TWI534387B

TWI534387B - Chemical liquid supply device and supply method thereof

Info

Publication number: TWI534387B
Application number: TW103121823A
Authority: TW
Inventors: Dejun Gu
Original assignee: Shenyang Solidtool Co Ltd
Priority date: 2014-04-11
Filing date: 2014-06-25
Publication date: 2016-05-21
Also published as: TW201538883A; CN104979236B; CN104979236A

Description

化學液供給裝置及其供給方法

本發明屬於半導體行業晶片濕法處理領域，係為一種化學液供給裝置及其供給方法。

目前，半導體行業中晶片濕法處理設備都涉及到化學液的供給，而隨著設備的自動化程度和功能越來越完善，相應的化學液供給系統也變得越來越龐大和複雜。而如何整合和優化供液系統的設計就成為了一個不可避免的問題。

為了解決化學液供給系統因功能的要求越來越多而導致系統元件臃腫的問題，本發明的目的在於提供一種化學液供給裝置及其供給方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：本發明化學液供給裝置包括原料桶、第一供液桶、第二供液桶、回收桶、真空發生器、高壓泵、化學液泵、工藝處理腔體、電磁閥及藥液閥，其中第一供液桶及第二供液桶分別連通由電磁閥控制開關的供氣源，該第一供液桶還連通由電磁閥控制開關的真空發生器，該原料桶與該第一供液桶相連通，並在原料桶與第一供液桶之間的管路上設有控制管路開關的藥液閥，該第一供液桶輸出的化學液一路連通由藥液閥控制開關的浸泡單元，另一路連通向工藝處理腔體內晶圓噴灑化學液的扇狀噴嘴，該另一路的管路上設有高壓泵，並在管路上安裝有控制管路開關的藥液閥，該工藝處理腔體通過管路與回收桶連通，工藝處理腔體中的化學液通過該回收桶回收，該回收桶通過管路與第二供液桶連通，並在該管路上分別設有化學液泵及控制管路開關的藥液閥，該回收桶內回收的化學液通過化學液泵泵入第二供液桶內，該第二供液桶通過管路與高壓泵的輸入端相連通，並在管路上安裝控制管路開關的藥液閥，該第二供液桶內回收的化學液通過高壓泵、扇狀噴嘴向晶圓噴灑的同時，由第一供液桶輸出化學液的該另一路管路關閉。

其中：該第一供液桶輸出的化學液另一路的管路並聯有連通柱狀噴嘴的管路，並在該管路上設有控制管路開關的藥液閥，該柱狀噴嘴向工藝處理腔體內晶圓噴灑的化學液由第一供液桶輸出，該第一供液桶輸出的化學液另一路的管路上、該第二供液桶與該高壓泵輸入端連通的管路上以及該回收桶與第二供液桶連通的管路上分別安裝有篩檢程式，該第一供液桶、第二供液桶及回收桶內均安裝有檢測液位的液位感測器，該液位感測器均為上下兩個，分別檢測各桶內化學液的高液位元及低液位，該第一供液桶與供氣源連通的管路上以及第二供液桶與供氣源連通的管路上分別設有釋放桶內殘餘氣體的手動三通閥，該第二供液桶連通有控制向外排出桶內多餘氣體的溢流閥。

該第一供液桶輸出化學液的兩個管路並聯有由藥液閥控制管路開關的排廢管路，該第二供液桶與高壓泵輸入端連通的管路上並聯有由藥液閥控制管路開關的排廢管路，該工藝處理腔體與回收桶之間管路上的藥液閥以及該回收桶與第二供液桶之間管路上的藥液閥均為常開狀態，當工藝處理腔體與回收桶之間管路上的藥液閥以及回收桶與第二供液桶之間管路上的藥液閥換向為常閉狀態時，該工藝處理腔體內的化學液以及回收桶內的化學液均向外排廢。

本發明化學液供給裝置的供給方法：該第一供液桶與原料桶之間通過壓力差實現化學液的驅動，第一供液桶輸出的化學液一路供給浸泡單元，另一路經該扇狀噴嘴對工藝處理腔體內的晶圓表面進行沖洗，該工藝處理腔體內的化學液由回收桶回收後利用與第二供液桶之間的壓力差輸送至第二供液桶內，再由該高壓泵將第二供液桶內回收的化學液經泵出，經該扇狀噴嘴對工藝處理腔體內的晶圓表面進行沖洗，在第二供液桶內回收的化學液經扇狀噴嘴對晶圓表面進行沖洗的同時，由第一供液桶輸出的化學液管路關閉，實現了化學液無間斷供應。

