TWI231230B - Method and apparatus for blending process materials - Google Patents

Description

1231230 玫、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係主張對2 〇 〇 2车7 η 1 η 平7月1 9日所申請的標題為，，摻 :力:工材料之方法和裝置"之美國臨時專利申請案第 ，441號之優先權，其係'全部收錄於此以作為參考之 用0 【先前技術】 在例如半導體工業上是需要摻混加工化學品。在典型 的“類型系統中’具有二種類型的混合，支配著供給系 統市場：體積與質量。兩者都是定量的技術，其假設進入 的液體是在有限範圍中變動的均句物流，料之變動是與 2於分析特定化學品佔總單元質量中的質量百分比的化學 濃度有關。在大部份的情形了，這些數個百分比的小量變 動例如對典型上係假定為3 0重量百分比的半導體等級 的過氧化氫可能會從28變化至33重量百分比。當目標摻 混需要這些化學品的最終貢獻係從數個十分之一百分比至 例如說約4重量百分比時，進入的化學品隨之而來的大範 圍重量百分比變化將導致需要對最終溶液進行調整的變化 。最終溶液的調整可能會產生離線或線上技術，其範圍係 從物理樣本的收集與經由實驗室分析的化驗至藉自動化取 樣化驗系統的樣本轉移與分析。在液態化學品混合的最終 接受上將造成大量時間需花在等候輸送以用於製造環境的 使用。 在化學應用上摻混液體目前的類型包括使用體積或質 1231230 量測量以分散每—個所需的成份。體積測量係經由流量計 或液位偵測的使用以士 、六曰 >丄Η /丄# 、、 ^凡成。流Ϊ计疋經由某些機制以測量 、·勺體積例如為槳輪、渴輪、超音頻、壓差測量等。 液位感應器㈣測容器中的液柱高度且藉由容器已知的戴 面積以關聯體積。 體積的測量可利用各種不同型態的流量計與液位測量 組件以量測分散進入容器中的體積。體積係經一段時間輸 迗，其因此可能會基於個別液流所需的輸入參數而變動以 分散正確的液體量。輸入參數係基於支援系統，該系統典 型上係壓力供應且能夠藉此改變供應至摻混系統中的流率 。k動可能是供應設備所使用之輸送機制型態中的脈動所 造成，這是來自支撐管線所引起的摩擦損失或是與化學加 工設備中供給設備位置有關的各種不同落差損失。對於任 合一種不同的減慢未加工、個別供應物流的供應流動之貢 獻，係造成摻混容器中分散化學品的時間的增加。 這些測量型態中的每一個皆會造成某些形式的測量誤 差。這個誤差可能是一種基於内建於裝置中的靈敏程度的 一組百分比之形式。該百分比可能是已知的施加至流量計 整個操作範圍的固定值。其有時亦稱為全標度（fuU scale)。誤差的另一種形式可能是讀數的百分比率，其係 隨流量的提高而逐漸增加。舉例來說：具有每分鐘〇丨_ 全標度誤差與每分鐘1 _ 1 〇升範圍的流量計不論流量為多 少皆會產生0· 1升的相同誤差。由於固定式誤差對不精確 程度只有較小的貢獻，故此流量計在較高流量值時將是有 1231230 2的。因為誤差是固定的，故對測量流量的總誤差將隨流 里勺^加而遞減，例如從每分鐘1升的10%下降至每分鐘 10升的1%。另外一個實例是：具有1%的全標度誤差與每 刀里1 10升範圍的流量計。當此流量計的流量提昇時， 不精確度將維持為流量的固 募，誤差將維持是流量的固 以分散至容器時，不精確的 誤差率或流量的固定百分比 量的乘積。此貢獻在方法中 統操作時加以調諧。 在每一種情況中，液態 維持一特定配方的流體體積 某化學成份、試劑、起始化 液體或粉末狀類型的選擇比 某種程度必須維持、或對特 成無法使用的。此情況的一 的是氫氟酸的稀釋中用於蝕 /叉在氫氟酸浸浴環境下的結 以達成材料的均勻移除。此 晶圓隨時間的移除速率是一 除在連續加工步驟中使欲處 太高可能會曝露下層表面， 造品中丟棄。另外一個實例 鎢或銅互相連接的晶圓基板 定百分比。不論所分散的量多 定百分比。當流體通過流量計 組成量是誤差率、不論是固定 與流體分散通過流量計的時間 變成是固定的，其典型上在系 化學品混合方法的最終結果是 。此配方係詳細說明所選擇的 合物的、預混合比值、與其他 值。配方的要求是使容許度的 定方法的整批含量必須被登記 個實例是在某些酸類、更明確 刻晶圓基板層。層餘刻係晶圓 果，其可以在浸浴環境下操縱 方法需要特定的濃度以使曝露 致的，濃度太低將不能充分移 理之特定層曝露的材料；濃度 造成晶圓的損壞，故只能從製 係關於包括金屬接觸、例如為 的化學與機械研磨或平坦化。 j231230 包括例如為二氧化矽或鋁 係分散在一種夾 白、惰性材料的磨料懸浮液 改質化學口的= 除程序之特定酸驗值的額外 、u予°口的去離子水介質中。、全 ^ ^ 化氫、硝酸, 、 廷二泥漿可以與例如過氧 ㈣夂鐵、碘酸鉀的氧化劑 地藉由化學鍵結、氧 ，、中氧化劑係明確 。