TW408382B - Liquid level control method and apparatus - Google Patents

Description

3954twr.d〇c/008 408382 A7 B7 經濟部中央標準局貝工消费合作社印裝 五、發明説明（丨） 本發明是有關於一種液位控制之方法及裝置，且特別 是有關於一種半導體晶片淸洗機台之液位控制之方法及裝 置。 在積體電路元件的製程中，幾乎在進行每一個化學步 驟之前或之後’例如’化學氣相沈積、乾式或濕式蝕刻都 必須經由淸洗的步驟，以去除附著於晶片上的有機物、無 機物或微粒（Particle)。 習知的淸洗晶片的流程’係採用一種多槽式(Multi-bath) 的方法。亦即在淸洗流程中使用多個淸洗機台，將—#曰 Ji-U曰白 片接著一批晶片輪流依序地置入各淸洗機台中淸洗D在淸 洗過程中，機台內溶液之濃度，易隨著時間而改變，這是 由於晶片移出機台時會帶走少許溶液，或是溶液中之水份 和化學藥品蒸發等原因所造成的。爲維持淸洗機台中溶液 之濃度一定，在每部習知機台中都設置有濃度控制裝置。 以下以較常使用的RCA1淸洗機台爲例，說明習知的濃度 控制裝置。（RCA丨爲氫氧化銨(NH4OH)、熱去離子水(H〇t Deionized Water，HDIW)與雙氧水(H202)之混合溶液） 請參照第1圖，其繪不習知具有濃度控制裝置之淸洗 機台的示意圖。如第1圖所示，溢流槽100中裝滿有RCA1 溶液，於溢流槽100之外側包圍著緩衝槽102，在緩衝槽 102之底部有一管路104連接一循環泵106並延伸致溢流 槽100底部，用以將緩衝槽102中之溶液回流至溢流槽100 中，形成一循環系統。 在循環泵106與溢流槽1〇〇之間的管路104上接有一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（2丨0X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 装· -訂 經濟部中央標準局貝工消費合作杜印製 408382 3954t\v I'.doc/008 A7 B7 五、發明説明（i ) 加熱器108和一濃度偵測器no，加熱器108係用以使溶 液維持一固定溫度，而濃度偵測器110係用來測量溶液中 各成份之濃度。管路[12、114、116分別連接各存放有去 離子水、雙氧水 '氫氧化銨的儲存槽118、120、122上， 並與緩衝槽102相接。泵124、126 ' 128則分別裝設於管 路 112、1 14、Π6 上。 當機台操作時，先使RCA1溶液裝滿溢流槽100中， 並使部份溶液流入緩衝槽102中達到一預設之液位高度。 之後，將欲淸洗之晶片直接放入溢流槽100中進行淸洗， 溢流槽100中之溶液溢出時，流入緩衝槽102中，不致於 流出機台外。而循環泵106則持續將溶液自緩衝槽1〇2中， 經由管路104送回溢流槽100中循環。而濃度偵測器110 則隨時量測RCA1溶液中各化學成份之濃度，是否維持設 定値。當溶液中的各化學成份濃度改變時，便經由泵124、 126、128，根據濃度偵測器110測量結果，將儲存槽118、 12〇、122中之化學藥品，依所需之量由管路112、114、116 加入緩衝槽102中，以控制溶液之濃度。 然而，習知只對溶液之濃度作精確控制，卻未針對其 液位變化作控制，故當一段時間後，經過多批晶片在溢流 槽100中移入、移出、溶液中水份和化學藥品蒸發以及爲 維持濃度後續添加之樂品等原因’使得溶液之液位產生不 預期之變化。而且每當產量改變時，使進入溢流槽100中 晶片之數量改變，溶液之液位亦大受影響，導致液位常有 過高’或過低之現象，易造成機台當機。 4

本紙張尺度T21〇x297/>4_I 1r—-----/:參------订------,r (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

