化学液供应装置及半导体设备的制作方法

1.本发明涉及半导体生产制造领域，特别是涉及一种化学液供应装置及半导体设备。


背景技术：

2.在集成电路芯片制造厂、液晶面板制造厂及太阳能电池片生产厂内大量使用多种化学溶液。比如在集成电路芯片制造厂的湿法刻蚀工艺段使用多种强酸强碱性化学液以及多种化学液的混合液，比如sc1(nh4oh与h2o2的混合)，dsp(h2so4与h2o2混合)。出于运输和成本等多方面因素的考虑，大部分集成电路芯片制造厂使用的混合液都是从外面厂家购入原液后在自家工厂内将多种原液按照一定的比例在化学混液设备内进行混合后供应到湿法设备内。由于原液一般为高浓度的腐蚀性化学品，比如为氢氟酸、硫酸和盐酸等，由原液供应模块输送到化学混液设备时，一旦出现液体泄露，尤其是液体输送管路一旦破裂，液体喷溅到环境中，将会造成化学泄露等生产事故，严重危害员工的生命和财产安全。
3.为了避免上述情况的发生，现有技术中，原液供应模块和化学混液设备的液体输送管路均采用双套管管路，即在每条液体输送管路外套设一层保护管路，以在管路破裂的情况下，可以将泄漏液体限制在保护管路以及化学混液设备和原液供应模块形成的相对封闭的环境内。然而这种保护管路和液体输送管路一一对应的双套管管路无论从设计还是选材，成本均较高，而且越多的连接管路意味着维修保养的工作量越大。此外，原液供应设备和化学混液设备之间仅采用管路连接，且这种连接为柔性连接，如果设备在运行过程中略微移动，就容易造成连接管路的断开，存在着极大的安全隐患。另外，现有设备中，原液供应模块和化学混液模块需要各自配备一套包含排风、压缩气体、n2等模块在内的厂务动力系统，导致设备的安装和使用成本进一步增加。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种化学液供应装置及半导体设备，用于解决现有技术中的化学液混液设备中因每条液体输送管路需单独套设保护管路导致成本增加和/或现有的管路为柔性连接，容易断开乃至导致严重的生产事故、以及现有技术中的设备使用成本高等问题。
5.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种化学液供应装置，包括原液供应模块、混液模块及互连模块；所述原液供应模块包括多个化学液供应单元，所述多个化学液供应单元用于供应不同的化学液；所述混液模块包括混合腔体，所述混合腔体用于将所述化学液供应单元供应的化学液进行混合；所述互连模块包括互连管和设于所述互连管内的多个液体管路，所述互连管用于连通所述原液供应模块和所述混液模块的内部空间，所述液体管路用于连通所述化学液供应单元和所述混合腔体，所述液体管路的数量与所述化学液供应单元的数量相对应。
6.可选地，所述互连模块还包括气体管路，所述气体管路与厂务的气体源相连通并
位于所述互连管内，用于为所述原液供应模块和所述混液模块中的元器件提供作为驱动力的气体。
7.可选地，所述原液供应模块和/或所述混液模块设置有排风口，所述排风口与厂务排气系统相连接。
8.可选地，所述互连管的两端设置有沿所述互连管的径向向外延伸的外延面，所述外延面上设置有多个螺丝孔，通过位于所述螺丝孔内的螺丝将所述互连管和所述原液供应模块以及所述混液模块相连接。
9.可选地，所述互连管与所述原液供应模块相邻的外延面上的螺丝孔和所述互连管与所述混液模块相邻的外延面上的螺丝孔中至少有一种为回型螺丝孔。
10.在一可选方案中，所述互连管和所述液体管路为各自独立的中空管路。
11.在另一可选方案中，所述互连管和所述液体管路为一体结构，所述液体管路为在所述互连管的内部间隔出的供液体流通的通道。
12.可选地，所述互连模块内部包括上层通道和下层通道，所述液体管路位于所述下层通道内，所述上层通道内设置有用于放置电气信号线的电气管路。
13.可选地，所述化学液供应装置还包括固定模块，所述固定模块连接于所述原液供应模块和所述混液模块之间，以使所述原液供应模块和所述混液模块不发生位移。
14.可选地，所述固定模块包括连接框体和位于所述连接框体周向上的螺丝孔，通过位于所述螺丝孔内的螺丝将所述固定模块与所述原液供应模块和所述混液模块相连接。
15.可选地，所述连接框体上的螺丝孔为回型螺丝孔。
16.可选地，所述固定模块为多个，多个所述固定模块分别连接于所述原液供应模块和所述混液模块相对的两个侧面上。
