CN216879164U - 自动溶液配制装置和半导体处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种自动溶液配制装置和半导体处理系统。所述溶液自动配制装置包括：管线；五个旋转阀，其中第一旋转阀的至少一个选用通孔接收至少一种稀释液，第二旋转阀的共用通孔通过管线与第一旋转阀的共用通孔连通，第三旋转阀的共用通孔与第四旋转阀的一个选用通孔连通，第四旋转阀的至少一个选用通孔接收至少一种原液，第五旋转阀的至少一个选用通孔通过管线与配制液容器连通，第五旋转阀的一个选用通孔通过管线连通废液收集容器或废液排放管道；第一定量环，连通于第二旋转阀的一个选用通孔和第三旋转阀的一个选用通孔之间；第二定量环，连通于第四旋转阀的共用通孔和第五旋转阀的共用通孔之间。

Description

自动溶液配制装置和半导体处理系统

【技术领域】

本实用新型涉及溶液配制领域，特别涉及微量低浓度溶液的自动配制装置和半导体处理系统。

【背景技术】

半导体处理需要各种不同配比的配制液，尤其需要超净、精准的由各种不同化学药液按不同比例组合的各种配制液。对于各种配制液的配制，现有技术中通常都是采用量杯对不同种的液体进行人工配制，或采用计量泵来完成配制工作，这些方式不能满足那些对污染浓度及配比精度有高标准的配制液的要求。

因此，亟待提出一种超净且更精准的自动溶液配制方案，以解决上述问题。

【实用新型内容】

本实用新型的目的之一在于提供一种自动溶液配制装置，其能够实现自动溶液配制，同时能满足交叉污染低，配制精确的要求。

本实用新型的目的之二在于提供一种半导体处理系统，其能够实现各种配方溶液的自动配制，尽可能降低交叉污染，确保配制精确。

为实现上述目的，根据本实用新型的第一个方面，本实用新型提供一种自动溶液配制装置，其包括：管线；第一旋转阀、第二旋转阀、第三旋转阀、第四旋转阀和第五旋转阀，其中每个旋转阀均包括一个共用通孔和多个选用通孔，通过受控的自动旋转所述旋转阀能够将所述共用通孔与多个选用通孔中的一个选用通孔通过内部通路连通，第一旋转阀的至少一个选用通孔通过所述管线接收至少一种稀释液，第二旋转阀的共用通孔通过管线与第一旋转阀的共用通孔连通，第三旋转阀的共用通孔与第四旋转阀的一个选用通孔通过管线连通，第四旋转阀的至少一个选用通孔接收至少一种原液，第五旋转阀的至少一个选用通孔通过管线与配制液容器连通，第五旋转阀的一个选用通孔通过管线排出废液；至少一个第一定量环，其中每个第一定量环连通于第二旋转阀的一个选用通孔和第三旋转阀的一个选用通孔之间；第二定量环，连通于第四旋转阀的共用通孔和第五旋转阀的共用通孔之间。化学溶液接触到的表面可选用聚四氟乙烯等纯净且防腐的材料。如PFA的管线、PTFE的阀门部件、聚四氟乙烯或聚丙烯的容器。

根据本实用新型的另一个方面，本实用新型提供一种半导体处理系统，其包括：半导体处理装置包括：第一腔室部；可相对于第一腔室部在打开位置和关闭位置之间移动的第二腔室部，其中在第二腔室部相对于第一腔室部位于所述关闭位置时，第一腔室部和第二腔室部之间形成有微腔室，半导体晶圆能够容纳于所述微腔室内，在第二腔室部相对于第一腔室部位于所述打开位置时，所述半导体晶圆能够被取出或放入；其中，第一腔室部具有在该第一腔室部面向所述微腔室的内壁表面形成的第一槽道，第二腔室部具有在该第二腔室部面向所述微腔室的内壁表面形成的第二槽道，在第二腔室部相对于第一腔室部位于所述关闭位置且所述微腔室内容纳有半导体晶圆时，第一槽道和第二槽道连通并共同形成边缘微处理空间，容纳于所述微腔室内的半导体晶圆的外缘伸入所述边缘微处理空间，该边缘微处理空间通过边缘处理通孔与外部相通，流体通过所述边缘处理通孔进入或流出所述边缘微处理空间；根据本实用新型的第一个方面提供的所述的自动溶液配制装置。

与现有技术相比，本实用新型通过五个旋转阀能够实现各种配方溶液的自动配制，交叉污染低，配制制比例精确。

【附图说明】

结合参考附图及接下来的详细描述，本实用新型将更容易理解，其中同样的附图标记对应同样的结构部件，其中：

图1为一种半导体晶圆的结构示意图；

图2为图1的E-E剖视图；

图3为外缘处理前半导体晶圆的外缘部分的剖视图；

图4为外缘处理后半导体晶圆的外缘部分的剖视图；

图5为本实用新型中的半导体处理装置在第一实施例中的剖视示意图；

图6为图5中的圈A的放大示意图；

图7为图5中的半导体处理装置的第一腔室部的仰视图；

图8为图5中的半导体处理装置的第二腔室部的俯视图；

图9为本实用新型中的半导体处理装置在第二实施例中的剖视示意图；

图10为图9中的圈B的放大示意图；

图11为图9中的半导体处理装置的第一腔室部的仰视图；

图12为图9中的半导体处理装置的第二腔室部的俯视图；

图13为本实用新型中的流体处理装置在一个实施例的原理示意图；

图14和图15给出了本实用新型中的流体处理杯在一个实施例中的结构示意图；

图16和图17给出了本实用新型中的流体处理杯在另一个实施例中的结构示意图；和

图18示出了形成图16和图17所示的流体处理杯的杯坯件的示意图；

图19为本实用新型中的自动溶液配制装置在一个实施例中的结构示意图。

【具体实施方式】

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指与所述实施例相关的特定特征、结构或特性至少可包含于本实用新型至少一个实现方式中。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非必须都指同一个实施例，也不必须是与其他实施例互相排斥的单独或选择实施例。本实用新型中的“多个”、“若干”表示两个或两个以上。本实用新型中的“和/或”表示“和”或者“或”。

