CN114733436A - 一种可调混合设备和可调混合方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可调混合设备和可调混合方法，涉及半导体技术领域，以通过在一个可调混合设备中获得不同浓度的化学药品。所述可调混合设备包括：第一支路、第二支路以及分别连通第一支路和第二支路的混液主路；第一支路用于向混液主路提供混合溶液，混合溶液的浓度为初始浓度；第二支路用于向混液主路提供稀释剂；混液主路用于利用稀释剂将混合溶液的浓度稀释至目标浓度。所述可调混合方法应用上述可调混合设备。本发明提供的可调混合方法用于获得不同浓度的化学药品。

Description

一种可调混合设备和可调混合方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种可调混合设备和可调混合方法。

背景技术

在半导体制造过程中，经常利用不同浓度、不同温度的化学药品对半导体器件进行清洗。

但随着半导体器件的小型化和高度集成化，化学药品的浓度对清洗工艺的影响越来越突出。在清洗工艺中，不同浓度的化学药品供给通道不断增多，增加了成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可调混合设备和可调混合方法，通过在一个可调混合设备中获得不同浓度的化学药品。

为了实现上述目的，本发明提供一种可调混合设备。该可调混合设备包括：第一支路、第二支路以及分别连通第一支路和所述第二支路的混液主路；

第一支路用于向混液主路提供混合溶液，混合溶液的浓度为初始浓度；

第二支路用于向混液主路提供稀释剂；

混液主路用于利用稀释剂将混合溶液的浓度稀释至目标浓度。

与现有技术相比，本发明提供的可调混合设备中，第一支路用于向混液主路提供混合溶液，第二支路用于向混液主路提供稀释剂。此时在混液主路中既有初始浓度的混合溶液，也有用于调节混合溶液浓度的稀释剂，在稀释剂的作用下将初始浓度的混合溶液调节至目标浓度，以用于获得实际工作所需要的混合溶液。并且，仅利用上述可调混合设备就可获得同种物质的不同浓度的混合溶液，与现有技术相比，节省了供给通道，喷嘴以及其他构件的数量，降低了生产成本。

本发明还提供一种可调混合方法。上述可调混合方法应用上述技术方案所述的可调混合设备。该可调混合方法包括：

获取第一支路向混液主路提供的混合溶液的浓度；混合溶液的浓度为初始浓度；

根据初始浓度和目标浓度控制第二支路向混液主路提供的稀释剂，使得混液主路利用稀释剂将混合溶液的浓度稀释至目标浓度。

与现有技术相比，本发明提供的可调混合方法的有益效果与上述技术方案所述的可调混合设备的有益效果相同，此处不做赘述。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明实施例提供的清洗***的结构框图；

图2示出了现有技术中的清洗***的结构示意图；

图3示出了本发明实施例提供的一种可调混合设备的结构示意图；

图4示出了本发明实施例提供的另一种可调混合设备的结构示意图；

图5示出了本发明实施例提供的再一种可调混合设备的结构示意图；

图6示出了本发明实施例提供的一种可调混合设备的加热器的位置示意图；

图7示出了本发明实施例提供的另一种可调混合设备的加热器的位置示意图。

附图标记：

11-清洗设备，12-可调混合设备，13-终端设备；21-存储容器，22-供给通道；31-第一支路，32-第一液体混合装置，320-第一混合容器，321-供应管道，33-第二支路，330-溶剂供给装置，331-流量调节装置，34-混液主路，35-加热器。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知单元和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在附图中示出了根据本公开实施例的各种单元示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例提供的可调混合设备应用于清洗***中。图1示出了本发明实施例提供的清洗***的结构框图。如图1所述，该清洗***包括清洗设备11、可调混合设备12和终端设备13。可调混合设备12为清洗设备11提供化学药品，可调混合设备12和终端设备13采用通信连接。

上述清洗设备11可以为用于清洗半导体器件的设备。例如：清洗箱、清洗机等。

上述可调混合设备12可以为用于调节和控制清洗半导体器件的化学药品浓度和温度的设备。

上述终端设备13可以为用于控制清洗半导体器件时间温度的设备。例如：手机、电脑、控制器CPU等。

近年来，随着半导体器件的小型化和高度集成化，化学药品的浓度对清洗工艺的影响越来越突出。图2示出了现有技术中的清洗***的结构示意图。如图2所示，在制造半导体器件时需要不同浓度的氢氟酸或者LAL溶液对半导体器件进行清洗，不同浓度的氢氟酸放置在不同的存储容器21中，不同的化学药品放置的存储容器21更不相同，此时就需要设置更多的存储容器21和供给通道22。在清洗工艺中，由于不同浓度的化学药品对应不同的存储容器21和供给通道22，导致存储容器21和供给通道22的数量不断增多，增加了成本。

