專利名稱：使用點工藝控制攪拌機系統(tǒng)及相應方法
技術領域：
本發(fā)明涉及使用點(point-of-use)攪拌機，其控制輸送到化學輸送系 統(tǒng)例如半導體加工設備的化學溶液的濃度。
背景技術：
在半導體制造工業(yè)例如晶片清洗和蝕刻工藝中，通常使用化學溶液進 行晶片清洗和蝕刻工藝。由于化學品濃度的變化引起蝕刻速度的不確定并 因此造成加工偏差，故反應物以希望比例的精確混合非常重要。半導體制造工業(yè)中化學溶液所用的化合物的示例包括但不限于氫氟酸 (HF)、氟化銨(NH4F)、鹽酸(HCI)、硫酸(H2S04)、醋酸(CH3OOH)、 氨或氫氧化銨(NBUOH)、氫氧化鉀(KOH)、乙烯二胺(EDA)、過 氧化氫(H202)、硝酸(HN03)以及它們的其中任意一種或多種的組合。 例如，標準的SC-1型清洗液包括脫離子水(DIW)中的氫氧化銨和過氧 化氫混合物。標準的SC-2型清洗液包括過氧化氫與鹽酸的水性混合物。 此外，對于特定的操作而言，還可以在這類清洗液混合物中加入表面活性 劑和/或其他清洗劑，從而增強清洗液的性能。清洗液混合物可以不在現(xiàn)場/遠離現(xiàn)場制備，然后運輸?shù)浇K點位置或清 洗工藝的使用點(例如，諸如清洗浴罐或用于半導體晶片清洗工藝的罐等 設備)。或者，更理想的情況是，在輸送到清洗工藝前，使用合適的混合 器或攪拌機系統(tǒng)在使用點制備清洗液混合物。包含化合物混合物的化學溶液的 一個問題在于，由于在設備中使用化 學溶液時發(fā)生分解反應，最終溶液中一種或多種化合物的濃度可能變得難 于精確控制。例如，對于半導體工藝而言，在使用不穩(wěn)定的化合物的銅漿料應用中，在化學成分中添加諸如過硫酸銨(APS)等化合物可導致最終 混合物中11202和/或其他組分的分解，這將會引起化學溶液中組分的最終 濃度出現(xiàn)不希望的改變。例如，在使用SC-1清洗液的傳統(tǒng)系統(tǒng)中，通常是在需要時直接將11202 和/或NH4OH加入設備(例如，清洗槽)中，以解決清洗液中的這種分解。 但是，向清洗液中增加或添增一種或一種以上這些化合物會導致清洗液中 的其他化合物稀釋，由此不能確保工藝過程中最終清洗液中化合物的精確 濃度。因此，期望提供一種向工藝輸送由兩種或兩種以上選定濃度的化合物 混合在一起形成的化學溶液的有效系統(tǒng)，同時在工藝循環(huán)期間將最終溶液 中化合物的濃度精確維持在可接受的水平或范圍內(nèi)。發(fā)明內(nèi)容這里描述^f吏用點工藝控制攪拌機系統(tǒng)及其相應方法，其有效地輸送諸 如半導體晶片清洗工藝等工藝中使用的化學溶液并將化學溶液維持在選定濃度。一種用于將化學溶液浴液(chemical solution bath)維持在希望濃度 的攪拌機系統(tǒng)包括攪拌機單元，該攪拌機單元構造成接收和混合至少兩種 化合物并將包括選定濃度化合物的混合物的溶液輸送到罐中，該罐保持選 定體積的至少一種化學溶液浴液。攪拌機系統(tǒng)還包括控制器，該控制器構 造成將化學溶液浴液中的至少一種化合物維持在選定的濃度范圍內(nèi)。該控 制器控制下列至少其中之一控制攪拌機單元的操作，以將輸送到罐的溶 液中的至少一種化合物的濃度維持在選定的濃度范圍內(nèi)，以及，當化學溶 液浴液中所述至少一種化合物的濃度落在目標范圍之外時，控制流入和流 出罐的溶液流量的改變。在另一實施例中， 一種向罐供應化學溶液的方法包括向攪拌機單元 供應至少兩種化合物，以形成選定濃度下的所述至少兩種化合物的混合溶 液，并從該攪拌機單元向罐供應所述混合溶液，以在罐內(nèi)形成化學溶液浴液，其中，化學溶液浴液具有選定體積。通過下列至少其中之一將化學溶液浴液中的至少一種化合物的濃度維持在選定濃度范圍內(nèi)控制攪拌機單 元以將輸送到罐的溶液中至少一種化合物的濃度維持在選定濃度范圍內(nèi)； 以及，當化學溶液浴液中所述至少一種化合物的濃度落在目標范圍之外時 改變流入和流出罐的溶液流量。盡管在一個或多個設備的處理操作過程中可能發(fā)生化學溶液內(nèi)的化合物分解和/或其他反應，所述系統(tǒng)和相應的方法特別適用于維持半導體應用 中化學溶液的濃度(例如，用于維持包括氫氧化銨和過氧化氫的SC-1清 洗液)在可接受的濃度范圍內(nèi)。而且，這種使用點攪拌機系統(tǒng)設計成緊靠 或基本靠近任意一個或多個工藝設備(process tool)，或者可選地，集成 為一個或多個工藝設備的部件或部分。此外，該攪拌機系統(tǒng)可構造成向多 個工藝設備供應精確濃度下的化學溶液。根據(jù)下面特別結合附圖對本發(fā)明具體實施例的詳細說明，上述以及其 他的特征和優(yōu)點將會變得明顯，在附圖中，相同的附圖標記用來指示相同 的部件。


