專利名稱：處理環(huán)境中的液體環(huán)式泵及回收系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在處理環(huán)境、例如半導體制造環(huán)境中用于管理化學品的方 法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在各種工業(yè)中，化學輸送系統(tǒng)被用來向處理設(shè)備供應化學品。示例工 業(yè)包括半導體工業(yè)、制藥工業(yè)、生物醫(yī)學工業(yè)、食品加工業(yè)、家用產(chǎn)品工 業(yè)、個人護理產(chǎn)品工業(yè)、石油工業(yè)等。
當然是取決于所執(zhí)行的具體過程，化學品由給定的化學輸送系統(tǒng)輸送。 因此，向半導體處理設(shè)備供應的具體的化學品取決于在設(shè)備中對晶片所執(zhí)
行的工藝。示例的半導體工藝包括蝕刻、清洗、化學機械拋光(CMP )和濕 沉積(例如化學氣相沉積、電鍍等)。
通常，將兩種或多種流體組合形成具體過程所需的溶液。這種溶液混 合物可在現(xiàn)場外準備，然后被運輸?shù)浇o定過程的目標點/終點位置或使用 點。這種方法通常被稱作成批處理或投配。作為替換且更適宜地，清洗溶 液混合物在向清洗工藝輸送之前在使用點用適當?shù)幕旌掀骰驌交炱飨到y(tǒng)準 備。后一種方法有時被稱作連續(xù)摻混。
不論哪種情況，按預定比例的試劑的精確混合都是非常重要的，因為 化學品濃度的變化會對工藝性能產(chǎn)生不良影響。例如，對于蝕刻工藝不能 維持化學品的規(guī)定濃度會導致蝕刻率不確定，因此是工藝改變的根源。
但是，在當前的處理環(huán)境中，混合僅僅是必須加以控制以實現(xiàn)希望的 處理結(jié)果的很多方面的其中一個方面。例如，除了混合之外，可能希望或 需要控制處理環(huán)境中化學品的去除。還可能希望或需要控制處理環(huán)境中不同階段的化學溶液的溫度。目前，化學管理系統(tǒng)不能對于一定應用充分地 控制多個過程參數(shù)。
因此，需要用于在處理環(huán)境中管理化學調(diào)節(jié)及供應的方法和系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
一個實施例提供了一種用于維持化學溶液具有所需濃度的摻混器系
統(tǒng)。該系統(tǒng)包括摻混器單元，該摻混器單元構(gòu)造成接收和混合至少兩種 化合物，并將包含選定濃度的所述化合物的混合物的溶液輸送到至少一個 罐中，所述罐容納選定體積的所輸送溶液；至少一個處理站，該處理站具 有與所述罐流體聯(lián)接的入口 ，并構(gòu)造成使用從罐中接收的溶液在物品上進 行一過程；與處理站的出口流體聯(lián)接的流體回收系統(tǒng)，該流體回收系統(tǒng)構(gòu) 造成將從處理站排出的溶液返回罐上游的一點處，由此使至少一部分從罐 中排出的溶液返回罐上游的所述點處，以供在處理站再利用；以及控制器。 該控制器構(gòu)造成控制摻混器單元的運行，以維持輸送到罐中的溶液中至 少一種化合物的濃度處于選定濃度范圍內(nèi)；以及當容納在罐內(nèi)的溶液體積 中所述至少一種化合物的濃度不在目標范圍內(nèi)時，改變進入和流出罐的溶 液的流率。
另 一實施例提供了 一種用于維持化學溶液具有所需濃度的系統(tǒng)，該系 統(tǒng)包括摻混器單元，該摻混器單元構(gòu)造成接收和混合至少兩種化合物， 并將包含選定濃度的所述化合物的混合物的溶液輸送到至少 一第 一供應罐 中，所述第一供應罐容納選定體積的所輸送溶液；至少一個處理站，該處 理站具有與所述罐流體聯(lián)接的入口 ，并構(gòu)造成使用從第一供應罐中接收的 溶液在物品上進行一過程；以及真空泵系統(tǒng)，該真空泵系統(tǒng)經(jīng)由真空管線 與處理站的至少一個出口流體聯(lián)接。該真空泵系統(tǒng)包括液體環(huán)式泵，該 液體環(huán)式泵具有與真空管線聯(lián)接的吸入口，以接收從處理站經(jīng)由出口排出 的一種或多種流體形成的輸入多相流；以及密封流體罐，該密封流體罐與 液體環(huán)式泵的排出口聯(lián)接，并包括構(gòu)造成用于從液體環(huán)式泵經(jīng)排出口輸出 的多相流中除去液體的一個或多個裝置；其中，密封流體罐向液體環(huán)式泵供應液體環(huán)式泵運行所需的密封流體。該系統(tǒng)還包括控制器，該控制器構(gòu)
造成控制摻混器單元的運行，從而維持輸送到第一供應罐中的溶液中所 述至少 一種化合物的濃度處于選定濃度范圍內(nèi)；以及當容納第 一供應罐內(nèi) 的溶液體積中所述至少一種化合物的濃度不在目標范圍內(nèi)時，改變進入和
流出第 一供應罐的溶液的流率。
又一實施例提供了一種向罐供應化學溶液的方法。該方法包括向摻 混器單元供應至少兩種化合物，以形成選定濃度的所述至少兩種化合物的 混合溶液；從摻混器單元向罐供應混合溶液，以向罐填充預定溶液體積； 以及維持容納在罐內(nèi)的溶液中至少一種化合物的濃度處于選定濃度范圍 內(nèi)。維持容納在罐內(nèi)的溶液中至少一種化合物的濃度處于選定濃度范圍內(nèi) 包括控制摻混器單元，以維持所述至少一種化合物處于選定濃度范圍內(nèi)； 以及當容納在罐內(nèi)的溶液中所述至少 一種化合物的濃度不在目標范圍內(nèi) 時，改變進入和流出罐的溶液的流率。該方法還包括使溶液從罐流向處理 室，在該處理室中進行使用所述溶液的一過程；從處理室中排出至少一部 分溶液；使溶液的排出部分返回處理室上游的一點處，由此使所述排出部 分可供在處理室中再利用；以及，監(jiān)測溶液的排出部分，以確定溶液的排 出部分中是否至少 一種化合物具有預定濃度。


為了進一步理解本發(fā)明的本質(zhì)和目的，參照下面結(jié)合附圖所做的詳細 說明，其中，類似元件用相同或相似的附圖標記，在附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的示出有機載部件的處理系統(tǒng)的原理圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的示出有機載和非機載部件的處理系 統(tǒng)的原理圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的半導體制造系統(tǒng)的原理圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的處理系統(tǒng)的原理圖。
圖5是半導體晶片清洗系統(tǒng)的一個示例性實施例的示意性原理圖，所
ii述清洗系統(tǒng)包括與使用點過程控制摻混器系統(tǒng)相連的清洗浴，在清洗過程 中，所述摻混器系統(tǒng)準備并向清洗浴輸送清洗溶液。
圖6是圖5的過程控制摻混器系統(tǒng)的示例性實施例的示意性原理圖。 圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有非機載摻混器的處理系統(tǒng)的原 理圖。
圖8A是4艮據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有回收系統(tǒng)的處理系統(tǒng)的原理圖。
圖8B是才艮據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有回收系統(tǒng)的處理系統(tǒng)的原理圖。
圖8C是才艮據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有回收系統(tǒng)的處理系統(tǒng)的原理圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的真空泵系統(tǒng)的原理圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的實施例給出了用于控制流體輸送和/或回收的各方面的方法 和化學管理系統(tǒng)。
系統(tǒng)概述
圖1示出了處理系統(tǒng)100的一個實施例。 一般地，該處理系統(tǒng)100包 括處理室102和化學管理系統(tǒng)103。根據(jù)一個實施例，化學管理系統(tǒng)103 包括輸入子系統(tǒng)104和輸出子系統(tǒng)106?？梢栽O(shè)想，子系統(tǒng)104、 106的任 意數(shù)量的部件相對于處理室102可以是機載的或非機載的。在本文中，"機 載，，指子系統(tǒng)(或其部件)在Fab (潔凈室環(huán)境)中與處理室102集成， 或者更一般的與處理室102作為其中一部分的處理設(shè)備(tool)集成；而 "非機載，，指子系統(tǒng)(或其部件)與處理室102 (或一般地是設(shè)備)分離 并離開一段距離設(shè)置。在圖1所示的系統(tǒng)100中，子系統(tǒng)104、 106都是機 載的，從而系統(tǒng)100形成一種可以完全設(shè)置在Fab中的集成化系統(tǒng)。相應 地，處理室102和子系統(tǒng)104、 106可以裝配在一共用的框架上。為了便于清洗、維護和系統(tǒng)改造，子系統(tǒng)可以設(shè)置在可拆卸的例如由腳輪(caster) 支承的子框架上，從而子系統(tǒng)可以容易地從處理室102脫開和滾動離開。
作為示例，輸入子系統(tǒng)104包括流體連接到一輸入流控制系統(tǒng)112的 摻混器108和汽化器110。通常，摻混器108構(gòu)造成將兩種或多種化合物 (流體)混合形成所需化學溶液，然后將該化學溶液供給輸入流控制系統(tǒng) 112。汽化器110構(gòu)造成使流體汽化并將汽化后的流體供給輸入流控制系統(tǒng) 112。例如，汽化器IIO可汽化異丙醇，然后將汽化后的流體與載氣體例如 氮氣混合。輸入流控制系統(tǒng)112構(gòu)造成以所需流率向處理室102分配化學 溶液和/或汽化后的流體。為此，輸入流控制系統(tǒng)112通過多條輸入管線 114聯(lián)接到處理室102A。在一個實施例中，處理室102A構(gòu)造成具有單個處 理站124,其中可對位于該站124的晶片執(zhí)行一種或多種過程。相應地， 所述多條輸入管線114提供了在站124執(zhí)行特定過程所需的適當化學品(由 摻混器108經(jīng)由輸入流控制系統(tǒng)112供應)。在一個實施例中，站124可 以是浴(bath)，即，包含化學溶液的容器，將晶片浸入在該容器內(nèi)一段 時間后移出。但是，更一般地，站124可以是任意環(huán)境，其中將晶片的一 個或多個表面暴露于由多條輸入管線114供應的 一種或多種流體中。此外， 可以理解，盡管圖1示出的是單個處理站，處理室10M可以包括任意數(shù)量 的處理站，這將在下面參考圖2更加詳細地說明。
作為示例，輸出子系統(tǒng)106包括輸出流控制系統(tǒng)116、真空罐子系統(tǒng) 118和真空泵子系統(tǒng)120。多條輸出管線122將處理室102A流體聯(lián)接到輸 出流控制系統(tǒng)116。這樣，流體經(jīng)由所述多條輸出管線122從處理室102A 排出。排出的流體隨后可經(jīng)由流動管線117被泄流或輸送到真空罐子系統(tǒng) 118。在一個實施例中， 一些流體從真空罐子系統(tǒng)118排出并被送到真空泵 子系統(tǒng)120，以用于作為廢物管理工藝一部分的調(diào)節(jié)(例如中和或稀釋)。