为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种可调混合设备和可调混合方法。在可调混合设备中，第一支路用于向混液主路提供混合溶液，第二支路用于向混液主路提供稀释剂。此时在稀释剂的作用下将初始浓度的混合溶液调节至目标浓度，以用于获得实际工作所需要的混合溶液。并且，仅利用上述可调混合设备就可获得同种物质的不同浓度的混合溶液，与现有技术相比，节省了供给通道，喷嘴以及其他构件的数量，降低了生产成本。

为了方便描述，下文仅描述本发明实施例提供的可调混合设备与现有技术中的可调混合设备的不同之处，其它未描述的结构，可以参考现有技术的描述。当然，本领域技术人员也可以在下文基础上结合本发明实施例的描述，对现有其它可调混合设备进行改进。

图3示出了本发明实施例提供的一种可调混合设备的结构示意图。如图3所示，该可调混合设备包括：第一支路31、第二支路33以及分别连通第一支路31和第二支路33的混液主路34。

如图3所示，上述第一支路31可以包括第一液体混合装置32。第一支路31用于向混液主路34提供混合溶液，混合溶液的浓度为初始浓度。示例的，上述第一液体混合装置32可以包括用于容纳第一液体的第一混合容器320，以及设在第一混合容器320上的供应管道321。供应管道321用于向第一混合容器320内供应第二液体。

上述第一液体和第二液体的种类多种多样，下面以三类化学药品为示例进行描述。应理解，以下描述仅用于解释，不作为限定。

第一类：如图3所示，当供应管道321向第一混合容器320内供应的是氢氟酸，此时第一混合容器320中容纳的是初始浓度为30:1的稀氢氟酸，上述初始浓度中的30:1为体积比。举例来说，30:1的稀氢氟酸可以理解为1升HF原液(上述HF原液可以是现有技术中的49％HF化学液)中加入30升水。

第二类：图4示出了本发明实施例提供的另一种可调混合设备的结构示意图。如图4所示，当供应管道321向第一混合容器320内供应的是氟化铵和氟化氢的水溶液，此时第一混合容器320中容纳的是初始浓度为30:1的缓冲氧化物刻蚀液(Buffered Oxide Etchant，缩写为BOE)，上述初始浓度中的30:1为体积比。举例来说，30:1的缓冲氧化物刻蚀液可以理解为1升缓冲氧化物刻蚀液中加入30升水。

第三类：图5示出了本发明实施例提供的再一种可调混合设备的结构示意图。如图5所示，当供应管道321向第一混合容器320内供应的是氟化铵和氟化氢形成的水溶液，此时第一混合容器320中容纳的是初始浓度为LAL1000的LAL溶液。上述LAL溶液是氟化铵和氟化氢的混合液，其中，氟化铵:氟化氢可以为5:1～30:1。当LAL溶液中氟化铵和氟化氢的比例不同时，对氧化物的刻蚀量也不相同。当刻蚀量为1000A/min时，称为LAL1000。当刻蚀量为200A/min时，称为LAL200。

如图3～图5所示，第二支路33可以用于向混液主路34提供稀释剂。示例的，上述稀释剂可以含有水、界面活性剂中一种或两种。应理解，稀释剂中含有的物质可以根据实际情况进行设置，不限于此。

在一种示例中，如图3所示，上述第二支路33包括溶剂供给装置330和流量调节装置331。流量调节装置331设在溶剂供给装置330的出口，溶剂供给装置330用于容纳稀释剂。示例的，流量调节装置331可以为控制阀。

如图3所示，混液主路34用于利用稀释剂将混合溶液的浓度稀释至目标浓度。例如：当供应管道321向第一混合容器320内供应的是氢氟酸时，第一混合容器320中容纳的是初始浓度为30:1的稀氢氟酸。此时，第一支路31向混液主路34提供的混合溶液为初始浓度为30:1的稀氢氟酸。第二支路33向混液主路34提供的稀释剂为水和界面活性剂。此时，可以根据实际工作需要的混合溶液的浓度控制第二支路33中的流量调节装置331，使得流量调节装置331可以控制稀释剂的流量，并结合稀释剂的供应时间，从而自动实现混合溶液的调节。

举例说明：将一定含量的水和界面活性剂与初始浓度为30:1的稀氢氟酸在混液主路34中混合，此时混液主路34中获得新的混合溶液的浓度为目标浓度，即清洗工艺所需要的浓度。根据稀释剂的含量不同可以获得30:1～1000:1等不同浓度的混合溶液，例如：30:1、100:1、200:1或1000:1等。

