化学液浓度控制系统和清洗装置的制作方法

1.本实用新型实施例涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种化学液浓度控制系统和清洗装置。


背景技术：

2.随着半导体技术的发展，制造半导体器件相关设备的应用也越来越广泛。
3.晶片清洗装置为制造半导体器件时常用的设备之一。晶片清洗基台中化学液需要维持稳定的浓度来对晶片进行清洗。
4.然而现有晶片清洗装置存在对化学液的浓度不能及时控制，导致化学液浓度不稳定，使得晶片被过度清洗或清洗不完全。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种化学液浓度控制系统和清洗装置，以实现保持系统中化学液浓度稳定，进而保证对晶片完全且适度清洗。
6.本实用新型实施例提供了一种化学液浓度控制系统，该化学液浓度控制系统包括：
7.储液模块，所述储液模块用于储存化学液，所述化学液中溶有至少一种化学品；
8.至少一条化学品输送管路，用于向所述储液模块输送所述化学品，所述化学品输送管路上设置有流量计；
9.浓度测量模块，用于测量所述化学液的浓度；
10.流量控制模块，所述流量控制模块分别与所述流量计、所述浓度测量模块连接，用于根据所述流量计测得的当前流量数据、所述浓度测量模块测得的当前浓度数据和目标浓度控制所述化学品输送管路的流量。
11.可选的，所述流量控制模块包括控制器和与所述化学品输送管路一一对应的流量控制开关，所述流量控制开关设置在对应的所述化学品输送管路上；
12.所述控制器分别与所述流量计、所述浓度测量模块、所述流量控制开关电连接，用于根据各所述化学品输送管路的当前流量数据、所述当前浓度数据和目标浓度确定目标开度数据，所述目标开度数据包括各所述流量控制开关分别对应的目标开度，并根据所述目标开度数据控制各所述流量控制开关的开度。
13.可选的，所述控制器包括数值比对单元和与所述数值比对单元电连接的执行单元，所述数值比对单元分别与所述流量计、所述浓度测量模块连接，用于根据所述当前流量数据、所述当前浓度数据和预设对应关系输出目标开度数据至所述执行单元，所述执行单元用于根据目标开度数据向各所述流量控制开口输出对应的目标控制信号以控制所述流量控制开关的开度。
14.可选的，所述预设对应关系包括所述目标浓度下多组预设当前流量数据、预设当前浓度数据与预设目标开度数据的对应关系；
15.所述数值比对单元分别与所述流量计、所述浓度测量模块连接，用于将与所述当前流量数据匹配的预设当前流量数据，且与所述当前浓度数据匹配的预设当前浓度数据对应的预设目标开度数据确定为所述目标开度数据并输出至所述执行单元。
16.可选的，所述化学液浓度控制系统，包括两条化学品输送管路，两条所述化学品输送管路用于输送不同化学品。
17.可选的，所述化学品输送管路上还设置有流通控制开关，所述流通控制开关用于控制所述化学品输送管路的流通状态。
18.可选的，所述化学液浓度控制系统，还包括腔室和供给管路，所述供给管路连通所述储液模块和所述腔室。
19.可选的，所述浓度测量模块设置在所述供给管路或者所述储液模块。
20.可选的，所述化学品输送管路的材料为聚四氟乙烯材质。
21.本实用新型实施例还提供了一种清洗装置，包括上述任一项所述的化学液浓度控制系统。
22.本实用新型实施例提供了一种化学液浓度控制系统和清洗装置，化学液浓度控制系统包括储液模块、至少一条化学品输送管路、浓度测量模块和流量控制模块，流量控制模块根据化学品输送管路上的流量计测得的当前化学品的流量、浓度测量模块测得的储液模块里化学液的当前浓度和目标浓度控制化学品输送管路的流量，通过输送管路的当前流量、化学液的浓度以及目标浓度确定需要如何调整输送管路的流量以使储液模块中化学液的浓度为目标浓度，通过流量控制模块实时控制输送管路的流量来使化学液浓度始终保持在目标浓度，实现对化学液浓度的自动调节，减少了不必要的化学品的浪费，降低了成本，稳定的化学液的浓度保证实现了对晶片的完全且适度清洗，进而有利于提升晶片良率。