在一個實施例中，輸入子系統(tǒng)104和輸出子系統(tǒng)106單獨地或協(xié)作地 影響多個過程控制目標。例如，可在從摻混器108至處理室102A的各階段 監(jiān)測和控制溶液濃度。在另一實施例中，輸出流控制系統(tǒng)116、真空罐子 系統(tǒng)118和/或真空泵子系統(tǒng)120協(xié)作，以控制位于處理室102A中的晶片表面上方的所需流體流。在另一實施例中，輸出流控制系統(tǒng)116和真空泵 子系統(tǒng)120協(xié)作，以通過輸出流控制系統(tǒng)116調(diào)節(jié)從處理室102A排出的流 體，然后使調(diào)節(jié)后的流體返回摻混器108。這些和其它實施例將在下面更 詳細地描述。
在一個實施例中，在處理室102A內(nèi)和/或附近設(shè)置有轉(zhuǎn)運裝置(例如 自動機械)，以用于將晶片移入、移經(jīng)和移出處理室102。處理室102A還 可以是一大型設(shè)備的一部分，這將在下面描述。
在一個實施例中，系統(tǒng)100的各種可控元件均由控制器126操縱。控 制器126可以是能夠向系統(tǒng)100的一個或多個可控元件發(fā)出控制信號128 的任意合適的裝置。控制器126還可接收多個輸入信號130，這些輸入信 號可包括系統(tǒng)中不同位置處的溶液濃度測量值、液位傳感器輸出、溫度傳 感器輸出、流量計輸出等。作為示例，控制器126可以是用于可編程邏輯 控制器(PLC)程序的基于微處理器的控制器，以實現(xiàn)不同的過程控制，包 括其中一個實施例中的比例-積分-微分(PID)反饋控制。 一種適于用在過 程控制摻混器系統(tǒng)中的示例控制器是Siemens公司(Georgia)的PLC Simatic S7-300系統(tǒng)。盡管控制器126示出為單個部件，但是可以理解， 控制器126實際上可以是多個控制單元集合在一起形成用于處理系統(tǒng)100 的控制系統(tǒng)。
如上所述，系統(tǒng)100的一個或多個部件可相對于處理室102A (或處理 室102A作為其一部分的整個設(shè)備)設(shè)置成非機載的。圖2示出了這樣一種 構(gòu)造的處理系統(tǒng)200，該系統(tǒng)具有相對于處理室102B非機載的部件。相同 的附圖標記指代前面關(guān)于圖l描述的部件。作為示例，摻混器108、真空 罐子系統(tǒng)118和真空泵子系統(tǒng)120設(shè)置成非機載的。相反，汽化器110、 輸入流控制系統(tǒng)112和輸出流控制系統(tǒng)116示出成機載部件，與圖l所示 相同。非機載部件可與處理設(shè)備(即，處理室102B和可以形成處理設(shè)備的 任意其它集成部件) 一起位于Fab中或位于子級Fab中。應該理解，圖2 中系統(tǒng)200的構(gòu)造僅僅是示例性的，其它構(gòu)造也是可能和可以設(shè)想的。例 如，系統(tǒng)200可以構(gòu)造成使真空罐子系統(tǒng)118是機載的，而真空泵子系統(tǒng)120是非機載的?？傊瑩交炱?08、汽化器IIO、輸入流控制子系統(tǒng)112、 輸出流控制子系統(tǒng)116、真空罐子系統(tǒng)118和真空泵子系統(tǒng)120構(gòu)成了根 據(jù)本發(fā)明一個實施例的化學管理系統(tǒng)103。但是，應該注意，結(jié)合圖1和 圖2描述的化學管理系統(tǒng)僅僅是示例性的。在本發(fā)明范圍內(nèi)的其它實施例 可包括更多更少的部件和/或部件的不同布置。例如，在化學管理系統(tǒng)的一 個實施例中不包含汽化器110 。
圖2的系統(tǒng)200還示出了多站處理室102B的一個實施例。相應地，圖 2示出了具有五個站204w (單獨地或統(tǒng)稱為站204)的處理室102B。更一 般地，處理室102B可以具有任意數(shù)量的站(即， 一個或多個站)。在一個 實施例中，站與站之間可以通過密封裝置(例如，設(shè)置在處理站之間的可 致動的門)相互隔離。在一具體實施例中，隔離裝置是真空密閉的，從而 處理站可保持處于不同的壓力水平。
各站204可構(gòu)造成在晶片上執(zhí)行特定過程。各站上執(zhí)行的過程可以不 同，因此需要摻混器108經(jīng)由輸入流控制系統(tǒng)112供應的不同的化學品。 相應地，系統(tǒng)200包括多個輸入管線組206w,每組對應于一不同的站。在 圖2所示的示例性實施例中示出了五個輸入管線組206h，以用于五個處理 站中每一個。每一輸入管線組構(gòu)造成向給定站供應適當?shù)幕瘜W品的組合。 例如，在一個實施例中，處理室102B是用于在例如蝕刻工藝之前和之間清 洗晶片的清洗模塊。在這種情況下，用于第一處理站20《的輸入管線組206i 可供應一種SC-1型溶液(包含去離子水中的氫氧化銨和過氧化氫的混合 物)和去離子水(DIW)的組合。用于第二處理站2042的輸入管線組2062 可供應去離子水(DIW)和異丙醇(IPA)中的一種或多種。用于第三處理站 2043的輸入管線組2063可供應去離子水、經(jīng)稀釋的氟化氫、和異丙醇中的 一種或多種。用于第四處理站2044的輸入管線組2064可供應去離子水、已 知的混合化學溶液、具有特定性質(zhì)的專用化學溶液和異丙醇中的 一種或多 種。用于第五處理站2045的輸入管線組2065可供應去離子水、SC-2型溶液 (包含過氧化氫與鹽酸的水成混合物)和異丙醇中的一種或多種。與結(jié)合 圖1所述的系統(tǒng)100的情況相同，站204可以是將晶片的一個或多個表面
15暴露于由多條輸入管線114供應的一種或多種流體的任意環(huán)境。
可以設(shè)想，流經(jīng)給定組206中的輸入管線(以及圖1中的管線114) 的流體可被單獨地控制。相應地，流體流經(jīng)給定組的單獨管線的時間和流 率可被獨立地控制。另外，當一些輸入管線向晶片表面供應流體時，其它 流體可被供應到處理站204的內(nèi)表面上以用于清洗所述表面一一例如在處 理循環(huán)之前或之后。此外，圖2所示的輸入管線僅僅是示例性的，其它輸 入物可從其它來源供應。
每個處理站204w都有相應的輸出管線或輸出管線組，由此流體從各 自的處理站排出。作為示例，第一處理站MA聯(lián)接到泄流管線208，而所 示的第二至第四處理站204w經(jīng)由各自的輸出管線組210卜4聯(lián)接到輸出流 控制系統(tǒng)116。每個(輸出管線)組都代表一條或多條輸出管線。這樣， 流體經(jīng)由多條輸出管線122從處理室102A排出。從處理站經(jīng)由聯(lián)接到輸出 流控制系統(tǒng)116的輸出管線組210H排出的流體可經(jīng)由多條流動管線117 送至真空罐子系統(tǒng)118。
在一個實施例中，在處理室102B內(nèi)和/或附件設(shè)置有轉(zhuǎn)運裝置(例如 自動機械)，以將晶片移入、移經(jīng)和移出處理室102B。處理室102B也可 以是大型設(shè)備的一部分，這將在下面參照圖3進行描述。
現(xiàn)在參照圖3，其中示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的處理系統(tǒng)300的 平面圖。處理系統(tǒng)300包括用于接收晶片盒的前端部分302。前端部分302 與容納轉(zhuǎn)運自動才幾械306的轉(zhuǎn)運室304接合。清洗模塊308、 310設(shè)置在轉(zhuǎn) 運室304的兩側(cè)。清洗模塊308、 310可各自包括處理室(單站或多站)， 例如上面參照圖1和圖2所描述的那些清洗處理室102A-B。清洗模塊308、 310包括和/或聯(lián)接上述化學管理系統(tǒng)103的各種部件。(所述化學管理系 統(tǒng)103以虛線示出是為了表示如下事實化學管理系統(tǒng)的一些部件可以在 處理系統(tǒng)300上設(shè)置成機載的，而其它部件可以設(shè)置成非機載的；或者所 有的部件都可以設(shè)置成機載的)。與前端部分302相對，轉(zhuǎn)運室304聯(lián)接 到處理設(shè)備312。
在一個實施例中，前端部分302可包括負載鎖定室(load lockchamber),可使該負載鎖定室處于適度低的轉(zhuǎn)運壓力，并然后使其向轉(zhuǎn)運 室304敞開。隨后轉(zhuǎn)運自動機械306從負載鎖定室中設(shè)置的晶片盒中取回 各個晶片，并將晶片轉(zhuǎn)運到處理設(shè)備312或其中一個清洗模塊308、 310。 在系統(tǒng)300的運轉(zhuǎn)過程中，化學管理系統(tǒng)103控制流體供入和/或排出清洗 模塊308、 310。
應該理解，系統(tǒng)300僅僅是具有本發(fā)明的化學管理系統(tǒng)的處理系統(tǒng)的 一個實施例。因此，化學管理系統(tǒng)的實施例不限于例如圖3所示的構(gòu)造， 或者甚至不限于半導體制造環(huán)境。
系統(tǒng)和過程控制
現(xiàn)在參照圖4示出的處理系統(tǒng)400描述化學管理系統(tǒng)的其它實施例。 為了簡便起見，其它實施例將結(jié)合多站處理室系統(tǒng)(例如圖2所示并在上 面描述的系統(tǒng)200 )進行描述。但是，可以理解，下面的實施例也適于圖1 所示的系統(tǒng)100。此外，應該注意，圖4中處理站204的順序不一定反映 了在給定晶片上執(zhí)行的過程的順序，而是為了描述方便才這樣布置的。為 方侵爽見，相同的附圖標記對應于與前面結(jié)合圖l和/或圖2描述的相同部 件，在此不再詳細描述。
系統(tǒng)400的摻混器108構(gòu)造成具有多個輸入402w(統(tǒng)稱為輸入402)， 分別接收各自的化學品。輸入402流體聯(lián)接到主供應管線404，其中各自 的化學品混合形成溶液。在一個實施例中，沿著供應管線404各種化學品 的濃度在一個或多個階段被監(jiān)測。相應地，圖4示出了沿著供應管線404 嵌入設(shè)置的多個化學監(jiān)測器406w(示例示出了三個)。在一個實施例中，化 學監(jiān)測器設(shè)置在供應管線404上兩種或多種化學品合并和混合的各點處。 例如，第一化學監(jiān)測器406:設(shè)置在第一和第二化學品(輸入402—2)混合點 處與第三化學品(輸入4023 )向供應管線404中的引入點處(即，從上游) 之間。在一個實施例中，系統(tǒng)中使用的濃度監(jiān)測器406是無電極傳導性探 測器和/或折射率(RI)檢測器，包括但不限于交流(AC)環(huán)形線圏傳感器 例如GLI國際公司(Colorado)的市場有售的3700系列型、RI檢測器例如
17Swagelok公司(Ohio)的市場有售的CR-288型、以及聲波信號傳感器例如 Mesa Laboratories公司(Colorado)的市場有售的型號。
摻混器108經(jīng)由主供應管線404選擇性地流體聯(lián)接到多個使用目標點 (即處理站204 )。(當然，可以設(shè)想在另一實施例中，摻混器108僅服 務(wù)于一個使用目標點)。在一個實施例中，由流動控制單元408控制選擇 服務(wù)于哪個處理站。流動控制單元408表示適于控制摻混器與下游目標之 間的流體流動方面的任意數(shù)量的裝置。例如，流動控制單元408可包括用 于控制來自摻混器108的溶液向下游目標的輸送的多通閥。作為示例，流 動控制單元408可選擇性地(例如在控制器126的控制下)將來自摻混器 108的溶液送往第一使用點供應管線410、第二使用點供應管線412或第三 使用點供應管線414，其中，每個使用點供應管線與不同的處理站相關(guān)。 流動控制單元408還可包括流量計或流動控制器。