圖1是包括清洗槽的半導體晶片清洗系統(tǒng)的示例性實施例的示意圖， 清洗槽連接使用點工藝控制攪拌機系統(tǒng)，在清洗過程中，該攪拌機系統(tǒng)制 備清洗液并將清洗液輸送到清洗槽中；圖2是圖1的工藝控制攪拌機系統(tǒng)的示例性實施例的示意圖。
具體實施方式
這里描述了使用點工藝控制攪拌機系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少 一個攪拌機 單元，該攪拌機單元用于接收至少兩種化合物并將其混合在一起以輸送到 一個或多個包括化學槽的容器或罐中，該化學槽有助于半導體晶片或其他 部件的處理(例如，清洗)。罐內(nèi)的化學溶液維持在選定的體積和溫度下， 所述攪拌機系統(tǒng)可構造成連續(xù)地向一個或多個罐輸送化學溶液，或者可選地，僅在需要時向所述一個或多個罐輸送化學溶液(如下所述)，從而將 罐內(nèi)化合物的濃度維持在希望范圍內(nèi)。罐可以是工藝設備的 一部分，從而所述攪拌機系統(tǒng)向包括選定容積化 學槽的工藝設備直接提供化學溶液。工藝設備可以是處理半導體晶片或其 他部件(例如，通過蝕刻工藝、清洗工藝等)的任何傳統(tǒng)或其他合適的設 備?？蛇x地，攪拌機系統(tǒng)可向一個或多個保持或貯藏罐供應化學溶液，所 述貯藏罐隨后向一個或多個工藝設備供應化學溶液。在一個優(yōu)選實施例中，提供了一種使用點工藝控制攪拌機系統(tǒng)，該系 統(tǒng)構造成在化學溶液中的一種或多種化合物濃度落在選定目標范圍之外時 增加向一個或多個罐供應化學溶液的流量，從而在向罐中供應具有希望的 化合物濃度的新鮮化學溶液的同時從罐中快速排出不需要的化學溶液。圖1中描述的是系統(tǒng)1的一個示例性實施例，包括4吏用點工藝控制攪拌機系統(tǒng)IO，其結合有用于清洗半導體晶片或其他部件的工藝設備，其形 式為清洗罐2?？蛇x地，如上所述，罐2可以是向一個或多個半導體工藝 設備供應希望濃度的化學物的貯藏罐。清洗罐2的入口通過流動管線4連接到攪拌機單元100上。在本實施 例中，在攪拌機單元100中形成并供應給清洗罐2的清洗液是SC-1清洗 液，其中，氫氧化銨(NBUOH)通過供應管線102供應到攪拌機單元，過 氧化氫(H202)通過供應管線104供應到攪拌機單元，而脫離子水(DIW) 通過供應管線106供應到攪拌機單元。但是，應該注意到，所述的攪拌機 系統(tǒng)可以構造成向任何類型的設備中供應任意選定數(shù)量(即，兩種或兩種 以上)的選定濃度化合物的混合物，其中，混合物可包括諸如氫氟酸(HF)、 氟化銨(NH4F)、鹽酸(HC1)、硫酸(H2S04)、醋酸(CH3OOH)、 氫氧化銨(NH4OH)、氫氧化鉀(KOH)、乙烯二胺(EDA)、過氧化 氫(H202)以及硝酸(HN03)等化合物。此外，對于特定的應用而言，可以在清洗液中加入任何合適的表面活 性劑和/或其他化學添加劑(例如，過硫酸銨或APS)，以增強清洗效果。 流動管線6可選地與攪拌機單元100和罐2的入口之間的流動管線4連接，以有助于將這類添加劑加入清洗槽中使用的清洗液中。適當?shù)卮_定罐2的尺寸并將其構造成在該罐內(nèi)保持選定量的清洗液 (例如，足夠形成用于清洗操作的清洗槽)。如上所述，清洗液可以以一 種或多種選定的流量連續(xù)地從攪拌機單元100供應到罐2中?？蛇x地，可 以僅僅在選定時間段中將清洗液從攪拌機單元供應到罐中(例如，在剛開 始填充罐時，以及當罐內(nèi)清洗液中的一種或多種組分含量落在選定或目標 濃度范圍之外時)。罐2還構造成具有溢流段和出口，使得在清洗液以下 面描述的方式連續(xù)供給到和/或回流到罐中時，清洗液能通過溢流管線8從 罐中流出，同時維持罐內(nèi)具有選定的清洗液量。該罐還設有與排放管線10連接的排放口 ，其中，排放管線10包括閥 12,選擇性地控制該閥，以有助于如下面所述在選定期間以更快的速度從 罐中排出和排除清洗液。排放閥12優(yōu)選是一種由控制器110 (在下面詳細 描述)自動控制的電子閥。溢流和排放管線8和10連接到流動管線14， 流動管線14包拾沒置于其中的泵15，以有助于將從罐2中排除的清洗液 輸送到回流管線26以t或者收集地點或其他處理地點，如下所述。濃度監(jiān)控單元16設置在管線14上泵15的下游位置。