CN201046385Y - 将化学品原液量稀释的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是关于一种用纯水将酸或碱等化学品的原液量稀释以制备目标浓度的混合溶液的装置，其装置是利用：以目标浓度过量的原液和足量的水作稀释，稀释后经由电位滴定法分析了解其浓度与目标浓度差后，计算出水的不足额量，再加入100％不足额的水，以达目标稀释的浓度，稀释后续经由电位滴定法分析了解其浓度与目标浓度差后，计算出水或原液的不足额量，再加入100％不足额的水或原液量，以达目标稀释的浓度。

Description

将化学品原液量稀释的装置

技术领域：

本实用新型是关于一种将酸或碱等化学品的原液量稀释的方法及用于该稀释的设备。更详而言之，本实用新型关于一种将酸或碱等化学品的原液量稀释的方法，当例如以纯水稀释正光阻用的碱性显影剂时，其能以较高的准确度及效率达成所欲的稀释浓度，及关于一种用于执行该稀释方法的设备。

背景技术

在制造精密零件如半导体元件时，使用一种具有严格控制浓度的碱液。例如，使用碱性显影剂如氢氧化四甲铵(TMAH)的溶液当作正光阻的显影剂，需要调整该显影剂的浓度使相对于目标浓度(例如2.38重量％)的容差通常为+-0.001重量％内。请注意，这里的容差仅为一范例。

传统上，一般实务是由显影剂制造商运送已经调整到目标浓度的显影剂给使用场所。然而该实务在实施时需要高的运送成本，因此最近已经研究运送显影剂原液量及在使用场所以纯水稀释原液量。于是，已经研究在现场(使用场所)将原液量稀释以制备目标浓度的显影剂的方法和设备。

例如，习知技术是提出一种显影剂原液量稀释设备，其中将碱性显影剂的原液量和纯水送至一具有混合装置的纯水槽，及由搅拌槽取出一部分的混合溶液以测量溶液的导电度，同时控制该送至混合装置的原液量和纯水的流速。此稀释设备的优点为能快速且及时地藉导电度法(电极法)来分析混合溶液的浓度。

然而该使用导电度法的稀释技术有测量的精确度和稳定性的问题，如因为电极的温度变化而易于产生测量误差，或是因为电极表面的污染或电极性能的变差而放大该测量误差，因此依照该习用稀释技术所制备的显影剂的精确度有限。因此，已经期望开发出一种设备，其能以较高的精确度和效率用纯水稀释显示原液量及制备目标浓度的显影剂。

由于本案创作人对于主题研究的结果，已经发现在藉稀释原液量而制备碱性显影剂时，虽然能藉电位滴定法能以较高精确度来分析溶液的浓度，但是滴定法耗用相当长的分析时间，而本身不能立即应用于所供应的原液量和纯水的流速的连续控制。再者，本案创作人认真地研究根据上述发现所得到的知识以便最佳利用滴定法的优点，及是藉合并该电位滴定法与特殊的处理法来混合及处理酸或碱等化学品的原液量和纯水时.可以在短时间已较高的精确度将混合溶液带到目标浓度(标靶浓度)。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种将酸或碱等化学品的原液量稀释的装置，其能以较高的准确度和效率达成所欲的浓度稀释。

为达成上述目的，本实用新型利用一种用纯水将酸或碱等化学品的原液量稀释以制备一种目标浓度的混合溶液的方法予本实用新型的装置上，其方法步骤包含：

(1)以目标浓度过量的原液和足量的水作稀释，稀释后经由电位滴定法分析了解其浓度与目标浓度差后，计算出水的不足额量，再加入100％不足额的水，以达目标稀释的浓度。

(2)稀释后，续经由电位滴定法分析了解其浓度与目标浓度差后，计算出水或原液的不足额量，再加入100％不足额的水或原液量，以达目标稀释的浓度。

依据上述方法步骤，本实用新型所提供的一种将酸或碱等化学品的原液量稀释的装置可包括有：

一原液量槽，其内贮存原液量；

一制备槽，其中将原液量和纯水混合以制备一种目标浓度的混合溶液；

一原液量供给***，藉以将原液量由该原液量槽供应给该制备槽；

一纯水供给***，藉以将纯水供应给该制备槽；

一使用电位滴定法的浓度测量***，藉以测量该制备槽中的混合溶液的浓度；

一控制***，控制该些元件的操作及具有功能为使该制备槽中的混合溶液的浓度测量值与预设目标浓度的门限作比较，先将目标浓度过量的原液和足量的水作稀释，稀释后经由电位滴定法分析了解其浓度与目标浓度差后，计算出水的不足额量，再加入100％不足额的水，以达目标稀释的浓度，稀释后续再经由电位滴定法分析了解其浓度与目标浓度差后，计算出水或原液的不足额量，再加入100％不足额的水或原液量，送至该制备槽。