在一個實施例中，相對于每個使用點供應管線嵌入設(shè)置有一容器。例 如，圖4示出了流體聯(lián)接到位于流動控制單元408和第一處理站2(R之間 的第一使用點供應管線410的容器416。類似地，在流動控制單元408和 第二處理站2042之間，第二容器418流體連接到第二使用點供應管線412。 這些容器適當?shù)囟ǔ叽绯商峁┮蛔銐虻娜莘e，以在摻混器108服務(wù)于不同 的處理站(或摻混器108例如由于維^f務(wù)而不可用)的期間內(nèi)用于各自的處 理站。在一具體實施例中，容器的容量為6至10升或給定過程所需的規(guī)定 容積。各容器的流體液位可通過提供相應的液位傳感器421、 423 (例如高、 低(液位)傳感器)來確定。在一個實施例中，容器416、 418是壓力容器， 并相應地各自包括用于接收加壓氣體的各自的入口 420、 422。在一個實施 例中，容器416、 418的容納物的濃度凈 測。因此，圖4所示的容器416、 418包括主動式濃度監(jiān)測系統(tǒng)424、 426。系統(tǒng)400的這些和其它方面在下 面結(jié)合圖5-6進行更加詳細的描述。
在運行過程中，容器416、 418通過操作各自的流動控制裝置428、 430 來分配它們的容納物。流動控制裝置428、 430可以例如是受控制器126 控制的氣動閥。容器416、 418分配的溶液隨后經(jīng)由各自的輸入管線206流向各自的處理站204。此外，可使來自汽化器110的汽化流體流向一個 或多個處理站204。例如，在本示例中，汽化流體被輸入第二處理站2042。 每條獨立的輸入管線206都可具有一個或多個流體管理裝置432w(為 方便起見，示出的每組輸入管線僅有一個相關(guān)的流體管理裝置)。流體管理 裝置432可包括例如過濾器、流動控制器、流量計、閥等。在一具體實施 例中， 一個或多個流動管理裝置321包括用于加熱流經(jīng)相應管線的流體的 加熱器。
隨后通過操作輸出流控制子系統(tǒng)116從各自的處理室排出流體。如圖 4所示，輸出流控制子系統(tǒng)116的各自的多條輸出管線210中的每一條都 包括其自身相關(guān)的一個或多個流動管理裝置434w (為了方便起見，所示的 每組輸出管線僅具有一個相關(guān)的流體管理裝置)。流體管理裝置434可包 括例如過濾器、流動控制器、流量計、閥等。在一個實施例中，流體管理 裝置可包括主動式壓力控制單元。例如，壓力控制單元可以由聯(lián)接到流動 控制器的壓力傳感器組成。這種主動式壓力控制單元可相對于晶片和各自 的處理站操作以影響希望的過程控制_一例如通過控制流體與晶片表面之 間的界面。例如，可能需要相對于壓力和處理站控制輸出管線中的壓力， 以確保所需的流體/晶片界面。
在一個實施例中，通過輸出流控制子系統(tǒng)116排出的流體流入真空罐 子系統(tǒng)118的一個或多個真空罐中。相應地，作為示例，系統(tǒng)400包括兩 個真空罐。第一罐436聯(lián)接到第二處理室2042的輸出管線210"第二罐438 聯(lián)接到第三處理室2043的輸出管線2103。在一個實施例中，可以為輸入各 自處理站的每種不同的化學品提供單獨的罐。這種布置可有利于流體的再 利用(回收將在下面詳細描述)或者流體處理。
每個罐436、 438內(nèi)的流體液位可以由一個或多個液位傳感器437、 439 (例如，高、低液位傳感器)監(jiān)測。在一個實施例中，罐436、 438選擇性 地通過輸入加壓氣體440、 442加壓，但也可以被排放以使罐減壓。此夕卜， 每個罐436、438都通過各自的真空管線444、446聯(lián)接到真空泵子系統(tǒng)120。 這樣，蒸汽可以從各自的罐排出并在真空泵子系統(tǒng)120中處理，這將在下
19文中更加詳細地描述。通常，罐的容納物可被送去泄流或被回收并返回到
摻混器以供再利用。相應地，所示的第二罐438向泄流管線452排空。而 所示的第一罐436聯(lián)接到回收管線448。回收管線448流體聯(lián)接到摻混器 108。這樣，流體可以從處理站返回到摻混器108并被再利用。流體的回收 將會在下面參照圖8詳細描述。
在一個實施例中，通過建立壓力梯度來協(xié)助系統(tǒng)400中的流體輸送。 例如，對于圖4所示的系統(tǒng)400而言，可以以摻混器108為起點以處理站 204為終點建立減小的壓力梯度。在一個實施例中，摻混器108和汽化器 110在大約為2個大氣壓的壓力下運行，輸入流控制子系統(tǒng)112在大約1 個大氣壓下運行，處理站在大約400托(Torr)下運行。建立這樣的壓力 梯度促進了流體從摻混器108向處理站204的流動。
在運行過程中，容器416、 418將會充滿度降低，必須周期性地被再填 充。根據(jù)實施例，對各個容器的管理(例如填充、分配、維修和/或維護) 不同步地進行。也就是說，當一給定容器被服務(wù)(例如被填充)時，其它 容器可繼續(xù)分配溶液?？身憫趤碜缘土黧w液位傳感器(傳感器421、 423 之一)的信號而啟動對于給定容器的填充循環(huán)。例如，假定第一容器416 的傳感器421向控制器126指示低流體液位信號。作為響應，控制器126 使第一容器416減壓(例如通過打開泄流管線)，并使流動控制單元408 將第一容器416設(shè)置成與摻混器108流體連通，同時使摻混器與其它容器 隔離。隨后，控制器126用信號通知摻混器108混合并向第一容器416分 配合適的溶液。 一旦第一容器416被充分地填充(例如由高液位流體傳感 器指示)，那么控制器126用信號通知摻混器108停止分配溶液，并使流 動控制單元408將摻混器108與第一容器416隔離。此外，隨后可通過將 加壓氣體注入氣體入口 420而將第一容器416加壓。此時，笫一容器416 準備好開始向第一處理站分配溶液。在該填充循環(huán)中，每個其它容器都可 以不斷向它們各自的處理站分配溶液。
在一個實施例中，可以考慮基于控制器126執(zhí)行的優(yōu)先級算法對各容 器提供服務(wù)。例如，優(yōu)先級算法可以基于體積使用。也就是說，分配最大體積(例如在給定時間段內(nèi))的容器具有最高優(yōu)先級，而分配最小體積的 容器具有最低優(yōu)先級。這樣，容器的優(yōu)先級可從分配最大體積到分配最小 體積進行分級。
摻混器
在不同實施例中，本發(fā)明提供了 一種包括至少一個摻混器的使用點過 程控制摻混器系統(tǒng)，以接收和摻混至少兩種化合物，以便輸送到包含有助 于處理(例如清洗)半導體晶片或其它部件的化學浴的一個或多個容器或 罐內(nèi)?；瘜W溶液以選定體積和溫度保持在罐內(nèi)，摻混器可構(gòu)造成向一個或 多個罐連續(xù)地輸送化學溶液，或者可選擇地僅在需要時向一個或多個罐輸 送化學溶液(如上文所述并將在下面進一步描迷的)，由此將罐內(nèi)化合物 的濃度維持在所需范圍內(nèi)。
所述罐可以是處理設(shè)備的一部分，從而摻混器直接向包含選定體積的 化學浴的處理設(shè)備供應化學溶液。所述處理設(shè)備可以是處理半導體晶片或 其它部件(例如通過蝕刻工藝、清洗工藝等)的任何傳統(tǒng)的或其它合適的
設(shè)備，例如上面參照圖3描述的設(shè)備312。可選擇地，摻混器能向一個或 多個保持或儲存罐供應化學溶液，然后，儲存罐或罐將化學溶液供給一個 或多個處理設(shè)備。
在一個實施例中，提供了一種使用點過程控制摻混器系統(tǒng)，其構(gòu)造成 當溶液中 一種或多種化合物的濃度落入選定目標范圍之外時增加去往一個 或多個罐的化學溶液的流率，從而快速置換罐中不希望的化學溶液，同時 以所需化合物濃度向罐中供應新的化學溶液。
現(xiàn)在參考圖5，其中示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的包括摻混器108 的摻混器系統(tǒng)500。根據(jù)一個實施例，所示的摻混器108聯(lián)接到罐502，并 兼有監(jiān)測和再循環(huán)能力。在一個實施例中，罐502是圖4所示的壓力容器 416或418。可選擇地，罐502是半導體晶片或其它部件浸入并在其中進行 清洗的清洗罐(例如位于處理系統(tǒng)300的其中一個清洗模塊308、 310中)。
清洗罐502的輸入與摻混器108經(jīng)由流動管線512相連。根椐一個實施例，流動管線512可對應于圖4所示的其中一個使用點管線410、 412、414。在該示例性實施例中，在摻混器單元108中形成并供給清洗罐502的清洗溶液是SC-1清洗溶液，具有經(jīng)供應管線506供給摻混器單元的氫氧化銨(NH,OH)、經(jīng)供應管線508供給摻混器單元的過氧化氫01202)和經(jīng)供應管線510供給摻混器單元的去離子水(DIW)。但是，應注意，摻混器系統(tǒng)500可以構(gòu)造成向任意類型的設(shè)備以選定濃度供應任意選定數(shù)量(即，兩種或多種)的化合物的混合物，所述混合物可以包括例如氫氟酸(HF)、氟化銨(冊4F)、鹽酸(HCL)、硫酸(跳)、醋酸(CH300H)、氫氧化銨(N仏0H)、氬氧化鉀(KOH)、乙二胺(EDA)、過氧化氫(HA)和硝酸(HNO》等化合物。例如，摻混器108可構(gòu)造成分配稀HF、 SC-1和/或SC-2的溶液。在一具體實施例中，可能希望輸入熱的稀HF。相應地，摻混器108可以構(gòu)造成具有用于熱DIW的入口。在一具體實施例中，熱DIW可維持在約25°C至約70°C范圍內(nèi)。
此外，任意合適的表面活性劑和/或其它化學添加劑(例如過硫酸銨或APS)可以與清洗溶液結(jié)合，以增強對于具體應用的清洗效果。流動管線514可選擇性地與摻混器單元108和罐502的輸入之間的流動管線512相連，以便于向清洗浴中使用的清洗溶液添加這種添加劑。
罐502適當?shù)囟ǔ叽绾蜆?gòu)造成在罐內(nèi)保持選定體積的清洗溶液(例如，足夠體積以形成用于清洗操作的清洗浴)。如上所述，清洗溶液可按一種或多種選定流率從摻混器單元108連續(xù)地供應到罐502中。可選擇地，可以僅在選定的時間段內(nèi)(例如在罐填充開始時，和當罐內(nèi)清洗溶液的一種或多種組分落入選定或目標濃度范圍之外時)將清洗溶液從摻混器單元供應到罐中。罐502還構(gòu)造成具有溢流段或出口，使得在清洗溶液以下文所述的方式連續(xù)地供應和/或再循環(huán)到罐中的情況下，清洗溶液能經(jīng)由溢流管線516離開罐，而同時保持罐內(nèi)具有選定的清洗溶液體積。
罐還具有與泄流管線518相連的泄流口，其中泄流管線518包括閥520,選擇性地控制該閥，以便在如下所述的選定時段內(nèi)以更快的速度從罐中泄流和排出清洗溶液。泄流閥520優(yōu)選是由控制器126 (如前文中參考圖1-4所述的)自動控制的電子閥。溢流和泄流管線516和518連接到流動管線522，該流動管線522包括設(shè)置在其中的泵524，以便于將從罐502中排出的清洗溶液輸送到再循環(huán)管線526和/或收集地點或如下所述的其它處理地點。
在流動管線522中在泵524下游一位置處設(shè)置有濃度監(jiān)測單元528。該濃度監(jiān)測單元528包括至少一個傳感器，該傳感器構(gòu)造成當清洗溶液流經(jīng)管線522時測量清洗溶液中一種和/或多種化合物(例如HA和/或NH40H)的濃度。濃度監(jiān)測單元528的傳感器可以是任意合適的類型的，以便于對清洗溶液中所關(guān)注的一種或多種化合物進行精確的濃度測量。在一些實施例中，系統(tǒng)中所用的濃度傳感器是無電極傳導性探測器和/或折射率(RI)檢測器，包括但不限于交流(AC)環(huán)形線圏傳感器例如GLI國際公司(Colorado)的市場有售的3700系列型、RI檢測器例如Swagelok公司(Ohio)的市場有售的CR-288型、以及聲波信號傳感器例如Mesa Laboratories公司(Colorado)的市場有售的型號。
