TWI490031B - 溶劑混合系統及溶劑混合方法 - Google Patents

Description

溶劑混合系統及溶劑混合方法

本發明係關於一種溶劑混合系統，特別系關於一種具有循環流路之溶劑混合系統。

溶劑混合系統使用於各種工業運用上，以混合二個以上的組成物至一理想濃度。舉例而言，在半導體製程當中，濃縮的化學藥品(通常由化學藥品供應業者提供)在施加於半導體晶片上前，通常與去離子水(deionized water)進行稀釋或是混合。

習知技術中，濃縮的化學藥品以一幫浦打入一混合槽中與去離子水進行稀釋，接著直接利用另一幫浦將稀釋完成的製程溶液送至歧流道中供應至後方製程。然而，在混合槽中，化學藥品的品質(例如：pH值、濃度、表面張力)將發生變化，將降低後方製程的良率。此外，化學藥品中的雜質，也將降低產品的品質。

有鑑於此，本發明提供一種溶劑混合系統包括：一混合單元及一供應單元。一混合單元包括：一混合槽、一第一循環流路及一第一過濾流路。混合槽用以混合一製程溶液。第一循環流路包括一第一循環入口、一連結於第一循環入口之第一循環出口。第一循環入口耦接混合槽並接收製程溶液，且第一循環出口耦接於混合槽並排出製程溶液。第一過濾流路包括一第一過濾入口、一連結於第一過濾入口之第一過濾出口以及一連結於第一過濾入口及第一 過濾出口之間之第一過濾元件。第一過濾入口耦接混合槽並接收製程溶液，且第一過濾出口耦接於混合槽並排出製程溶液。供應單元耦接於混合單元，其中製程溶液進入供應單元前依序通過第一循環流路及第一過濾流路。

本發明更提供一種溶劑混合方法包括：混合一製程溶液於一混合槽；提供一循環流路耦接於混合槽，並以一既定時間循環製程溶液；以及提供一過濾流路耦接於混合槽，並在既定時間後過濾製程溶液。在一實施例中，溶劑混合方法更包括：注入氮氣於混合槽中；偵測過濾流路之一過濾流路入口以及一過濾流路出口之壓差而決定製程溶液流過過濾流路之流速。

本發明的溶劑混合系統藉由混合單元中的循環流路對製程溶液進行預循環，藉以維持製程溶液中化學藥品的品質。此外，透過混合單元中過濾流路的設置，製程溶液中的雜質將可被濾除，以進一步提高應用本發明溶劑混合系統所提供之製程溶液之後方製程的良率。

茲配合圖式說明較佳實施例。

請參照第1圖。第1圖顯示本發明第一實施例之溶劑混合系統1之示意圖。在此實施例中，溶劑混合系統1係用於提供一光阻劑清除液。溶劑混合系統1包括一稀釋劑槽10、一原料槽20、一混合單元100、一供應單元200及一過濾器F₁ 。

稀釋劑槽10連結於供應去離子水DI以及氫氧化銨溶液NH₄ OH之流路，其中去離子水DI以及氫氧化銨溶液 NH₄ OH之流路開關分別受閥件V₁₁ 以及閥件V₁₂ 所控制。一劑量控制器(beaker)15設置於閥件V₁₂ 與稀釋劑槽1之間，用以控制氫氧化銨溶液NH₄ OH進入稀釋劑槽10之劑量。在此實施例中，稀釋劑槽10更連結於供應氮氣N₂ 之流路，藉由注入氮氣N₂ 使位於稀釋劑槽10中的去離子水DI以及氫氧化銨溶液NH₄ OH混合液保持穩定。需注意的是，稀釋劑槽10內部之體積恆相等於稀釋劑槽10中去離子水DI以及氫氧化銨溶液NH₄ OH之混合液之體積與稀釋劑槽10中氮氣N₂ 之體積之總和。