17.本发明还提供一种半导体设备，包括：
18.如上述任一方案中所述的化学液供应装置及反应腔室，所述反应腔室与所述混液模块相连接，化学液经所述互连模块的液体管路进入所述混液模块的混合腔体进行混液后，经所述混液模块的供应管路供应至所述反应腔室内。
19.如上所述，本发明的化学液供应装置及半导体设备，具有以下有益效果：本发明通过互连模块将原液供应模块和混液模块相连接，相较于传统的双套管，可以极大减少管路安装工作量及成本；且本发明还可以通过进一步的固定模块等设计增强管路连接的稳固性，减少厂务系统的使用量。相较于现有技术，本发明的化学液供应装置及半导体设备结构更加紧凑、可减少设备占用空间，同时设备的稳固性大大提高，有助于提高生产安全性。
附图说明
20.图1显示为本发明的化学液供应装置的结构示意图。
21.图2显示为图1中的a区域的放大示意图。
22.图3显示为图1的互连模块与原液供应模块及混液模块的连接示意图。
23.图4和图5显示为图1的互连模块的结构示意图，其中，图4为主视图，图5为截面结构示意图。
24.图6显示为图1的固定模块的结构示意图。
25.图7显示为图1的固定模块与原液供应模块及混液模块的连接结构示意图。
26.元件标号说明
27.11
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
原液供应模块
28.11a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
原液供应模块的腔壁
29.12
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
混液模块
30.12a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
混液模块的腔壁
31.13
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
互连模块
32.13a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
上层通道
33.13b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
下层通道
34.131
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
互连管
35.131a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
外延面
36.131b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
螺丝孔
37.132
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
液体管路
38.133
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
气体管路
39.14
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
固定模块
40.141
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
连接框体
41.142
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
螺丝孔
42.143
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
螺丝
43.15
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电气信号线
44.16
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
气体源
45.17
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
排风口
具体实施方式