惰性磨料係作她t 基板的金屬成份反應 的金屬，使欲严理分以 门研磨表面以移除被氧化 必須維持氧化劑的特定濃度以在整個方法是 對晶圓的均勾移^ i ^個“方法中確保晶圓 氧化劑濃度的情 心里改、在低於目標 的晶圓；H 、* 全的移除會造成只部份平面化 的夺面右羊齊 1濃度是高於特定的目標值’則過度研磨 的表面可能合慑f n * ^ ^ 晶圓被吾棄。… i在某些情況下會損害晶圓而導致 、准持摻幻b學品固定地供應到摻混化學 =造中將被消耗的製程上，當製造設備在大二 曰。、疋要的。在任何製造設備的實例中，當障礙發生時 j通過製造設備的移動將會降低。在液態化學品擦混與 刀一放系統中的障礙可能來自流量的調整，其是源自於嘗試 經由调整進入摻混系統的液體物流以獲得正確摻混的結果 。對於摻混期間有助益的因素包括將每一個物流加入至系 統中、當改質化學品被加入製程中時循環產物，攪拌這些 成伤以達成所欲的均勻摻混、最終掺混物的測量、對摻混 物為可的檢定程序、對不合格批次的隨後添加、測量前的 循裒日守間、與摻混物的再檢定。在批次主導的情況下，某 Ϊ231230 些摻混系統架構並不具有調整播混物以導致内容物傾倒至 排：官線的㈣，只能重新開始整個批次方法。此批次的 貝失將導致時間的損失與浪費化學品。 將加工材料加入至摻混容器典型上係藉測量質量或體 積的差異則貞測與調整。典型的質量差異調整添加可包括 谷益或儲槽上的標尺的使用。在此型式的系統巾，每一個 加工材料係個別地加入’因為自動控制系統無法辨別同時 π 加工材料的相對量。典型的體積差異調整添加 I括流篁汁的使用。在任—情況下，若進入的液體變化 超過特^的範圍，直到認可檢定時的最終測量前、都無法 立即得知摻混物已不被認可。 許多傳統的方法需要加工材料精確地添加以製造適於 其應料摻混加工材料批次。因此，制輸人至摻混容器 的測里工具典型上是非常精確以確保批次對批次的一致性 在大部份的應用即使是很小的加工變化都可能會導 致摻混加工材料批攻中的f 河竹孙人中的顯者差異，可能會使其無法使用 於所欲應用中。 晶圓的大規模製造將合併製造技術，其中半導體基板 :裝置晶圓將暴露於各步驟中；編移除因沈積步驟所 :的非必要層、所需的平坦步驟及蝕刻功能。這些功能可 月b需要基於時間的方法，甘士 ^ ^ 八中S日日圓基板浸泡在浴或槽中 時係暴露在溶液中、在清潔方法過程中以化學溶液噴灑、 進仃化子與機械研磨程序以移除材料且製備用於後續加工 步驟的表面。由於製造這些晶圓基板需要高成本，故所使 10 1231230 用的化學溶液對所制 认兮 π裝造的每個化學品摻混批次皆需要精確 的準確度，以提供 _ lL 表仏方法上的一致性。批次對批次的一 致性必須加以維掊· 间α 以確保整個晶圓製造方法中丟棄的晶 ®減至最低。 多種化學配方Ρ # & 一 乃匕成為用於泥漿、CMP(化學機械研磨） 先淨f鍍洽、顯影劑等所需系統中的顯著特徵。所需 、_方將要求等於或低於1 %的摻混精確度。這些配方在 尺度上可以具有你 ]. 月攸丨· 1至1 ·· 1 000的比值。正確地敘述 斤而的系統成分對於任何一位系統設計工程師皆是一項任 務。 【發明内容】 在一具體態樣中，本發明乃關於一種摻混系統，其包 :具有接受第一與第二材料的第一與第二入口的摻混室。 第_人口係連接至第1 ’且人Π係連接至第二閥。該系 :包括連接至摻混室以接收第—與第二材料摻混物且將” 混物回送至摻混室的循環管線。在循環管線中係配置一感 應裔，且控制器係連接至感應器與第二閥以控制在第二入 口處所接收的第二材料量以達成混合物中所欲的第二材料 量。 在另外-具體態樣中，本發明乃關於一種用於接混至 少二種成分之具有摻混室的系統。摻混室具有分別用於接 受第-與第二材料的第-人σ與第二人口、與用於輸送第 一成分與第二成分的混合物至工具處的出口、以及用於循 環管線的入口與出口。該系統亦包括用於分析循環管線中 1231230 的^物以及調整第二成分加入至播混室的速率的機構。 少二種Γ卜-具體態樣中’本發明乃關於—種用於推混至 养混室且：至所欲濃度的方法。第一材料係大量地提供至 二材料流係提供至推混室以產生播混物。測量 的泣旦、特性且Ώ時循環混合物且調整第二材料至掺混室 的抓里以達到所欲的濃度。 【實施方式】 二::明乃關於使用可们則化學品配方終點特定參數的 摻混化學品成為具均勻度的方法，特別是 與處：Γ 半導體設備基板與整個晶圓裝置的製造 導^備Γ使用的超，純度化學品。此方法亦能應用於半 導體-備基板研磨所使用的研磨膠體懸浮液的摻混上。 在下文中所陳述的本發明是_ 拉A ^ 種產生方法的機構，其 =在物理摻混過程中分析城正批次且調整液態化學品 物抓加入至批次的速率以使系統達到所斤 低檢定與接受液態化學品批次的時間。、、而/辰又以降 =驗一種摻混在處理和製造半導體設備基板 /、展置日日囡時所使用的經校 進入液態化學品整體濃度 此在製造半導體設備基板與裝置晶圓中所使用的某 二方法為下述之原由需要準確度與精確度0 本發明的-具體實施例乃關於一㈣混系統， ，縮液態化學品供應管線，其將基本、濃縮之：括去 肖隹子水的大量化學品供仏到备 h 务 /、、、·σ系、、先中。