混合單元100包括一混合槽110、一第一循環流路120、一第一過濾流路130以及一幫浦150。混合槽110耦接於稀釋劑槽10以及原料槽20，其中混合槽110與稀釋劑槽10之間的流路開關受閥件V₁₃ 所控制，且混合槽110與原料槽20之間的流路開關受閥件V₂₁ 所控制。一劑量控制器(beaker)111設置於原料槽20與混合槽110之間，用以控制原料槽20內之濃縮化學藥品進入混合槽110之劑量。在此實施例中，混合槽110更連結於供應氮氣N₂ 之流路，藉由注入氮氣N₂ 使位於混合槽110中的製程溶液P保持穩定。需注意的是，混合槽110內部之體積恆相等於混合槽110中製程溶液P與混合槽110中氮氣N₂ 之體積之總和。

第一循環流路120，包括一第一循環入口121以及一第一循環出口123。第一循環入口121耦接混合槽110，第一循環出口123連結於第一循環入口121並耦接於混合槽110。第一循環流路120之流路開關受閥件125所控制，當 幫浦150作動時且閥件125開啟時，第一循環入口121自混合槽110接收製程溶液P，並藉由第一循環出口123排出製程溶液P至混合槽110。

第一過濾流路130，包括一第一過濾入口131、一第一過濾出口133、一第一過濾元件135以及一偵測裝置140。第一過濾入口131耦接混合槽110，第一過濾出口133連結於第一過濾入口131並耦接於混合槽110。第一過濾元件135連結於第一過濾入口131及第一過濾出口133之間。第一過濾流路130之流路開關受閥件137所控制，當幫浦150作動時且閥件137開啟時，第一過濾入口131自混合槽110接收製程溶液P，並藉由第一過濾出口133排出製程溶液P至混合槽110，其中第一過濾元件135針對製程溶液P中的雜質進行過濾。

偵測裝置140包括二個偵測器141、143以及一控制器145。二個偵測器141、143分別連結於第一過濾入口131以及第一過濾出口133，用以偵測製程溶液P流過其中之壓力。控制器145電性耦接於二個偵測器141、143以及幫浦150，並根據二個偵測器141、143的偵測結果控制幫浦150之運作因素(例如：轉速)。

供應單元200包括：一儲存槽210、二個幫浦220、240、一第二循環流路230、第二過濾流路250及一供應出口270。儲存槽210耦接於混合槽110，其中一過濾器F₁ 耦接於其間。儲存槽210與混合槽110之間的流路開關受閥件V₃₁ 所控制。當幫浦150作動時且閥件V₃₁ 開啟時，製程溶液P自混合槽110排入儲存槽210。在此實施例中， 儲存槽210更連結於供應氮氣N₂ 之流路，藉由注入氮氣N₂ 使位於儲存槽210中的製程溶液P保持穩定。需注意的是，儲存槽210內部之體積恆相等於儲存槽210中製程溶液P與儲存槽210中氮氣N₂ 之體積之總和。

第二循環流路230包括一第二循環入口231以及一第二循環出口233。第二循環入口231耦接於儲存槽210。第二循環出口233連結於第二循環入口231並耦接於儲存槽210。幫浦220驅動第二循環流路230內的製程溶液P，使其不間斷的自第二循環入口231接收製程溶液P，並經由第二循環出口233排出製程溶液P。供應出口270耦接於第二循環流路230，用以排出製程溶液P至一製程工具(未圖示)，其中供應出口270之流路開關受閥件V₄₁ 所控制。

第二過濾流路250包括一第二過濾入口251、一第二過濾出口253以及一第二過濾元件255。第二過濾入口251耦接儲存槽210。第二過濾出口253連結於第二過濾入口251並耦接儲存槽210。第二過濾元件255連結於第二過濾入口251及第二過濾出口253之間。幫浦240驅動第二過濾流路250內的製程溶液P，使其自第二過濾入口251接收製程溶液P，並經由第二過濾出口253排出製程溶液P。此外，第二過濾流路250之流路開關受閥件257所控制。