本实用新型的有益效果是：所提供一种将酸或碱等化学品的原液量稀释的装置，能以较高的准确度和效率达成所需要的浓度稀释。

附图说明：

图1为本实用新型中将酸或碱等化学品的原液量稀释的装置的稀释浓度及对应时间示意图；

图2为本实用新型中将酸或碱等化学品的原液量稀释的装置示意图

图号说明：

1：高标浓度；    2：目标浓度；

3：低标浓度；    4：水；

5：原液；        6：目标稀释液；

7：电位滴定仪。

具体实施方式：

以下参照附图来说明本实用新型一较佳实施例。此实施例中，叙述依本实用新型来稀释碱性显影剂原液量，但是本实用新型亦可应用于稀释其他种类的酸和碱等化学品的原液量，只要藉适当地改变原液量、滴定标准溶液、预设目标浓度及其他条件可以对这些溶液作中和滴定即可。

首先，解释依本实用新型的稀释原则。本实用新型的稀释原则是一种用纯水将碱性显影剂的原液量稀释以制备目标浓度的显影剂的方法。本实用新型中所制备的显影剂包括无机碱水溶液，包括磷酸钠、氢氧化纳、硅酸纳或类似物及其他无机碱；有机碱水溶液；氢氧化四甲铵(TMAH)水溶液；氢氧化四甲基单乙醇铵水溶液等等。作为本实用新型所欲处理的原液量，例如使用上述溶液其中该成分的浓度设定成约10至30重量百分比。作为稀释用的纯水，使用以离子交换树脂或其他特殊装置将水纯化而获得的所谓的超纯水。

本实用新型将酸或碱等化学品的原液量稀释的装置，是依照下列原则，以将最初制备的显影剂的浓度逐步带到更接近目标浓度。此稀释原则包括：

(1)以目标浓度过量的原液和足量的水作稀释，稀释后经由电位滴定法分析了解其浓度与目标浓度差后，计算出水的不足额量，再加入100％不足额的水，以达目标稀释的浓度。

(2)接续上述稀释后，续经由电位滴定法分析了解其浓度与目标浓度差后，计算出水或原液的不足额量，再加入100％不足额的水或原液量，以达目标稀释的浓度。

在进行上述步骤之前，设定所制备的显影剂的目标浓度及可接受的显影剂浓度的上限至下限的范围(以下称作目标浓度的门限)。例如，在一包含TMAH和水的显影剂的情况中，TMAH的浓度设定为2.380重量百分比，而目标浓度的门限为2.380+-0.003重量百分比。

请参考图1为本实用新型中将酸或碱等化学品的原液量稀释的装置的稀释浓度及对应时间示意图。在图1中，将原液和水以目标浓度过量的原液和足量的水作稀释，产生超过低标浓度3及高标浓度1的浓度。之后，续经由电位滴定法分析了解其浓度与目标浓度差后，计算出水或原液的不足额量，再加入100％不足额的水或原液量，以逐步趋进目标浓度2。

请参考图2为本实用新型中将酸或碱等化学品的原液量稀释的装置操作的示意图。在图2中，如同上述图1所示，以目标浓度过量的原液5和足量的水4作稀释，稀释后经由电位滴定仪7了解目标稀释液6的浓度与目标浓度差后，计算出水4的不足额量，再加入100％不足额的水4，以达目标稀释液6的浓度，稀释后续经由电位滴定仪7再法分析了解目标稀释液6的浓度与目标浓度差后，计算出水4或原液5的不足额量，再加入100％不足额的水4或原液5量，以使目标稀释液6的浓度达到所需的目标稀释浓度。

本实用新型中，将基于计算不足额100％的纯水量混入显影剂内，俾由门限值以上的值向下渐渐趋近目标浓度。此种情况中，需要两组精确的定量输送泵，一组用于调节原液量的进料，而另一组用于纯水，就设备的制造成本而言此是不利的。若为一种方法其中所添加的纯水是稍微过量于计算的不足额时，仅原液量需要定量输送泵或秤重或是流量剂来精确测量，而不需要精确测量纯水。

依照本实用新型的稀释原则，藉电位滴定法可精确测量浓度，供应原液量或纯水的不足额，及以小于不足额的指定量混合该原液量或纯水，俾能以最少的步骤次数逐步使显影剂浓度集中于一非常靠近目标浓度的值及以非常高的精确度达到标的稀释。可利用下述的本实用新型的装置来有效地实施上述原则。

首先，解释一用于稀释碱性显影剂的本实用新型稀释设备的实施例，但是藉适当地改变原液量、滴定标准溶液、预设目标浓度及其他条件，本实用新型的稀释设备可用于稀释酸和碱溶液两者。

本实用新型的稀释设备是一种用纯水来稀释碱性显影剂的原液量以制备目标浓度的显影剂的装置。如图1及图2所示，本装置包括一原液量槽5，其内贮存将处理的显影剂原液量，一制备槽6，其中藉混合原液量和纯水以制备显影剂，一原液量供给***，藉以将原液量由原液量槽5送制制备槽6，一浓度测量***7，利用电位滴定技术，藉以测量制备槽6中的显影剂浓度，及一控制***(未于图示)，其控制该元件的操作。