3954twi'.d〇c/00S 408382 A7 B7 經濟部中央標準局員工消费合作社印笨 五、發明説明（5) 當液位過低時，循環泵106及加熱器108便自動停止 運轉，以防止空轉及過熱，使得化學藥品無法循環，而且 整個系統的操作溫度亦會下降。當液位過高時，將使晶片 無法進入機台中，使得製程中斷。而不論是液位過低或過 高，兩者皆須人員執行復機，其調機過程費時不易，造成 人員操作上的困擾，亦不符合工廠經濟上之考量。 因此本發明的目的之就是在提供一種液位控制之方法 及裝置，將濃度控制爲主改爲液位控制導向，在液位控制 穩定之前題下，再施以濃度控制以期增加機台穩定度，並 維持良好濃度控制。 根據本發明之上述目的，提出一種液位控制之方法， 以液位控制爲出發點，在液位處於合理工作範圍時，再針 對濃度做控制，其方法包括：提供一包含濃度偵測器、液 位感應器及附有淸洗液注入泵之淸洗槽，當該溶液之液位 低於該液位感應器所設定之高度時，進行一液位高度控制 步驟：啓動該淸洗液注入泵直至淸洗液液位回至可偵測高 度。以及當淸洗液液位回至可偵測濃度時，進行一濃度控 制步驟啓動濃度偵測器，濃度偵測器進行偵測淸洗液之濃 度。 根據本發明之上述目的，提出一種液位控制裝置，包 括：一個溢流槽，一個緩衝槽包圍在溢流槽外側周緣。一 條第一管路連接於溢流槽底部和緩衝槽底部，以設於第一 管路上之循環泵，使槽中之溶液循環回流。一液位感應器， 設置於緩衝槽內之一高度上，數個儲存槽，槽內分別儲存 5 本紙乐尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（2IOX297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 私衣_ 訂' 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 408382 A7 B7 五、發明説明（γ ) 溶液中之各種成份。數個第二管路，連接儲存槽和該緩衝 之間，在每個第二管路上都裝有泵。一個濃度偵測器，設 置於可接觸到溶液之位置上，用以偵測溶液中各成份之濃 度。 爲讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳 細說明如下： 圖式之簡單說明： 第1圖是習知具有濃度控制裝置之淸洗機台示意圖； 以及 第2圖是依照本發明一較佳實施例，一種具有液位控 制裝置之淸洗機台示意圖。 圖式之標記說明： 100、202 :溢流槽 102、204 ·緩衝槽 104、112、114 ' 116、206、226、228、230 :管路 106、208 :循環栗 108、210 :加熱器 110、238 :濃度偵測器 118、120 ' 122、220、222、224 :儲存槽 124 ' 126 、 128 、 232 、 234 、 236 :泵 200 :容器 212 :過濾器 214 :底液位感應器 6 3954tw1' doc/008 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 3954twi'-d〇c/008 408382 A7 B7 經濟部中央標隼局負工消費合作社印製 五、發明説明（（） 216 :止液位感應器 218 :頂液位感應器 240 :局度 實施例. 請參照第2圖，其繪示依照本發明一較佳實施例，一 種具有液位控制裝置之淸洗機台示意圖。 如第2圖所示，容器2〇0係由溢流槽2〇2和緩衝槽2〇4 所組成，其中緩衝槽204係包圍在溢流槽2〇〇之外側周緣。 在溢流槽202中裝滿溶液’例如是作爲淸洗晶片之RCA1 溶液。在緩衝槽204之底部有一管路2〇6連接一循環泵208 並延伸致溢流槽202之底部。當溢流槽202中之溶液溢出 流入緩衝槽204時，循環泵208可將緩衝槽204中之溶液 回流至溢流槽2〇2中，使溶液在緩衝槽204和溢流槽202 間形成一循環系統。 在循環泵208與溢流槽2〇2之間的管路206上接有一 加熱器210和過濾器212。加熱器210係用以使溶液維持 一固定溫度，而過濾器212可將溶液中之雜質顆粒去除保 持溶液之品質。 緩衝槽202中裝設有液位感應器，在本實施例中包括 底液位感應器214、止液位感應器216和頂液位感應器 2 3 8，三者之相對位置由低至高依序爲底液位感應器214、 止液位感應器216和頂液位感應器218。其中底液位感應 器214與止液位感應器2丨6之水平高度差比上止液位感應 器216與頂液位感應器218之水平高度差的比値例如爲4 : 7 ¾先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) -%