流動管線530將濃度監(jiān)測單元528的出口與三通閥532的入口相連。所述三通閥可以是由控制器126根據(jù)單元528提供的濃度測量值按下述方式自動控制的電子閥。再循環(huán)管線526與閥532的出口相連，并延伸到罐502的入口，以便在正常的系統(tǒng)運行期間使溶液從溢流管線516再循環(huán)回到罐中(如下所述)。從閥532的另一出口延伸有泄流管線534，以便當溶液中的一種或多種組分的濃度在目標范圍之外時從罐502中排出溶液(經(jīng)由管線516和/或管線522 )。
再循環(huán)流動管線526可包括任意適當數(shù)量和類型的溫度、壓力和/或流率傳感器及一個或多個適當?shù)臒峤粨Q器，以便于當溶液再循環(huán)回罐502時對其進行加熱、溫度和流率控制。在系統(tǒng)運行過程中，再循環(huán)管線有利于控制罐內(nèi)的溶液浴溫度。此外，可以沿著流動管線526設(shè)置任意適當數(shù)量的過濾器和/或泵(例如，除了泵524之外)，以便于對再循環(huán)回罐502的溶液進行過濾和流率控制。在一個實施例中，由泄流管線518、閥520、泵524、管線522、濃度監(jiān)測單元528、三通閥532和再循環(huán)管線526限定的再循環(huán)回路限定了上面結(jié)合圖4所述的濃度監(jiān)測系統(tǒng)424、426中的一個。
摻混器系統(tǒng)500包括根據(jù)濃度監(jiān)測單元528得到的濃度測量值來自動控制摻混器單元108的部件及泄流閥520的控制器126。如下所述，控制器根據(jù)濃度監(jiān)測單元528測得的離開罐502的清洗溶液中的一種或多種化合物的濃度控制來自摻混器單元108的清洗溶液的流率和清洗溶液從罐502中的泄流或提取。
控制器126設(shè)置成經(jīng)由任意適當?shù)碾娋€或無線通信連接與泄流閥520、濃度監(jiān)測單元528和閥532、以及摻混器單元108的某些部件通信(如圖5中的虛線536所示)，以便根據(jù)從濃度監(jiān)測單元接收到的測量數(shù)據(jù)對摻混器單元和泄流閥進行控制?？刂破骺砂删幊桃詫崿F(xiàn)任意一種或多種適當?shù)倪^程控制、例如比例-積分-^t分(PID)反饋控制的處理器。適用于過程控制摻混器系統(tǒng)的一種示例性的控制器是Siemens公司(Georgia)的市場有售的PLC Simatic S7-300系統(tǒng)。
如上所述，摻混器單元108接收氫氧化氨、過氧化氫和去離子水(DIW)的獨立供應流，它們以適當?shù)臐舛群土髀氏嗷セ旌?，由此獲得具有這些化合物的所需濃度的SC-1清洗溶液?？刂破?26控制摻混器單元108內(nèi)這些化合物中每一種的流動，以獲得所需的最終濃度，并進一步控制SC-1清洗溶液的流率，以在罐502中形成清洗浴。
圖6示出了摻混器單元的一示例性實施例。具體地，用于向摻混器單元108供應NH40H、 11202和DIW的各供應管線506、 508和510包括止回閥602、 604、 606和設(shè)置在止回閥下游的電子閥608、 610、 612。用于各供應管線的電子閥與控制器126通信(例如經(jīng)由電線或無線連接)，以便在系統(tǒng)運行過程中通過控制器自動控制電子閥。NH40H和仏02供應管線506和508分別與一電子三通閥614、 616相連，所述電子三通閥與控制器126通信(經(jīng)由電線或無線連接)，并設(shè)置在第一電子閥608、 610的下游。
DIW供應管線510包拾沒置在電子閥612下游的壓力調(diào)節(jié)器618,以控制進入系統(tǒng)108的DIW的壓力和流動，管線510在調(diào)節(jié)器618下游進一步分支成三條流動管線。從主管線510延伸的第一分支管線620包括沿著該
24分支管線設(shè)置的流動控制閥621,該流動控制閥可選地由控制器126控制，管線620還與第一靜態(tài)混合器630相連。第二分支管線622從主管線510延伸到三通閥614的還與NH40H流動管線506相連的入口。此外，第三分支管線624從主管線510延伸到三通閥616的還與比02流動管線508相連的入口。因此，用于NH40H和&02流動管線中每一個的三通閥有助于向這些流體的每一種中添加DIW，以在系統(tǒng)運行期間和在摻混器單元的靜態(tài)混合器中相互混合之前選擇性地調(diào)節(jié)蒸餾水中氫氧化氨和過氧化氫的濃度。
在用于氫氧化氨供應管線的三通閥614出口與去離子水供應管線的第一分支管線620之間、在位于閥621與靜態(tài)混合器630之間的一位置處連接有N仏OH流動管線626?？蛇x地，流動管線626可包括能被控制器126自動控制的流動控制閥628，以增強對供入第一靜態(tài)混合器的氫氧化氨的流動控制。供入第一靜態(tài)混合器630中的氫氧化氨和去離子水在混合器中混合，以獲得混合后大致均勻的溶液。流動管線634與第一靜態(tài)混合器的出口相連，并延伸成與第二靜態(tài)混合器640相連。沿流動管線634設(shè)置有確定溶液中氫氧化氨濃度的任意一個或多個適當?shù)臐舛葌鞲衅?32 (例如一個或多個上述任意類型的無電極傳感器或RI檢測器)。濃度傳感器632與控制器126通信，以提供從第一靜態(tài)混合器中出來的溶液中的氫氧化氨的測量濃度。這轉(zhuǎn)而有助于在輸送到第二靜態(tài)混合器640之前對溶液中的氫氧化氨濃度進行控制一一通過控制器選擇性地和自動地操縱NH4OH和DIW供應管線其中之一或兩者中的任意閥。
11202流動管線636與連接到仏02供應管線的三通閥616的出口相連。流動管線636從三通閥616延伸成在位于濃度傳感器632和第二靜態(tài)混合器640之間的一位置處與流動管線634相連?？蛇x地，流動管線636可包括能由控制器126自動控制的流動控制閥638,以增強對供入第二靜態(tài)混合器的過氧化氫的流動控制。第二靜態(tài)混合器640將從第一靜態(tài)混合器630接收到的DIW稀釋后的NIU)H溶液與來自仏02供應管線的HA溶液混合，以形成混合的大致均勻的氫氧化氨、過氧化氫和去離子水的SC-1清洗溶液。流動管線642接收來自第二靜態(tài)混合器的混合后的清洗溶液，并與電子三通閥648的入口相連。
在閥648上游一位置處，沿著流動管線642設(shè)置有至少一個適當?shù)臐舛葌鞲衅?44 (例如， 一個或多個任意上述類型的無電極傳感器或RI檢測器)，以確定清洗溶液中過氧化氫和氫氧化銨的至少其中一種的濃度。濃度傳感器644也與控制器126通信，以向控制器提供測得的濃度信息，這轉(zhuǎn)而有助于控制清洗溶液中氫氧化銨和/或過氧化氫的濃度一_通過控制器選擇性地和自動地操作NH40H、仏02和DIW供應管線其中一個或多個中的任意岡。可選地，可以沿著流動管線642在傳感器644和閥648之間設(shè)置壓力調(diào)節(jié)器646，以便控制清洗溶液的壓力和流動。
泄流管線650與三通閥648的一出口相連，而流動管線652從三通閥648的另一出口端伸出。所述三通閥由控制器126選擇性地和自動地操縱，以便于控制從摻混器單元去往罐502的清洗溶液的量和轉(zhuǎn)移到泄流管線650的量。此外，沿流動管線652設(shè)有電子閥654,該電子閥由控制器126自動控制，以進一步控制從摻混器單元去往罐502的清洗溶液的流動。流動管線652變成圖5所示的流動管線512，以用于將SC-1清洗溶液送往罐502。
設(shè)置在摻混器單元108中的所述一系列電子閥和濃度傳感器與控制器126相結(jié)合有助于在系統(tǒng)運行期間在清洗溶液變流率時精確控制去往罐的清洗溶液的流率以及清洗溶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其中一種或兩者的濃度落入清洗溶液的可接受范圍之外時，設(shè)置在罐502的泄流管線522上的濃度監(jiān)測單元528向控制器提供指示。
根據(jù)濃度監(jiān)測單元528提供給控制器126的濃度測量值，控制器可按程序改變?nèi)ネ拗械那逑慈芤旱牧髀屎痛蜷_泄流閥520,以有助于快速置換(溶液)浴中的SC-1清洗溶液，同時向罐中供應新的SC-1清洗溶液，由此盡快使清洗溶液浴處于合適的或目標濃度范圍內(nèi)。 一旦已經(jīng)充分置換了罐中的清洗溶液，使得過氧化氫和/或氫氧化銨濃度落入可以接受的范圍內(nèi)(由濃度監(jiān)測單元528測量)，控制器按程序關(guān)閉泄流閥520并控制摻混器單元，以便降低(或停止)流率，同時維持輸送到罐502中的清洗溶 液的所需化合物濃度。
下面"^兌明操作上文所述并在圖5和圖6中示出的系統(tǒng)的方法的示例性 實施例。在該示例性實施例中，可以連續(xù)地向罐中供應清洗溶液，或者可 選擇地，僅以選定間隔向罐中供應清洗溶液(例如當清洗溶液即將從罐中 置換時)。在摻混器單元108中制備一種SC-1清洗溶液，并將其供入罐 502,其中氫氧化銨的濃度范圍為按重量計約0.01-29%，優(yōu)選為按重量計 約1. 0%,過氧化氫的濃度范圍為按重量計約0. 01-31%,優(yōu)選為按重量計約 5. 5%。清洗罐502構(gòu)造成在約25°C至約125°C的溫度范圍下維持罐內(nèi)的清 洗溶液浴為約30升。
在運行過程中，當向罐502中填充清洗溶液至最大容量時，控制器126 控制摻混器單元108,以經(jīng)由流動管線512按約為0-10升每分鐘(LPM) 的第一流率向罐502供應清洗溶液，其中，摻混器可在系統(tǒng)運行期間連續(xù) 地或可選擇地在選定時間供應溶液。當連續(xù)供應溶液時，示例性的第一流 率為約0. 001LPM至約0. 25LPM,優(yōu)選為約0. 2LPM。氫氧化銨供應管線506 向摻混器單元供應按體積計約為29-30 %的N仏OH，而過氧化氫供應管線 508向摻混器單元供應按體積計約為30%的&02。在約為0. 2LPM的流率下， 摻混器單元的供應管線的流率可以設(shè)定如下，以確保供應的清洗溶液具有 所需的氫氧化銨和過氧化氫濃度:DIW約為0. 163LPM，N仏OH約為0. 006LPM, 仏02約為0. 031LPM。
可選地可經(jīng)由供應管線514向清洗溶液中加入添加劑(例如APS)。 在該運行階段，可以第一流率從摻混器單元108向罐502供應新SC-1清洗 溶液的連續(xù)流，同時，來自清洗浴的清洗溶液也以大致相同的流率(例如 約0.2LPM)經(jīng)由溢流管線516從罐502中流出。這樣，由于流入和流出罐 的清洗溶液的流率相同或大致相似，清洗溶液浴的體積維持相對恒定。溢 流的清洗溶液流入泄流管線522并通過濃度監(jiān)測單元528，其中連續(xù)地或 以選定時間間隔確定清洗溶液中一種或多種化合物(例如11202和/或NH4OH ) 的濃度測量值，并將這種濃度測量值提供給控制器126。
27可選地可通過調(diào)節(jié)閥532使清洗溶液循環(huán)，使得罐502中流出的清洗 溶液以選定流率(例如約20LPM)流經(jīng)再循環(huán)管線526并返回罐中。在這 種運行中，摻混器單元108可被控制成使得，除非清洗溶液中一種或多種 化合物的濃度處于選定目標范圍之外，否則沒有清洗溶液從摻混器單元轉(zhuǎn) 移到罐中。可選擇地，清洗溶液可由摻混器單元以選定流率(例如約 0. 20LPM)供應，與通過管線526的再循環(huán)清洗溶液結(jié)合。在這種可選擇的 運行實施例中，可調(diào)節(jié)(例如由控制器126自動調(diào)節(jié))三通閥532以便將 清洗溶液以與摻混器單元向罐供應清洗溶液大約相同的流率排出到管線 5 3 4中，同時清洗溶液仍然流經(jīng)再循環(huán)管線5 2 6 。在另 一可供選擇的方案中， 可關(guān)閉閥532,以避免當摻混器單元108連續(xù)地向罐502供應清洗溶液時 (例如以約0. 20LPM)流體通過管線526再循環(huán)。在這種應用中，溶液經(jīng) 由管線516離開罐，其流率與流體自摻混器單元進入罐中的流率大約相等 或類似。