數個濃縮液體供應管 線可以糟由在開啟與關閉狀態作動的自動化雙向與可變控 12 1231230 制闊以從摻混容器隔開。摻混容器可以含有數個作為供應 、輸入與沖洗口用途的連接點。系統可以由摻混容器、線 上化學品濃度監視器、泵送機制、與用於導引流體摻混、 排放與轉移功能的額外閥所組成。摻混系統亦可以包括一 組程序控制系統，其係包括控制器、輸入裝置、與用於控 T系統中的流動的相關閥門。可以合併額外的裝置以維持 安王Μ必需的警報特徵以降低物理危害與健康傷害。 閥下游的供應管線可以連結至摻混容器，其可以具有 …、回机口冲洗口與溢流σ。供應管線可以連結至線 =，該❹可以連結至泵送機制。在泵送機制與摻混 在由養的儀时位置，係使關於換混均句度狀態的濃度訊息 在由泵送機制產生的鏵六媒 & 先加 &擾動所貝獻的微小變化影響之前 機二'’里’不過，某些裝置並不會被脈動所影響。泵送 機制可以連結至製程管線，泉达 環管線。製程排放興始'、刀支至1程排放管線與循 沖、先循r、 S Ή容許㈣在運轉_放内含物' 冲洗循％以用於預防性維護^物 混時排放部分内含物。猶聲管；2疋在不符規格的摻 其允許在摻混程序及檢定期接=連結至另外的分支， 或被傳送到槽中，該槽係固^也供到摻混容器中 循環製程迴路。 、。所欲使用消耗點之 ^本發明乃關於一種用於摻混 系統係適於將符合需求的加工材斜换、、/的糸統。該摻混 所謂的加工材料係指可 叱與供應至使用點。 例如，加工材料可以包括欠S以輪送的任何流體材料。 7、各種不同的化學品、固體懸 13 1231230 洋液、泥漿或任何其 •…，▽雒热+货明的穋混系統 可以用於任何需要摻混加工材料的方法令，但其特別可應 用於超南純度化學品與研磨泥聚的推混，以及其它需要準 確度與精確度的摻混應用上，特定是指在半導體設備鱼晶 圓基板的製造上。 〃 本發明的摻混系統的程序控制系統可以包括控制哭、 輸入裝置與數個氣動電磁間，其係用以排放磨縮空氣：在 自動化壞境的系統中啟動例如為閥的特定要點。控制 ，是能夠接收輸入訊號且根據基於一系列協定與演算：訊 號以執行操作順序而作動的任 是以微處理器為基礎时置=二例如，控制器可以 :(〇。程序控制系統的輸入裝置可以連接至护 共代表加工材料所欲推混的輸入訊號。輸= :::夠接收訊息且轉送至控制器的任何裝置。例如， w j置可以是鍵盤或管理控制與輯獲取點（scada)。 :以將程序控制系統的多個闊連接至一或多個材料供 c s線以及控制器。例如， ’、 以柝制π π上 ，口者材枓供應管線放置 4制通過或進入材料供應管 制。因Jf，M w 里且精由控制器以控 制器可以根據在輸入裝置所供應的加工材枓 的所欲摻混，使用闊來控制通過或進入 ^枓 量。就摻混备Μ Μ μ 何杆供應官線的流 糸統整體而言，其現已清楚地是摻 基於使用去沾4t〜 匕糸、，'先月b夠 加工材料的與曰 以供應所欲的加工材料摻混物。此 ” M乡混可以固定且以連續、未中斷的方★ μ # 使用點。其亦可以瞭解的是控制器可以 至 條收額外的輸入以 14 1231230 砉助摻/比方法。例如，控制器可以 、 應器所槎徂+ , (、應末自於程序適合感 提ί、之與加工材料或處理條 %^ ^ ^ 俅件有關之的訊息。在自 广兄中藉由完整的通信以使用這些要點是極度的重要 例如、可=1的是控制器亦可控制㈣ ⑽ 工’态可以連接至裝置或系統以改變加工材料的性 二以基於從感應器所收到關於加工材料條件的輸入 k擇地刼作這些裝置或系統。 樣可：：明可適應於各種不同的應用上。本發明的具體態 方用以改變°例如’在監視加工材料是所欲的地 混容器的溢流、整個系統㈣漏、或故障的 ，可以使用感應器，且這些感應器可以根據加工材料以 改二。同樣地’摻混系統的構造、例如配管、管線、以及 儀益與栗浦的濕濁表面可適於特定的加工材料。例如，當 此加工材料是研磨料或腐㈣、例如為研磨泥漿與通常^ 用在半導體工業上的化學品時，這些結構可以由例如為對 大。IM刀已知化學品在化學上是相容的氟聚合物、或對使用 在晶圓化學機械研磨中的許多磨钮化合物具有阻抗性的聚 丙烯的塑膠材料所形成。 麥考圖示、特別是圖、14,其顯示本發明的一個示範性 具體態樣。在目14中，由外部所供應的液態形式的起始 化合物係供應至系統中且經控制閥i與2以調整。控制闊 係使通過裝置的化學品流速可以藉由改變橫過流動路徑的 例如為隔膜墊圈的密封表面的位置以調整。此種型態的閥 在階段式或標計閥（index vaive)的實例中可以電子控制 15 1231230 、或在雙重啟動器的實例 、 貝例甲疋乱動式，其中通過主要入σ 以移開密封表面的#庫爾 …… 被經由第二入口所供應的 几t力抵4。流速控制闕、^ ^ ^ ^ R ^ p々,L動之物流降低至滴 ^且下降至進入加物泣 物々丨全關閉。在某些情況下，額外 的：係放置在流速控制闕的上流和下游位置處以用於維修 f兀全f閉’也可能在某些製造設備中是安全的需求 ’即是在人員存在的區域中需要確保關閉與失誤安全程序 的執行。