、1T 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) A4規格（2丨OX2S»7公着） 經濟部中央標準局貝工消费合作社印裝 408382 3954twf.doc/008 ~_B7 _ 五、發明説明（4 ) 4或是2 : 6，而較佳爲2 : 6。 儲存槽220、222、224分別存放溶液中各組成之成份， 並以管路226、228、230與緩衝槽204相接。泵232、234、 236則分別裝設於管路226、228、230上，可控制及提供 動力將儲存槽22〇、222、2以中之各成份輸入緩衝槽204 中，調節液位和各成份之濃度。其中儲存槽和泵的數量均 可視溶液之種類和實際需求而增減，且儲存槽之數量和泵 之數量並不限定要一致。 濃度偵測器231，設置於可接觸該溶液之固定位置上， 例如是設置於管路2〇6上，用以偵測溶液中各成份之濃度 變化。 上述裝置中，止液位感應器216具有二種狀態，當機 台操作時，溶液係裝滿溢流槽2〇2中，而緩衝槽2〇4中之 溶液高度則介於於底液位感應器214和止液位感應器216 之間’而止液位感應器216之爲第一狀態例如是關，此時 會進行液位控制模式導向，將液位控制在一合理的範圍， 可使液位較不易因移入晶片的多寡造成液位過高或過低。 其方式爲液位低於該高度240時，將泵232、234、236打 開’使儲存槽220、222、224中之各成份，以其混合成溶 液之比例，例如是（雙氧水：氫氧化銨：熱去離子水5 : 4 : 20) ’經由管路226、228、230流入緩衝槽204中，直 到緩衝槽204內溶液之液位到達止液位感應器216之高度 240爲止’以使停液位感應器216之狀態改變爲第二狀態， 例如狀態由關變爲開。 ί讀先閲讀背面之注^一^項再填寫本頁) > Lr- 訂 1 本紙張λα適用中國國家標準（CNS)从胁（21()><297公廣j 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 408382 A7 3954twrdt1C/〇08_B7_ 五、發明説明（Ί ) 止液位感應器216之高度240使底液位感應器214與 止液位感應器216之水平高度差與止液位感應器216和頂 液位感應器218之水平高度差的比値爲一定値，比如爲4 : 4或是2 : 6，較佳爲2 : 6。將液位控制在高度240附近， 由於與底液位感應器214和頂液位感應器218之位置仍有 段距離，固可得到一個較穩定而寬的操作範圍，不致於因 晶片產量變化而使液位變化過高或過低。 接著，緩衝槽204內溶液之液位到達止液位感應器216 後，使停液位感應器216之狀態改變，例如狀態由開變爲 關，此時已達到一液位穩定狀態，便啓動爲濃度控制模式 導向，以期增加機台穩定度，並維持良好濃度控制。其方 式爲以濃度偵測器2%隨時量測溶液中之各成份之濃度， 當濃度偵測器238測量之値爲預期溶液中之設定値時，將 各泵232、234、236關閉。當濃度偵測器238測量之結果 發現溶液中之成份濃度改變時，便將部份的泵232、234、 236打開，使部份之溶液成份經由對應之管路流入緩衝槽 204中，以維持濃度一致，而達到準確的濃度控制。例如 當溶液之雙氧水濃度減少時，打開泵232，使儲存槽220 內之雙氧水流入緩衝槽2〇4中，直到濃度偵測器238測量 到之溶液中雙氧水之濃度回昇爲設定値。 由上述實施例可知本發明具有下列優點： 1·裝設一液液位感應器於緩衝槽中，以其狀態開關， 判定啓動液位控制模式導向或是濃度控制模式導向。 