對于清洗溶液被連續(xù)地供至罐中的情形，只要濃度監(jiān)測單元528提供 的濃度測量值處于可接受范圍內(nèi)，那么，控制器126便將自摻混器單元108 去往罐502的清洗溶液的流率保持成第一流率，過氧化氫和氫氧化氨的濃 度處于選定濃度范圍內(nèi)。對于清洗溶液不是連續(xù)地從摻混器單元供至罐中 的情形，控制器126維持這種運行狀態(tài)(即，沒有從摻混器單元去往罐中 的清洗溶液)直到過氧化氫和/或氫氧化氨的濃度處于選定濃度范圍之外。
當濃度監(jiān)測單元528測得的過氧化氫和氫氧化銨中至少其中一種的濃 度偏離到可接受范圍之外時(例如，NH4OH的測量濃度相對于目標濃度偏離 了大約1 %范圍，和/或H202的測量濃度相對于目標濃度偏離了大約1 %范 圍)，控制器如上所述操縱和控制摻混器單元108中的任意一個或多個閥， 以將從摻混器單元去往罐502中的清洗溶液的流率開啟或增加至第二流率 (同時維持清洗溶液中冊4011和11202的濃度在選定范圍內(nèi))。
第二流率可以在約0. OOILPM到約20LPM的范圍內(nèi)。對于連續(xù)的清洗溶 液操作，示例性的第二流率為約2. 5LPM。控制器還打開罐502中的泄流閥 520，以便清洗溶液以大約相同的流率從罐中流出。在約為2. 5LPM的流率下，摻混器單元的供應管線的流率可以設(shè)定如下，以確保供應的清洗溶液
具有所需的氫氧化銨和過氧化氫濃度DIW約為2. 04LPM, NH40H約為 0. 070LPM， &02約為0. 387LPM。
可選擇地，通過調(diào)節(jié)三通閥532將以選定流率(例如約20LPM)再循 環(huán)至罐中的清洗溶液從系統(tǒng)中排出，使得清洗流體轉(zhuǎn)向管線534而不再流 入管線526中，摻混器單元將第二流率調(diào)至選定水平(例如20LPM)，以 便補償以相同或相似流率排出的流體。這樣，在增加流入和流出罐的清洗 溶液流率的過程中，罐502內(nèi)清洗溶液浴的體積可以維持相對恒定。此外， 在置換罐內(nèi)選定體積的溶液的過程中，可以維持罐內(nèi)的過程溫度和循環(huán)流 動參數(shù)。
控制器維持清洗溶液以第二流率向罐502中輸送，直至濃度監(jiān)測單元 528向控制器提供處于可接受范圍內(nèi)的濃度測量值。當濃度監(jiān)測單元528 給出的濃度測量值處于可接受范圍內(nèi)時，清洗溶液浴再次符合所需的清洗 化合物濃度。隨后，控制器控制摻混器單元108以第一流率向罐502中供 應清洗溶液(或者沒有從摻混器單元供至罐中的清洗溶液)，控制器進一 步操縱泄流閥520至閉合位置，以促進來自罐中的清洗溶液僅經(jīng)由溢流管 線516流動。在使用了再循環(huán)管線的應用中，控制器操縱三通閥532，使 得清洗溶液從管線522流入管線526中并返回罐502中。
因此，盡管可能發(fā)生的分解和/或其它反應可能會改變罐中的化學溶液 濃度，但是在應用或工藝過程中，上述使用點過程控制摻混器系統(tǒng)仍然能 夠有效、精確地控制輸送到化學溶液罐(例如設(shè)備或溶液罐)的清洗溶液 中的至少兩種化合物的濃度。當確定罐內(nèi)化學溶液具有不希望的或不可接 受的一種或多種化合物濃度時，該系統(tǒng)能以第一流率向罐內(nèi)連續(xù)供應新的 化學溶液，并以比第 一流率更快的第二流率快速地將罐中的化學溶液置換 為新的化學溶液。
使用點過程控制摻混器系統(tǒng)不限于上面所述并在圖5和圖6示出的示 例性實施例。相反，這種系統(tǒng)能用于向任意半導體處理罐或其它選定設(shè)備 提供具有任意兩種或多種化合物(例如上述類型的)的混合物的化學溶液，同時在清洗應用過程中維持化學溶液內(nèi)化合物的濃度處于可接受范圍內(nèi)。
此外，所述過程控制摻混器系統(tǒng)可以與任意選定數(shù)量的溶液罐或罐和/ 或半導體處理設(shè)備結(jié)合使用。例如，上述控制器和摻混器單元可以向兩個
合物。可選擇地，控制器和摻混器單元可以向一個或多個保持或儲存罐供
應這種化學溶液，這種儲存罐向一個或多個處理設(shè)備(例如圖4所示的系
統(tǒng)400 )供應化學溶液。過程控制摻混器系統(tǒng)通過監(jiān)測罐中溶液的濃度來
提供對化學溶液中化合物濃度的準確控制，并在溶液濃度落入目標范圍之
外時向這些罐中置換或補充溶液。
所述過程控制摻混器系統(tǒng)的設(shè)計和構(gòu)造有助于將該系統(tǒng)充分靠近系統(tǒng) 將要向其中供應化學溶液的一個或多個化學溶液罐和/或處理設(shè)備布置。具
體地，過程控制摻混器系統(tǒng)可位于制造廠(Fab)或潔凈室中或附近，或者 可選擇地，位于sub-Fab室中、但靠近溶液罐和/或設(shè)備在潔凈室中所處的 位置。例如，包括摻混器單元和控制器的過程控制摻混器系統(tǒng)可位于溶液 罐或處理設(shè)備的約30米內(nèi)，優(yōu)選在約15米內(nèi)，更優(yōu)選在約3米或更小范 圍內(nèi)。此外，過程控制摻混器系統(tǒng)可以與一個或多個設(shè)備集成，以便形成 包含處理摻混器系統(tǒng)和設(shè)備的單一單元。
非機載摻混器
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，摻混器108可以設(shè)置成非機載 的。也就是說，摻混器108可以與該摻混器108所服務(wù)的處理站分離，這 樣，摻混器108可以被遠程設(shè)置在例如sub-Fab中。
在非機載摻混器的具體實施例中， 一種集中式摻混器構(gòu)造成服務(wù)于多 個設(shè)備。圖7示出了一種這樣的集中式摻混器系統(tǒng)700。 一般地，摻混器 系統(tǒng)700包括摻混器108和一個或多個充注站702w。在該示例性實施例中 示出了兩個充注站702w (統(tǒng)稱為充注站702 )。摻混器108可構(gòu)造成與前 述任意實施例中的相同(例如上文結(jié)合圖6所述的)。摻混器108通過主 供應管線404和一對流動管線704w流體聯(lián)接到充注站702,流動管線704w
30的各自的端部聯(lián)接到其中一個充注站702w。在主供應管線和流動管線 704w的接合處設(shè)有流動控制單元706。流動控制單元706表示適于控制摻 混器108與充注站702之間的流體流動的方面的任意數(shù)量的裝置。例如， 流動控制單元706可包括用于控制來自摻混器108的溶液向下游目標的輸 送的多通閥。相應地，流動控制單元706可選擇性地(例如在控制器126 的控制下)將來自摻混器108的溶液經(jīng)由第一流動管線7(R送至第一充注 站702!和經(jīng)由第二流動管線7042送至第二充注站7022。流動控制單元706 還可包括流量計或流動控制器。
每個充注站702聯(lián)接到一個或多個處理設(shè)備708。在該示例性實施例 中，充注站各自聯(lián)接到四個設(shè)備(設(shè)備1-4)，但是更一般地，充注站可 聯(lián)接到任意數(shù)量的使用點。對于來自充注站702的溶液的輸送(和/或計量、 流率等)可由設(shè)置在各自的充注站與多個設(shè)備708之間的流動控制單元 710w控制。在一個實施例中，在各自的充注站與多個設(shè)備708之間設(shè)置過 濾器712w。過濾器712w選擇成在溶液被輸送到各自的設(shè)備之前將其中的 雜質(zhì)去除。
在一個實施例中，各充注站702向各自的設(shè)備708供應不同的化學品。 例如，在一個實施例中，第一充注站702!供應稀釋的氫氟酸，而第二充注 站7022供應SC-1型溶液。各自的設(shè)備處的流動控制裝置可操作成將輸入 溶液送往設(shè)備的適當?shù)奶幚碚?室。
在一個實施例中，各充注站與摻混器108可不同步操作。也就是說， 可在同時將溶液分配給一個或多個設(shè)備708時填充各充注站702w。為此， 各充注站構(gòu)造成具有其中設(shè)有至少兩個容器的充注回路。在該示例性實施 例中，第一充注站具有含雨個容器716h的第一充注回路714a-d。所述充注 回路由多條流動管線段限定。第一流動管線段714A將流動管線704與第一 容器716!流體聯(lián)接。第二流動管線段714B將第 一容器716!流體聯(lián)接到處理 設(shè)備708。第三流動管線段714e將流動管線704與第二容器7162流體聯(lián)接。 第四流動管線段714。將第二容器7162流體聯(lián)接到處理設(shè)備708。在充注回 路中設(shè)有多個閥720H，以控制摻混器108與容器716之間、以及容器716與多個設(shè)備708之間的流體連通。
各容器716具有適當數(shù)量的液位傳感器717卜2(例如高液位傳感器和低 液位傳感器)，以感受各自容器內(nèi)的流體液位。各容器還具有可藉以對各 自的容器加壓的加壓氣體入口 719h和可藉以對各自的容器減壓的排放口 721卜2。盡管沒有示出，第一處理站702!的充注回路714A-?？膳鋇f壬意數(shù)量 的流動管理裝置，例如壓力調(diào)節(jié)器、流動控制器、流量計等。
第二充注站702構(gòu)造相同。因此，圖7所示的第二充注站702具有設(shè) 置在充注回路724a-。中的丙個容器722h，所述充注回路724a—d具有用于控 制流體連通的多個閥726h。
在運行過程中，控制器126可操作流動控制單元706，以在摻混器108 與第一充注站720i之間建立連通?？刂破?26還可操作第一充注回路閥 72015以在第一流動管線70(和充注回路714A-d的第一流動管線段714a之 間建立流體連通，由此在摻混器108與第一容器716i之間建立流體連通。 在該構(gòu)造中，摻混器108可使溶液流向第一容器71615直到一個適當?shù)膫?感器717J即，高液位傳感器)指示容器已滿，此時，第一充注回路閥720: 關(guān)閉，可通過向加壓氣體入口 719i應用氣體而對容器716!加壓。在填充第 一容器之前和期間，可打開各自的排放口 72L以使容器減壓。
當?shù)谝蝗萜?16,被填充時，充注站7(^可構(gòu)造成使得第二容器7162 向一個或多個設(shè)備708分配溶液。相應地，第二閥7202關(guān)閉，第三閥7203 打開，第四閥7204被設(shè)定到允許第二容器7162和處理設(shè)備708經(jīng)由第四流 動管線段714。流體連通的位置。在溶液分配過程中，可通過向各自的氣體 入口 7212應用加壓氣體而使第二容器受壓。
一旦確定第二容器7162中的流體液位已達到預定的低液位(如適當?shù)?低液位傳感器7172所示的)，則充注站702可構(gòu)造成通過將第一充注回路 的閥設(shè)定到合適位置而暫停從第二容器7162的分配并開始從第一容器716! 的分配。然后，可通過打開各自的排放口 7212對第二容器7162減壓，此后， 可用來自摻混器108的溶液填充第二容器7162。
第二充注站7022的運行與第一充注站70L的運行相同，因此不再詳細描述。
在填充了其中一個充注站702w中的容器后，所述充注站將能夠在一 段時間內(nèi)向一個或多個設(shè)備708分配溶液。在這段時間里，流動控制單元 706可操作成將摻混器108設(shè)置成與其它充注站流體連通。可以設(shè)想將充 注站的容器的容量大小確定成，對于流入和流出充注站的給定流率，在另 一充注站的備用容器耗盡之前，摻混器108可再填充其中一個充注站的其 中一個容器。這樣，可以維持來自充注站的溶液分配不中斷，或者基本上
不中斷。
回收系統(tǒng)
如上所述，在本發(fā)明的一個實施例中，從處理站(或者更一般地指使 用點)排出的流體被回收和再利用?，F(xiàn)參照圖8A,其中示出了回收系統(tǒng)800A 的一個實施例?；厥障到y(tǒng)800A包括前面參照圖4描述的一定數(shù)量的部件， 這些部件由同樣的附圖標記標注且不再詳細描述。此外，為清楚起見，前 面所述的一些項目被除去。 一般地，回收系統(tǒng)800A包括摻混器108和多個 罐802"n(統(tǒng)稱為罐802)。罐802與圖4所示的罐436對應，因此，各罐流 體聯(lián)接到各自的處理站(未示出)，并還可以流體聯(lián)接到真空泵子系統(tǒng)120 (未示出)。