該濃度監(jiān)控單元 16包括至少一個傳感器，所述傳感器構造成當清洗液流經(jīng)管線14時測量 清洗液中一種或多種化合物(例如，H202和/或NH4OH)的濃度。濃度監(jiān) 控單元16的傳感器可以是任意合適的類型，以有助于對清洗液中感興趣的 一種或多種化合物進行精確的濃度測量。優(yōu)選地，該系統(tǒng)中所用的濃度傳 感器是無電極導電探針和/或折射率(RI)探測器，包括但不限于AC環(huán)形 線圏傳感器——例如市場上有售的GLI International, Inc. (Colorado) 的型號3700系列類型、RI探測器——例如市場上有售的Swagelok Company( Ohio )的型號CR-288類型、以及聲波標記圖(acoustic signature)傳感器--例如市場上有售的Mesa Laboratories, Inc. (Colorado)的類型。流動管線22連接濃度監(jiān)控單元16的出口和三通閥24的入口 。該三通 閥優(yōu)選是電子閥，其由控制器110根據(jù)單元16提供的濃度測量按下述方式自動控制。回流管線26與閥24的出口相連并延伸到罐2的入口，以有助 于在正常的系統(tǒng)運轉(zhuǎn)期間來自溢流管線8的溶液回流到罐中(如下所述)。 排放管線28從閥24的另一出口延伸，以有助于在溶液中的一種或多種組 分濃度落到目標范圍之外時(通過管線8和/或管線14 )從罐2中排除溶液?；亓鞴芫€26可包括任意合適數(shù)量和類型的溫度、壓力和/或流量傳感 器以及一個或多個合適的換熱器以有助于在溶液回流到罐2中時控制熱 量、溫度和流量?；亓鞴芫€有助于在系統(tǒng)運轉(zhuǎn)期間控制罐內(nèi)溶液浴液的溫 度。此外，沿著流動管線26可以設置任意合適數(shù)量的過濾器和/或泵(例 如，除了泵15之外)，以有助于回流到罐2中的溶液的過濾和流量控制。工藝控制攪拌機系統(tǒng)10包括控制器110,其根據(jù)濃度監(jiān)控單元16得 到的濃度測量自動控制攪拌機單元的部件和排放閥12。如下所述，該控制 器根據(jù)濃度監(jiān)控單元16測量到的流出罐2的清洗液中 一種或多種化合物的 濃度來控制流出攪拌機單元100的清洗液流量以及罐2中清洗液的排出或 回收?？刂破?10通過任意合適的電線或無線通信鏈路與排放閥12、濃度監(jiān) 控單元16和閥24、以及攪拌機單元100中的某些部件通信(如圖1中虛 線20所示)，以有助于根據(jù)從濃度監(jiān)控單元接收的測量數(shù)據(jù)控制攪拌機單 元和排放閥。該控制器可包括可編程實現(xiàn)任意一種或多種合適類型的過程 控制如比例-積分-微分(PID)反饋控制的處理器。 一種適用于該工藝控制 攪拌機系統(tǒng)的示例性控制器是市場上有售的Siemens Corporation (Georgia )的PLC Simatic S7漏300系統(tǒng)。如上所述，攪拌機單元100獨立地接收氫氧化銨、過氧化氫和脫離子 水(DIW)供給流，它們以合適的濃度和流量互相混合，從而獲得具有希 望的化合物濃度的SC-1清洗液?？刂破?10控制攪拌機單元100內(nèi)每種 化合物的流動，以獲得希望的最終濃度并進一步控制SC-1清洗液的流量 以形成罐2中的清洗槽。圖2中描述了攪拌機單元的一種示例性實施例。具體地，用于向攪拌 機單元IOO供應NH4OH、 H202和DIW的供應管線102、 104和106各自包括止回閥111、 113、 115以及i殳置在所述止回閥下游的電子閥112、 114、 116。每個供應管線的電子閥都與控制器110(例如，通過電線或無線鏈路) 通信以有助于在系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程中控制器對電子閥的自動控制。NH4OH和 H202的供應管線102和104分別與電子三通閥118、 120連接，所述三通 閥與控制器110 (通過電線或無線鏈路)通信并且設置在第一電子閥112、 114的下游。所述DIW供應管線106包拾沒置在電子閥116下游的壓力調(diào)節(jié)器122， 用于控制流入系統(tǒng)100的DIW的壓力和流量，在調(diào)節(jié)器122的下游，管 線106進一步分成三路流動管線。從主管線106分出的第一分支管線124 包括i殳置在該分支管線上并可選地由控制器110控制的流量控制閥125, 管線124進一步與第一靜態(tài)混合器134相連。第二分支管線126從主管線 106延伸到三通閥118的入口 ，該三通閥118還與NH4OH流動管線102 相連。