。輸人化學品物流的速率控制是藉由線上㈣裝置幻 益所測量的濃度以決定。欲摻混的化學品與化學品成份自 數目將決定儀器的選擇。線上儀器最小的數目是一個、^ 如在氫氟酸藉由去離子水稀釋職49重量百分比的濃與 值下降至〇 · 5 〇 〇重量百公卜卜&、两4口士 、 曰* 里里白刀比的過私中是以傳導係數探針沒

s濃度。i器的型式可以包括ρΗ探針、〇Rp探針、密度須 量儀器、超音波衰減、傳導係數、ς電位、透射光谱、努 收光譜、濁度計、懸液計、近紅外光NIR、或其他可允言 感興趣的單一化學成份被分離且關聯至溶劑中化學品濃肩 的光譜技術。所使用的光學儀器係使某些波長的光可以朝 合併至特定的化學品型態中，以允許濃度經由已知的比圖 朗伯（Beer-Lambert )定律測定。因為化學成份在某邊 波長下具光學活性’故可以組裝許多光學感應器以重複測 定化學品溶液，找出為目標之個別成份且精確地測定化學 品的正確濃度。此允許加工材料可以循序地或甚至是同時 地加入、但是仍可以獨立地被偵測而不同於其他的偵測方 16 1231230 法、其中每個加工材料對於偵測值的相對效應係無法加以 決定的。 對用於摻混液態化學品方法的步驟可參考圖1 5與圖 1 6以解釋二種可達成均勻、正確與可重複摻混的不同型態 。在每一種實例中，大部份的液體是藉由標準的雙向控制 闕來加入至摻混容器中，該控制閥是連接到與摻混容器連 接的液體調整器。液體調整器被用來降低亦已知為水槌的 突然震動或系統變動，且允許起始的大量液體以平順、迅 速的方式進入摻混容器中。當起始液體加入至摻混容器時 ，放置在特定位置的液位感應器將移動至特定的液體高度 。對於產生正確、可重複的摻混而言，感應器的精確位置 並不重要。放置的安排是考慮到完成所需摻混週期的彈性 時間可以轉移且決不會影響最終化學品批次的結果。值得 庄思的疋對液位感應器的位置需要大致的瞭解以確定在容 器，中的換混内纟物的總體積是合適的。此位置可以大略地 計异且在容器上標示，或可以在倒入大略體積的非危險液 體及水進入儲槽中且設定液位感應器位置的起始安裝過程 :=U地達成。感應器可以啟動泵浦的操作以開始推混 '杰中液態内含物的循環以建立化學品濃度一監視儀器上 的句句靖數° H统是在全量製造環境的情況下，先前批 -人的殘留液體會存在於摻混容器巾，會明顯地被所進入的 起始液態化學品所稀釋且被線上儀錶記錄成為輸出值。摻 絲器的内含物可以藉例如為喷灑頭、喷射器、多孔管分 布器或噴嘴等靜態攪拌器以達成均句的濃度。此靜態攪拌 17 1231230 為可在摻混容器中對於進 境。當液位感細士 產生南度蒼流環 由η始内含物的添加速率可· …制韻關閉雙向閥、停止起 添加。摻混交哭从 心化予π口的 i此谷益的内含物、大量 次所剩铨66於如^ G予σ 口與先前批 广餘的殘留物將經由录浦機制循環且返回摻混容哭 直到線上儀錶登錄到均勾的數值。例：:：， 摻混容器，杏#田—、 對五（5)加侖的 三⑺加侖的平均泵送流速以猶 衣去離子水與殘留的 時，m , 〇〇重置百分比剩餘氫氟酸内含物 ’ ：友上儀器均勻輸出的平均時間為低於10秒。 & ^驟疋成後’將化學品輸入閥門開啟以依序 ^人^混的化學品加入。化學品的輸入係使每一個物流 、曰^刀％以全流量輸入摻混容器中。當化學品物流進入摻 混容器中且容哭φ且古立 窃 / 、 °。中八有起始的大Ϊ溶劑時，化學品濃度監 視盗將開始記錄變化以作為輸出值。由於化學品添加的結 果’此机號將隨時間上升。當欲摻混的化學品濃度提高時 ’程序訊號可藉由調整雙向可變控制閥以控制所欲化學品 的輪入速率’其可參見圖15與圖16。® 15係描述一種方 法’其中除可變控制閥外’一通常的雙向啟動閥係經由時 間設定的處理器以控制。閥的活動係快速地開與關，以驅 使所奴的少1化學品進入正進行攪動的容器中。階段式方 法的操作速率可藉由線上濃度儀器所登錄逐漸提高的濃度 值以彳工制。階段式程序考慮到調配少部分的所欲化學品， 直到設定值達成且方法完成。圖16係描述一種使用可變 18 1231230 控制閥的方法，其中所欲化學品的進入物流係隨時間而控 制速率。