該第一供液桶輸出化學液的另一路並聯有一個管路，該並聯的管路連通柱狀噴嘴，當晶圓使用回收的化學液處理完成後，可通過該並聯的管路將第一供液桶輸出的化學液由該柱狀噴嘴對晶圓表面進行沖洗，保證晶圓表面的潔淨度。

本發明的優點與積極效果為：

1.本發明供給裝置結構簡單緊湊，占地面積小。

2.本發明供給裝置可以自動控制原料桶向第一供液桶補液以及回收桶向第二供液桶輸出回收的化學液，保證設備的無間斷運行。

3.本發明供給裝置耗氣量小，能耗低。

4.本發明供給方法利用原料桶與第一供液桶及回收桶與第二供液桶的組合方式，採用了不同的壓力差進行化學液的驅動；同時，配合溢流閥的壓力控制，實現了機台化學液的無間斷供給，無需人工干預。

1‧‧‧第一兩位兩通電磁閥

2‧‧‧真空發生器

3‧‧‧第二兩位兩通電磁閥

4‧‧‧第一兩位兩通藥液閥

5‧‧‧第三兩位兩通電磁閥

6‧‧‧第一手動三通閥

7‧‧‧原料桶

8‧‧‧第一液位感測器

9‧‧‧第一供液桶

10‧‧‧第二兩位兩通藥液閥

11‧‧‧第三兩位兩通藥液閥

12‧‧‧第四兩位兩通藥液閥

13‧‧‧第一篩檢程式

14‧‧‧高壓泵

15‧‧‧第五兩位兩通藥液閥

16‧‧‧第二篩檢程式

17‧‧‧第四兩位兩通電磁閥

18‧‧‧第六兩位兩通藥液閥

19‧‧‧第七兩位兩通藥液閥

20‧‧‧溢流閥

21‧‧‧第一兩位三通藥液閥

22‧‧‧第二手動三通閥

23‧‧‧第二兩位三通藥液閥

24‧‧‧第二供液桶

25‧‧‧回收桶

26‧‧‧第二液位感測器

27‧‧‧第三液位元感測器

28‧‧‧化學液泵

29‧‧‧工藝處理腔體

30‧‧‧柱狀噴嘴

31‧‧‧扇狀噴嘴

32‧‧‧第八兩位兩通藥液閥

33‧‧‧第一管路

34‧‧‧第二管路

35‧‧‧第三管路

36‧‧‧第四管路

37‧‧‧第五管路

38‧‧‧第六管路

39‧‧‧第七管路

40‧‧‧第八管路

41‧‧‧第九管路

42‧‧‧第十管路

43‧‧‧第十一管路

44‧‧‧第十二管路

45‧‧‧第十三管路

46‧‧‧第三篩檢程式

請參閱有關本發明之詳細說明及其附圖，將可進一步瞭解本發明之技術內容及其目的功效；有關附圖為：圖1為本發明的結構原理圖。

以下將參照附帶圖示而詳盡地說明本發明，其中會顯示本發明之較佳實施例，使該技術之一般功能可輕易實踐本發明。

本發明係為化學液供給裝置及其供給方法，其中：1為第一兩位兩通電磁閥，2為真空發生器，3為第二兩位兩通電磁閥，4為第一兩位兩通藥液閥，5為第三兩位兩通電磁閥，6為第一手動三通閥，7為原料桶，8為第一液位感測器，9為第一供液桶，10為第二兩位兩通藥液閥，11為第三兩位兩通藥液閥，12為第四兩位兩通藥液閥，13為第一篩檢程式，14為高壓泵，15為第五兩位兩通藥液閥，16為第二篩檢程式，17為第四兩位兩通電磁閥，18為第六兩位兩通藥液閥，19為第七兩位兩通藥液閥，20為溢流閥，21為第一兩位三通藥液閥，22為第二手動三通閥，23為第二兩位三通藥液閥，24 為第二供液桶，25為回收桶，26為第二液位感測器，27為第三液位元感測器，28為化學液泵，29為工藝處理腔體，30為柱狀噴嘴，31為扇狀噴嘴，32為第八兩位兩通藥液閥，33為第一管路，34為第二管路，35為第三管路，36為第四管路，37為第五管路，38為第六管路，39為第七管路，40為第八管路，41為第九管路，42為第十管路，43為第十一管路，44為第十二管路，45為第十三管路，46為第三篩檢程式。