46.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
47.请参阅图1至图7。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质技术内容的变更下，当亦视为本发明可实施的范畴。且为使附图尽量简洁，本说明书的附图中对同样的结构尽量不重复标记。
48.如图1至图7所示，本发明提供一种化学液供应装置，包括原液供应模块11、混液模块12及互连模块13；所述原液供应模块11包括多个化学液供应单元，所述多个化学液供应单元用于供应不同的化学液，通常每一个化学液供应单元供应一种化学液(或者说供应相同化学液的结构都认为是同一化学液供应单元)；所述混液模块12用于将所述化学液供应单元供应的化学液进行混合，其通常包括一个混合腔体(图中未标示)，混液过程在所述混合腔体内完成；所述互连模块13包括互连管131和设于所述互连管131内的多个液体管路132，所述互连管131用于连通所述原液供应模块11和所述混液模块12的内部空间，所述液
体管路132用于连通所述化学液供应单元和所述混合腔体，所述液体管路132的数量与所述化学液供应单元的数量相对应，比如为2个或2个以上，即所述液体管路132的数量根据所述化学液供应单元供应的化学液种类而定，所述原液供应模块11的原液可通过动力泵输送至所述互连模块13的所述液体管路132中，并通过所述液体管路132输送至所述混液模块12的所述混合腔体中进行混合。本发明通过互连模块13将原液供应模块11和混液模块12相连接，相较于传统的双套管，可以极大减少管路安装工作量及成本。且相较于现有设计，本发明的化学液供应装置结构更加紧凑、可减少占用空间，同时整个装置的稳固性大大提高，有助于提高生产安全性。
49.需要特别说明的是，所述互连管131和所述液体管路132可以是一种实体上的区分也可以是一种空间概念上的区分。比如，在一示例中，所述互连管131可以是一中空的管路，而所述液体管路132也可以是中空的管路，其设于所述互连管131内，所述互连管131和所述液体管路132各自独立，此时多条所述液体管路132可通过任意一种常用的固定方式(比如螺纹固定、螺栓固定、法兰固定等)固定于所述互连管131内以避免所述液体管路132在输送液体的过程中发生振动，此时不同的液体管路132之间以及液体管路132和互连管131之间可以填充缓冲材料以防止输送过程中所述互连模块13发生振动。这种互连模块13的优点是在某一液体管路132发生故障，比如出现裂纹等不良时可以及时更换。在另一示例中，所述液体管路132也可以是在所述互连管131的内部间隔出的多条供液体流通的通道，即所述互连管131和所述液体管路132为一体结构，这种结构的互连模块13可以采用常用的机械加工方法通过定制实现，整体结构更加稳固。所述互连模块13的材质(包括所述互连管131和所述液体管路132的材质)可以根据需要设置，比如为防火塑料，且材质需具有一定的刚性以有效防止振动导致的脱落。所述互连管13的外表面可以进一步设置隔热材料。当然，根据具体输送的化学液的化学属性不同，所述液体管路132的内壁上可做防腐处理。在一示例中，所述液体管路132上可以设置检测泄漏的传感器(leak sensor)，并在所述化学液供应装置上可以设置与所述传感器相连接的报警器(未图示)。当然在其他示例中，也可以在所述原液供应模块11和/或所述混液模块12中设置检测泄漏的传感器，比如设置在所述原液供应模块11和所述混液模块12内并设置在靠近各自底部的位置。
50.在进一步示例中，如图3所示，所述互连模块13内部可以进一步设置为上层通道13a和下层通道13b，所述互连模块13的两端分别与所述原液供应模块11的腔壁11a和所述混液模块12的腔壁12a相连接。所述液体管路132位于所述下层通道13b内，以在万一发生液体泄漏时，能将泄漏液体产生的影响降到最小，比如避免泄漏液体对电路及气路的影响。不同的所述液体管路132之间优选设置有间距，以避免不同的液体传送过程中发生温度串扰(因为不同的化学液输送过程中所需的温度可能有所差异)，该间距可以根据需要设计，在一示例中，该间距为2～5cm。而所述上层通道13a内可以设置气体管路133，所述气体管路133连接于所述原液供应模块11和所述混液模块12之间。所述气体管路133与厂务系统的气体源16(包括氮气源和压缩空气源中的一种或两种)相连通，用于为原液供应模块11和/或混液模块12内部元器件(比如各类气泵、气阀和气缸等)提供作为驱动力的气体。