當監視器登錄到化學品濃度提高日寺，可變控· 將會降低所欲化學品進入摻混容器的速率。此連續方法將 以階段、快速達到終端值的方式調整流量。兩種型態的程 序，制皆可藉由儀錄登錄變化的速率以及將此值傳遞至控 制裔以產生閥操作變化的訊號以調整。 丄此方法係使完整的摻混程序直到所欲的設定值達成時 才=止m低於摻混規格的情況發生。在摻混程序產 t高於所需濃度的情況下，保全裝置副程式將依下述順序 修，批次。此順序係藉由啟動製程排放、後段泵送機制、 :岭小部分不合規袼的摻混物從容器中移除以部份排放摻 此谷益的内含物。此量係藉由控制排放閥的簡單計時器設 定以達成。在小量的體積移除後，將製程排放管線關閉且 再次地將系統循環。在排放停止後，再次地藉由控制起始 、散裝溶劑化學品的計時器設定以將小部分的起始、散裝 溶劑化學品加入至摻混容器+。當起始、散裝溶劑化學品 元成後，階段式閥的啟動或可變控制閥添加方法將會發生 〇 此方法考慮到正確與可重複化學品溶液的快速摻混速 率且對超越最終摻混規格所引起的損失較小。與其他型式 的系統相tb ’此方法可達成目前、已公佈方法的二倍速率 〇 在半導體製程中，泥漿係在半導體晶圓的製造中使用 以作為研磨介質。泥漿亦可用於研磨光學透鏡以及其他與 19 1231230 磁碟相關的項目。泥衆的研磨效 細微、惰性、研磨粒子。在半導體工孝所：爾體中的 ^ 菜所使用泥漿中的血 •磨料是氧切、氧化㈣鈽氧化物八 根攄犄孚士 ϊ ㈤ 用於/尼漿的磨料係 根據粒子大小乾圍以製造且分類 ilmyj： 〇 nr； , 孓的泥漿係包括直徑 軌圍從0.05微米至0.3。微米的粒 超過1·〇12個粒子。 万Α刀係含有 導體製程中泥漿的監視，較佳為用於連續測量 “：’例如密度計5。測量密度是追蹤濃度 方式。例如在泥漿中，密度係與每單位體 揮發性固體量有關β M月性非 在泥漿製料，㈣為使㈣ PH感應器、但並非永遠需要。 PH之儀-，例如 ’則泥漿將過於具有攻擊性了接又值 itm ^ 『且將s從日日«移除其他的材料 甚至是沒有化學反應發生。貝^曰曰回上將只有报小或 學。=!!機械研磨的半導體製程中，各種不同的化 磨晶圓、以及在洗務溶液、後清潔溶液 化气… l用於研磨的典型化學品包括過氧 二=卸與氯氧化錄。過氧化氯係作為氧化劑使用 的=?二ΐ屬插塞與層狀物。控制加工材料摻混* & ，里了^制從晶圓表面移除的材料速率。典型上 過氣化氫係從3 0重量百分屮r舌旦 如？/各曰 刀比（重ϊ%)的溶液摻混成為例 里百分比的低百分比溶液。氫氧化卸係用來控 20 1231230 制加工材料摻混物的酸鹼 介雷t M,TTn、 乂徒（、—氧化矽層所欲研磨的 型上^ 磨步驟。過氧化氫與氫氧化錄混合物典 使用0幻乍為清潔與洗務溶液。若這些混合物保持在未 〗％過與氫氧化㈣分解成水與氨。因此， 根據本發明#這些混合物欲使用時再製造是較佳的。 適於測量與監視化學加工材料及較佳用於半導體工業 中之本方法的其它儀器是用於決定濃度與反應性的儀哭，、 例如分別為傳導係數感應器9與氧化與還原電 應器 1。可以使用傳導係數以測量化學品濃度，因= 在用以關聯傳導係數與化學品濃度的表列係表示成對材料 總重的百分率重量比值或化學術語當量濃度、其係每升溶 劑的當量值、或莫耳濃度、其係每升溶劑中特定化學品的 莫耳比值’其巾在A部份情形下溶劑是去離子水。因此， 藉著監視加工材料的傳導係數，濃度可以參考加工溫度來 計算。因為傳導係數是溶液溫度的函數，故其必須瞭解所 欲濃度電導與溶液溫度間的關係。藉此關係的瞭解且將其 合併至控制系統中’不論摻混方法中溫度的改變如何，達 到特定終點所必須的所欲傳導係數是與溫度有關，且當此 數值決定時、化學品濃縮物的調製已完成。 本叙明的此具體實施例係操作在摻混終點偵測的基礎 上’而非多個流量計與配製/驗證技術。目前的實例2括 使用標度與流量計以配製化學品規定體積的儀器，且使用 傳導係數回饋迴路以驗證摻混。目前的批次摻混方法型態 中所面臨的問題包括由用來測量配製材料質量的標度中的 21 1231230