第一实施例：

半导体晶圆的精准边缘腐蚀工艺是一个挑战的工艺。它要求在实现晶圆边缘微米级的精准腐蚀的同时不损伤或污染保留部分的薄膜。在外延片制程中和先进集成电路制程中，晶圆边缘腐蚀工艺是确保薄膜形成质量，提升芯片良率的重要步骤。另外，半导体晶圆的精准边缘污染提取工艺是一个挑战的工艺。它采用微量的化学混合溶液精准扫描晶圆边缘，把边缘上的污染物溶解并提取到提取溶液中。然后用检测仪器测量提取溶液中污染物的浓度，再根据公式计算出晶圆边缘单位面积上所含有的污染物的原子数量、或离子数量、或分子数量。

请参考图1至图4，其中：图1示出了一种半导体晶圆400的结构示意图，图2为图1的E-E剖视图；图3为外缘处理前半导体晶圆的外缘的部分剖视图；图4为外缘处理后半导体晶圆的外缘部分的剖视图。如图1至图4所示，半导体晶圆400包括基材层401及形成在基材层401的第一侧表面和第二侧表面的薄膜层402。经过对半导体晶圆400的外缘部分的针对性腐蚀处理后，所述半导体晶圆400的外缘部分的薄膜层402被去除，基材层401的第一侧表面和第二侧表面得以暴露。

请参考图5至图8，其示出了本实用新型的第一实施例提供的半导体处理装置100的结构示意图，其中：图5为本实用新型中的半导体处理装置在第一实施例中的剖视示意图；图6为图5中的圈A的放大示意图；图7为图5中的半导体处理装置的第一腔室部的仰视图；图8为图5中的半导体处理装置的第二腔室部的俯视图。

请参考图5至图8，所述半导体处理装置100包括第一腔室部110和第二腔室部120。所述第一腔室部110包括第一腔室板119和自第一腔室板119的周边延伸而成的凸缘118。所述第二腔室部120包括第二腔室板129和在所述第二腔室板129的周边延伸而成的凸缘128。

所述第一腔室部110可相对于第二腔室部120在打开位置和关闭位置之间移动。在所述第一腔室部110相对于第二腔室部120处于关闭位置时，所述凸缘118与所述凸缘128配合以在第一腔室板118和第二腔室板128之间形成微腔室140，待处理半导体晶圆400能够容纳于所述微腔室140内，等待被后续处理。在所述第一腔室部110相对于第二腔室部120处于打开位置时，所述凸缘 118与所述凸缘128分开，所述待处理半导体晶圆400能够被取出或放入所述微腔室140内。

所述第一腔室部110的面向微腔室140一侧形成有环形的第一槽道116，第二腔室部120的面向所述微腔室140一侧形成有第二槽道126。在第二腔室部 120相对于第一腔室部110位于所述关闭位置且所述半导体晶圆400容纳于所述微腔室内时，所述第一槽道116和所述第二槽道126共同形成边缘微处理空间 130，容纳于所述微腔室内的半导体晶圆400的外缘伸入所述边缘微处理空间130 内。

如图5至图8所示，本实施例中，所述第一槽道116和所述第二槽道126 为环形的槽道。在第二腔室部120相对于第一腔室部110位于所述关闭位置且所述半导体晶圆400容纳于所述微腔室内时，第一腔室部110的位于所述第一槽道116的内侧的壁部表面117抵靠在所述待处理半导体晶圆400的第一侧表面上，第二腔室部120的位于所述第二槽道126的内侧的壁部表面127抵靠在所述待处理半导体晶圆400的第二侧表面上，所述第一槽道116、所述第二槽道 126合围成封闭的、环形的所述外缘微处理空间130，所述待处理半导体晶圆400 的外缘能够向外伸入至所述边缘微处理空间130内。

因此，本实施例中，所述边缘微处理空间130能够实现对所述待处理半导体晶圆400的整个外缘部分的针对性处理。

当然，所述第一槽道116和所述第二槽道126也可以设置为弧度小于360 度的弧形的槽道。此时，所述第一槽道116和所述第二槽道126之间形成封闭的、弧度小于360度的弧形的所述外缘微处理空间130。相应的，待处理半导体晶圆400的外缘的部分弧段向外伸入至所述边缘微处理空间130内。因此，此时所述边缘微处理空间130仅实现对待处理半导体晶圆400的外缘的部分弧段的针对性处理。

所述第一腔室部110具有自外部穿过该第一腔室部110以与所述边缘微处理空间130连通的至少两个边缘处理通孔112，其中：至少一个边缘处理通孔作为流体入口，至少一个边缘处理通孔作为流体出口。本实施例中设有4个所述边缘处理通孔。当然，所述第二腔室部120上也可以设置与所述边缘微处理空间130连通的边缘处理通孔。

在应用时，处理流体能够通过一个边缘处理通孔112进入所述边缘微处理空间130内，进入所述边缘微处理空间130的流体能够在所述边缘微处理空间 130内流动，此时所述处理流体能够接触到并处理所述待处理半导体晶圆400的外缘，处理过所述待处理半导体晶圆400的流体能够通过另一个边缘处理通孔 112流出，或通过设置于所述第二腔室部120上与边缘微处理空间130连通的边缘处理通孔流出。在处理过程中，可以不断的或每隔一段时间将处理流体能够通过一个边缘处理通孔112进入所述边缘微处理空间130内，所述边缘微处理空间130内的流体在处理过程中可以是流动起来的，这样可以加快处理速度。

当然，所述处理可能是对所述待处理半导体晶圆400的外缘的腐蚀处理以去除所述待处理半导体晶圆400的外缘部分的薄膜层，也可以是仅仅对所述待处理半导体晶圆400的外缘的针对性清洗等等。此外，所述处理还可以是处理流体(比如提取溶液)把所述待处理半导体晶圆400的外缘上的污染物溶解并收集到提取溶液中，然后用检测仪器测量提取溶液中污染物的浓度，再根据公式计算出晶圆边缘单位面积上所含有的污染物的原子数量、或离子数量、或分子数量。