附图说明
23.图1是本实用新型实施例提供的一种化学液浓度控制系统的结构示意图。
24.图2是本实用新型实施例提供的另一种化学液浓度控制系统的结构示意图。
25.图3是本实用新型实施例提供的另一种化学液浓度控制系统的结构示意图。
26.图4是本实用新型实施例提供的另一种化学液浓度控制系统的结构示意图。
27.图5是本实用新型实施例提供的另一种化学液浓度控制系统的结构示意图。
具体实施方式
28.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
29.正如背景技术中所述，现有晶片清洗装置存在对化学液的浓度不能及时控制，导致化学液浓度不稳定，使得晶片被过度清洗或清洗不完全。经发明人研究发现，出现上述问题的原因在于，现有技术中均是采用人为的方法测量储液模块中化学液的浓度，再将测量出的浓度值输入计算机中，计算机产生控制信号来控制开关阀的开度，每次均需人为测量化学液的浓度后再根据测量结果对输送管路中的化学品的流量进行控制，无法做到自动调节化学液浓度，使得对化学液浓度的调节具有滞后性，且每次人为测量存在一定时间间隔，
无法时刻补偿化学液的浓度，导致化学液浓度不稳定造成对晶片的过度或不完全清洗。
30.基于上述原因，本实用新型实施例提供了一种化学液浓度控制系统，图1为本实用新型实施例提供的一种化学液浓度控制系统的结构示意图，参考图1，该化学液浓度控制系统包括：
31.储液模块100，储液模块100用于储存化学液，化学液中溶有至少一种化学品；
32.至少一条化学品输送管路200，用于向储液模块输送化学品，化学品输送管路上设置有流量计210；
33.浓度测量模块300，用于测量化学液的浓度；
34.流量控制模块400，流量控制模块400分别与流量计210、浓度测量模块300连接，用于根据流量计210测得的当前流量数据、浓度测量模块300测得的当前浓度数据和目标浓度控制化学品输送管路200的流量。
35.储液模块100中储存的化学液包括一种化学品或者由至少两种化学品混合而成，化学液可以用于对晶片进行清洗，以去除附着于晶片表面的化合物、金属杂质或微粒等。混合后形成化学液的化学品可包括氟化氢、盐酸、过氧化氢或硫酸等酸性物质，也可以包括氟化铵或四垸基氟化铵等碱性物质。储液模块100可以是具有一定容积的容器，例如可以是箱体、罐体等。
36.其中，储液模块100的化学液包括一种化学品时，化学液的浓度指该一种化学品的浓度。当化学液包括至少两种化学品时，若化学品可发生化学反应，化学液的浓度可以指该各种化学品发生化学反应后得到的产物的浓度；对于不会发生化学反应的化学品，化学液的浓度可以指各化学品的浓度。
37.化学品输送管路200用于输送化学品至储液模块100，一条化学品输送管路200只能输送一种性质(如酸性、碱性或中性)的化学品，用于清洗晶片的化学液需要几种不同性质化学品混合而成就需设置几条化学品输送管路200，且每条化学品输送管路200上设置有一流量计210，用于实时检测输送管路中的流量。
38.浓度测量模块300为可以实现浓度测量的各类仪器，例如可以是现有技术中常用的浓度计，本实施例在此不做具体限定。
39.流量控制模块400可以包括根据当前流量数据、当前浓度数据和目标浓度确定出各化学品输送管路200对应的目标流量的确定单元，以及对化学品输送管路200的流量进行控制的控制开关，进而在确定单元确定出目标流量后，通过控制开关来控制化学品输送管路200的流量。其中确定单元可以通过单片机或plc等实现。
40.本实施例的化学液浓度控制系统的工作原理为：流量计210测得化学品输送管路中化学品当前流量数据，浓度测量模块300测得储液模块100中化学液的当前浓度数据，流量控制模块400根据上述测量出当前流量数据、当前浓度数据和目标浓度控制化学品输送管路200的流量，通过控制化学品输送管路200的流量来使化学液的浓度始终维持在目标浓度。
