用於供應功能水的系統和方法
2023-06-03 13:42:11
專利名稱：用於供應功能水的系統和方法
技術領域：
本發明涉及製造襯底的裝置和方法，更具體地，涉及用於向襯底清洗裝置供應功能水的系統和方法。
背景技術：
在使用半導體襯底製造集成電路的多個工藝步驟中，會產生雜質，例如，殘留化學物質、小顆粒、汙染物等。為了去除這些雜質，需要對半導體襯底進行清洗的工藝步驟。特別地，在製造高度集成的電路時，去除附著在半導體襯底表面上的細微汙染物是非常重要的。
近年來，使用了利用功能水(例如，氫水、氧水或臭氧水)來清洗襯底的方法。圖1是示意性地示出了通常使用的功能水供應系統的視圖。參照圖1，功能水生成器12通過使氣體與去離子水相接觸而生成功能水，並將生成的功能水通過輸送管16直接供應給處理單元中的噴嘴20。當處理單元處於非工作狀態時，功能水將通過排放管18排放到外部，從而造成了功能水的浪費。
另外，用於測量溶解於功能水中的氣體濃度的濃度計14設置在功能水生成器12的附近。濃度計14使得在溶解於功能水中的氣體濃度達到設定的濃度範圍之前排放功能水，並且在溶解於功能水中的氣體濃度保持在設定濃度範圍內時，使得功能水能夠供應給系統。因此，因為現有技術中的功能水供應系統將功能水排放到外部，直到溶解於功能水中的氣體濃度達到設定濃度範圍，所以該系統造成了功能水的大量浪費。此外，因為氣體濃度是在功能水生成器12附近的位置測量的，因此由於未完全溶解的殘留氣體的緣故，測量的濃度可能高於實際的氣體濃度，從而造成處理失效。
發明內容
本發明的示例性實施方案提供了用於供應功能水的系統和方法，其能夠使功能水的浪費最小化。
另外，本發明的示例性實施方案提供了一種用於供應功能水的系統和方法，其能夠精確測量溶解在功能水中的氣體濃度，並且能夠將具有設定濃度範圍的功能水提供至處理單元。
本發明的示例性實施方案提供了將功能水提供至處理單元的供應系統，該處理單元使用所述功能水來處理襯底。所述系統包括一種用於將功能水提供至處理單元的供應系統，所述處理單元使用所述功能水來處理襯底，所述系統包括功能水生成器，生成所述功能水；功能水輸送管，將所述功能水生成器中生成的所述功能水提供至所述處理單元；緩衝罐，與所述功能水輸送管相連，用於存儲所述功能水生成器中生成的所述功能水；濃度計，測量所述緩衝罐所接納的所述功能水中溶解的氣體濃度；以及功能水回流管，當所述緩衝罐所接納的所述功能水中溶解的所述氣體濃度未處於設定的濃度範圍內時，使所述緩衝罐中的所述功能水返回至所述功能水生成器。
在某些實施方案中，所述系統進一步包括分配器，用於將來自於所述功能水輸送管的所述功能水分配至所述處理單元；以及功能水回收管，使得未從所述分配器分配至所述處理單元的所述功能水回收到所述功能水生成器。
在另外的實施方案中，所述系統進一步包括使所述緩衝罐中的所述功能水循環的循環管，其中所述濃度計安裝於所述循環管上。所述功能水可包括臭氧水、氧水和氫水中的至少之一。
在另外的實施方案中，所述功能水生成器包括液體供應部分；氣體供應部分；注入器，用於使氣體溶解於液體中，所述液體從所述液體供應部分供應，而所述氣體從所述氣體供應部分供應；以及接觸器，用於在接收從所述注入器排放的所述功能水之後，提高所述氣體在所述液體中的溶解度。
在另外的實施方案中，所述氣體供應部分包括與所述注入器相連的多個氣體輸送管，以將不同類型的氣體提供至所述注入器，在所述多個氣體輸送管的每一個上安裝有閥，其中，所述功能水供應系統進一步包括控制器，所述控制器用於控制安裝於所述多個氣體輸送管的每一個上的所述閥，以將選定的氣體提供至所述注入器。