以对所述待处理半导体晶圆400的外缘部分的薄膜层的腐蚀去除为例。结合参考图1至图4和图5至图8所示，当需要将待处理半导体晶圆400的外缘的第一侧面和第二侧面的薄膜层腐蚀去除时。只需要将相应的、对薄膜层具有腐蚀作用的处理流体经一个边缘处理通孔112通入至所述边缘微处理空间130 内，处理流体在边缘微处理空间130内流动并直接与待处理半导体晶圆400的外缘的第一侧表面和第二侧表面接触。处理流体沿垂直于所述待处理半导体晶圆400的第一侧面和第二侧面的方向向内腐蚀，从而使得待处理半导体晶圆400 的外缘的第一侧表面和第二侧表面的薄膜层402不断被腐蚀去除。如图4所示，处理完毕后，半导体晶圆400的外缘的第一侧表面和第二侧表面的薄膜层402 被腐蚀去除，半导体晶圆400的外缘的基材层401的第一侧面和第二侧面暴露出来。处理过所述待处理半导体晶圆400的流体则经其他边缘处理通孔流出。

可见，基于所述边缘微处理空间130，本实施例中的半导体处理装置100只需要消耗少量的处理流体能够实现对一片所述待处理半导体晶圆400的外缘的针对性腐蚀处理，其极大地降低了处理成本。此外，与现有技术中的干法装置相比，本实施例中的半导体处理装置100具有结构简单、使用方便，对操作人员的操作技能要求低的显著优势。

可见，本实施例提供的半导体处理装置100可以实现对所述待处理半导体晶圆400的外缘的针对性处理。此外，通过控制所述处理流体在所述待处理半导体晶圆400内的流速，可以节约处理流体的用量。继续参考如图5至图6所示，本实施例中，所述第一腔室部110还具有形成于所述第一腔室部110面向所述微腔室的内壁表面上的第一凹陷部115，所述第一凹陷部位于所述第一槽道 116的内侧，所述第二腔室部120还具有形成于所述第二腔室部120面向所述微腔室的内壁表面上的第二凹陷部125，所述第二凹陷部位于所述第二槽道126的内侧。第一凹陷部115和第二凹陷部125也是环形。在所述第二腔室部120相对于第一腔室部110位于所述关闭位置且所述待处理半导体晶圆400容纳于所述微腔室内时，所述待处理半导体晶圆400的第二侧表面的部分区域遮盖住所述第二凹陷部125的顶部以形成第二内侧微空间，所述待处理半导体晶圆400 的第一侧表面的部分区域遮盖住所述第一凹陷部115的顶部以形成第一内侧微空间，第一内侧微空间和第二内侧微空间位于所述边缘微处理空间130的内侧。

对应的，第一腔室部110具有与第一凹陷部115连通的第一内侧处理通孔，第二腔室部120具有与第二凹陷部125连通的第二内侧处理通孔。在利用所述边缘微处理空间130腐蚀所述半导体晶圆400的边缘时，可以向第一凹陷部115 和第二凹陷部125内引入液体或气体，比如水或氮气等，即向第一内侧微空间和第二内侧微空间引入液体或气体，以防止边缘微处理空间130内的液体向内渗透。

同样的，所述第一凹陷部115和第二凹陷部125也可以是弧形。

继续参考如图5至图6所示，本实施例中，第二腔室部120和第一腔室部 110在处于关闭位置时，其中部还形成有微腔室140，第二腔室部120具有与微腔室140连通的中部处理通孔123，第一腔室部110具有与微腔室140连通的中部处理通孔113。

参考如图6所示的，第一腔室部110上具有位于第一槽道116外侧的密封接合部210，第二腔室部120上具有与密封接合部210对应的接合凹槽122。所述密封接合部210包括位于末端的导引面211和位于内侧的内侧表面212。在第二腔室部120相对于第一腔室部110位于所述关闭位置时，密封接合部210的末端伸入所述接合凹槽122，其内侧表面212的末端部分与所述接合凹槽122的槽壁密封配合，其内侧表面212的上端部分形成所述外缘微处理空间130的外侧面。这样可以进一步的减少，外缘微处理空间130的空间。此外，密封接合部210的内侧表面212的末端部分与所述接合凹槽122的槽壁的密封面位于所述外缘微处理空间130下方，并且该密封面垂直于半导体晶圆400的延伸方向，这样的设置可以使得第一腔室部110的位于所述第一槽道116的内侧的壁部表面117与在所述待处理半导体晶圆400的第一侧表面抵靠的更紧密，第二腔室部120的位于所述第二槽道126的内侧的壁部表面127与所述待处理半导体晶圆400的第二侧表面抵靠的更紧密，避免腐蚀液向内渗透。

在图6的实施例中，在第二腔室部120相对于第一腔室部110关闭过程中，所述密封接合部210的内侧表面212可以实现对所述半导体晶圆140的中心定位，即如果所述半导体晶圆140在放置时的中心与期望中心有偏差，那么所述密封接合部210的内侧表面212也可以通过挤靠所述半导体晶圆140以使得其中心被校正至期望中心。在一个示例中，在进行边缘处理时，需要半导体晶圆 140的中心偏差不超过0.2mm，采用本实用新型的这种方式，可以将中心偏差调整至0.1mm内。所述导引面211可以在第一腔室部110和第二腔室部120关闭时，导引所述密封接合部210进入所述接合凹槽122。所述密封接合部210可以卡在所述接合凹槽122内。

参考如图5所示的，第一腔室部110包括有定位槽114，第二腔室部120包括有定位柱124，可以使得第一腔室部110和第二腔室部120在关闭时能够被正确定位。在第一腔室部110和第二腔室部120在关闭过程中，所述定位柱124 先与定位槽114进行定位配合，以便实现初始定位，随后密封接合部210的末端伸入所述接合凹槽122。

在一个实施例中，利用本实用新型中的半导体处理装置100进行氧化硅晶圆边缘腐蚀工艺，具体方法可以包括关闭腔体、HF酸腐蚀、DIW冲洗、IPA冲洗以及氮气吹干，然后开腔取出晶圆。其中HF酸腐蚀、DIW(去离子水)冲洗和 IPA(异丙醇)冲洗的具体过程都可以参照上述所述的流程进行操作。特别的，在 HF酸腐蚀过程中，可以向第一凹陷部115和第二凹陷部125内引入液体或气体，比如水或氮气等，以防止边缘微处理空间130内的液体向内渗透。

如上所述的，还可以利用本实用新型中的半导体处理装置100对所述待处理半导体晶圆400的外缘上的污染物进行提取检测，采用各种单一或混合液体，与晶圆边缘的污染物反应，将其溶解、收集到液体中；然后采用检测仪器定性定量测量提取液体中的污染物，其方式类似，这里就不再重复细述了。