41.本实施例提供的化学液浓度控制系统，包括储液模块、至少一条化学品输送管路、浓度测量模块和流量控制模块，流量控制模块根据当前化学品的流量、化学液的当前浓度和目标浓度控制化学品输送管路的流量，通过输送管路的当前流量、化学液的浓度以及目标浓度确定需要如何调整输送管路的流量以使储液模块中化学液的浓度为目标浓度，通过
流量控制模块实时控制输送管路的流量来使化学液浓度始终保持为目标浓度，实现对化学液浓度的自动调节，减少了不必要的化学品的浪费，降低了成本，稳定的化学液的浓度保证实现了对晶片的完全且适度清洗，进而有利于提升晶片良率。
42.图2为本实用新型实施例提供的另一种化学液浓度控制系统的结构示意图，参考图2，在上述实施例的基础上，可选的，流量控制模块包括控制器410和与化学品输送管路200一一对应的流量控制开关420，流量控制开关420设置在对应的化学品输送管路200上；
43.控制器410分别与流量计210、浓度测量模块300、流量控制开关420电连接，用于根据各化学品输送管路200的当前流量数据、当前浓度数据和目标浓度确定目标开度数据，目标开度数据包括各流量控制开关420分别对应的目标开度，并根据目标开度数据控制各流量控制开关420的开度。
44.控制器410根据得到的各化学品输送管路200的当前流量数据、当前化学液的浓度数据和设定的目标浓度数据确定出目标开度数据，示例性的，当前各化学品的流量数据、当前化学液的浓度数据和设定的目标浓度与目标开度数据存在映射关系，一组当前各化学品的流量数据、当前化学液的浓度数据、目标浓度即对应一个目标开度数据，控制器根据这种映射关系确定出对应的目标开度数据，并根据目标开度数据来控制各个流量控制开关420的开度。可选的，流量控制开关420可以为各种可以调节阀门开度的流量控制阀，如调速阀、分流阀、马达控制阀等，可以根据目标开度来进行阀门开度大小的调节进而实现对化学品流量的控制。其中，控制器410可以是单片机、plc或计算机等。
45.图3是本实用新型实施例提供的另一种化学液浓度控制系统的结构示意图，参考图3，在上述实施例的基础上，可选的，控制器410包括数值比对单元411和与数值比对单元411电连接的执行单元412，数值比对单元411分别与流量计210、浓度测量模块300连接，用于根据当前流量数据、当前浓度数据和预设对应关系输出目标开度数据至执行单元412，执行单元412用于根据目标开度数据向各流量控制开口输出对应的目标控制信号以控制流量控制开关420的开度。
46.数值比对单元411和执行单元412均可以采用单片机，但也可以采用其他可实现数值比对单元411或执行单元412功能的芯片或者装置，本实施例在此不做具体限定。
47.本实施例的具体工作过程为：各流量计210测得各自对应化学品输送管路200中的流量数据并将数据传输至数值比对单元411，同时浓度测量模块300获取储液模块100中化学液的当前浓度，并将当前浓度数据传输至数值比对单元411，数值比对单元411根据当前流量数据、当前浓度数据以及预设对应关系生成目标开度数据，并将目标开度数据传输至执行单元412，执行单元412根据目标开度数据控制流量控制开关420的开度，实现对化学品流量的实时控制，进而使储液模块中的化学液始终维持在目标浓度，实现对晶片的清洗，避免浓度异常造成的良率下降。
48.在上述实施例的基础上，可选的，预设对应关系包括目标浓度下多组预设当前流量数据、预设当前浓度数据与预设目标开度数据的对应关系；
49.数值比对单元分别与流量计、浓度测量模块连接，用于将与当前流量数据匹配的预设当前流量数据，且与当前浓度数据匹配的预设当前浓度数据对应的预设目标开度数据确定为目标开度数据并输出至执行单元。
50.示例性的，假设预设当前流量数据为x，预设当前浓度数据为y,目标浓度为z，目标