在一個實施例中，罐802構(gòu)造成將輸入的液體-氣體流中的液體與氣體 分離。為此，罐802可分別包括位于各自的罐的入口處的沖擊板828H。在 遇到?jīng)_擊板828時，液體通過鈍力(blunt force )作用從輸入流體中凝出。 罐802還可包括除霧器830卜N。除霧器830通常包括相對于流經(jīng)除霧器830 的流體有角度地(例如約90度)定位的平面陣列。與除霧器表面的沖擊造 成液體進一步從氣體中凝出。從輸入流體中凝結(jié)的液體在位于罐下部的液 體儲存區(qū)域832h中集聚，同時，任何剩余蒸汽被排出到真空泵子系統(tǒng)120 (見圖1)。在一個實施例中，除霧器下方定位有除氣擋板834pN，例如正 好位于沖擊板828下方。除氣擋板在液體儲存區(qū)域832上方延伸并在一端 形成開口 836w。在這種構(gòu)造中，除氣擋板允許液體經(jīng)由開口 836進入液體
33儲存區(qū)域832，但防止來自液體的濕氣隨著輸入的液體-氣體流被重新引 入。
每個罐802都經(jīng)由各自的回收管線804h (統(tǒng)稱為回收管線804)流體聯(lián) 接到摻混器108。通過提供各自的泵806n(統(tǒng)稱為泵806)促使流體從罐中 通過各自的回收管線804流動。罐802與它們各自的泵806之間的流體連 通由設(shè)置在回收管線804中的氣動閥808^(統(tǒng)稱為閥808)的運行進行控 制。在一個實施例中，泵806是離心泵或合適的替代物，例如氣動膜泵或 隔膜泵。
在一個實施例中，在各回收管線中設(shè)有過濾器810H(統(tǒng)稱為過濾器 810)。過濾器810選擇成在回收流體被引入摻混器108之前將其中的雜質(zhì) 除去。盡管未示出，過濾器可分別聯(lián)接到一沖洗系統(tǒng)，所述沖洗系統(tǒng)構(gòu)造 成使沖洗液(例如DIW)流經(jīng)過濾器，以去除和帶走被過濾器捕獲的雜質(zhì)。 可通過提供一個或多個流動管理裝置來管理(例如控制和/或監(jiān)測)流進過 濾器和摻混器108的流體。作為示例，流動管理裝置812i—N、 814w設(shè)置在 各自的回收管線中位于過濾器上游和下游。例如，在該示例性實施例中， 上游裝置812^是氣動閥(統(tǒng)稱為閥812 )，其設(shè)置在各過濾器810的上游。 相應地，可通過操縱氣動岡812來控制回收流體的流率。此外，下游裝置 814H包括壓力調(diào)節(jié)器和流動控制閥，以確保所需壓力和流率的流體被引入 摻混器108。各流動管理裝置可受到控制器126 (見圖4)的控制。
每條回收管線804都在摻混器108的主供應管線404處終止。相應地， 從各自的罐中流出的每一流體都可流入通過主供應管線404流動的溶液并 與該溶液混合。在一個實施例中，回收流體從設(shè)置在主供應管線404中的 混合站(例如上面參照圖6描述的混合器642 )的上游引入。此外，可沿 著主供應管線404在混合器642下游設(shè)置一個或多個濃度監(jiān)測器818。盡 管為方^更起見僅示出了一個濃度監(jiān)測器，但是，可以考慮對于回收的每種 不同的化學品提供濃度監(jiān)測器，在這種情況下，對于特定流可以在各自的 濃度監(jiān)測器上游的適當點處將回收流引入主供應管線404。這樣，可以在 各自的濃度監(jiān)測器處監(jiān)測各自的化學品的濃度。如果濃度不在目標范圍內(nèi)，則摻混器108可操作成從各入口 402注入計算量的合適的化學品。然后， 結(jié)果溶液在混合器642中混合，并再次在濃度監(jiān)測器818處進行濃度監(jiān)測。 該過程可以是連續(xù)的，同時使溶液轉(zhuǎn)向以進行泄流，直到獲得所需濃度。 然后可使溶液流向合適的使用點。
在一些構(gòu)造中，在各處理站使用的化學品可以總是相同的。相應地， 在一個實施例中，各回收管線804可進入適當?shù)氖褂命c供應管線410、 412、 414，如圖8B中示出的回收系統(tǒng)800B所示。盡管沒有示出，但是可沿各回 收管線設(shè)置濃度監(jiān)測器，以便監(jiān)測進入使用點供應管線的回收流的相應濃 度。盡管沒有示出，但是可沿使用點供應管線410、 412、 414設(shè)置混合區(qū)， 以將輸入的回收流與來自摻混器108的流體混合。同時，可通過使來自摻 混器108的流體與各自的回收流相互之間呈180度輸送而實現(xiàn)流體的適當 混合。輸入流可以在一T型接合件處混合，由此形成的混合物相對于輸入 流流路呈90度流向各自的使用點。
可選擇地，可以考慮使各回收流體流至摻混器108中適當?shù)臐舛缺O(jiān)測 器上游的一點處，如圖8C中示出的回收系統(tǒng)800C所示。例如，來自第一 回收管線80《的稀釋的氫氟酸回收溶液可輸入氫氟酸入口 "2!的下游和構(gòu) 造成監(jiān)測氫氟酸濃度第一濃度監(jiān)測器4(^的上游。來自第二回收管線8042 的SC-1型化學品的回收溶液可輸入氫氧化銨入口 4022和過氧化氫入口 4023 的下游、以及構(gòu)造成監(jiān)測SC-1型溶液組分濃度的第二和第三濃度監(jiān)測器 4062、 406w的上游。依此類推。在一個實施例中，通過由使用計量信號和 滴定分析結(jié)果的過程才莫型得出一方程，將能夠區(qū)分一種多組分(例如氫氧 化銨和過氧化氫)混合物中的各組分。必須知道進入工藝的輸入化學品濃 度，更具體地，在由于發(fā)生化學過程而分解、冊3分子逸出、或形成任意生 成鹽或副產(chǎn)物之前必須知道流體的濃度。這樣，能觀察到變化的計量，并 能預見特別用于該過程的成分變化。
在每一前述實施例中，為使?jié)舛冗m當，回收流體可被過濾和被監(jiān)測。 但是，在一段時間和/或一定數(shù)量的處理循環(huán)后，回收流體將不再適于它們 的預期用途。因此，在一個實施例中，來自罐804的溶液只是再循環(huán)和重復使用有限的時間和/或有限次的處理循環(huán)。在一個實施例中，處理循環(huán)以 所處理的晶片數(shù)量進行度量。因此，在一具體實施例中，對于給定處理站
的給定化學品溶液被回收和重復使用于N個晶片，其中，N是某些預定的 整數(shù)。在處理過N個晶片后，所述溶液被轉(zhuǎn)向以進行泄流。
應該理解，圖8A-C所示的回收系統(tǒng)800A-C僅僅是一個實施例的示例 性說明。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將會認識到本發(fā)明范圍內(nèi)的其它實施例。例 如，在回收系統(tǒng)800A-C的另一實施例中，可選擇地，流體可從罐802送入 位于例如sub-Fab中的非機載的回收設(shè)備中。為此，可以在各自的回收管 線804中設(shè)置適當?shù)牧鲃涌刂蒲b置(例如氣動閥)。
真空泵子系統(tǒng)
現(xiàn)參照圖9,其中示出了真空泵子系統(tǒng)120的一個實施例。 一般地， 真空泵子系統(tǒng)120可操作成收集廢液和將氣體與流體分離以便于廢物管 理。相應地，真空泵子系統(tǒng)120通過真空管線902聯(lián)接到各真空罐436、 438 (見圖4)和真空罐802 (見圖8)。這樣，真空管線902可聯(lián)接到圖4 所示的各真空管線444和446。盡管未在圖9中示出，但是可在真空管線 902和/或真空罐的各自的真空管線(例如圖4所示的管線4"和446 )中 設(shè)置一個或多個閥，由此可選擇性地在各自的罐上設(shè)置一真空。此外，可 在真空管線902中設(shè)置真空表904，以測量真空管線902中的壓力。
在一個實施例中，在真空管線902中設(shè)有主動式壓力控制系統(tǒng)908。 一般地，主動式壓力控制系統(tǒng)908操作成維持真空管線902中的所需壓力。 以這種方式控制壓力可有利于確保針對在各自的處理站204 (例如見圖4) 中執(zhí)行的工藝進行過程控制。例如，假定在給定處理站204中執(zhí)行的工藝 需要在真空管線902中維持400托的壓力，那么，主動式壓力控制系統(tǒng)908 在PID控制(與控制器126配合)下操作成維持所需壓力。
在一個實施例中，主動式壓力控制系統(tǒng)908包括壓力發(fā)送器910和壓 力調(diào)節(jié)器912，它們相互之間電通信。壓力傳感器910測量真空管線902 中的壓力，然后向壓力調(diào)節(jié)器912發(fā)出信號，使壓力調(diào)節(jié)器912根據(jù)測量
36壓力與設(shè)定(所需)壓力之間的差異來打開或關(guān)閉各自的可變節(jié)流孔
(orifice )。
在一個實施例中，置于真空管線902上的真空是由位于主動式壓力控 制系統(tǒng)908下游的泵產(chǎn)生的。在一具體實施例中，泵914是液體環(huán)式泵。 液體環(huán)式泵是特別有利的，因為它能安全地處理液體、蒸汽和霧氣的振蕩 和穩(wěn)定流。盡管液體環(huán)式泵的運行是公知的，但仍在這里給出簡要描述。 但是，可以理解，本發(fā)明的實施例不限于液體環(huán)式泵的具體操作或結(jié)構(gòu)方 面。
一般地，液體環(huán)式泵操作成通過提供在偏心殼體內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)的葉輪來 除去氣體和霧氣。通過向泵中供入液體一一通常是水(稱作密封流體)來 實現(xiàn)真空泵作用。在該示例性實施例中，密封流體由罐906供應，該罐906 經(jīng)由供應管線913流體聯(lián)接到泵914。作為示例，在供應管線913中設(shè)有 閥958，以便選擇性地將罐906與泵914隔離。當密封流體在運行過程中 進入泵時，密封流體被旋轉(zhuǎn)的葉輪葉片推靠在泵914殼體的內(nèi)表面上，以 形成在泵殼體的偏心葉型中膨脹的液體活塞，由此造成真空。當(輸入流 中的)氣體或蒸汽在聯(lián)接有真空管線902的泵914的吸入口 907進入泵914 時，氣體/蒸汽被葉輪葉片和液體活塞阻擋。當葉輪旋轉(zhuǎn)時，液體/氣體/ 蒸汽被轉(zhuǎn)子和殼體之間的狹窄空間向內(nèi)推動，由此壓縮受阻的氣體/蒸汽。 然后，當葉輪完成其旋轉(zhuǎn)時，通過排出口 909釋放經(jīng)壓縮的流體。
泵914的排出口 909連接到流動管線915，所述流動管線915在罐906 處終止。在一個實施例中，罐906構(gòu)造成將輸入的液體-氣體流中的液體與 氣體進一步分離。為此，罐906可在其入口處包括沖擊板916。在遇到?jīng)_ 擊板916時，液體在鈍力作用下從輸入流體中凝出。罐906還可包括除霧 器920。所述除霧器920通常包括相對于流經(jīng)除霧器920的流體有角度(例 如大約90度)定位的平面陣列。與除霧器表面的沖擊造成液體進一步從氣 體中凝出。從輸入流凝出的液體在罐906下部的液體儲存區(qū)域918中集聚， 同時剩余的任何蒸汽通過排氣管線924排出。在一個實施例中，在除霧器 下方、例如正好在沖擊板916下方定位有除氣擋板922。除氣擋板922在液體儲存區(qū)域918上方延伸，并在一端形成開口 921。在這種構(gòu)造中，除 氣擋板922允許液體經(jīng)由開口 921進入液體儲存區(qū)域918，但防止來自液 體的濕氣與輸入的液體-氣體流一起被重新引入。