第二实施例

请参考图9至图12，其示出了本实用新型的第二实施例提供的半导体处理装置200的结构示意图，其中：图9为本实用新型中的半导体处理装置在第一实施例中的剖视示意图；图10为图9中的圈B的放大示意图；图11为图9中的半导体处理装置的第一腔室部的仰视图；图12为图9中的半导体处理装置的第二腔室部的俯视图。

第二实施例中的半导体处理装置200与第一实施例中的半导体处理装置100 的结构大部分相同，因此它们相同的部分都采用了同样的标记，两者的不同之处主要是：半导体处理装置200的密封接合部310和半导体处理装置100的密封接合部210的结构有一些不同。

如图10所示，第一腔室部110上具有位于第一槽道116外侧的所述密封接合部310，第二腔室部120上具有与密封接合部210对应的接合凹槽122。

所述密封接合部310包括位于末端的导引面311、位于内侧上端的内侧表面 312以及位于内侧末端的凸块313。在第二腔室部120相对于第一腔室部110位于所述关闭位置时，密封接合部310的末端伸入所述接合凹槽122，其凸块313 与所述接合凹槽122的槽壁密封配合，其内侧表面312形成所述外缘微处理空间130的外侧面。所述内侧表面312与所述半导体晶圆400的外边缘仍有一段距离的间隔。

密封接合部310的凸块313与所述接合凹槽122的槽壁形成的密封面位于所述外缘微处理空间130下方，并且该密封面垂直于半导体晶圆400的延伸方向，这样的设置可以使得第一腔室部110的位于所述第一槽道116的内侧的壁部表面117与在所述待处理半导体晶圆400的第一侧表面抵靠的更紧密，第二腔室部120的位于所述第二槽道126的内侧的壁部表面127与所述待处理半导体晶圆400的第二侧表面抵靠的更紧密，避免腐蚀液向内渗透。

在图10的实施例中，在第二腔室部120相对于第一腔室部110关闭过程中，所述密封接合部310的凸块313可以实现对所述半导体晶圆140的中心定位，即如果所述半导体晶圆140在放置时的中心与期望中心有偏差，那么所述密封接合部310的凸块313也可以通过挤靠所述半导体晶圆140以使得其中心被校正至期望中心。

由于所述内侧表面312与所述半导体晶圆400的外边缘仍有一段距离的间隔。这样在第二腔室部120相对于第一腔室部110脱离时，所述半导体晶圆140 可以不容易被所述密封接合部310夹住。

在另一个实施例中，也可以不利用所述凸块313对所述半导体晶圆140进行中心定位，即所述凸块313不会接触到所述半导体晶圆140的边缘。而可以用第一槽道116的壁部边缘来实现所述半导体晶圆140的中心定位。

第三实施例

图13为本实用新型中的流体处理装置600在一个实施例的原理示意图。

在一个实施例中，本实用新型中的流体处理装置600可以配合第一实施例和第二实施例中的半导体处理装置100或200一起工作，此时形成一种半导体处理系统。具体的，所述流体处理装置600可以通过边缘处理通孔向所述边缘微处理空间130引入流体，还可以通过边缘处理通孔从所述边缘微处理空间130 引出流体。在一个实施例中，从所述边缘微处理空间130引出的含有污染物的提取溶液可以被引入所述流体处理装置600，所述提取溶液可以在流体处理装置 600中被稀释或其他处理后，转送给一个或多个检测仪器，用检测仪器测量提取溶液中污染物的浓度。当然，在其他实施例中，该流体处理装置也可以与其他装置配合工作，以给其提供流体或导出流体。

如图13所示的，所述流体处理装置600包括流体容器610、第一旋转阀621、第二旋转阀622以及连接各个部件的管线630。

每个旋转阀621和622均包括一个共有通孔和多个可选通孔(1-8)。通过旋转每个旋转阀620可以将所述共有通孔与多个可选通孔(1-8)中的任何一个通过内部通路连通，各个可选通孔之间互相不连通。所述可选通孔的个数可以根据需要选择。每个旋转阀的转动都是可以被外部控制单元自动控制的，外部控制单元希望每个旋转阀旋转至某个可选通孔，该旋转阀就可以旋转至某个可选通孔。

在图13所示的实施例中，第一旋转阀621的可选通孔1、5-8被堵头密封，可选通孔2通过管线与第一氮气口连通，该第一氮气口可以用于从容器610的顶部输入氮气，提供正压力，可用于向流体容器610从上至下吹扫氮气。第一旋转阀621的可选通孔3通过管线与第一样品引入口连通，第一样品引入口用于向流体容器610中送入第一液体样品。第一旋转阀621的可选通孔4通过管线与第一清洗溶液口连通，该第一清洗溶液口用于向流体容器610中送入清洗溶液。第二旋转阀622的可选通孔1、5、8被堵头密封，可选通孔2通过管线与第二氮气口连通，该第二氮气口可以用从容器610的底部输入氮气，当容器底部有液体时，从容器底部输入的氮气必须穿过容器底部的液体，进入液体上面的空间。当该氮气穿过容器底部的液体时会搅动液体，帮助液体混合，可用于向流体容器610由下至上吹扫氮气。第二旋转阀622的可选通孔3通过管线与第二样品引入口连通，第二样品引入口用于从流体容器610的底部向流体容器610中送入第二液体样品。第二旋转阀622的可选通孔4通过管线与第二清洗溶液口连通，该第二清洗溶液口用于从流体容器610的底部送入清洗溶液。第二旋转阀622的可选通孔7通过管线与样品引出口连通，以与将流体容器610 内的液体样品引出。第二旋转阀622的可选通孔6通过管线与第二废物出口连通，以将废液/废气(废液、或废气、或废气和废液的混合物)引出。通常，每个旋转阀621和622的可选通孔1为阀门的起始选通位置，并且可选通孔1通过堵头密封，在该情况下旋转阀621和622的各个孔位之间互不相通。

在另一个实施例中，所述氮气也可以被其他稳定气体(比如惰性气体等) 代替，所述氮气口也可以被统称为气体口。在这个实施例中，显示了两个旋转阀，实际上，还可以设置三个或更多个旋转阀，以进行多个液体样品的混合和引出。不论如何，至少有一个旋转阀(比如第二旋转阀622)有一个可选通孔与样品引出口连通，以用于排出混合后的液体样品。每个旋转阀均有一个连通孔与氮气口连通，有一个连通孔与样品引入口连通，还有一个连通孔与清洗溶液口连通。