具體實施方式：下面結合附圖對本發明作進一步詳述。

如圖1所示，本發明的化學液供給裝置包括原料桶7、第一供液桶9、第二供液桶24、回收桶25、真空發生器2、高壓泵14、化學液泵28、工藝處理腔體29、篩檢程式、電磁閥、藥液閥、液位感測器及手動三通閥，其中第一供液桶9通過第二管路34與原料桶7相連通，並在第二管路34上設有控制第二管路34開關的第一兩位元兩通藥液閥4(該第一兩位兩通藥液閥4為常閉狀態)；第一供液桶9上分別連通有第一管路33及第三管路35，在第一管路33上分別設有第二兩位兩通電磁閥3、真空發生器2及第一兩位元兩通電磁閥1，該第一管路33與CDA(壓縮空氣，該壓縮空氣可為0.7MPa)相連通，該第一、二兩位兩通電磁閥1、3均為常閉狀態；第三管路35與供氣源(氮氣)相連通，並在第三管路35上設有第一手動三通閥6及第三兩位兩通電磁閥5，第三兩位兩通電磁閥5為常開狀態，經第一手動三通閥6向第一供液桶9內輸送氮氣。

第一供液桶9輸出的化學液分為三路，其中一路為第四管路36，供給浸泡單元，在第四管路36上設有第三兩位兩通藥液閥11；第二路為第五管路37，在第五管路37上依次設有第一篩檢程式13、第二兩位兩通藥液閥10、高壓泵14及第五兩位兩通藥液閥15，第四管路36末端連通扇狀噴嘴31；第三路為第七管路39，在第七管路39上設有第八兩位兩通藥液閥32；在第五管路37上的第一篩檢程式13與第二兩位兩通藥液閥10之間並聯有第六管路38，該第六管路38上設有第四兩位兩通藥液閥12，第六管路38末端連通柱狀噴嘴30。第二、三、四兩位兩通藥液閥10、11、12，第五兩位兩通藥液閥15及第八兩位兩通藥液閥32均為常閉狀態。

柱狀噴嘴30及扇狀噴嘴31下方設有工藝處理腔體29，晶圓置於該工藝處理腔體29內的承片臺上，並隨承片台旋轉。工藝處理腔體29通過第十三管路45與回收桶27相連通，並在第十三管路45上設有控制管路開關的第一兩位元三通藥液閥21。第二供液桶24上分別連通有第八管路40、第九管路41及第十一管路43，第八管路40與供氣源(氮氣)相連通，並在第八管路40上設有第二手動三通閥22及第四兩位兩通電磁閥17，第四兩位兩通電磁閥17為常開狀態，經第二手動三通閥22向第二供液桶24內輸送氮氣。第十一管路43上設有溢流閥20。第二供液桶24通過第九管路41連通於第五管路37、並位於第二兩位兩通藥液閥10與高壓泵14之間；在第九管路41上依次設有第七兩位兩通藥液閥19及第二篩檢程式16，並在第七兩位兩通藥液閥19與第二篩檢程式16之間連通有第十管路42，該第十管路42上設有第六兩位兩通藥液閥18，第六兩位兩通藥液閥18及第七兩位兩通藥液閥19均為常閉狀態。第二供液桶24與回收桶25之間通過第十二管路44相連通，在第十二管路44上依次設有第三篩檢程式46、第二兩位三通藥液閥23及化學液泵28。

第一供液桶9內安裝有檢測液位的第一液位感測器8，第二供液桶24內安裝有檢測液位的第二液位感測器26，回收桶25內安裝有檢測液位的第三液位感測器27，第一、二、三液位感測器8、26、27均為上下兩個，分別檢測第一供液桶9、第二供液桶24及回收桶25內化學液的高液位元及低液位。

本發明供給裝置供給化學液的方法為：利用第一供液桶9與原料桶7的組合及第二供液桶24與回收桶25的組合，並且兩組雙桶均採用了壓力差進行化學液的驅動，同時配合溢流閥20的壓力控制，實現了機台化學液的無間斷供應。供液桶又分為新液桶(第一供液桶9)和重複使用供液桶(第二供液桶24)，通過這種設置可以保證化學液的重複使用及晶圓工藝處理最後階段可使用新液對晶圓做最後的沖洗。