开度数据为a，其中对于每一(x，y，z)对应一个目标开度数据a，预设对应关系中包括多组(x，y，z)与a的对应关系。则根据预设的对应关系，根据x、y、z的数据即可得到数据a。每一组x、y、z数据即可对应一个目标开度数据a，一般目标浓度z设定好，整个清洗过程是不再变化的，所以当预设当前流量数据x，预设当前浓度数据y中至少一个变化时，就会对应一组新的x、y、z的数据，相应的根据对应关系会得到新的目标开度数据a，从而根据实时的x、y、z的组合数据对应得到目标开度数据，根据目标开度数据控制流量控制开关的开度从而保证化学液的浓度始终为目标浓度。
51.继续参考图3，在上述各实施例的基础上，可选的，化学液浓度控制系统包括两条化学品输送管路200，两条化学品输送管路200用于输送不同化学品。
52.清洗晶片所需的化学液由化学品1和化学品2两种化学品在储液模块100中混合而成，因此，设置两条化学品输送管路200，一条用于输送化学品1，另一条用于输送化学品2，这样两种化学品可以根据所需的自身浓度进行输送，两种化学品各自进行输送，互不影响，便于控制。示例性的，化学品1可以为过氧化氢，化学品2可以为水，化学品1、化学品2按1:50的比例配比在各自的化学品输送管路200进行输送，从而在储液模块100中混合形成化学液。或者化学品1可以为硫酸与水混合形成的溶液，化学品2可以为过氧化氢与水混合形成的溶液，两种溶液按4:1的配比在各自化学品输送管路200中进行输送，最后在储液模块100中混合形成化学液。
53.在上述各实施例的基础上，继续参考图3，可选的，化学品输送管路200上还设置有流通控制开关500，流通控制开关用于控制化学品输送管路200的流通状态。
54.流通控制开关500用于控制化学品输送管路200的开通与关断，当需要进行某一化学品输送时，打开对应管路上的流通控制开关500，管路即开启，可以进行化学品输送；当需要停止某一化学品输送时，关闭对用管路上的流通控制开关500，管路即可关闭，停止进行化学品输送。设置流通控制开关500可以根据需要更方便的进行化学品的输送与停止，控制更为便捷。
55.图4是本实用新型提供的另一种化学液浓度控制系统的结构示意图，参考图4，在上述各实施例的基础上，可选的，化学液浓度控制系统还包括腔室600和供给管路700，供给管路700连通储液模块100和腔室600。
56.腔室600中放置被氧化的需要清洗的晶片，示例性的，腔室600中可包括一转盘，晶片可安置在转盘上，腔室600中还可包括一喷头与供给管路700连接，储液模块100中的化学液通过供给管路700经喷头喷洒在腔室600中，晶片随着转盘的转动而转动，可以更均匀的接收到化学液，由化学液完成自身清洗。或者也可以将晶片直接放置在腔室600中，储液模块100中的化学液通过供给管路700流入腔室600中，腔室600中化学液要能够没过晶片以完成对晶片的清洗。
57.图5是本实用新型提供的另一种化学液浓度控制系统的结构示意图，参考图5，在上述各实施例的基础上，可选的，浓度测量模块300设置在供给管路700或者储液模块100。
58.浓度测量模块300用于测量喷洒到腔室600中对晶片进行清洗的化学液的浓度，而储液模块100中化学液与供给管路700中化学液浓度相同，所以浓度测量模块300可以设置在供给管路700，如图4所示，也可以设置在储液模块100内，如图5所示。
59.可选的，化学品输送管路的材料为聚四氟乙烯材质。
60.化学品输送管路用于输送对晶片进行清洗的化学品，一般化学品呈弱酸性或弱碱性，具有一定的腐蚀性，而聚四氟乙烯可以既耐酸又耐碱，具有较好的耐腐蚀性。因此，化学品输送管路为聚四氟乙烯材质可以减少管路中传输的化学品的腐蚀，保证管路的完好。
61.本实用新型实施例还提供一种清洗装置，该清洗装置包括上述各实施例的化学液浓度控制系统。
62.注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。