此外，第三分支管線128從主管線106延伸到三通閥120的入口 ， 該三通閥120還與H202流動管線104相連。因此，各個NH4OH和H202 流動管線的三通閥有助于將DIW添加到這些流中，從而在系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程 中選擇性地調(diào)節(jié)蒸餾水中氬氧化銨和過氧化氫的濃度，然后在攪拌機單元 的靜態(tài)混合器中將它們相互混合。NH4OH流動管線130在閥125和靜態(tài)混合器134之間的位置處將氫 氧化銨供應管線的三通閥118出口和脫離子水供應管線的第一分支管線 124相連?？蛇x地，流動管線130可包括可由控制器110自動控制的流量 控制閥132,以增強供應給第一靜態(tài)混合器的氫氧化銨的流量控制。供應 給第一靜態(tài)混合器134的氫氧化銨和脫離子水在混合器中合并，獲得混合 的且大致均勻的溶液。流動管線135與第一靜態(tài)混合器的出口相連并延伸 到與第二靜態(tài)混合器142相連。沿流動管線135設置有任意一種或多種合 適的濃度傳感器136 (例如，任意上面所述類型的一種或多種無電極傳感 器或RI探測器)，其確定溶液中氫氧化銨的濃度。濃度傳感器136與控 制器110通信，從而提供從第一靜態(tài)混合器中流出的溶液中氫氧化銨的測 量濃度。這進而有助于在輸送到笫二靜態(tài)混合器142之前對這種溶液中氫氧化銨濃度的控制，這是通過控制器選擇性地和自動地操作NH4OH和 DIW供應管線的其中一條或兩條上的任意的閥實現(xiàn)的。11202流動管線138與三通閥120的出口相連，該三通閥與11202供應 管線相連。流動管線138從三通閥120延伸出并在濃度傳感器136與第二 靜態(tài)混合器142之間的位置處與流動管線135相連?？蛇x地，流動管線138 可包括可由控制器110自動控制的流量控制閥140，以增強供應給第二靜 態(tài)混合器的過氧化氫的流量控制。第二靜態(tài)混合器142將從第一靜態(tài)混合 器134接收的DIW稀釋的NH4OH溶液與來自11202供應管線的11202溶 液混合，形成混合的且大致均勻的氫氧化銨、過氧化氫以及脫離子水的 SC-1清洗液。流動管線144接收來自第二靜態(tài)混合器的混合清洗液并與電 子三通閥148的入口相連。沿流動管線144、在閥148上游的位置處^L置有至少一種合適的濃度 傳感器146(例如，任意上面所述類型的一種或多種無電極傳感器或RI探 測器)，其確定清洗液中過氧化氫和氫氧化銨中至少其中之一的濃度。濃 度傳感器146也與控制器110通信，用于向控制器提供測得的濃度信息， 這進而有助于清洗液中氫氧化銨和/或過氧化氫的濃度控制，這是通過控制 器選擇性地和自動地操作NBUOH、 11202和DIW供應管線的其中一條或 多條上的任意的閥實現(xiàn)的?？蛇x地，可以在傳感器146與閥148之間的流 動管線144上設置壓力調(diào)節(jié)器147，用于控制清洗液的壓力和流量。排放管線150與三通閥148的出口相連，而流動管線152從三通閥148 的另一個出口伸出?？刂破?10選擇性地和自動地操作該三通閥，以有助 于對輸送到罐2的從攪拌機單元中流出的清洗液的量以及轉(zhuǎn)向到排放管線 150的量進行控制。此外，電子閥154沿流動管線152設置并由控制器110 自動控制，從而進一步控制清洗液從攪拌機單元到罐2的流動。流動管線 152變成圖1所示的流動管線4，用于向罐2輸送SC-1清洗液。設置在攪拌機單元100內(nèi)的電子閥和濃度傳感器系列與控制器110結 合，有助于在系統(tǒng)操作過程中精確控制流向罐的清洗液流量以及改變清洗 液流量時清洗液中過氧化氫和過氧化銨的濃度。此外，當過氧化氫和過氧化銨的其中一種或兩種的濃度超出清洗液可接受的范圍時，罐2的排放管 線14上設置的濃度監(jiān)控單元16向控制器提供指示。根據(jù)濃度監(jiān)控單元16提供給控制器110的濃度測量，控制器優(yōu)選地編 程為實現(xiàn)改變流向罐的清洗液的流量以及打開排放閥12，以有助于在向罐 內(nèi)供應新鮮的SC-1清洗液時快速置換清洗槽中的SC-1清洗液，由此盡可 能快地使清洗液浴液達到適合的或目標濃度范圍。 一旦已經(jīng)充分置換罐中 的清洗液，使得過氧化氫和/或氫氧化銨的濃度落入可接受的范圍內(nèi)(由濃 度監(jiān)控單元16測量)，則控制器編程為關閉排放閥12以及控制攪拌機單 元，從而降低(或停止)流量，同時維持輸送到罐2的清洗液具有希望的 化合物濃度。