(Micro Controller Unit，MCU)，MCU根据相关的预设值或计算值控制有关参数，所述参数包括不限于流量、液位、温度、加热功率和时间等。

虽然前述内容已经参考若干具体实施方式描述了本实用新型创造的精神和原理，但是应该理解，本实用新型并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合，这种划分仅是为了表述的方便。本实用新型旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。

Claims (10)

1.一种混酸系统，用于半导体材料蚀刻，包括用于容纳包含磷酸和多种添加剂的混合酸液的第一混酸槽，所述第一混酸槽与第一磷酸管路连接，所述第一磷酸管路通过中央供酸系统将异地存储的符合蚀刻要求的磷酸供应至所述第一混酸槽，其特征在于，所述混酸系统进一步包括：

多个贮液槽，用于分别容纳所述多种添加剂，其中所述多个贮液槽的每一个通过相应的添加剂管路与所述第一磷酸管路连通；

第二混酸槽，所述第二混酸槽通过混酸管路与所述第一混酸槽连接，并配置为接收来自所述第一混酸槽中的混合酸液，其中所述第二混酸槽还具有将所述混合酸液提供至用户的出口。

2.根据权利要求1所述的混酸系统，其中，所述混酸系统进一步包括第二磷酸管路，所述第二磷酸管路流体连通地连接所述第一磷酸管路和所述第二混酸槽。

3.根据权利要求1所述的混酸系统，其中，所述多个贮液槽中的至少一个邻近所述第一和第二混酸槽布置。

4.根据权利要求3所述的混酸系统，其中，全部所述多个贮液槽邻近所述第一和第二混酸槽布置。

5.根据权利要求1所述的混酸系统，其中，所述添加剂管路和所述第一磷酸管路进一步包括单向阀，以防止液体返流。

6.根据权利要求1所述的混酸系统，其中，所述第一混酸槽和/或第二混酸槽进一步配备有加热装置。

7.根据权利要求1所述的混酸系统，其中，所述第一混酸槽和/或第二混酸槽进一步设置有温度测量装置和/或液位测量装置。

8.根据权利要求1所述的混酸系统，其中，所述添加剂管路、第一磷酸管路和第二磷酸管路中的至少一个设置有流量控制及反馈装置。

9.根据权利要求1所述的混酸系统，其中，所述第一混酸槽和所述第二混酸槽之间设置有过滤器。

10.根据权利要求1～9任一项所述的混酸系统，其中，所述系统进一步包括控制器，所述控制器配置为控制所述混酸系统的温度、流量和/或液位。

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