本實施例之溶劑混合系統1之作動方式說明如下：依照既定配方注入稀釋劑槽10之混合液以及原料槽20之原料材料於混合槽110中，以混合一製程溶液P於混合槽110中。接著，開啟閥件125並利用幫浦150驅動製程溶液P於第一循環流路120中，以一既定時間循環製程 溶液P。在一具體實施例中，製程溶液P於第一循環流路120中循環30分鐘。接著，在該既定時間後，關閉閥件125並開啟閥件137使製程溶液P流經第一過濾流路130，以利用第一過濾元件135過濾製程溶液P中的雜質。藉由第一循環流路120，製程溶液P的表面張力以及濃度將可維持，如第2、3圖所示般，以避免製程溶液P中化學藥品凝聚。在此情況下，第一過濾元件135將過濾製程溶液P中的雜質，但製程溶液P中化學藥品不會阻塞於第一過濾元件135。於是，製程溶液P中化學藥品將不被浪費，以減少生產成本，且製程溶液P中化學藥品的品質(例如：pH值、濃度、表面張力)也可維持穩定。此外，第一過濾元件135的使用週期也可延長。

另一方面，由於第一過濾元件135的過濾效果將隨使用時間增加而遞減。為克服此缺點，本實施例中利用偵測裝置140偵測第一過濾流路130之第一過濾流路入口131以及第一過濾流路出口133之壓差，並根據偵測結果決定製程溶液P流經第一過濾元件135之流速。在一具體實施例中，第一過濾流路入口131以及第一過濾流路出口133的壓差與幫浦150轉速相乘積值為特定數值，其中轉速控制於500rps以下。如此一來，第一過濾元件135將最有效地過濾製程溶液P中的雜質，藉以維持製程溶液P的品質並改善後方製程之良率。

過濾完成之製程溶液P將進一步經由過濾器F1進入至供應單元200之儲存槽210。製程溶液P進入儲存槽210後將同時受幫浦220及幫浦240所驅動而流動於第二循環 流路230以及第二過濾流路250之中。藉由此配置，供應單元200將同時供應製程溶液P並過濾製程溶液P，其中當第二過濾元件255因長期使用而阻塞時，僅需關閉閥件257並針對第二過濾元件255進行更換，而不中斷製程溶液P之供應。

請參照第4圖。第4圖顯示本發明之第二實施例之溶劑混合系統2。在此實施例中，相似或相對應之元件將施予相似之標號，且已說明之特徵將在以下說明中被省略。相較於溶劑混合系統1(第1圖)，溶劑混合系統1包括二個供應單元200且更包括一配給單元300及複數個過濾器F₁ 、F₂ 及F₃ 。配給單元300包括一配給槽310耦接於混合單元100以及二個供應單元200之間，其中混合單元100與配給單元300之流路開關受閥件V₅₁ 所控制，且配給單元300與二個供應單元200之間的流路開關受閥件V₃₁ 、V₃₂ 所控制。過濾器F₃ 耦接於混合單元100與配給單元300之間。過濾器F₁ 、F₂ 分別耦接於配給單元100與二個供應單元200之間。來自混合槽110之製程溶液P經過濾器F₃ 過濾後儲存於配給槽310中。配給槽310內之製程溶液P受幫浦320驅動，經過濾器F₁ 或過濾器F₂ 流至供應單元200。在此實施例中，配給槽310更連結於供應氮氣N₂ 之流路，藉由注入氮氣N₂ 使位於配給槽310中的製程溶液P保持穩定。需注意的是，配給槽310內部之體積恆相等於配給槽310中製程溶液P與配給槽310中氮氣N₂ 之體積之總和。

請參照第5圖。第5圖顯示本發明之第三實施例之溶 劑混合系統3。在此實施例中，相似或相對應之元件將施予相似之標號，且已說明之特徵將在以下說明中被省略。相較於溶劑混合系統2(第4圖)，溶劑混合系統3包括三個混合單元100。三個混合單元100耦接於稀釋劑槽10,閥件V₁₃ 、V₁₅ 、V₁₇ 分別控制其間流路之開關，且三個混合單元100耦接於原料槽20，閥件V₂₁ 、V₂₂ 、V₂₃ 分別控制其間流路之開關。在此實施例中，三個混合單元100獨立的針對製程溶液P進行過濾並供應製程溶液P至配給單元300。配給單元300依照需求配給製程溶液P至各個供應單元200，各個供應單元200則可供應不同生產線所需之製程溶液P。如此一來，製程溶液P的產量將增加，且當一個混合單元100或配給單元300損壞或進行保養維修時，溶劑混合系統3的產能不致中斷。