下面描述操作上面所述的并顯示在圖1和圖2中的系統(tǒng)的方法的示例 性實施例。在該示例性實施例中，清洗液可以連續(xù)供應到罐中，或者可選 地，僅僅在選定間隔時供應到罐中(例如，當將要從罐中置換清洗液時)。 在攪拌機單元100中制備SC-1清洗液并將其供應到罐2中，其中氫氧化 銨的濃度在約0.01-29%重量的范圍內(nèi)，優(yōu)選為約1.0%重量，過氧化氫的 濃度在約0.01-31%重量的范圍內(nèi)，優(yōu)選為約5.5%重量。清洗罐2構造成 在罐內(nèi)維持溫度在約25r至約125t:之間的約30升的清洗液浴液。在操作過程中，在用清洗液填充罐2至其最大容量時，控制器110控 制攪拌機單元100以大約0-10升每分鐘(LPM)的第一流量通過流動管線 4向罐2供應清洗液，其中，攪拌機可連續(xù)供應溶液，或者可選地，在系 統(tǒng)操作過程中的選定時間供應。在連續(xù)供應溶液時，示例性的第一流量為 約0.001 LPM至約0.25 LPM,優(yōu)選為約0.2 LPM。氯氧化銨供應管線102 向攪拌機單元供應約29-30%體積的NH4OH，而過氧化氬供應管線104向 攪拌機單元供應約30%體積的H202。在流量約為0.2 LPM時，可如下設 置攪拌機單元的供應管線的流量以確保供應具有希望的氫氧化銨和過氧化 氫濃度的清洗液DIW約為0.163 LPM， NH4OH約為0.006 LPM， H202 約為0.031 LPM?？梢钥蛇x地將添加劑(例如，APS)通過供應管線6添加到清洗液中。在操作的這一階段，可以以第一流量連續(xù)從攪拌機單元100向罐2供應新 鮮的SC-1清洗液，同時清洗槽中的清洗液也以大致相同的流量(例如， 大約0.2 LPM)經(jīng)溢流管線8從罐2中流出。這樣，由于流入和流出罐的 清洗液的流量相同或大致相似，清洗槽內(nèi)的溶液量維持相對穩(wěn)定。溢流的 清洗液流入排放管線14，并通過濃度監(jiān)控單元16，連續(xù)地或以選定的時間 間隔確定清洗液內(nèi)一種或多種化合物(例如，H202和/或NH4OH)的濃度 測量，并且將這種濃度測量提供給控制器110。清洗液可以可選地通過調(diào)節(jié)閥24循環(huán)，使得從罐2流出的清洗液能以 選定的流量(例如，約20LPM)流經(jīng)回流管線26并流回罐內(nèi)。在這種操 作中，可以控制攪拌機單元100,使得沒有清洗液從攪拌機單元輸送到罐 中，除非清洗液中一種或多種化合物的濃度超出選定的目標范圍。或者， 可以由攪拌機單元以選定的流量(例如，約0.20 LPM)結合流經(jīng)管線26 的清洗液回流來供應清洗液。在這種可選操作實施例中，可以調(diào)節(jié)三通閥 24 (例如，通過控制器110自動調(diào)節(jié))來促進清洗液排除到管線28中，排 除速度與攪拌機單元向罐供應清洗液的速度大約相同，同時清洗液仍然流 經(jīng)回流管線26。在另一可選實施例中，可以關閉岡24以在攪拌機單元IOO 連續(xù)向罐2供應清洗液(例如，以大約0.20 LPM的流量)的過程中阻止 流體通過管線26回流。在該應用中，通過管線8流出罐的溶液流量與從攪 拌機單元向罐流動的流體的流量大約相同或相似。對于連續(xù)向罐供應清洗液的應用而言，只要濃度監(jiān)控單元16提供的測 量濃度在可接受的范圍內(nèi)，則控制器110維持從攪拌機單元100流向罐2 的清洗液流量為第一流量，并且維持過氧化氫和氫氧化銨的濃度在選定濃 度范圍內(nèi)。對于不是連續(xù)從攪拌機單元向罐供應清洗液的應用而言，控制 器110維持這種操作狀態(tài)(即，沒有清洗液從攪拌機單元流到罐中)，直 到過氧化氬和/或氫氧化銨的濃度不在選定的濃度范圍內(nèi)。當濃度監(jiān)控單元16測得的過氧化氫和氫氧化銨的至少其中之一的濃 度偏離了可接受的范圍(例如，測得的NH4OH的濃度相對于目標濃度偏 離約1%的范圍，和/或測得的11202的濃度相對于目標濃度偏離約1%的范圍)，則控制器操縱和控制上述攪拌機單元100中的任意一個或多個閥， 以啟動或增加清洗液從攪拌機單元流向罐2的流量(同時維持清洗液中 NBUOH和H202的濃度在選定范圍內(nèi))至第二流量。第二流量可以在約0.001 LPM至約20 LPM的范圍內(nèi)。對于連續(xù)的清 洗液操作而言，示例性的第二流量約為2.5 LPM?？刂破鬟M一步打開罐2 上的排放閥12，以促進清洗液以大約相同的流量從罐中流出。