51.作为示例，所述混液模块12的一侧(优选为靠近所述混液模块12底部的位置)与厂务系统的气体源16相连接，由于所述气体管路133将所述原液供应模块11和所述混液模块12相连通，因而气体不仅可以直接供应至所述混液模块12以用于驱动所述混液模块12内的
元器件，同时可通过所述气体管路133供应至所述原液供应模块11，从而为所述原液供应模块11提供作为驱动力的气体，故整个装置仅需一套包含排风、压缩气体cda、n2等模块的厂务动力系统，相较于现有技术中需至少两套厂务动力系统的设计，本发明的化学液供应装置的结构极大简化，有助于降低装置的成本以及减少维修保养的工作量。当然，本领域技术人员能够理解的是，所述原液供应模块11内部有使用cda和n2的器件，因而前述在描述所述气体管路133和所述原液供应模块11的连接时，实质上是所述原液供应模块11内部的器件通过管路连接到所述气体管路133上而并非所述原液供应模块11内部整个空间与所述气体管路133互连。所述气体管路133优选位于所述多个液体管路132的一侧，以避免气液之间的干扰。所述上层通道内可以进一步设置电气管路，用于放置电气信号线15，通过这样的设计不仅有助于提高电气安全，而且使整个装置的结构更加紧凑，有助于减少装置的占地面积，且外观上更加美观。当然，所述互连模块13的内部结构根据需要还可有其他选择，本实施例中不做严格限制。
52.作为示例，所述原液供应模块11和/或所述混液模块12设置有排风口17，所述排风口17与厂务排气系统相连接，比如所述混液模块12(优选为所述混液模块12的顶部位置)设置有排风口17与厂务排气系统相连接，或者所述原液供应模块11上可设置有排风口与厂务排气系统相连接，又或者两者都设置排风口与厂务排气系统相连接，本实施例中并不严格限制，但选择所述混液模块12上设置排风口17和厂务排气系统相连接更有助于提高整个装置的安全性，可以将不同化学液在混合过程中释放出的热量及时排出，且有助于平衡所述混液模块12内的压力。同时，本实施例中，因为所述互连管131将所述原液供应模块11和所述混液模块12的内部空间相连通，因而两者之间只要有一个设置与厂务排气系统相连接的排风口即可，整个装置仅依靠一套排气系统即可维持正常运转，结构可极大简化，有利于降低成本。
53.所述互连模块13可以任何合适的方式与所述原液供应模块11和所述混液模块12相连接。在一示例中，如图4及图5所示，所述互连管131的两端设置有沿所述互连管131的径向向外(即远离所述互连管131的中心的方向)延伸的外延面131a，所述外延面131a上设置有多个螺丝孔131b，优选为4个，4个所述螺丝孔131b均匀分布于所述外延面131a的周向上，通过位于所述螺丝孔131b内的螺丝将所述互连管131和所述原液供应模块11以及所述混液模块12相连接。所述互连模块13的整体结构优选呈矩柱状，所述外延面131a的表面相应地呈矩形面，有助于增大所述互连模块13与所述原液供应模块11和所述混液模块12的接触面积，使之更紧密地贴合固定。
54.在进一步的示例中，所述互连管131与所述原液供应模块11相邻的外延面131a上的螺丝孔131b和所述互连管131与所述混液模块12相邻的外延面131a上的螺丝孔131b中至少有一种为回型螺丝孔，即，或所述互连管131与所述原液供应模块11相邻的外延面131a上的螺丝孔为回型，或所述互连管131与所述混液模块12相邻的外延面131a上的螺丝孔为回型，或者两个外延面131a上的螺丝孔均为回型，回型螺丝孔的设计使得不同模块之间的相对位置即便存在一定误差也可以很好地契合，有助于提高设备的使用灵活性和适用性。
55.作为示例，所述化学液供应装置还包括固定模块14，所述固定模块14连接于所述原液供应模块11和所述混液模块12之间，用于使所述原液供应模块11和所述混液模块12不发生相对位移，确保管路连接的可靠性。通过所述固定模块14可以进一步增强所述化学液
供应装置的稳固性，确保所述原液供应模块11和所述混液模块12两者之间稳妥固定，即便是在进行原液供液时，动力泵产生很大震动也不会造成两者之间产生位移。所述固定模块14和所述互连模块13之间可以间隔设置，也可以相邻设置，本实施例中并不严格限制，但优选间隔设置，以便于各自的拆装。