在一個實施例中，容納在罐906中的密封流體被熱交換成維持所需的 密封流體溫度。例如，在一個實施例中，可能希望將密封流體維持在10°C 以下的溫度。為此，真空泵子系統(tǒng)120包括冷卻回路950。泵937 (例如離 心泵)提供機械動力，以使流體流經(jīng)冷卻回路950。所述冷卻回路950包 括出口管線936和一對回流管線962、 964。第一回流管線962將出口管線 936流體聯(lián)接到熱交換器954的入口。第二回流管線964聯(lián)接到熱交換器 954的出口，并在罐906處終止，其中，經(jīng)冷卻的密封流體被分配到罐906 的液體儲存區(qū)域918中。作為示例，在第二回流管線964中設(shè)有閥960， 由此可使冷卻回路950與罐906隔離。這樣，溫度受控的密封流體造成某 些蒸汽/霧氣從輸入流中凝出并進入密封泵914的液體中。
在一個實施例中，熱交換器954與機載冷卻系統(tǒng)952流體連通。在具 體實施例中，所述機載冷卻系統(tǒng)952是一種基于氟里昂的冷卻系統(tǒng)，其使 氟里昂流經(jīng)熱交換器954。在上下文中，"機載"指冷卻系統(tǒng)"2與熱交 換器954物理集成。在另一實施例中，冷卻系統(tǒng)952可以是"非機載"部 件，例如獨立式冷卻器。
在運行過程中，可使密封流體以連續(xù)或周期性的方式從罐906循環(huán)通 過冷卻回路950。當密封流體流經(jīng)熱交換器954時，該流體被冷卻并隨后 返回罐906?？赏ㄟ^操作冷卻系統(tǒng)952來控制熱交換器954的熱交換作用 (即，使密封流體處于何種溫度)。為此，溫度傳感器953可以與罐906 的液體儲存區(qū)域918中包含的密封流體連通。可將溫度傳感器953獲得的 測量值提供給控制器126。控制器126可隨后向冷卻系統(tǒng)952發(fā)出適當?shù)?控制信號，由此引起冷卻系統(tǒng)952調(diào)節(jié)氟里昂(或者所用的其它冷卻液) 的溫度。同樣可以設(shè)想，液體儲存區(qū)域918中的密封流體可以通過與罐906 的周圍環(huán)境的熱交換而被部分冷卻。這樣，密封流體可以維持所需溫度。
在一個實施例中，可以將來自冷卻回路950的經(jīng)冷卻的密封流體注入液體環(huán)式泵914上游的真空管線902中。因此，真空泵子系統(tǒng)120包括所 示的從第二回流管線964分支的供應管線957。閥956設(shè)置在供應管線957 中，由此可建立或斷開冷卻回路950與真空管線902之間的流體連通。當 閥956保持打開時， 一部分經(jīng)冷卻的密封流體從冷卻回路950流出經(jīng)由供 應管線957進入真空管線902。這樣，經(jīng)冷卻的密封流體進入通過真空管 線902流向液體環(huán)式泵914的氣體/液體流。這樣，溫度相對較低的經(jīng)冷卻 的密封流體使輸入的氣體/液體流在進入泵914之前凝出一些蒸汽或霧氣。 在一個實施例中，對于溫度在約80。C和約10。C之間的輸入流(來自真空罐 經(jīng)由真空管線902 ),經(jīng)冷卻的密封流體的溫度可以在約5°C和約10°C之 間。
在一個實施例中，真空泵子系統(tǒng)120構(gòu)造成監(jiān)測密封流體中的一種或 多種組分濃度。監(jiān)測化學品濃度可能是有利的，例如為了保護液體環(huán)式泵 914的任意(例如金屬)部件和/或真空泵子系統(tǒng)120的其它部件。為此， 圖9所示的系統(tǒng)120包括設(shè)置在冷卻回路950中的主動式化學濃度控制系 統(tǒng)940。在該示例性實施例中，濃度控制系統(tǒng)940包括與氣動閥944電連 接的化學監(jiān)測器942，如雙向通信線路945所示。但是，應該理解，氣動 閥944可能不直接相互通信，而是通過控制器126通信。在運行過程中， 化學監(jiān)測器942檢查流經(jīng)輸出管線936的密封流體的一種或多種組分的濃 度。如果超出了化學監(jiān)測器942的設(shè)定值，則化學監(jiān)測器942 (或響應于 來自化學監(jiān)測器942的信號的控制器126)向氣動閥944發(fā)出信號，由此 氣動閥944打開與泄流管線938的連通，以使至少一部分密封流體能夠排 出。在該示例性實施例中，止回閥939設(shè)置在泄流管線938中，以防止流 體回流。此外，背壓調(diào)節(jié)器946設(shè)置在泄流管線938中或者該泄流管線上 游的一點處。該背壓調(diào)節(jié)器946確保了在冷卻回路950中維持足夠的壓力， 由此使密封流體連續(xù)流動通過冷卻回路950。
在一個實施例中，罐906選擇性地流體聯(lián)接到多個不同泄流裝置 (drain)的其中一個。然后，根據(jù)密封流體的組成(即，組分或濃度)來 選擇所述多個泄流裝置中的特定的一個。例如，在包含溶劑的密封流體的情況中，可將密封流體導入第 一泄流裝置，而在非溶劑/無溶劑物的情況中， 可將密封流體導入第二泄流裝置。在至少一個方面，該實施例可用于避免 在給定泄流管線上形成沉積一一否則可能在例如溶劑和非溶劑/無溶劑物 通過相同泄流裝置進行處理時發(fā)生沉積。因此，可以設(shè)想，可監(jiān)測密封流
體的化學溶液例如HF、 NH3、 HCL或IPA的獨立形成。可將這些化學溶液中 的每一種導入單獨的泄流管線(或者，可將溶液的某些組合導入單獨的管 線)。在一個實施例中，這可通過使用聲速傳感器測量罐906中溶液的密 度變化而實現(xiàn)。
當罐906被泄流時(更一般地，在系統(tǒng)120運行期間的任意時刻)， 可通過提供主動式液位控制系統(tǒng)928來維持罐906中具有足夠液位的密封 流體。在一個實施例中，主動式液位控制系統(tǒng)928包括"沒置在輸入管線926 上的氣動閥944和多個流體液位傳感器934卜2。流體液位傳感器934可包括 例如高液位傳感器931和低液位傳感器9342。氣動閥944和多個流體液位 傳感器934w經(jīng)由控制器126相互電連接，例如虛線通信線路932所示的。 在運行時，罐906中的流體液位可足夠降低以觸發(fā)低流體液位傳感器931。 響應于此，控制器126發(fā)出控制信號使氣動閥930打開，以允許在第一密 封流體源970 (例如，去離子水(DIW)源)和罐906之間經(jīng)由輸入管線926 建立連通。 一旦罐906中的流體恢復到位于高、低液位傳感器9342之間的 液^f立，則氣動閥930關(guān)閉。
除了在罐泄流時維持罐906中具有足夠液位的密封件流體之外，主動 式液位控制系統(tǒng)還可響應于來自高流體液位傳感器9342的信號而啟動泄流 循環(huán)。換句話說，假如罐906中的流體液位升高到足以觸發(fā)高流體液位傳 感器，那么傳感器將會向控制器126發(fā)出信號。響應于此，控制器126發(fā) 出信號使氣動閥944打開，并使密封流體能流向泄流管線938。
此外，可以設(shè)想，罐906可以聯(lián)接到任意數(shù)量的密封流體或添加劑。 例如，在一個實施例中，罐906聯(lián)接到中和劑源972?？梢赃x擇中和劑來 中和從真空罐經(jīng)由真空管線902的輸入流的各種組分。在一具體實施例中， 中和劑是酸性或堿性的，并分別能夠中和堿或酸。可通過在閥974處將源
40972聯(lián)接到輸入管線926而選擇性地將來自中和劑源972的中和劑引入罐 906中。閥974可以構(gòu)造成使得源970、 972的其中一個或兩者都與罐906 流體連通。
這里已經(jīng)描述了化學管理系統(tǒng)的各種實施例。但是，所公開的實施例 僅僅是示例性的，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應認識到本發(fā)明范圍內(nèi)的其它實施 例。例如，前面若干實施例提供了一種可以相對于處理設(shè)備機載或非機載 設(shè)置的摻混器108,但是，在另一實施例中，可以完全省去摻混器108。也
就是說，具體工藝所需的具體溶液可被現(xiàn)成地提供而^f吏用無需摻混的濃度。 這樣，具體溶液的來源罐可以聯(lián)接到輸入流控制子系統(tǒng)ll2，如圖1所示。
因此，很顯然，本發(fā)明提供了所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將會認識到的很多 附加實施例，這些實施例都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
4權(quán)利要求
1. 一種用于維持化學溶液具有所需濃度的摻混器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括摻混器單元，該摻混器單元構(gòu)造成接收和混合至少兩種化合物，并將包含選定濃度的所述化合物的混合物的溶液輸送到至少一個罐中，所述罐容納選定體積的所輸送溶液；至少一個處理站，該處理站具有與所述罐流體聯(lián)接的入口，并構(gòu)造成使用從罐中接收的溶液在物品上進行一過程；與處理站的出口流體聯(lián)接的流體回收系統(tǒng)，該流體回收系統(tǒng)構(gòu)造成將從處理站排出的溶液返回罐的一上游點處，由此使至少一部分從罐中排出的溶液返回罐的所述上游點處，以供在處理站再利用；以及控制器，該控制器構(gòu)造成控制摻混器單元的運行，以維持輸送到罐中的溶液中至少一種化合物的濃度處于選定濃度范圍內(nèi)；以及當容納在罐內(nèi)的溶液體積中所述至少一種化合物的濃度不在目標范圍內(nèi)時，改變進入和流出罐的溶液的流率。
2. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述摻混器單元構(gòu)造成向多個罐選擇性地供應選定濃度的化合物的混合物。
3. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理站位于半導體設(shè)備的一室中。
4. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，從罐中排出的部分溶液所返回到的上游點是摻混器單元的入口 。
5. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括與控制器通信的第一化學監(jiān)測器，該第一化學監(jiān)測器構(gòu)造成監(jiān)測摻混器單元中的溶液，并確定摻混器單元內(nèi)的溶液中是否所述至少 一種化合物的濃度處于選定濃度范圍內(nèi)。
6. 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括與控制器通信的第二化學監(jiān)測器，該第二化學監(jiān)測器構(gòu)造成測量罐內(nèi)溶液中所述至少 一種化合物的濃度，并當容納在罐內(nèi)的溶液中所述至少 一種化合物的濃度不在目標范圍內(nèi)時，向控制器發(fā)出指示。
7. 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括與控制器通信的第二化學監(jiān)測器，該第二化學監(jiān)測器構(gòu)造成監(jiān)測返回溶液，以在重新引入罐中之前確定返回溶液中是否所述至少 一種化合物具有預定濃度。
8. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，作為對于容納在罐內(nèi)的溶液體積中所述至少一種化合物的濃度不在目標范圍內(nèi)的響應，控制器構(gòu)造成增加從摻混器單元去往罐中的溶液的流率，以及增加來自罐中的溶液的流率，以使罐內(nèi)溶液體積中所述至少 一種化合物的濃度處于目標范圍內(nèi)。
9. 如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括與罐相連的泄流閥，其中，控制器構(gòu)造成控制泄流閥，以增加來自罐中的溶液的流率，同時通過增加從摻混器單元去往罐中的溶液的流率來維持罐內(nèi)溶液具有選定體積。
10. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括與控制器通信的濃度監(jiān)測器，其中，濃度監(jiān)測器測量罐內(nèi)溶液中所述至少一種化合物的濃度，以便當容納在罐內(nèi)的溶液中所述至少一種化合物的濃度不在目標范圍內(nèi)時向控制器發(fā)出指示。
11. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器構(gòu)造成當容納在罐內(nèi)的溶液中所述至少一種化合物的濃度處于目標范圍內(nèi)時，以笫一流率從摻混器單元向罐供應溶液；以及當容納在罐內(nèi)的溶液中所述至少 一種化合物的濃度不在目標范圍內(nèi)時，以大于第一流率的第二流率從摻混器單元向罐供應溶液；其中，以第一和第二流率從摻混器中供應的溶液包括在選定濃度范圍內(nèi)的所述至少一種化合物。
12. 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括向摻混器單元輸送過氧化氫的第一供應源；以及向摻混器單元輸送氫氧化銨的第二供應源；其中，所述控制器構(gòu)造成控制過氧化氫和氫氧化銨以選定濃度和變化流率輸送到摻混器單元，使得摻混器單元以笫 一和第二流率向罐供應溶液，同時維持在輸送到罐中的溶液中過氧化氫處于第一濃度范圍內(nèi)，而氬氧化銨處于第二濃度范圍內(nèi)。
13. —種用于維持化學溶液具有所需濃度的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括摻混器單元，該摻混器單元構(gòu)造成接收和混合至少兩種化合物，并將包含選定濃度的所述化合物的混合物的溶液輸送到至少 一 第 一供應罐中，所述第一供應罐容納選定體積的所輸送溶液；至少一個處理站，該處理站具有與所述罐流體聯(lián)接的入口，并構(gòu)造成使用從第一供應罐中接收的溶液在物品上進行一過程；真空泵系統(tǒng)，該真空泵系統(tǒng)經(jīng)由真空管線與處理站的至少一個出口流體聯(lián)接，該真空泵系統(tǒng)包括液體環(huán)式泵，該液體環(huán)式泵具有與真空管線聯(lián)接的吸入口，以接收從處理站經(jīng)由出口排出的一種或多種流體形成的輸入多相流；以及密封流體罐，該密封流體罐與液體環(huán)式泵的排出口聯(lián)接，并包括構(gòu)造成用于從液體環(huán)式泵經(jīng)排出口輸出的多相流中除去液體的一個或多個裝置；其中，密封流體罐向液體環(huán)式泵供應液體環(huán)式泵運行所需的密封流體；以及控制器，該控制器構(gòu)造成控制摻混器單元的運行，以維持輸送到第一供應罐的溶液中至少一種化合物的濃度處于選定濃度范圍內(nèi)；以及當容納在第 一供應罐內(nèi)的溶液體積中所述至少 一種化合物的濃度不在目標范圍內(nèi)時，改變進入和流出第一供應罐的溶液的流率。
14. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括與處理站的出口流體聯(lián)接的流體回收系統(tǒng)，該流體回收系統(tǒng)構(gòu)造成將從處理站排出的溶液返回罐的一上游點處，由此使至少一部分從罐中排出的溶液返回罐的所述上游點處，以供在處理站再利用。
15. 如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于接收來自處理站的流體的收集罐；該收集罐包括與處理站的出口聯(lián)接的入口 ；與真空管線聯(lián)接的第一出口；以及與流體回收系統(tǒng)的流體回收管線聯(lián)接的第二出口 。
16. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述真空泵系統(tǒng)還包括設(shè)置在液體環(huán)式泵上游的真空管線中的壓力控制系統(tǒng)，其中，該壓力控制系統(tǒng)構(gòu)造成根據(jù)處理站中的所需壓力來維持真空管線中的目標壓力。
17. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述真空泵系統(tǒng)還包括化學濃度控制系統(tǒng)，該化學濃度控制系統(tǒng)構(gòu)造成監(jiān)測容納在罐內(nèi)并向液體環(huán)式泵供應以用于液體環(huán)式泵的運行的密封流體的濃度；以及選擇性地調(diào)節(jié)密封流體的濃度。
18. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述真空泵系統(tǒng)還包括冷卻劑源，該冷卻劑源在輸入多相流輸入液體環(huán)式泵之前用于將冷卻劑注入該輸入多相流中，所述冷卻劑的溫度足以使液體從輸入多相流中凝出。
19. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述摻混器單元構(gòu)造成混合第 一化學溶液以供輸送到第 一供應罐，以及混合第二溶液以供輸送到第二供應罐，并還包括流動控制裝置，該流動控制裝置可操作成使摻混器單元選擇性地與第 一和第二供應罐連通。
20. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述摻混器單元包括濃度監(jiān)測系統(tǒng)，該濃度監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)造成一旦確定了輸送到第 一供應罐的溶液中所述至少 一種化合物的濃度不在選定濃度范圍內(nèi)，則向摻混器單元加入一定量的一種或多種流體，直到濃度處于選定濃度范圍內(nèi)。
21. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理站位于半導體設(shè)備的一室中。
22. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，從罐中排出的部分溶液所返回到的上游點是摻混器單元的入口 。
23. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括與控制器通信的第一化學監(jiān)測器，該第一化學監(jiān)測器構(gòu)造成監(jiān)測摻混器單元中的溶液，并確定摻混器單元內(nèi)的溶液中是否所述至少 一種化合物的濃度處于選定濃度范圍內(nèi)。
24. 如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括與控制器通信的第二化學監(jiān)測器，該第二化學監(jiān)測器構(gòu)造成測量罐內(nèi)溶液中所述至少 一種化合物的濃度，并當容納在罐內(nèi)的溶液中所述至少 一種化合物的濃度不在目標范圍內(nèi)時，向控制器發(fā)出指示。
25. 如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括與控制器通信的第二化學監(jiān)測器，該第二化學監(jiān)測器構(gòu)造成監(jiān)測返回溶液，以在重新引入罐中之前確定返回溶液中是否至少 一種化合物具有預定濃度。
26. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，作為對于容納在罐內(nèi)的溶液體積中所述至少一種化合物的濃度不在目標范圍內(nèi)的響應，控制器構(gòu)造成增加從摻混器單元去往罐中的溶液的流率，以及增加來自罐中的溶液的流率，以使罐內(nèi)溶液體積中所述至少 一種化合物的濃度處于目標范圍內(nèi)。
27. 如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括與罐相連的泄流閥，其中，控制器構(gòu)造成控制泄流閥，以增加來自罐中的溶液的流率，同時通過增加從摻混器單元去往罐中的溶液的流率來維持罐內(nèi)溶液具有選定體積。
28. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括與控制器通信的濃度監(jiān)測器，其中，濃度監(jiān)測器測量罐內(nèi)溶液中所述至少一種化合物的濃度，以便當容納在罐內(nèi)的溶液中所述至少 一種化合物的濃度不在目標范圍內(nèi)時向控制器發(fā)出指示。
29. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器構(gòu)造成當容納在罐內(nèi)的溶液中所述至少 一種化合物的濃度處于目標范圍內(nèi)時，以第一流率從摻混器單元向罐供應溶液；以及當容納在罐內(nèi)的溶液中所述至少一種化合物的濃度不在目標范圍內(nèi)時，以大于第一流率的第二流率從摻混器單元向罐供應溶液；其中，以第一和第二流率從摻混器中供應的溶液包括在選定濃度范圍內(nèi)的所述至少一種化合物。
30. —種向罐內(nèi)供應化學溶液的方法，包括向摻混器單元供應至少兩種化合物，以形成選定濃度的所述至少兩種化合物的混合溶液；從摻混器單元向罐供應混合溶液，以向罐填充預定溶液體積；維持容納在罐內(nèi)的溶液中至少一種化合物的濃度處于選定濃度范圍內(nèi)，通過控制摻混器單元以維持所迷至少一種化合物處于選定濃度范圍內(nèi)；以及當容納在罐內(nèi)的溶液中所述至少 一種化合物的濃度不在目標范圍內(nèi)時，改變進入和流出罐的溶液的流率；使溶液從罐流向處理室，在該處理室中進行使用所述溶液的一過程；從處理室中排出至少 一部分溶液；使溶液的排出部分返回處理室上游的一點處，由此使所述排出部分可供在處理室中再利用；以及監(jiān)測溶液的排出部分，以確定溶液的排出部分中是否至少一種化合物具有預定濃度。
31. 如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，通過打開與罐相連的泄流閥來增大來自罐中的溶液的流率。
32. 如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，還包括測量溶液中所述至少一種化合物的濃度；其中，作為對于容納在罐內(nèi)的溶液中所述至少一種化合物的測量濃度不在目標范圍的響應而改變流率，并包括增加從摻混器單元去往罐的溶液的流率，以及增加來自罐中的溶液的流率，以使罐內(nèi)溶液中所述至少一種化合物的濃度處于目標范圍內(nèi)。
33. 如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，還包括測量溶液中所述至少一種化合物的濃度；其中，根據(jù)所述至少一種化合物的測量濃度來控制摻混器單元和改變流率，以維持溶液中所述至少一種化合物處于選定濃度范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于化學管理的方法和系統(tǒng)。在一個實施例中，摻混器聯(lián)接到處理系統(tǒng)，并構(gòu)造成向系統(tǒng)供應適當?shù)娜芤?。然后，從系統(tǒng)中回收摻混器供應的溶液并在隨后重新進入以供再利用。在將溶液重新引入系統(tǒng)以供再利用之前，摻混器可操作成控制溶液中各種組分的濃度。引入系統(tǒng)中的一些化學品可被控制溫度。作為廢物管理系統(tǒng)的一部分，后端真空泵子系統(tǒng)將氣體與液體分離。
文檔編號B01F15/04GK101489660SQ200780026846
公開日2009年7月22日 申請日期2007年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月19日
發(fā)明者C·科林, G·瓜爾內(nèi)利, J-L·馬克, K·J·厄克特, L·蘭格里爾, N·方雅 申請人:喬治洛德方法研究和開發(fā)液化空氣有限公司