在流量約為 2.5 LPM時，可如下設置攪拌機單元的供應管線的流量以確保供應具有希 望的氫氧化銨和過氧化氫濃度的清洗液DIW約為2.04 LPM， NH4OH約 為0.070 LPM， H202約為0.387 LPM。可選地，通過調(diào)節(jié)三通閥24從系統(tǒng)中排除在選定流量(例如，約20 LPM)下回流到罐中的清洗液，從而清洗液轉(zhuǎn)流到管線28而不再流向管 線26，并且，攪拌機單元將第二流量調(diào)節(jié)至選定的水平(例如，20LPM), 從而彌補以相同或相似流量排除的流體。因此，罐2內(nèi)清洗液槽的溶液量 在流入和流出罐的清洗液流量增加的過程中可維持相對穩(wěn)定。此外，在罐 內(nèi)選定量溶液的置換過程中，可以維持罐內(nèi)的工藝溫度和循環(huán)流動參數(shù)。所述控制器維持清洗液以第二流量向罐2輸送，直到濃度監(jiān)控單元16 向控制器提供處于可接受范圍內(nèi)的濃度測量。當濃度監(jiān)控單元16提供的濃 度測量處于可接受的范圍內(nèi)時，清洗液浴液再次適應希望的清洗化合物濃 度。然后，控制器控制攪拌機單元100以第一流量向罐2內(nèi)供應清洗液(或 者，不從攪拌機單元供應清洗液到罐中)，控制器還操縱排放閥12至閉合 位置，從而有助于清洗液僅通過溢流管線8流出罐。在使用回流管線的應 用中，所述控制器操縱三通閥24，使管線14中的清洗液流向管線26并回 流到罐2內(nèi)。因此，盡管潛在的分解和/或其他反應可以改變罐中化學溶液的濃度， 但是在應用或處理過程中，上述使用點工藝控制攪拌機系統(tǒng)能有效、精確 地控制輸送到化學溶液罐(例如，設備或溶液罐)的清洗液中至少兩種化 合物的濃度。該系統(tǒng)能以第一流量連續(xù)地向罐供應新鮮的化學溶液，并且， 當確定罐內(nèi)化學溶液的一種或多種化合物具有不希望的或不可接受的濃度時，以比第一流量更快的第二流量將罐內(nèi)的化學溶液快速置換為新鮮的化 學溶液。使用點工藝控制攪拌機系統(tǒng)不限于上面描述并顯示在圖1和圖2中的 示例性實施例。相反，這類系統(tǒng)可以用于向任意半導體處理罐或其他選定 設備供應具有任意兩種或兩種以上化合物(例如上面所述類型的化合物) 的混合物的化學溶液，并在清洗應用過程中維持化學溶液內(nèi)的化合物濃度 在可接受的范圍內(nèi)。此外，工藝控制攪拌機系統(tǒng)可以與任意選定數(shù)量的溶液罐和/或半導體 工藝設備一起使用。例如，上述控制器和攪拌機單元可以實現(xiàn)向兩個或多 個工藝設備直接供應具有精確濃度的兩種或多種化合物的化學溶液混合 物?？蛇x地，所述控制器和攪拌機單元可以實現(xiàn)向一個或多個保持或貯藏 罐供應這類化學溶液，這種貯藏罐向一個或多個工藝設備供應化學溶液。 這種工藝控制攪拌機系統(tǒng)通過監(jiān)控罐內(nèi)溶液的濃度實現(xiàn)對化學溶液中化合 物濃度的精確控制，并且在溶液濃度落在目標范圍之外時為這種罐置換或補充溶液o工藝控制攪拌機系統(tǒng)的設計和構造有助于系統(tǒng)基本接近一個或多個化 學溶液罐和/或工藝設備布置，所述化學溶液罐和/或工藝設備將會被供應來 自所述系統(tǒng)的化學溶液。特別地，工藝控制攪拌機系統(tǒng)可以設置在制造區(qū)(fab)或清洗室內(nèi)或者附近，或者可選地設置在子加工車間但靠近清洗室 內(nèi)溶液罐和/或設備設置的位置。例如，工藝控制攪拌機系統(tǒng)(包括攪拌機 單元和控制器)可以設置在溶液罐或工藝設備的大約30米之內(nèi)，優(yōu)選為約 15米之內(nèi)，更優(yōu)選地設置在約3米或更小的范圍內(nèi)。此外，工藝控制攪拌 機系統(tǒng)可以與 一個或多個設備集成，從而形成包括工藝攪拌機系統(tǒng)和設備 的單一機組。已經(jīng)描述了新穎的使用點工藝控制攪拌機系統(tǒng)以及輸送化學溶液并維 持化學溶液處于希望的工藝濃度水平的相應方法，考慮這里給出的啟示， 應認為教導了本領域技術人員進行其他的修改、變型和改變。因此，應該 理解，所有的這類變型、修改和改變都應認為落入所附權利要求限定的范圍內(nèi)
權利要求