偏移所造成的誤差、用於配製流I 3偏移戶斤彳告成的誤I 、以及用於驗證與停止摻混的傳導係 斤这成差 。 文k針所造成的誤差 如此處所使用，下述術語表示如下·· 傳導係數··對於材料電性的測量。 u α 士 - 通㊉係以在液體中 、以歐姆所表不的對已知距離的特定 。 电丨且里的測置來描逃 P0U:使用點。在液體系統中的一特定位置，立中對於 摻混化學品(或一系列的摻混化學品)的需求是消耗所需： 此位置不必然是真實的儀器(例如半導體製程儀器） 執行的位置。 /Cv:與在-段時間中通過孔洞的體積流量有關的流動 係數’其可產生1 ps i g的壓降。

Psig:以每平方英吋磅數所表示的管線中的表壓力。 UHP(超面純度）：具有非常低的微粒與特定金屬離子污 染的化學品。這些化學品需要連續的過渡以移除系統本身 所產生的微粒。由於純度的等級，任何曝露至金屬表面都 會使金屬離子進入溶液中。極端的純度需求典型上需要氟 I合物材料。 ABs:數學函數的絕對值。使用於統計分析中。 系統操作：典型的摻混方案 麥考圖14，本發明摻混系統的特定具體態樣的操作將 藉由實例的方式加以描述。在開始時將閥丨（典型上為氣動 閱）開啟’以使DT(去離子）水充滿摻混槽1〇至預定體積。 22 1231230 儲槽ίο的總體積係使絕對摻混體積（最終）佔儲槽總體積 的75-85%。此絕對最終液體體積係符合SEMI標準。 閥1的狀恶（開啟/關閉與開啟/關閉的角度）可藉由液 位感應器1 2以控制。當去離子水的流體體積啟動感應器 時，閥1將關閉且除非發生摻混超量的情況（見下文），否 則將不再使用。液位感應器的選擇係使構造材料的成分與 半導體工業上所使用的任何與所有化學品相容且在靈敏度 上是可靠的。 在觸動液位感應器12後，泵浦14將開始循環儲槽的 内含物。此可使儲槽内含物經由多孔管分布器噴頭16攪 拌以降低典型上未具有任何 β仕何攪拌裝置（例如未具有多孔管 分布器）所需的摻混時間。者 田糸、、先擔玉衣去離子水時，化學 品可以經由閥門2 (业创μ务> a 、 、、β ^上為虱動閥）的開啟以分散進入摻 ，吧儲槽1 0中。 應主末端製程可 ，”叫々L Μ 从疋凹疋式恩 料或工廠供應。化學品^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ’ 曰]仏應官線係使流量可以經由 、不用提供能源的方法來抻㈤ 、、二甶 從1 /9 4 4 ^制。此可以包括降低管線 攸1/2英吋管至1/8英蚪总、 ^ 可以#田彳t、旨&以及在供應物流上的針閥， 去離子水U8M歐姆）si ，十18、20以測量液態混合物 所預測之末端結果的最線、已 ¥於傳導性質上的變化。 〃取、、已 數的偏移與平均值。可使用此二個探針以監視傳 當傳導係數值接近末 其可隨應用而變化），間 m

端值的目標點時（例如為75%，但 2可關閉一段時間以使内含物摻 23 !23123〇 /吧且朝向穩態傳導 2可以迅速的方Γ 句化。在内含物穩定後，闕 槽中。對於閥/與_以將原料化學品分散進入儲 外的時間直到内八的母次啟動，系統内含物可以循環-段額 直到内含物達成均質化。 3(心：：摻混值達到b夺’儲槽整個内含物可以經由閥門 為二向氣動閥）以從摻混儲槽分散至第二系統。

記二ί摻混過程中的任何時間下兩隻傳導係數探針同時 口 ’、、同於设定臨限值（例如為3%)的數值超過設定時間（ 、^為數fy )、或所記錄的兩隻探針所產生的平均值在超 時間下都高於設定臨限值，則系統將啟動如下的摻 此超置副程 <。開啟製程排放^ 4(典型±為氣動式）到製