所述流体容器610的内部形成腔体，所述流体容器610的顶部开设有与所述腔体连通的一个或多个通孔，所述流体容器610的底部开设有与所述腔体连通的一个或多个通孔。位于所述顶部的一个通孔613(比如位于顶部侧面的通孔) 可以通过管线630与第一旋转阀621的共有通孔连通，位于所述顶部的另一个通孔613(比如位于顶部中央的)可以通过管线630与第一废物出口连通，以排除废液或废气，位于底部的一个通孔可以通过管线630与第二旋转阀621的共有通孔连通。

图14和图15给出了本实用新型中的流体容器610在一个实施例中的结构示意图。如图14和图15所示的，所述流体容器610包括杯体611和杯盖612。所述杯盖612与杯体611可通过螺纹拧紧密封。在其他实施例中，所述杯盖612 可以与所述杯体611是一体设置的，此时“杯盖”就不再是可以从杯体上拿下的盖子，本文中的杯盖是广义概念，不仅仅指杯的盖。所述杯体611内定义形成有腔体619。所述杯盖612上开设有多个通孔613，所述通孔与所述腔体619 连通，其中有一个通孔613位于所述杯盖612的顶部，其他几个通孔位于所述杯盖612的侧部。所述杯体611的底部也设置有一个通孔613，所述通孔与所述腔体619连通。结合图13所示的，在图14和图15中的所述流体容器610应用于所述流体处理装置600中时，所述杯盖612的一个通孔613(比如位于杯盖侧面的通孔)可以通过管线630与第一旋转阀621的共有通孔连通，所述杯盖612 的一个通孔613(比如位于顶部的)可以通过管线630排除废液或废气，位于底部的一个通孔可以通过管线630与第二旋转阀622的共有通孔连通。

图图16和图图17给出了本实用新型中的流体容器610在另一个实施例中的结构示意图。如图图16和图图17所示的，所述流体容器610包括杯体614、位于杯体614一端的杯头部615和位于杯体614另一端的杯尾部616。杯体614、杯头部615和杯尾部616是一体的。所述杯体614内定义形成有腔体619。所述杯头部615上开设有多个通孔613，所述通孔与所述腔体619连通，其中有一个通孔613位于所述杯头部615的顶部，其他几个通孔位于所述杯头部615的侧部。所述杯尾部616上开设有多个通孔613，所述通孔与所述腔体619连通，其中有一个通孔613位于所述杯为部615的底部，其他几个通孔位于所述杯尾部 615的侧部。在一个实施例中，图图18示出了形成图图16和图图17所示的流体容器610的杯坯件617的示意图。如图图18所示的，两个杯坯件617焊接在一起就可以形成图图16和图图17所示的流体容器610。

结合图13所示的，在图图16和图图17中的所述流体容器610应用于所述流体处理装置600中时，所述杯头部615的一个通孔613(比如位于杯头部615 侧面的通孔)可以通过管线630与第一旋转阀621的共有通孔连通，所述杯头部615的一个通孔613(比如位于杯头部615中央通孔)可以通过管线630排除废液或废气，所述杯尾部615的一个通孔可以通过管线630与第二旋转阀622 的共有通孔连通。

下面介绍所述流体处理装置600的工作原理。

一、所述流体容器610通过第一旋转阀621接收第一液体样品。

接收第一液体样品前，第一旋转阀621与第二旋转阀622均旋转至可选通孔1(即将可选通孔1与共有通孔选通)，各管线均无液体。将第一旋转阀621 旋转至可选通孔3，第一液体样品通过管线630、第一旋转阀621进入所述流体容器610中。如第一液体样品中有气泡，这些气泡会通过流体容器610的顶部的通孔以及管线进行废液或废气排除。在第一液体样品接收完成后，第一旋转阀621旋转至可选通孔2，通过氮气将第一旋转阀621与流体容器610之间的管线630中的液体全部送入流体容器610。

二、所述流体容器610通过第二旋转阀622接收第二液体样品。

接收第二液体样品前，第一旋转阀621与第二旋转阀622均旋转至可选通孔1(即将可选通孔1与共有通孔选通)，各管线均无液体。将第二旋转阀622 旋转至可选通孔3，第二液体样品通过管线630、第二旋转阀622进入所述流体容器610中。如第二液体样品中有气泡，这些气泡会通过流体容器610的顶部的通孔以及管线进行废液或废气排除。在第二液体样品接收完成后，第二旋转阀622旋转至可选通孔2，通过氮气将第二旋转阀622与流体容器610之间的管线630中的液体全部送入流体容器610。

三、所述流体容器610对液体样品进行混合。

将第二旋转阀622旋转至可选通孔2，将氮气通入所述流体容器610中进行鼓泡，通过鼓泡的方法将所述流体容器610中的液体样品(比如第一液体样品和第二液体样品)混合均匀。鼓泡结束后，将第二旋转阀622切换至旋转至可选通孔1。

四、将液体样品从所述流体容器610中引出。

将第二旋转阀622旋转至可选通孔7，所述流体容器610中液体样品经过第二旋转阀622的可选通孔7被引出。

五、所述流体容器610的清洗。

在所述流体容器610的液体样品被引出后，或者其他需要的时候，可以将第一旋转阀621旋转至可选通孔4，将清洗溶液引入所述流体容器610，多出的清洗溶液可以通过所述流体容器610顶部的通孔溢流以进行废液排除；也可以同时将第二旋转阀622切换至可选通孔6，让所述流体容器610中的清洗溶液排入废液中。将第一旋转阀621切换至可选通孔2，将第一旋转阀621与所述流体容器610之间连接管线630中的清洗溶液吹入所述流体容器610中。

将第二旋转阀622切换至可选通孔4，将清洗溶液引入所述流体容器610中，多出的清洗溶液可以通过所述流体容器610顶部的通孔溢流以进行废液排除；将第二旋转阀622切换至可选通孔2，将第二旋转阀622与所述流体容器610之间连接管线630中的清洗溶液吹入所述流体容器610中。