56.所述固定模块14可以是任何适宜固定的结构，比如为三角形固定结构、椭圆形固定结构。本实施例中，作为示例，所述固定模块14包括连接框体141和位于所述连接框体141上的螺丝孔142，通过位于所述螺丝孔142内的螺丝143将所述固定模块14与所述原液供应模块11和所述混液模块12相连接，具体如图6及图7所示。所述固定模块14优选与所述互连模块13平行间隔设置。所述固定模块14的连接框体可以设计为矩形，有助于增大所述固定模块14与所述原液供应模块11和所述混液模块12的接触面积，从而增强固定效果。在进一步的示例中，所述固定模块14的所述螺丝孔142为回型螺丝孔，回型设计使得即便所述原液供应模块11和所述混液模块12两者之间的实际距离与设计距离存在一些差异，也可以通过所述固定模块14方便地固定到一起。且所述连接框体141的角(如果为矩形框体则框体上的4个角)可以为圆角，即所述连接框体141的拐角呈圆滑弧状，既能避免所述固定模块14被外来装置碰撞导致变形，也有利于避免工作人员被所述固定模块14碰伤。所述固定模块14的材质优选不锈钢等强度比较大的金属材质。
57.作为示例，所述固定模块14为多个，比如为2个或2个以上，2个或2个以上所述固定模块14优选分别连接于所述原液供应模块11和所述混液模块12相对的两个侧面上。比如，所述固定模块14可以为2个，所述原液供应模块11和所述混液模块12的两个相对的侧面上各连接有一个，也可以为4个，两个相对的侧面上各设置有2个，且位于同一侧面上的两个所述固定模块14可以分别位于所述互连模块13的上下两侧(从截面结构上看位于上下两侧而实际上所述互连模块13和所述固定模块14不一定完全在同一水平面上)，以进一步增强固定效果。当然，在其他示例中，所述固定模块14的数量和连接方式还可以有其他选择，本实施例中不做严格限制。
58.采用本发明的化学液供应装置，所述原液供应模块供应的多种化学原液通过所述互连模块输送至所述混液模块中，经混合后再输送至相应的反应腔室中，有助于提高混液过程中的安全性，且可以有效降低使用成本。本发明的化学液供应装置可以广泛应用于各种需要进行多种强酸或强碱类的化学液混合的制造厂内。
59.本发明还提供一种半导体设备，所述半导体设备包括如上述任一方案中所述的化学液供应装置，以及反应腔室，所述反应腔室与所述混液模块相连接，化学液经所述互连模块的液体管路进入所述混液模块进行混液后，经所述混液模块的供应管路供应至所述反应腔室内；所述反应腔室可以为单片式或批次型湿法刻蚀腔体或其他任意需要应用混合化学液的腔体。所述半导体设备还包括与所述混液模块及所述原液供应模块相连接的动力泵等动力装置，以将所述原液供应模块的化学液输送至所述混液模块，以及将所述混液模块混合后的化学液输送至所述反应腔室。除此之外，本发明的半导体设备的其他结构与现有技术中的设备相同，由于此部分内容为本领域技术人员所述熟知，出于简洁的目的不再展开。本发明的半导体设备相较于传统设备，结构极大简化、稳固性可显著提高，有助于提高生产安全性，降低生产成本。
60.综上所述，本发明提供一种化学液供应装置及半导体设备。化学液供应装置包括
原液供应模块、混液模块及互连模块；所述原液供应模块包括多个化学液供应单元，所述多个化学液供应单元用于供应不同的化学液；所述混液模块用于将所述化学液供应单元供应的化学液进行混合；所述互连模块包括互连管和设于所述互连管内的多个液体管路，所述互连管和所述液体管路均连接于所述原液供应模块和所述混液模块之间，所述液体管路的数量与所述化学液供应单元的数量相对应。本发明通过互连模块将原液供应模块和混液模块相连接，相较于传统的双套管，可以极大减少管路安装工作量及成本；且本发明还可以通过进一步的固定模块等设计增强管路连接的稳固性，减少厂务系统的使用量。相较于现有技术，本发明的化学液供应装置及半导体设备结构更加紧凑、可减少设备占用空间，同时设备的稳固性大大提高，有助于提高生产安全性。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
61.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。