具體為：首先將晶圓置於工藝處理腔體29內的承片臺上，隨承片台以設定轉速進行旋轉。

原料桶7和第一供液桶9中裝著同種化學液，初始狀態時原料桶7和第一供液桶9均為滿桶，氮氣通過第三兩位兩通電磁閥5、第一手動三通閥6向第一供液桶9內注入氮氣，形成預定壓力後，第一供液桶9即可以開始輸出供液。當第一供液桶9中的化學液隨著使用的消耗減少到設定程度後，第一液位感測器8感知到該位置並發出信號，控制系統(本發明的控制系統為現有技術)接到信號後將第三兩位元兩通電磁閥5關閉，第一兩位兩通電磁閥1和第二兩位兩通電磁閥3打開，真空發生器2在CDA的作用下開始工作，第一供液桶9內部開始形成負壓；此時第一兩位兩通藥液閥4打開，化學液在大氣壓的作用下從原料桶7流入到第一供液桶9中，當第一液位感測器8檢測到液面到達指定位置後，恢復原供液狀態。

第一供液桶9輸出的化學液一路可通過控制第三兩位兩通藥液閥11的通斷來給浸泡單元加液。同時，第一供液桶9輸出的化學液在第二、五兩位兩通藥液閥10、15打開後，經過第一篩檢程式13後可以通過高壓泵14的加壓，由扇狀噴嘴31噴出，用於在工藝處理腔體29內對晶圓表面進行沖洗，壓力可在1~20MPa之間進行連續調整。扇狀噴嘴31噴灑出的化學液在工藝處理腔體29底部流出，經過第一兩位三通藥液閥21回到回收桶25；當回收桶25中液位達到指定位置時，第三液位元感測器27發出信號，控制系統接到信號後，化學液泵28開始工作，將回收桶25中的化學液通過第二兩位元三通藥液閥23、第三篩檢程式46加注到第二供液桶24中，直到液面達到預先設定位置後，化學液泵28停止工作。第二供液桶24中始終充有氮氣，化學液泵28的壓力要大於第二供液桶24中充入氮氣的壓力；當第二供液桶24中有化學液後，控制系統自動將第二兩位元兩通藥液閥10關閉，第七兩位兩通藥液閥19打開，化學液經第七兩位元兩通藥液閥19、第二篩檢程式16由高壓泵14泵給扇狀噴嘴31，即高壓泵14的供液改由第二供液桶24提供，其目的就是將回收桶25回收的化學液儘量地重複使用。沖洗完成之後，關閉第五兩位兩通藥液閥15，打開第四兩位兩通藥液閥12，選擇常壓新的化學液(第一供液桶9內的化學液)對晶圓表面的殘留化學液進行再次沖洗，目的是保證晶圓表面不會殘留重複使用後的化學液中附著的顆粒，保證晶圓表面的潔淨度。之後再使用去離子水對晶圓表面進行清洗及使用氮氣對晶圓進行吹幹處理。

第二供液桶24內多餘的氮氣氣體可以通過溢流閥20排出。當本發明的供給裝置需要維護時，可將第一、二手動三通閥6、22搬到另一通路，將第一、二供液桶9、24中的殘餘氣體釋放出去。需要清洗管路時，打開第七管路39中的第八兩位兩通藥液閥32可將第一供液桶9內的化學液排廢；打開第十管路42中的第六兩位兩通藥液閥18，可將第二供液桶24內的化學液排廢；將第二兩位三通藥液閥23換向，可將回收桶25內的化學液排廢；當回收桶25及第二供液桶24充滿回收的化學液後，或某種化學液是不想回收的，則可將第一兩位三通藥液閥21換向，將工藝處理腔體29中的化學液排廢。

本發明的真空發生器2為市購產品，購置於日本妙德CONVUM公司，型號為CV-10HS；高壓泵14為市購產品，購置於美國SC公司、型號為L10-33的增壓泵；化學液泵28為市購產品，購置於美國White Knight公司、型號為X100-2AAQQBABA的隔膜泵。

以上所述僅為本發明的實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。

綜上所述，本案不僅於技術思想上確屬創新，並具備習用之傳統方法所不及之上述多項功效，已充分符合新穎性及進步性之法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。