最后，将第二旋转阀622切换至可选通孔6，将所述流体容器610中所有清洗溶液排入废液中。将第一旋转阀门621与第二旋转阀622切换至可选通孔1，完成所述流体容器610以及管线630的清洗。

这样，所述流体容器610可以方便的实现液体样品的引入、混合以及引出，以及所述流体容器620的清洗。

所述流体容器610可连接多个旋转阀，设置多个液体样品进入口，用于接收不同来源的液体样品，且每条通路都配有相应的清洗口(连接清洗溶液的端口)，用于流体容器610及连接管线的清洗，防止交叉污染。

所述流体容器610的底部最低点有一个通孔连接旋转阀，用于液体样品的引出以及所述流体容器610中的清洗溶液的排放，还可以设置为液体样品的进入口。也可以设置多个液体样品的引出口，用于向不同的液体样品使用端传输样品。

对于非均一的液体样品，如液体样品中有气泡，其进入所述流体容器610 后，气泡通过所述流体容器610的顶部中心的通孔直接排出；如液体样品前后组分比例不同，进入所述流体容器610后首先自然混合，如自然混合不均匀，可通过所述流体容器610的底部中心的通孔通入氮气鼓泡的方式进行混合。通过以上设计，可使液体样品引出时成为无气泡的均一液体样品，方便使用端的使用。

所述流体容器610的总容量通常小于200毫升，比如5毫升，30毫升。利用本实用新型中的流体处理装置600，可以实时的利用多种液体样品配比成需要的混合液体样品，并将所述混合液体样品向外供应，比如提供给所述半导体处理装置，从而能够实现在线实时处理。

在一个实施例中，所述第一液体样品可以为从所述边缘微处理空间130引出的含有污染物的提取溶液，所述第二液体样品可以为稀释溶液。从样品引出口引出的液体样品可以被引入到检测仪器中以测量提取溶液中污染物的浓度。这样可以进行在线的、实时的边缘污染物的检测。

根据本实用新型的另一个方面，本实用新型还提出一种基于所述流体处理装置600的流体处理方法，其包括：所述流体容器610通过第一旋转阀621接收第一液体样品和第二液体样品；对所述流体容器610内的液体样品进行混合；将所述流体容器610中的液体样品引出；对所述流体处理装置600的清洗。具体内容与所述流体处理装置600的介绍相似，此处不再重复。

第四实施例

图19为本实用新型中的自动溶液配制装置900在一个实施例的原理示意图。

在一个实施例中，本实用新型中的自动溶液配制装置900可以配合第三实施例所述流体处理装置600工作，以形成流体处理系统。所述自动溶液配制装置900获取的配制溶液可以作为所述流体处理装置600的一种样品溶液，或者，所述流体处理装置600获得的混合液体样品也可以作为所述自动溶液配制装置 900的一种原液。

在另一个实施例中，本实用新型中的自动溶液配制装置900可以配合的半导体处理装置100或200一起工作，此时形成一种半导体处理系统。具体的，所述自动溶液配制装置900提供的配制溶液可以通过边缘处理通孔被引入所述边缘微处理空间130，还可以通过边缘处理通孔从所述边缘微处理空间130引出流体作为所述自动溶液配制装置900的一种原液。当然，在其他实施例中，该流体处理装置也可以与其他装置配合工作，以给其提供流体或导出流体。

在再一个实施例中，本实用新型中的自动溶液配制装置900、所述流体处理装置600和所述半导体处理装置100或200可以配合在一起工作，此时形成一种半导体处理系统。

如图19所示的，所述自动溶液配制装置900包括第一旋转阀911、第二旋转阀912、第三旋转阀913、第四旋转阀914、第五旋转阀915、连通于第二旋转阀912和第三旋转阀913之间的一个或多个第一定量环921和922、连通于第四旋转阀914和第五旋转阀915之间的第二定量环923、连通于各个部件之间的管线930。

每个旋转阀911-915均包括一个共用通孔和一个或多个选用通孔(1-8)。每个旋转阀911-915受控的自动旋转可以将所述共用通孔与一个或多个选用通孔(1-8) 中的任何一个通过内部通路连通，各个选用通孔之间互相不连通。所述共用通孔位于中心，各个选用通孔围绕所述共用通孔设置在周边。所述选用通孔的个数可以根据需要选择。在图19中，每个旋转阀的选用通孔的个数都可以根据需要设置，比如设置2、3、6或其他数目。每个旋转阀的转动或旋转都是可以被外部控制单元自动控制的，外部控制单元希望每个旋转阀旋转至某个选用通孔，该旋转阀就可以自动旋转至某个选用通孔。

在图19所示的实施例中，第一旋转阀911的选用通孔1、3-6被堵头密封，选用通孔2通过管线与氮气口连通，该氮气口可以用于向第一旋转阀911吹入氮气，可用于提供正压力。第一旋转阀911的选用通孔8通过管线接收第一稀释液941，第一旋转阀911的选用通孔7通过管线接收第二稀释液942。

第二旋转阀912的选用通孔1-6被堵头密封。第三旋转阀913的选用通孔1、 4-8被堵头密封。第二旋转阀912的选用通孔8通过一个第一定量环921与第三旋转阀913的选用通孔2连通，第二旋转阀912的选用通孔7通过另一个第一定量环922与第三旋转阀913的选用通孔3连通。第二旋转阀912的共用通孔通过管线930与第一旋转阀911的共用通孔连通。

第四旋转阀914的选用通孔1、4-7被堵头密封。第四旋转阀914的选用通孔8与第三旋转阀913的共用通孔通过管线930连通。第四旋转阀914的选用通孔2通过管线930接收第一原液943、第四旋转阀914的选用通孔3通过管线 930接收第二原液944。第四旋转阀914的共用通孔通过第二定量环923与第五旋转阀915的共用通孔连通。

第五旋转阀915的选用通孔1、3-6被堵头密封，第五旋转阀915的选用通孔8用于排出第一配制液945，第五旋转阀915的选用通孔7用于排出第二配制液946。第五旋转阀915的选用通孔2用于利用真空排出废液947。