如图5所示，当供应管道321向第一混合容器320内供应的是LAL溶液时，第一混合容器320中容纳的是初始浓度为LAL1000的LAL溶液。将一定含量的水和界面活性剂与初始浓度为LAL1000的LAL溶液在混液主路34中混合，此时混液主路34中获得新的混合溶液的浓度为目标浓度，即清洗工艺所需要的浓度。根据稀释剂的含量不同可以获得LAL1000～LAL200等不同浓度的混合溶液，例如：LAL1000、LAL700、LAL500、LAL300或LAL200等。应理解，上述混液主路34中获得的新混合溶液的浓度以及溶液种类，可以根据实际需要进行设置。

为了使获得的目标浓度的混合溶液达到实际工作所需要的目标温度，上述可调混合设备还包括加热器35。该加热器35可以对第一支路31、第二支路33、混液主路34中的一种进行加热，也可以对第一支路31和混液主路34上或第二支路33和混液主路34进行加热，当然，也可以同时加热第一支路31、第二支路33和混液主路34。本发明实施例中的加热器35可以是加热线圈、加热管等，在此不作具体限定。下面结合附图举例描述。应理解，以下描述仅用于解释，不作为限定。

第一种：图6示出了本发明实施例提供的一种可调混合设备的加热器的位置示意图。如图6所示，上述加热器35设置在可调混合设备的第一支路31上。加热器35可以用于根据混合溶液的目标温度，加热第一支路31内的混合溶液。

在实际应用中，混合溶液与稀释剂在混液主路34混合时，由于终端设备与加热器35通信连接，在终端设备的监控、调节下，控制加热器35的温度升高，此时加热器35可以对第一支路31内的混合溶液进行加热，使得进入混液主路34的混合溶液的温度高于稀释剂。此时，混合溶液的温度会传导给稀释剂，在终端设备的监控以及温度传感器的实时检测下，使混液主路34中的新的混合溶液温度逐渐达到目标温度。利用本发明实施例提供的可调混合设备可以获得多种不同温度的混合溶液，节省了不同温度的混合溶液的制作时间，同时也节省了制作的设备。

第二种：图7示出了本发明实施例提供的另一种可调混合设备的加热器的位置示意图。如图7所示，上述加热器35设置在可调混合设备的第二支路33上。加热器35可以用于根据混合溶液的目标温度，加热第二支路33内的混合溶液。

在实际应用中，稀释剂与混合溶液在混液主路34混合时，由于终端设备与加热器35通信连接，在终端设备的监控、调节下，控制加热器35的温度升高，此时加热器35可以对第二支路33内的稀释剂进行加热，使得进入混液主路34的稀释剂的温度高于混合溶液。此时，稀释剂的温度会传导给混合溶液，在终端设备的监控以及温度传感器的实时检测下，使混液主路34中的新的混合溶液温度逐渐达到目标温度。

第三种：如图3所示，上述加热器35设置在可调混合设备的混液主路34上。加热器35可以用于根据混合溶液的目标温度，加热混液主路34内的混合溶液。

在实际应用中，混合溶液与稀释剂在混液主路34混合时，由于终端设备与加热器35通信连接，在终端设备的监控、调节以及温度传感器的实时检测下，控制加热器35的温度升高，此时加热器35可以对混液主路34内的混合溶液和稀释剂进行加热，使获得的新的混合溶液受热更加均匀。使混液主路34中获得的新的混合溶液的温度更容易达到目标温度，减少热传递过程中的热量损失，有利于后期清洗工艺的使用。

本发明实施例还提供了一种可调混合方法，应用上述可调混合设备。该可调混合方法可以由终端设备(例如上述控制器CPU)执行，也可以由应用于终端设备的芯片执行。如图3所示，该可调混合方法包括：

步骤101：终端设备获取第一支路31向混液主路34提供的混合溶液的浓度。混合溶液的浓度为初始浓度。

步骤102：终端设备根据初始浓度和目标浓度控制第二支路33向混液主路34提供的稀释剂，使得混液主路34利用稀释剂将混合溶液的浓度稀释至目标浓度。

举例说明，当上述稀释剂为水、界面活性剂中一种或两种时，可以通过向具有初始浓度的混合溶液中增加例如水或界面活性剂的含量，以将混合溶液的浓度稀释至目标浓度。当上述稀释剂与第一支路31向混液主路34提供的混合溶液为同一种溶液，并且稀释剂的浓度小于混合溶液的浓度时，可以控制向混合溶液中加入的稀释剂的含量，以将混合溶液的浓度稀释至目标浓度。

由此可见，本发明实施例提供的可调混合方法能够实现利用一个设备就可获得同种物质的不同浓度的混合溶液，同时还可以实现获得多种不同温度的混合溶液，节省了不同温度的混合溶液的制作时间，同时也节省了供给通道，喷嘴以及其他构件的数量，降低了生产成本。