1.一種用于將化學溶液浴液維持在希望濃度的攪拌機系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括攪拌機單元，該攪拌機單元構造成接收和混合至少兩種化合物并將包括選定濃度化合物的混合物的溶液輸送到至少一個罐內(nèi)，所述罐保持選定體積的化學溶液浴液；和控制器，該控制器構造成將化學溶液浴液中的至少一種化合物維持在選定濃度范圍內(nèi)，其中，該控制器控制下列至少其中之一控制攪拌機單元的操作，以將輸送到罐的溶液中的至少一種化合物的濃度維持在選定濃度范圍內(nèi)；和當化學溶液浴液中所述至少一種化合物的濃度落在目標范圍之外時，控制流入和流出罐的溶液流量的改變。
2. 如權利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于在系統(tǒng)操作過程中，所述 攪拌機單元向罐連續(xù)地輸送溶液。
3. 如權利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制器構造成當化學 溶液浴液中所述至少一種化合物的濃度落在目標范圍之外時增加從攪拌機 單元流向罐的溶液的流量并且有助于增加流出罐的化學溶液浴液的流量， 以便維持罐內(nèi)選定體積的溶液浴液。
4. 如權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制器構造成在從攪 拌機單元流向罐的溶液的流量增加期間控制操縱連接到罐的排放閥，以增 加流出罐的化學溶液浴液的流量，并維持罐內(nèi)選定體積的化學溶液浴液。
5. 如權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括與控制器通信的濃 度傳感器，其中，該濃度傳感器測量化學溶液浴液中所述至少一種化合物 的濃度，以在化學溶液浴液中所述至少一種化合物的濃度落在目標范圍之 外時向控制器提供指示。
6. 如權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制器構造成當化學 溶液浴液中所述至少一種化合物的濃度在目標范圍內(nèi)時，以第一流量從攪拌機單元向罐供應包括選定濃度范圍內(nèi)的所述至少一種化合物的溶液，并 且，所述控制器構造成當化學溶液浴液中所述至少 一種化合物的濃度超出 目標范圍時，以大于第一流量的第二流量從攪拌機單元向罐供應包括選定 濃度范圍內(nèi)的所述至少一種化合物的溶液。
7. 如權利要求6所述的系統(tǒng)，還包括 向攪拌機單元輸送過氧化氫的第一供應源；以及 向攪拌機單元輸送氫氧化銨的第二供應源；其中，所述控制器構造成控制以選定的濃度和變化的流量向攪拌機單 元輸送過氧化氫和氫氧化銨，使得攪拌機單元以第一和第二流量向罐供應 溶液，同時維持輸送到罐的溶液中過氧化氫在第一濃度范圍內(nèi)和氫氧化銨 在第二濃度范圍內(nèi)。
8. 如權利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于第一流量不大于約10升 每分鐘，第二流量不大于約20升每分鐘。
9. 如權利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制器構造成控制攪 拌機單元、流向罐的溶液的流量以及流出罐的化學溶液浴液的流量，使得 化學溶液浴液中的過氧化氫維持在第一目標濃度的約1%的范圍內(nèi)，化學 溶液浴液中的過氧化銨維持在第二目標濃度的約1%的范圍內(nèi)。
10. 如權利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于化學溶液浴液中過氧化 氫的第一目標濃度為化學溶液浴液的約5.5%重量，化學溶液浴液中氫氧化 銨的第二目標濃度為化學溶液浴液的約1%重量。
11. 如權利要求7所述的系統(tǒng)，還包括向化學溶液浴液輸送第三化合物的第三供應源，其中，該第三化合物 使過氧化氫和氫氧化銨中的至少一種分解。
12. 如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述攪拌機單元構造成 向多個罐供應選定濃度化合物的混合物。
13. —種半導體處理系統(tǒng)，包括包括罐的半導體設備，其中，所述半導體設備構造成處理半導體部件;以及攪拌機系統(tǒng)，該攪拌機系統(tǒng)包括攪拌機單元，該攪拌機單元構造成接收和混合至少兩種化合物并 將包括選定濃度化合物的混合物的溶液輸送到罐內(nèi)，其中，所述罐保持選 定體積的化學溶液浴液；和控制器，該控制器構造成將化學溶液浴液中的至少一種化合物維 持在選定濃度范圍內(nèi)，其中，該控制器控制下列至少其中之一控制攪拌機單元的操作，以將輸送到罐的溶液中的至少一種 化合物的濃度維持在選定濃度范圍內(nèi)；和當化學溶液浴液中所述至少 一種化合物的濃度落在目標范圍 之外時，控制流入和流出罐的溶液流量的改變。