在另一个实施例中，所述氮气也可以被其他稳定气体(比如惰性气体等) 代替。在这个实施例中，显示了两种稀释液、两种原液、两种配制液。在其他实施例中，还可以有一种稀释液、一种原液、一种配制液，此时各个旋转阀也需要将相应的选用通孔用堵头密封，只留与一种稀释液连通的选用通孔，与一种原液连通的选用通孔，与一种配制液连通的选用通孔。在另一个实施例中，还可以有三种或更多种稀释液、三种或更多种原液、三种或更多种配制液，此时，各个旋转阀也需要设置相应数目的选用通孔与对应的稀释液连通，也需要设置相应数目的选用通孔与对应的原液连通，还需要设置相应数目的选用通孔与对应的配制液。

定量环为一段有一定内部容积的管子，通过测量管子内径与长度可计算其理论容积，液体充满定量环后通过两端的阀门切换可获得固定体积的液体。定量环的容积可采用重量法实现精准测定。每个定量环921、922和923都可以容纳一定容量的液体，比如1ml，10ml，100ml或更小容量的液体。所述定量环提供的容量非常准确。第一定量环921和922的容量可以不同，所述容量可以根据需要设置。第二定量环923的容量可以与第一定量环923不同，所述容量同样可以根据应用的需要设置。通过事先配制第一定量环和第二定量环的容量，可以精确设定配制液中稀释液和原液的比例。在图19给出的实施例中，采用了两个第一定量环921和922，在一个替换的实施例中，可以只采用一个第一定量环921，在另一个实施例中，可以采用三个或更多个第一定量环。在图19给出的实施例中，采用了一个第二定量环923，在其他实施例中，也可以采用多个第二定量环。

所述稀释液941和942、所述原液943、944、配制液945和946可以被盛放在相应的容器中，也可以通过管线实时传输而来。所述废液947可以被放置于废液容器中，也可以通过管线被排出。

下面介绍一下以稀释液、原液、配制液为常压，废液为负压，将第一稀释液941与第一原液943按照一定比例混合为例说明该自动溶液稀释配制装置900 工作原理。

首先，将第一稀释液传送至第一定量环921中。

在一个实施例中，使第一旋转阀911的共用通孔与其选用通孔8连通，即与第一稀释液941连通；使第二旋转阀912的共用通孔与其选用通孔8连通；使第三旋转阀913的共用通孔与其选用通孔2连通；使第四旋转阀914的共用通孔与其选用通孔8连通；使第五旋转阀915的共用通孔与其选用通孔2连通，以接通废液容器，所述废液容器内为负压。本文中可以用某个端口的负压或正压的方式来驱动液体的流动。

当第一旋转阀911的共用通孔与选用通孔8连通后，即接通了第一稀释液 941。所述废液容器内的负压会让第一稀释液941可以经过第一旋转阀911的选用通孔8进入第一旋转阀911，而从第一旋转阀911的共用通孔出来，由第二旋转阀912的共用通孔进入第二旋转阀912；再从第二旋转阀912的选用通孔8出来，经过第一定量环921后由第三旋转阀913的选用通孔2进入第三旋转阀913；再从第三旋转阀913的共用通孔流出；之后从第四旋转阀914的选用通孔8进入第四旋转阀914，从第四旋转阀914的共用通孔出来，经过第三定量环923，从第五旋转阀915的共用通孔进入第五旋转阀915；最后从第五旋转阀915的选用通孔2出来，流入废液容器，让第一稀释液941在上述通道流动一段时间，由于废液容器为负压或真空，第一稀释液941通过管路流经各个旋转阀、定量环以及连接管线进入废液容器，对旋转阀、定量环以及连接管线进行冲洗并排出气泡。

同样的，在另一个实施例中，也可以采用类似的方式将第一稀释液传送至另一个第一定量环922中，只需要调整第二旋转阀912和第三旋转阀913接通与该另一个第一定量环922相应的选用通孔即可，即第二旋转阀912由选用通孔6切换为选用通孔7，第三旋转阀913由选用通孔2切换为选用通孔3，此时由于更换了第一定量环，因此配液比例则发生了变化。在再一个实施例中，还可以采用类似的方式将第二稀释液942传送至第一定量环921或922中，只需要调整第一旋转阀911由选用通孔8切换为与第二稀释液942连通的选用通孔7就可以了。

之后，将第一原液943传送至第二定量环923中。

在一个实施例中，使第四旋转阀门914的共用通孔从与其选用通孔8连通变成与其选用通孔2连通，即连通第一原液943。由于废液容器为负压或真空，第一原液943通过管线930流经第四旋转阀914的选用通孔2进入第四旋转阀，再从第四旋转阀914的共用通孔出来，经过第二定量环923，从第五旋转阀915 的共用通孔进入旋转阀915，再从第五旋转阀915的选用通孔2出来流入废液容器，让第一原液943在此通道流动一段时间，对管线进行润洗并排出气泡。

同样的，在另一个实施例中，也可以采用类似的方式将第二原液944传送至第二定量环923中，只需要所述第四旋转阀914由选用通孔2切换至选用通孔3，即连通第二原液944。

随后，将第一稀释液941和第一原液943传送至第一配制液945的容器中。

在一个实施例中，使第一旋转阀门911的共用通孔从与其选用通孔8连通改变成与其选用通孔2连通，使第四旋转阀门914的共用通孔从与其选用通孔2 连通改变成与其选用通孔8连通，使第五旋转阀915的共用通孔从与其选用通孔2连通改变成与其选用通孔8连通。氮气的压力使管线930中所有的液体，其中包括第一定量环921中的第一稀释液和第二定量环913中的第一原液943 全部进入第一配制液945的容器(比如配液瓶)中，完成自动精确配制低浓度化学溶液的操作。

同样的，在另一个实施例中，可以采用类似的方式将第二稀释液942和第二原液944传送至第二配制液946的容器(比如配液瓶2)中，此时需要将所述第五旋转阀915由选用通孔8切换为选用通孔7。