当可调混合设备还包括设在混液主路34的加热器35时，根据初始浓度和目标浓度控制第二支路33向混液主路34提供的稀释剂后，可调混合方法还包括：

步骤103：当混液主路34内的混合溶液的温度小于目标温度时，终端设备根据混合溶液的目标温度控制加热器35加热混液主路34内的混合溶液。

当可调混合设备中的第二支路33包括溶剂供给装置330和流量调节装置331时，终端设备根据初始浓度和目标浓度控制第二支路33向混液主路34提供的稀释剂包括：

当初始浓度大于目标浓度时，终端设备根据初始浓度和目标浓度确定稀释剂的添加量。终端设备根据稀释剂的添加量控制溶剂供给装置330的打开时长以及流量调节装置331调节稀释剂流量。上述稀释剂的流量可以根据实际情况进行设置，在此不做具体限定。

当初始浓度小于或等于目标浓度时，关闭溶剂供给装置330。示例的，可以控制流量调节装置331关闭溶剂供给装置330，也可以利用其它方式关闭溶剂供给装置330。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术间题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。

Claims (11)

1.一种可调混合设备，其特征在于，包括：第一支路、第二支路以及分别连通所述第一支路和所述第二支路的混液主路；

所述第一支路用于向所述混液主路提供混合溶液，所述混合溶液的浓度为初始浓度；

所述第二支路用于向所述混液主路提供稀释剂；

所述混液主路用于利用所述稀释剂将所述混合溶液的浓度稀释至目标浓度。

2.根据权利要求1所述的可调混合设备，其特征在于，所述可调混合设备还包括加热器，用于根据所述混合溶液的目标温度，加热所述第一支路、所述第二支路、所述混液主路中至少一种，使得所述混液主路内的混合溶液达到所述目标温度。

3.根据权利要求1所述的可调混合设备，其特征在于，所述可调混合设备还包括设在所述第一支路的加热器，用于根据所述混合溶液的目标温度，加热所述第一支路内的混合溶液；或，

所述可调混合设备还包括设在所述第二支路的加热器，用于根据所述混合溶液的目标温度，加热所述第二支路内的混合溶液；或，

所述可调混合设备还包括设在所述混液主路的加热器，用于根据所述混合溶液的目标温度，加热所述混液主路内的混合溶液。

4.根据权利要求1～3任一项所述的可调混合设备，其特征在于，所述第一支路包括第一液体混合装置。

5.根据权利要求4所述的可调混合设备，其特征在于，所述第一液体混合装置包括第一混合容器以及设在所述第一混合容器上的供应管道；

所述第一混合容器用于容纳第一液体；

所述供应管道用于向所述第一混合容器内供应第二液体。

6.根据权利要求5所述的可调混合设备，其特征在于，所述第一液体为稀氢氟酸，所述第二液体为氢氟酸；或，

所述第一液体为缓冲氧化物刻蚀液，所述第二液体为氟化铵和氟化氢的水溶液；或，

所述第一液体为LAL溶液，所述第二液体为氟化铵和氟化氢形成的水溶液。

7.根据权利要求1～3任一项所述的可调混合设备，其特征在于，所述第二支路包括溶剂供给装置和流量调节装置，所述流量调节装置设在所述溶剂供给装置的出口，所述溶剂供给装置用于容纳所述稀释剂。

8.根据权利要求7所述的可调混合设备，其特征在于，所述稀释剂含有水、界面活性剂中一种或两种。

9.一种可调混合方法，其特征在于，应用权利要求1～8任一项所述的可调混合设备，所述可调混合方法包括：

获取第一支路向混液主路提供的混合溶液的浓度；所述混合溶液的浓度为初始浓度；

根据所述初始浓度和目标浓度控制第二支路向所述混液主路提供的稀释剂，使得所述混液主路利用所述稀释剂将所述混合溶液的浓度稀释至所述目标浓度。

10.根据权利要求9所述的可调混合方法，其特征在于，当所述可调混合设备为权利要求2所述的可调混合设备；根据所述初始浓度和目标浓度控制第二支路向所述混液主路提供的稀释剂后，所述可调混合方法还包括：

当所述混液主路内的混合溶液的温度小于目标温度时，根据混合溶液的目标温度控制加热器加热所述混液主路内的混合溶液。

11.根据权利要求9所述的可调混合方法，其特征在于，当所述可调混合设备为权利要求7所述的可调混合设备，根据所述初始浓度和目标浓度控制第二支路向所述混液主路提供的稀释剂包括：

当所述初始浓度大于所述目标浓度时，根据所述初始浓度和所述目标浓度确定稀释剂的添加量；根据所述稀释剂的添加量控制溶剂供给装置的打开时长以及流量调节装置调节稀释剂流量；

当所述初始浓度小于或等于所述目标浓度时，关闭溶剂供给装置。

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