14. 如權利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于所述攪拌機系統(tǒng)基本靠 近工藝i殳備。
15. —種向罐提供化學溶液的方法，包括向攪拌機單元供應至少兩種化合物，以形成選定濃度下的所述至少兩 種化合物的混合溶液；從攪拌機單元向罐供應所述混合溶液，以在罐內(nèi)形成化學溶液浴液， 其中，所述化學溶液浴液具有選定體積；以及通過下列至少其中之一將化學溶液浴液中的至少 一種化合物的濃度維 持在選定濃度范圍內(nèi)控制攪拌機單元以將輸送到罐的溶液中至少 一種化合物的濃度維 持在選定濃度范圍內(nèi)；和當化學溶液浴液中所述至少 一種化合物的濃度落在目標范圍之外 時改變流入和流出罐的溶液流量。
16. 如權利要求15所述的方法，其特征在于在系統(tǒng)操作過程中，所 述攪拌機單元向罐連續(xù)地輸送溶液。
17. 如權利要求16所迷的方法，其特征在于將所述攪拌機單元控制 成當化學溶液浴液中所述至少一種化合物的濃度落在目標范圍之外時增加 從攪拌機單元流向罐的溶液的流量并且增加流出罐的化學溶液浴液的流量，以便維持罐內(nèi)選定體積的化學溶液浴液。
18. 如權利要求17所述的方法，其特征在于通過打開連接到罐的排 放閥增加流出罐的化學溶液浴液的流量。
19. 如權利要求17所述的方法，還包括 測量化學溶液浴液中所述至少一種化合物的濃度；以及 根據(jù)測得的化學溶液浴液中所述至少一種化合物的濃度自動控制攪拌機單元和流出罐的化學溶液浴液的流量，從而將化學溶液浴液中的所述至 少一種化合物維持在選定濃度范圍內(nèi)。
20. 如權利要求17所述的方法，其特征在于將攪拌機單元控制成當 化學溶液浴液中所述至少一種化合物的濃度在目標范圍內(nèi)時，以第一流量 向罐供應包括選定濃度范圍內(nèi)的所述至少一種化合物的溶液，并且，將攪 拌機單元控制成當化學溶液浴液中所述至少一種化合物的濃度超出目標范 圍時，以大于第一流量的第二流量從攪拌機單元向罐供應包括選定濃度范 圍內(nèi)的所述至少一種化合物的溶液。
21. 如權利要求20所述的方法，其特征在于，所述向攪拌機單元供應 至少兩種化合物包括向攪拌機單元供應過氧化氫；以及 向攪拌機單元供應氫氧化銨；其中，控制過氧化氫和氫氧化銨向攪拌機單元的輸送以及攪拌機單元 的操作，使得以第一和第二流量向罐供應溶液，同時維持輸送到罐的溶液 中過氧化氫在第一濃度范圍內(nèi)和氫氧化銨在第二濃度范圍內(nèi)。
22. 如權利要求21所述的方法，其特征在于第一流量不大于約10 升每分鐘，笫二流量不大于約20升每分鐘。
23. 如權利要求21所述的方法，其特征在于控制攪拌機單元、流向 罐的溶液的流量以及流出罐的化學溶液浴液的流量，使得化學溶液浴液中 的過氧化氫維持在第一目標濃度的約1%的范圍內(nèi)，化學溶液浴液中的過 氧化銨維持在第二目標濃度的約1%的范圍內(nèi)。
24. 如權利要求21所述的方法，其特征在于化學溶液浴液中過氧化氫的第一目標濃度為化學溶液浴液的約5.5%重量，化學溶液浴液中氫氧化 銨的第二目標濃度為化學溶液浴液的約1%重量。
25. 如權利要求20所述的方法，還包括向化學溶液浴液輸送第三化合物，其中，該第三化合物使過氧化氫和 氫氧化銨中的至少 一種分解。
26. 根據(jù)權利要求15所述的方法，其特征在于所述罐包括半導體工 藝設備。
27. 根據(jù)權利要求26所述的方法，其特征在于所述攪拌機單元基本 靠近所述工藝設備。
全文摘要
提供了一種將化學溶液浴液維持在希望濃度的攪拌機系統(tǒng)。該攪拌機系統(tǒng)包括攪拌機單元(100)，該攪拌機單元構造成接收和混合至少兩種化合物(例如氨和過氧化氫)并將包括選定濃度化合物的混合物的溶液輸送到罐(2)內(nèi)，所述罐保持選定體積的化學溶液浴液。該攪拌機系統(tǒng)還包括控制器(110)，該控制器構造成將化學溶液浴液中的至少一種化合物維持在選定濃度范圍內(nèi)。所述控制器控制下列至少其中之一控制攪拌機單元的操作，以將輸送到罐的溶液中的化合物濃度維持在選定濃度范圍內(nèi)；以及，當化學溶液浴液中所述化合物的濃度落在目標范圍之外時，控制流入和流出罐的溶液流量的改變。
文檔編號H01L21/306GK101273317SQ200680035427
公開日2008年9月24日 申請日期2006年9月21日 優(yōu)先權日2005年9月26日
發(fā)明者K·J·厄克特 申請人:喬治洛德方法研究和開發(fā)液化空氣有限公司