本發明之溶劑混合系統，在製程溶液經過過濾元件前先透過一循環流路使製程溶液進行一預循環的程序。進而維持製程溶液的品質，並減少更換過濾元件所需之生產成本。另外，注入氮氣於混合槽、儲存槽、配給槽中，將進一步維持製程溶液的穩定狀態，以提昇後續產品的品質。

雖然本發明已以較佳實施例揭露於上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，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為準。

1、2、3‧‧‧溶劑混合系統

10‧‧‧稀釋劑槽

15‧‧‧劑量控制器

20‧‧‧原料槽

100‧‧‧混合單元

110‧‧‧混合槽

111‧‧‧劑量控制器

120‧‧‧第一循環流路

121‧‧‧第一循環入口

123‧‧‧第一循環出口

125‧‧‧閥件

130‧‧‧第一過濾流路

131‧‧‧第一過濾入口

133‧‧‧第一過濾出口

135‧‧‧第一過濾元件

137‧‧‧閥件

140‧‧‧偵測裝置

141、143‧‧‧偵測器

145‧‧‧控制器

150‧‧‧幫浦

200‧‧‧供應單元

210‧‧‧儲存槽

220‧‧‧幫浦

230‧‧‧第二循環流路

231‧‧‧第二循環入口

233‧‧‧第二循環出口

240‧‧‧幫浦

250‧‧‧第二過濾流路

251‧‧‧第二過濾入口

253‧‧‧第二過濾出口

255‧‧‧第二過濾元件

257‧‧‧閥件

270‧‧‧供應出口

300‧‧‧配給單元

310‧‧‧配給槽

320‧‧‧幫浦

DI‧‧‧去離子水

F₁ 、F₂ 、F₃ ‧‧‧過濾器

N₂ ‧‧‧氮氣

NH₄ OH‧‧‧氫氧化銨溶液

P‧‧‧製程溶液

V₁₁ 、V₁₂ 、V₁₃ 、V₁₅ 、V₁₇ ‧‧‧閥件

V₂₁ 、V₂₂ 、V₂₃ ‧‧‧閥件

V₃₁ 、V₃₂ ‧‧‧閥件

V₄₁ 、V₄₂ ‧‧‧閥件

V₅₁ 、V₅₂ 、V₅₃ ‧‧‧閥件

第1圖顯示本發明之第一實施例之溶劑混合系統；第2圖顯示利用本發明之第一實施例之製程溶液之濃 度變化圖；第3圖顯示利用本發明之第一實施例之製程溶液之表面張力變化圖；第4圖顯示本發明之第二實施例之溶劑混合系統；第5圖顯示本發明之第三實施例之溶劑混合系統。