私排放22。化學品可以在設定的時間（例如為數秒）下從系 、、’克排放化學品的排放量係使約1 〇-15%的起始化學品批次 從系統中移除。現在系統是低於去離子水輸入的起始液位 設定。去離子水供應閥門1可被開啟且去離子水可以供應 到感應器12以觸動去離子水供應閥門為關閉。 使用在半導體工業的系統的典型系統規袼的實例： DI輸入 於選定psi下的3/4英吋輸入物流。 化學品輸入 於3 / 8英对至1 / 2英叶輸入物流。 20-45psi的輸入物流供應壓力。 供應壓力擾動係來自低於或等於3 p s i總脈動的脈動。 氣動輸入 24 1231230 氮氣、過濾至0 · 1 〇微米。 流體，液體 。所有材料的潮濕表面對於在半導體工業中所遇到化學 。口的阻抗。鐵弗龍或相似的氣化聚合物是可接受的。

在非UHP化學品應用中曝霡於R T曝路於周圍裱境中的外部表面 口J以由較佳是加上氟聚合物 切日]d i b不銹鋼金屬所構成。 操作環境： 所建議的周圍環境15-25。(： 濕度％RH(相對濕度）：40 —85% 所有曝露的液體表面係維持在惰性環境下。 摻混規格的實例 下表顯示可根據本發明方法摻混的化學品實例，以及 其典型^^混配方

1:1:100

去離子水稀釋 低至1 % 低至1% 去離子水稀釋 去離子水稀釋 低至.001% 极δ 1 %

化學品名稱 (用途）

SC

SC

BOE

TMAH ΝΗ,ΟΗ Κ0Η

HF 25 1231230 摻混的精確度 關於本發明摻混系統之整體精確度的驅動裝置較佳是 傳導係數裝置。在某些具體實施例中，此是用於摻混= 一探針及/或控制裝置。因此，關於傳導係數探針的裝置 精確度的嚴格規格將是需要的。在評估低於例如為百分之 二十之額外量的最終摻混值處之探針時應該要特別注意。 對每一個個別的摻混運轉，整體的摻混精確度可1優 於配方設定點@ 2%。摻混運轉係定義成個別的配方批次、 從開始至完成，伴隨著任何所需的去離子水溢流及/或 t/CDA沖洗。精確度係定義成：（（絕對值丨測量值_理論值 丨）/(理論值）Χΐ〇〇%)〈χ(χ可以是2%)。 摻混的重製度可以是（統計偏差（第一標準差八丨〇〇測 量點）/真貫流量〈流量範圍中間標度之〇 . 〇 〇 1。 方法的準確度可以是〈特定配方目標點的±1 %。 ((絕對值丨測量值-真實顯示值丨）/(真實顯示值）x 100%) 〇 摻混方法的整體響應時間係定義如下·· 起始·單兀係在2秒鐘内從關閉狀態轉換成開啟狀態 以適當地分配化學品。 適當轉移·單元係能夠回應進入化學品的擾動。對於 輕微擾動的回應時間係低於1秒。 圖1 -13僅是藉由實例之方式以說明本發明的一個具體 實施例。在圖中：LOOS與HOOS係分別表示低於規格值與 26 1231230 高於規袼值。 FV1 〇 1 1 〇 7係代表流量閥，其之某些亦顯示於圖Η中 例如用於控制第一整批材料輸入的F V丨〇丨係對應至圖Η 中的閥門1。FV102是在摻混過程中用來控制第二材料的 輸入且其是相對應至圖14中的閥2。在圖14中用以將摻 混物回送至摻混槽且分配摻混物的三相閥3在流程圖中係 同時以FV103和FV104表示。圖14中的排洩閥4係對應 至FV105。FV106是分配系統的一部份且未顯示於圖14中 。FV301與302亦代表系統分佈侧上的閥。FV2〇1代表控 制第二材料輸入摻混槽或第二化學品加入至摻混槽中的整 批材料的閥。雖然摻混三或多種材料係可加以考慮的，不 過，許多感應器無法輕易地區別3或多個材料，將造成較 不正確的結果。 YS101與YS101 -YS105係代表各種不同的感應器。 yssioi與ysioi特別是洩漏偵測感應器。Ysl〇2代表可送 出摻混槽是否已清空的訊號的感應器。1 q4與1 〇5係 代表摻混輸送系統分配側上的感應器。YS2〇丨係代表用於 第二材料或第一化學品加入至摻混槽中的整批材料的感應 器。 PS101L係代表低壓力開關。PSi〇4h係代表用於高壓的 壓力開關。同樣地’ PS105H-PS107H係代表用於高壓讀數 的壓力開關’且PS106L與PS107L係代表用於低壓讀數的 壓力開關，P101 -1 〇 2係代表各種不同的泵浦， LSI 01-LSI 06係代表各種不同的液位感應器。例如， 27 1231230 〇3係代表摻混槽 輸送的感應器。中的液位感應器且LS⑽係用於材料 多個二：解的疋此處所描述的每-個元素，或皇之-戈 夕個可以加以修改式女 4具之一或 用上發現用途〔妙已、可以在不同於上述所描述的其他應 樣，但盆不：已經說明及描述本發明的特定具體態 修改與替換無論如你卩口為各種不同的 義的本發明精神下進行。 專利乾圍所定 【圖式簡單說明】 (一）圖式部分 由實：：明之較佳、非限制的具體態樣將參考所附圖式藉 由貫例之方式描述，其中·· 圖卜13是本發明摻混方法的-具體態樣的流程圖； ^ 14是本發明摻混方法的—具體態樣的示意圖； 圖15是達成所欲設定值或終端濃度的化學品階段式閥 心作添加的邏輯示意圖。 、、天圖16是達成所欲設定值或終端濃度的化學品控制闊操 作添加的另一個邏輯示意圖。亦包括者是詳細說明隨時間 添加至系統的濃縮化學品的操作速率控制的流動曲線。 圖17是顯示十（10)次重複地將49重量％的氫氟酸隨時 ^入去離子水中的真貫數據，最終設定值為0.500土 〇· 005重量％氫氟酸。 圖18是顯示使用線上傳導係數以正確地摻混且控制添 力片丨以二份基於鈽之泥漿的七（Ό次個別摻混物在五（5) 28 1231230 次個別重複時的平均真實數據。 圖1 9是圖18的百分比誤差圖，其係顯示在基於飾的 泥漿與添加劑的批次對批次變化間所記錄的差異，其係將 設定點與真實值間之差異除以設定點且乘以1 0 0以計算。 (二）元件代表符號 1 控制閥 2 控制閥 3 閥 4 製程排放閥 10 摻混槽 12 液位感應器 14 泵浦 16 多孔管分布器喷頭 18 傳導係數探針 20 傳導係數探針 29