在另外的實施方案中，所述注入器具有使得所述氣體能夠通過文丘裡效應溶解於所述液體中的形狀。
在另外的實施方案中，所述接觸器包括本體，具有入口和出口；以及多個隔膜，安裝於本體中，並具有多個細小的通孔，其中，在所述功能水分散並移動通過所述隔膜的所述通孔時，溶解於所述功能水中的所述氣體分散並膨脹為微泡，從而提高所述氣體在所述液體中的溶解度。
在另外的實施方案中，所述接觸器為多個，所述多個接觸器串聯連接。
在另外的實施方案中，提供了一種將功能水提供至一個或多個處理單元的方法，所述處理單元使用所述功能水來處理襯底。所述方法包括在將所述功能水提供至所述處理單元之前，將在功能水生成器中生成的所述功能水提供至緩衝罐；測量溶解於所述緩衝罐的所述功能水中的氣體濃度；以及當所述測量的氣體濃度處於設定的濃度範圍內時，將所述功能水提供至所述處理單元，而當所述測量的氣體濃度未處於所述設定的濃度範圍內時，使所述緩衝罐中的所述功能水返回至所述功能水生成器。可在耦接至所述緩衝罐的循環管路中測量溶解於所述緩衝罐的所述功能水中的所述氣體濃度。
在另外的實施方案中，通過分配器將所述功能水生成器中生成的所述功能水分配至所述處理單元，未分配至所述處理單元的所述功能水、或在所述分配器中剩餘的所述功能水被送回所述功能水生成器。
用以提供對本發明的進一步理解的附圖合併入本申請並作為本申請的一部分，附圖描述了本發明的實施方案以及用於解釋本發明原理的說明，其中圖1是示意性地示出根據現有技術的示例的功能水供應系統的視圖；
圖2是示意性地示出根據本發明的一個實施方案的功能水供應系統的視圖；圖3是示例性地示出圖2中的功能水生成器的示意圖；圖4是示例性地示出圖3中的功能水生成器中臭氧氣體供應的示意圖；圖5是示例性地示出圖3中的功能水生成器中的兩種或兩種以上氣體供應的示意圖；圖6是示例性地示出根據本發明的另一功能水生成器的示意圖；以及圖7是示出根據本發明的一個實施方案的供應臭氧水的方法的流程圖。
具體實施例方式
現在將參照附圖對本發明進行更加全面的描述，其中示出了本發明的示例性實施方案。但是，本發明能以不同形式來實現，而不應理解為受到本文所闡述的實施方案的限制；另外，提供這些實施方案以使得本文的公開更加徹底和全面，並能使本領域技術人員全面理解本發明的原理。在附圖中，為清晰起見，將部件的形狀進行了放大。
圖2是示意性地示出了根據本發明的一個實施方案的功能水供應系統10的視圖。參照圖2，在功能水供應系統10中，功能水提供至一個或多個處理單元900，處理單元900使用功能水來進行處理。例如，處理單元900可以是清洗製造平板顯示板所使用的晶片或襯底的裝置。處理單元900具有晶片「W」安放在其上的支承板920，和用於使得支承板920旋轉的支承軸940。晶片「W」安放在支承板920上，其已構圖的表面向上放置。將功能水噴灑至晶片「W」上的噴嘴980設置在支承板920的上方。支承板920和支承軸940由容器960包圍。
功能水供應系統10包括功能水生成器100、功能水輸送管200、功能水回收管300、分配器400以及緩衝罐500。功能水生成器100通過將氣體溶解於去離子水中而生成功能水。例如，上述氣體可以是氫氣(H2)、氧氣(O2)或臭氧(O3)，而功能水可以是氫水、氧水或臭氧水。
在功能水生成器100中生成的功能水通過功能水輸送管200提供至分配器400。分配器400將功能水生成器100提供的功能水分配至處理單元900。當處理單元900停止或完成處理時，在功能水分配之後剩餘的功能水通過功能水回收管300回收到功能水生成器100。測量緩衝罐500中的由功能水生成器100生成的功能水內溶解的氣體濃度(下文中也稱作「功能水濃度」)。功能水循環管620耦合至緩衝罐500。緩衝罐500中恆定量的功能水不斷通過功能水循環管620循環。用於測量功能水濃度的濃度計640安裝在功能水循環管620中。由濃度計640測量的信號傳輸至控制器800。