原液量槽5是一种缓冲槽，当需要时用于供应原液量给制备槽6，及包括一具有内容积约100至2,000升的防蚀容器。原液量槽5配有一支管子，其可连接一带入机构内的原液量的载体容器(未于图示)。于惰性气体的压力下由载体容器输送出的原液量是经由管子送入槽5内。原液量槽5可设有一氮封管以避免接触大气的空气。

制备槽6是设计用于将原液量稀释以制备显影剂，及包括一具有内容积约500至3,000升的防蚀容器。制备槽6设有一液位计7，其能由光学或导电度型点测量以测量所供应的原液量或纯水量。制备槽6亦可设有一氮封管，以避免接触空气。

原液量供给***包括，一管子，连接至槽5以便由其取出原液量；泵，用于将原液量送至槽5；一管子，连接至泵的输出侧；一开关阀，其控制原液量至槽5的供应；及一管子，当作原液量至槽5的入口。泵各为一种定量输送泵，如一能以加压状态在恒定和控制的流速下供给储液的旋转泵。两个泵合成并列且具有不同的排量以便依照进给速率增强进给控制精确度。

纯水供给***包括；一纯水供给管；一对开关阀，和用于控制纯水至槽4的供应；及一管子，充当纯水至槽4的入口。管子是连接至一相关的纯水制造设备，在该设备中利用离子交换树脂或其他装置将纯水更进一步进化成超纯水，及藉纯水制造设备旁所设的泵的压力下将所制得的超纯水送出。该开关阀是并列配置以便依照纯水的进水速率增强进给控制精确度。

浓度计7是一利用电位滴定技术的测量装置，例如，制程滴定器(Dia仪器公司制)。浓度测量***是设在一与槽6配合的显影剂循环和排放***中。更详而言之，该浓度测量***是配置在一经过开关阀的管的支线。清洗滴定盒用的纯水供给管(未于图示)是连接至浓度测量***。

循环和排放***构成一管线用于循环及混合槽6内的显影剂原液量和纯水以及将所制备的显影剂送至它的储槽(未于图示)。在此循环和排放***中，循环***包括：一管子，连接至槽6以便由其取出显影剂；一泵，于压力下供给显影剂；一管子，连接至泵的输出侧：一开关阀，用于控制显影剂至槽6的回流；及一管子，充当作至槽6的回流管。排放***包括：一开关阀，设于管的支线中，用于控制槽6的制备显影剂的取出；及一管子，用于将该显影剂导引至储槽(未于图示)。

循环和排放***中的泵是一种当显影剂循环时能确保显影剂有较佳的循环速率者，及亦可取出及传送所制备的显影剂。此泵是设于管之间。

在依本实用新型的稀释***中，亦设有一在制备槽6的对流或搅拌的机构，以便当循环和排放***循显影剂时更增强槽6的搅拌功能。此机构包括一配置在管子最前端的喷嘴(未于图示)，即是在管与槽6的接点处，该喷嘴用于由管子末端喷射出加压的流体(显影剂)使进入槽6内以便藉喷射能量给予槽6内的显影剂物理冲击。

在本实用新型的稀释装置中，更提供一种控制***，其具有特殊功能包括以高精确度和效率在槽6内稀释和制备一种目标浓度的显影剂。此控制***(虽未于图示)包括：一种输入装置，藉以将元件如液位计、泵、浓度测量***等的信号转换成数位信号；操作处理装置，如程式控制器，包含微电脑及个人电脑；及一输出装置，藉以将操作处理器的控制信号转换成类比信号。

在控制单元的操作中，藉浓度测量***所测得的槽6内显影剂的浓度是与目标浓度的预设门限作比较，当浓度测量值与门限不一致时，则根据测量浓度和预设目标浓度来计算显影剂原液量的不足额，及启动原液量供给***或纯水供给***以供应基于不足额100％的原液量或纯水给予槽6。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本实用新型的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本实用新型的权利范围中。

Claims (2)

1.一种将化学品原液量稀释的装置，是利用纯水将酸或碱等化学品的原液量稀释以制备一混合溶液的装置，其特征在于，该装置包含：

一原液量槽，其内贮存原液量；

一制备槽，其中将原液量和水混合以制备一混合溶液；

一原液量供给***，将原液量由该原液量槽供应给该制备槽；

一水供给***，将该水供应给该制备槽；

一浓度测量***，测量该制备槽中的混合溶液的浓度；

一控制***，控制该些元件的操作，将混合溶液的浓度测量值与一预设目标浓度作比较，先加入足量的该水作稀释后，经由浓度测量***测量其浓度与该目标浓度差后，再加入不足额量的该水至该制备槽。

2.如权利要求1所述的将化学品原液量稀释的装置，其特征在于，将该浓度测量***更包含一电位滴定仪测量该混合溶液的浓度。

Images