所配制的溶液(即第一配制液945)浓度C_稀可根据公式1计算：

◆C_原＝第一原液的浓度；

◆V_定1＝第一定量环921的体积；

◆V_定3＝第二定量环923的体积；

◆V_连12＝第一旋转阀911的共用通孔与第二旋转阀912的共用通孔之间的管线的体积；

◆V_连34＝第三旋转阀913的共用通孔与第四旋转阀914的选用通孔8之间的管连的体积；

◆V_阀1＝第一旋转阀911的固有体积

◆V_阀2＝第二阀门912的固有体积

◆V_阀3＝第三阀门913的固有体积

◆V_阀4＝第四阀门914的固有体积

◆V_阀5＝第五阀门915的固有体积

◆V_原＝第一原液的体积＝V_定3+V_阀4+V_阀5

◆V_稀＝第一稀释液的体积＝V_定1+V_阀1+V_阀2+V_阀3+V_连12+V_连34

◆得

整个稀释过程中第一稀释液的量为第一旋转阀、第二旋转阀和第三旋转阀的阀头容积、第一定量环921的容积、第一旋转阀的共用通孔与第二旋转阀的共用通孔之间的管线的容积、第三旋转阀的共用通孔与第四旋转阀的选用通孔8 之间的管线的容积之和。通过选择位于第二旋转阀和第三旋转阀之间不同容积的定量环(例如选择另一个第一定量环922)可以切换不同的稀释液量。稀释过程中原液的量为第四旋转阀和第五旋转阀的阀头容积、第二定量环923的容积之和，在不更改第二定量环923容积的情况下，原液的体积为定值。通过改变第二旋转阀和第三旋转阀之间的第一定量环即可改变原液的稀释比例。

本实用新型中的自动溶液稀释装置具有如下特点：

1)，可以选择1种或多于1种的稀释液，及1种或多于1种的原液，配制不同成分的配制液；

2)，选择1个及多个稀释比例，满足不同浓度的配制液需求；

3)，流路中除了配制液瓶与第五旋转阀之间的管线无法清洗，其他部件在配液之前均通过稀释液或原液冲洗，冲洗完后的废液排入废液瓶，该冲洗能确保了溶液配制过程中没有污染引入；

4)，在溶液配制过程中，原液先流出，稀释液随后经过原液度量和排放路径流出，管线中所有原液流经的地方都被随后的稀释液清洗干净，所有的原液都被稀释液带到配制液容器里，保证稀释过程中无原液丢失的同时将交叉污染降至最低；确保稀释的精准性。

5)，溶液配制过程仅通过旋转阀门的旋转完成，稀释液与原液的体积定量重复性高，可通过采用尽可能短和细小内径连接管线，以降低由于阀门和连接管线产生的固有体积，通过实验，采用精准的重量法，精确测量装置的总固有体积，以实现超低浓度化学溶的精准自动配制。

上述说明已经充分揭露了本实用新型的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本实用新型的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本实用新型的权利要求书的范围。相应地，本实用新型的权利要求的范围也并不仅仅局限于所述具体实施方式。

Claims (5)

1.一种自动溶液配制装置，其特征在于，其包括：

管线；

第一旋转阀、第二旋转阀、第三旋转阀、第四旋转阀和第五旋转阀，其中每个旋转阀均包括一个共用通孔和多个选用通孔，通过受控的自动旋转所述旋转阀能够将所述共用通孔与多个选用通孔中的一个选用通孔通过内部通路连通，第一旋转阀的至少一个选用通孔通过所述管线接收至少一种稀释液，第二旋转阀的共用通孔通过管线与第一旋转阀的共用通孔连通，第三旋转阀的共用通孔与第四旋转阀的一个选用通孔通过管线连通，第四旋转阀的至少一个选用通孔接收至少一种原液，第五旋转阀的至少一个选用通孔通过管线与配制液容器连通，第五旋转阀的一个选用通孔通过管线排出废液；

至少一个第一定量环，其中每个第一定量环连通于第二旋转阀的一个选用通孔和第三旋转阀的一个选用通孔之间；

第二定量环，连通于第四旋转阀的共用通孔和第五旋转阀的共用通孔之间。

2.根据权利要求1所述的自动溶液配制装置，其特征在于，第一定量环为两个，两个第一定量环的容积不同，

所述原液包括第一原液和第二原液，配制液溶器包括第一配制液容器和第二配制液容器，稀释液包括第一稀释液和第二稀释液，

通过配制第一旋转阀、第二旋转阀、第三旋转阀能够将每种稀释液传送至两个第一定量环的任何一个中，

通过配制第四旋转阀能够将每种原液传送至第二定量环，

通过配制第五旋转阀能够将配制液排入每个配制液容器中。

3.根据权利要求1所述的自动溶液配制装置，其特征在于，排出废液处提供真空为负压，氮气为正压。

4.一种半导体处理系统，其包括：

半导体处理装置包括：第一腔室部；可相对于第一腔室部在打开位置和关闭位置之间移动的第二腔室部，其中在第二腔室部相对于第一腔室部位于所述关闭位置时，第一腔室部和第二腔室部之间形成有微腔室，半导体晶圆能够容纳于所述微腔室内，在第二腔室部相对于第一腔室部位于所述打开位置时，所述半导体晶圆能够被取出或放入；其中，第一腔室部具有在该第一腔室部面向所述微腔室的内壁表面形成的第一槽道，第二腔室部具有在该第二腔室部面向所述微腔室的内壁表面形成的第二槽道，在第二腔室部相对于第一腔室部位于所述关闭位置且所述微腔室内容纳有半导体晶圆时，第一槽道和第二槽道连通并共同形成边缘微处理空间，容纳于所述微腔室内的半导体晶圆的外缘伸入所述边缘微处理空间，该边缘微处理空间通过边缘处理通孔与外部相通，流体通过所述边缘处理通孔进入或流出所述边缘微处理空间；

如权利要求1-3任一所述的自动溶液配制装置。

5.根据权利要求4所述的半导体处理系统，其特征在于，第一腔室部上具有位于第一槽道外侧的密封接合部，第二腔室部上具有与密封接合部对应的接合凹槽；

所述半导体晶圆的外缘的第一侧表面、第二侧表面和外端面暴露于所述边缘微处理空间，所述边缘处理通孔中的一个或多个作为流体入口，所述边缘处理通孔中的一个或多个作为流体出口，

所述边缘微处理空间为环形或弧形，所述半导体晶圆的外缘伸入所述边缘微处理空间，所述边缘微处理空间为封闭空间，通过边缘处理通孔与外部相通；

所述第一槽道的内侧壁部顶面抵靠在靠近所述第一腔室部的所述半导体晶圆的第一侧表面上，所述第二槽道的内侧壁部顶面抵靠在靠近所述第二腔室部的所述半导体晶圆的第二侧表面上。

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