當測量的功能水濃度處於設定的濃度範圍內時，功能水通過第二輸送管240從緩衝罐500提供至分配器400，閥242安裝於第二輸送管240上，用於打開和關閉內部通路或控制流經其的功能水的流動。閥242可以是可由控制器800電控制的電磁閥。
功能水回流管700安裝於緩衝罐500和功能水生成器100之間。如果緩衝罐500中的功能水濃度不在設定的濃度範圍內，那麼緩衝罐500中的功能水將通過功能水回流管700返回到功能水生成器100。功能水回流管700上安裝有用於打開和關閉其內部通路的閥720。閥720可以是可由控制器800電控制的電磁閥。另外，用於將緩衝罐500中接收的功能水排放至外部的排放管520與緩衝罐500相連。排放管520可為功能水回流管700的分支。用於打開和關閉排放管520的內部通路的閥522安裝於排放管520上。
因為功能水濃度在耦接至緩衝罐500的功能水循環管620中連續測量，所以與在功能水生成器100的附近位置進行的測量相比，測量更為精確。因此，由於提供至分配器400的是處於設定的濃度範圍內的功能水，所以能夠防止處理單元900中的處理失效。
另外，當功能水濃度不在設定的濃度範圍內時，功能水返回到功能水生成器100。因此，與將功能水排放到外部、直到功能水濃度達到設定濃度範圍的現有技術中的系統相比，本發明的系統能夠避免功能水的浪費。
圖3是示例性地示出圖2中的功能水生成器100的示意圖。參照圖3，功能水生成器100包括注入器120、液體供應部分140、氣體供應部分160以及接觸器180。注入器120主要將氣體溶解於液體中。注入器120包括液體輸入端122、氣體吸收端124以及排放端126。注入器120可利用文丘裡效應將氣體溶解於液體中。換句話說，當通過注入器120的液體輸入端122引入的液體流經注入器120時，通過注入器120的氣體吸收端124供應的氣體由於文丘裡效應而吸入液體中，然後溶解在液體中。
液體供應部分140將液體提供至注入器120。液體供應部分140包括液體存儲部分144以及將液體存儲部分144與注入器120的液體輸入端122相連的液體輸送管142。為液體提供流動壓力的泵146安裝於液體輸送管142上，用於打開和關閉液體輸送管142的內部通路或調節去離子水的供應量的閥142a也安裝在液體輸送管142上。另外，如果諸如氮氣、氧氣等氣體已經溶解於液體中，那麼可充分溶解於液體中的氣體量則減少。為了避免這一情況，用於去除諸如氮氣、氧氣等包含在液體中的氣體的除氣單元148安裝於液體輸送管142上。
氣體供應部分160將氣體提供至注入器120。氣體供應部分160包括將氣體存儲部分164與氣體吸收端124相連的氣體輸送管162。用於打開和關閉氣體輸送管162的內部通路或調節氣體的供應流量的閥163也安裝於氣體輸送管162上。
當欲生成的功能水是氫水時，液體是去離子水，而氣體是氫氣。同樣，當欲生成的功能水是氧水時，液體是去離子水，而氣體是氧氣。
圖4示例性地示出了當欲生成的功能水是臭氧水時圖3中的氣體供應部分160。參照圖4，氣體供應部分160包括氣體輸送管162、臭氧發生器166、電源單元167、第一氣體輸送管168以及第二氣體輸送管169。第一氣體輸送管168和第二氣體輸送管169用來將用於生成臭氧的氣體提供至臭氧發生器166。例如，第一氣體可以是氧氣(O2)，第二氣體可以是二氧化碳(CO2)。第一氣體輸送管168和第二氣體輸送管169中的每一個都具有流量控制器168a、169a，分別用於控制第一氣體和第二氣體的流量。流量控制器168a和169a可以為例如質量流量控制器。電源單元167將生成臭氧所需的能量提供給臭氧發生器166，並受到控制器800的控制。另外，控制器800可控制安裝於第一氣體輸送管168和第二氣體輸送管169上的流量控制器168a和169a，以調節臭氧發生器166中生成的臭氧量。臭氧發生器166中生成的臭氧被注入器120中的去離子水所溶解，由此生成臭氧水。