2.在本發明之一較佳實施例中，使底液位感應器與止 9 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS )八4规格（210x297公着） ^ --------^------訂------梦' (餚先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 408382 Λ7 A 7 3 954twf. doc/008 B7 五、發明説明（¾ ) 液位感應器之水平高度差與止液位感應器和頂液位感應器 之水平高度差的比値爲4 : 4或2 : 6，可得到一個較穩定 而寬的操作範圍，不致於因晶片產量變化而使液位變化過 高或過低。 3.在液位控制穩定之前以液位控制導向爲主進行控 制，當液位穩定時改以濃度控制爲主進行控制以期增加機 台穩定度，並維持良好濃度控制。 雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用 以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精 神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保 護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲準。 / '— 一------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁〕 訂 經濟部中央標準局員工消費合作杜印裝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210Χ297公釐）

Claims (1)

1. 3954tu f.doc/008 408382 AS B8 C8 D8 經濟部4-央標举扃貝工消費合作社印装 々、申請專利範圍^^ 1. 一種液位方法，適用於晶片淸洗機台的液位 控制’其中該淸统、機.每包含一附有淸洗液注入栗之淸洗 槽，該方法包括 一液位高度控制系驟：提供一液位感應器，其感應淸 洗液之液位訊號’當該溶液之液位低於該液位感應器所設 定之筒度時’該液位感應器啓動該淸洗液注入泵直至淸洗 液液位回至可偵測高度； 一濃度控制步驟：當淸洗液液位回至可偵測濃度時， 啓動一濃度偵測器’該濃度偵測器進行偵測淸洗液之濃 度。 2. 如申請專利範圍第1項所述之液位控制方法，其中 虽5亥液位感應益啓動該淸洗液注入栗時，該淸洗液以最大 流速流入該淸洗槽。 3. 如申請專利範圍第1項之液位控制方法，其中該淸 洗液含有數個成份。 4_如申請專利範圍第1項所述之液位控制方法，其中 當ΐ亥濃度偵測器啓動後，該淸洗液之各成份濃度達設 定値時’則停止流入該容器中；若未達設定値之成份，則 依所需之量，流入該容器，直至達到設定値。 5.如申請專利範圍第1項所述之液位控制方法，其中 該液位感應器包含一頂液位感應器、一止液位感應器及一 底液位感應器。 6·如申請專利範圍第5項所述之液位控制方法，其中 該止液位感應器與該頂液位感應器之高度差比上該止液位 本紙張尺度ϋ用中關家料（CNs) Α4祕Qx297公羡） Γν-Μ卜-------裝------訂------f (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ABCD