Claims (1)

1231230 拾、申請專利範圍： !，種用於摻混至少二種材料m 摻混室，其包括： 八3 % · 用於接收第一材料的第一入口， -閥以控制在第-人口處所收到 #連接至第 用於接收第二材料的第二入口弟—第材料量；以及 二閥以控制在《 -人π ♦ —弟一入口係連接至第 閲以在苐一入口處所收到的第二材料旦； 連接至摻混室以接收第一材料 . 提供第-材料與第二材料之混合物混，亡 線； 。、4此至的循環管 配置在循環管線中以伯測在第—材 合物中所i合㈣二材料量的感應器； 才枓之混 連接至感應器與第：閥以 第二材料量已達成在混合物中所欲广處所收到的 。 所奴之弟二材料量的控制器 2. 根據巾請專利範圍第丨項之^， 包括： /、中循壤管線係 連接至摻混室以接收第 入口； η弟一材料之混合物的 ，連接至至以提供第_材料與第 送至摻混室的出口；以及 、 才科之混合物回 接收來自循環；# ^ 線 的第一材料盥第_ U丄丨 將混合物栗送至循環管線出口的㈣。 混合 3. 根據申請專利範圍第2項之系統:其進一步含有； 30 1231230 連接至循環管線且配置在果浦與循環管線出口以提供 摻混物至儀器的出口。 =申請專利範圍第3項之系統，其中感 導係數感應器。 5 ·根據申請專利範圍第] 導係數感應器。 頁之糸統，其中感應器是傳 6.根據申請專利範圍第1項之系統，其進一步含有： 連接至循環管線以提供摻混物至儀器的出口。 動:為τ種摻混至少二種材料至所欲濃度的方法，其含有 以整批的方式將第-材料提供至摻混室； 經由第二人口將第二材料流提供至摻混室； 於摻混室中將箆-Μ #、六、日A 物； 弟一材枓&此合至第一材料以產生混合 循環摻混室中的混合物； 在循環動作過程中測量混合物的特性；且 調整第二材料至松、、曰& ^吧至的〉瓜動以達到所欲之濃度。 .根據申請專利範圍第7項之方 特性的私Mr &人 、方法，其中測量混合物 们生的動作係含有偵測可指示濃度的特性。 第二==利範圍第7項之方法，其中提供第-與 以#據申在未知第一濃度與第二濃度下發生。 第二材料的叙^ 图弟’項之方法’其中提供第-與 u動作係在未使用流量控制器下發生。 L根據申請專利範圍第7項之方法，其進一步含有將 31 1231230 不付合規格的摻混物排放一 m^ ^ 口P刀且將不符合規格摻混物的 餘分留在摻混室中。 &根據申請專利範圍第u項之方法，其進一步含有 &七、額外量的第一與第二材料。 摻混室，其具有： 用於接受第一成分的第一入口； 用於接受弟二成分的第二入口； 用方、將弟成分與第二成分之摻混物輸送至工具的出 口 ； 13. —種用於摻混至少二種成分的系統，其含有： 用於循環管線的入口與出口； 用於分析循環管線中的摻混物且調整第二成分加入至 摻混室速率的機構。 14·根據申請專利範圍第13項之系統，其進一步含有 在物理摻混過程中修正批次且調整液態化學品物流加入至 批次的速率以使物流達成所需終點的機構。 _ 15 ·根據申請專利範圍第14項之系統，其進一步含有 在摻混時用於修正不符合規格摻混物的機構。 拾壹、圖式： 如次頁 32