1‧‧‧溶劑混合系統

10‧‧‧稀釋劑槽

15‧‧‧劑量控制器

20‧‧‧原料槽

100‧‧‧混合單元

110‧‧‧混合槽

111‧‧‧劑量控制器

120‧‧‧第一循環流路

121‧‧‧第一循環入口

123‧‧‧第一循環出口

125‧‧‧閥件

130‧‧‧第一過濾流路

131‧‧‧第一過濾入口

133‧‧‧第一過濾出口

135‧‧‧第一過濾元件

137‧‧‧閥件

140‧‧‧偵測裝置

141、143‧‧‧偵測器

145‧‧‧控制器

150‧‧‧幫浦

200‧‧‧供應單元

210‧‧‧儲存槽

220‧‧‧幫浦

230‧‧‧第二循環流路

231‧‧‧第二循環入口

233‧‧‧第二循環出口

240‧‧‧幫浦

250‧‧‧第二過濾流路

251‧‧‧第二過濾入口

253‧‧‧第二過濾出口

255‧‧‧第二過濾元件

257‧‧‧閥件

270‧‧‧供應出口

DI‧‧‧去離子水

F₁ ‧‧‧過濾器

N₂ ‧‧‧氮氣

NH₄ OH‧‧‧氫氧化銨溶液

P‧‧‧製程溶液

V₁₁ 、V₁₂ 、V₁₃ 、V₂₁ 、V₃₁ 、V₄₁ ‧‧‧閥件

Claims (11)

1. 一種溶劑混合系統，包括：一混合單元，包括：一混合槽，用以混合一製程溶液；一第一循環流路，包括一第一循環入口、一連結於該第一循環入口之第一循環出口，其中該第一循環入口耦接該混合槽並接收該製程溶液，且該第一循環出口耦接於該混合槽並排出該製程溶液；一第一過濾流路，包括一第一過濾入口、一連結於該第一過濾入口之第一過濾出口以及一連結於該第一過濾入口及該第一過濾出口之間之第一過濾元件，其中該第一過濾入口耦接該混合槽並接收該製程溶液，且該第一過濾出口耦接於該混合槽並排出該製程溶液；以及一供應單元，耦接於該混合單元，其中該製程溶液進入該供應單元前依序通過該第一循環流路及該第一過濾流路。
2. 如申請專利範圍第1項所述之溶劑混合系統，其中該供應單元包括：一儲存槽，耦接於該混合槽；一第二循環流路，包括一第二循環入口、一連結於該第二循環入口之第二循環出口，其中該第二循環入口耦接該儲存槽並接收該製程溶液，且該第二循環出口耦接於該儲存槽並排出該製程溶液；以及一配給出口，耦接於該第二循環流路，用以排出該製程溶液。
3. 如申請專利範圍第2項所述之溶劑混合系統，其中該供應單元更包括一第二過濾流路，包括一第二過濾入口、一連結於該第二過濾入口之第二過濾出口以及一連結於該第二過濾入口及該第二過濾出口之間之第二過濾元件，其中該第二過濾入口耦接該儲存槽並接收該製程溶液，且該第二過濾出口耦接於該儲存槽並排出該製程溶液。
4. 如申請專利範圍第1項所述之溶劑混合系統，更包括一過濾器耦接於該混合單元以及該供應單元之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述之溶劑混合系統，其中該混合槽內包括氮氣。
6. 如申請專利範圍第1項所述之溶劑混合系統，其中該混合單元包括：一幫浦，用以驅動該製程溶液自該混合槽流入該第一過濾流路；以及一偵測裝置，電性耦接於該幫浦，並連結於該第一過濾入口以及該第一過濾出口。
7. 如申請專利範圍第6項所述之溶劑混合系統，其中該偵測裝置包括：二個偵測器，分別連結於該第一過濾入口以及該第一過濾出口，用以偵測該製程溶液之壓力；以及一控制器，電性耦接於該二個偵測器以及該幫浦，並根據其偵測結果控制該幫浦。
8. 如申請專利範圍第1項所述之溶劑混合系統，更包括一配給單元及複數個過濾器，其中該配給單元耦接於該混合單元以及該供應單元之間，且該等過濾器分別耦接於 該混合單元與該配給單元之間以及該配給單元與該供應單元之間。
9. 一種溶劑混合方法，包括：混合一製程溶液於一混合槽；提供一循環流路耦接於該混合槽，並以一既定時間循環該製程溶液；以及提供一過濾流路耦接於該混合槽，並在該既定時間後過濾該製程溶液。
10. 如申請專利範圍第9項所述之溶劑混合方法，更包括注入氮氣於該混合槽中。
11. 如申請專利範圍第9項所述之溶劑混合方法，更包括偵測該過濾流路之一過濾流路入口以及一過濾流路出口之壓差而決定該製程溶液流過該過濾流路之流速。