   408382 3954tu 1. doc/〇〇 ^ 六、申請專利範圍 感應器與該底液位感應器之高度差之比値爲（4 : 4)和(6 : 2) 其中之~1 ° 7,如申請專利範圍第5項所述之液位控制方法，其中 在該濃度控制步驟時，該溶液之液位係介於該止液位感應 器與該頂液位感應器之間·，在該液位控制時，該溶液之液 位係介於該止液位感應器與該底液位感應器之間。 8·—種液位控制裝置，該裝置至少包括： 一容器，用以裝塡一溶液； 一液位感應器，設置於該容器內之一高度上； 複數個儲存槽，該些儲存槽各分別儲存一成份，其中 該些成份可混合成該溶液； 複數個管路，連接該些儲存槽和該容器； 複數個泵，設置於該些管路上；以及 —濃度偵測器，設置於可接觸該溶液之固定位置上， 用以偵測該些成份之濃度。 9. 如申請專利範圍第8項所述之液位控制裝置，其中 其中該液位控制裝置具有一液位控制模式和一濃度控制模 式。 10. 如申請專利範圍第8項所述之液位控制裝置，其中 當該溶液在該緩衝槽內之液位低於該液位感應器之高度 時，啓動該些泵，使該些儲存槽中之該些成份’以其混合 成該溶液之比例’經由該些管路流入該容器’直到該溶液 在該緩衝槽內之液位到達該液位感應器之高度° 11. 如申請專利範圍第s項所述之液位控制裝置’其中 本紙張尺度適用中國國家揉半（CNS>A4规格（21〇X297公釐） —ί - I I I J i n i -I I. n I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂. if 經濟部中央標準局員工消費合作杜中复 ABCD 408382 申請專利範圍 _該溶液在該緩衝槽內之液位高於該液位感應器之高度 時’啓動該濃度偵測器，當該濃度偵測器測量之値爲設定 値時’將該些泵關閉；當該濃度偵測器測量之値非設定値 時’將部份之該些泵打開，使部份之該些成份經由該些管 路流入該容器，直到該濃度偵測器測量之値爲設定値。 12. —種液位控制裝置，該裝置至少包括： 一容器，用以裝塡一溶液，該容器包括一溢流槽，和 〜緩衝槽，其中該緩衝槽包圍在該溢流槽外側周緣； 一第一管路連接於該溢流槽底部和該緩衝槽底部； 一循環泵，設置於該第一管路上； 液位感應器，該液位感應器包括一底液位感應器1 一 頂液位感應器和一止液位感應器，設置於該緩衝槽內，其 相對位置由低至高依序爲該底液位感應器、該止液位感應 器、該頂液位感應器； 複數個儲存槽，該些儲存槽各分別儲存一成份，其中 該些成份可混合成該溶液； 複數個第二管路，連接該些儲存槽和該緩衝槽； 複數個泵，設置於該些第二管路上；以及 一濃度偵測器，設置可接觸於該溶液之一固定位置 上。 13. 如申請專利範圍第12項所述之液位控制裝置，其 中該止液位感應器至該頂液位感應器之水平高度差，與該 止液位感應器至該底液位感應器之水平闻度差相等。 U.如申請專利範圍第12項所述之液位控制裝置，其 本紙張尺度逋用中國国家椟车（CNS ) Μ規格（210X297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -rv 經濟-部中央樣牟局員工消費合作社印製 408382 3954twΓ doc/008 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 中該止液位感應器至該頂液位感應器之水平高度差，爲該 止液位感應器至該底液位感應器之水平高度差的三倍。 15. 如申請專利範圍第12項所述之液位控制裝置，其 中該液位控裝置具有一液位控制模式和一濃度控制模式。 16. 如申請專利範圍第15項所述之液位控制裝置，其 中當該溶液在緩衝槽內之液位高度介於該止液位感應器和 該底液位感應器之間，該止液位感應器爲關狀態，則啓動 該些泵，使該些儲存槽中之該些成份，以其混合成該溶液 之比例，經由該些第二管路流入該緩衝槽，直到該溶液在 該緩衝槽內之液位到達該止液位感應器之高度，以使該止 液位感應器狀態爲開。 17. 如申請專利範圍第15項所述之液位控制裝置，其 中當該溶液在緩衝槽內之液位高度介於該止液位感應器和 該頂液位感應器之間，該止液位感應器爲開狀態，則啓動 該濃度偵測器，當該濃度偵測器測量之値爲設定値時，將 該些泵關閉；當該濃度偵測器測量之値非設定値時，將部 份該些泵打開，使部份之該些成份經由對應之該些第二管 路流入該緩衝槽，直到該濃度偵測器測量之値爲設定値。 裝 訂 络 (請先閲讀背&之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標率局員工消費合作社印策 本紙張尺度速用中國國家標準（CNS ) A4規格（210XW7公釐）