再次參照圖3，將注入器120中生成的功能水提供給接觸器180。接觸器180提高液體中的氣體溶解度。接觸器180包括具有入口182a和出口182b的本體182。隔膜184安裝在本體182內部。各個隔膜184具有多個細小的通孔186。引入本體182中的功能水通過隔膜184的通孔186而分散和擴散。當功能水通過接觸器180的細小的通孔186時，氣體以微泡狀態溶解於去離子水中，從而提高了去離子水中的氣體溶解度。之後，接觸器180中的功能水通過接觸器180的出口182b提供至緩衝罐500。
圖5示出了根據本發明的另一個實施方案的功能水生成器。圖5中的功能水生成器具有能夠生成兩種或多種功能水的結構，其可順序生成兩種或多種功能水並將其提供至處理單元。在圖5中，功能水生成器具有能夠生成第一至第三功能水的結構。第一功能水可為氫水，第二功能水可為臭氧水，第三功能水可為氧水。氫水對於去除附著在晶片「W」上的還原性有機物質很有效，而氧水和臭氧水對於去除附著在晶片「W」上的氧化性有機物質或顆粒很有效。此時，液體是去離子水，而第一氣體是氫氣，第二氣體是臭氧氣體，第三氣體是氧氣。
氣體供應部分160具有與注入器120的氣體吸收端124相連的主輸送管161。第一氣體輸送管162a、第二氣體輸送管162b和第三氣體輸送管162c分別連接至主輸送管161。第一氣體輸送管162a將氫氣提供至注入器120，第二氣體輸送管162b將臭氧氣體提供至注入器120，而第三氣體輸送管162c將氧氣提供至注入器120。第一至第三氣體輸送管162a、162b和162c分別設置有第一至第三閥163a、163b和163c，用於打開和關閉其內部通路以控制氣體流量。安裝於第一至第三氣體輸送管162a、162b和162c上的第一至第三閥163a、163b和163c受到控制器800的控制。控制器800根據在處理中要使用的功能水類型來選擇提供至注入器的氣體。雖然上述實施例示出能夠生成三種類型的功能水，但本發明並不局限於此。換句話說，功能水的數目和類型可具有多種變化。
圖6示出了根據本發明的另一個實施方案的功能水生成器。參照圖6，功能水生成器100包括多個接觸器180a和180b。接觸器180a和180b相互串聯，以提高去離子水中的氣體溶解度。可使用不同於上述方法的多種方法來將氣體溶解於去離子水中。
接下來將參照圖7描述將功能水提供至處理單元900的方法。圖7是示出了將功能水提供至處理單元900的方法的流程圖。現在將描述將臭氧水用作功能水的實施例。
首先，在臭氧水生成器100中生成臭氧水(S10)。具體來說，將氧氣和二氧化碳氣體提供至臭氧發生器166，並將電能提供至臭氧發生器166，以生成臭氧。氧氣和二氧化碳氣體的流量和提供給臭氧發生器166的電能受到控制器800的控制。將生成的臭氧和去離子水提供至注入器120，臭氧溶解於去離子水中，從而生成臭氧水。將從注入器120排放的臭氧水提供至接觸器180，從而提高接觸器180的去離子水中的臭氧溶解度。
然後，將臭氧水通過第一輸送管220提供至緩衝罐500(S20)。提供至緩衝罐500的臭氧水通過功能水循環管620而不斷循環，在功能水循環管620中測量溶解於臭氧水中的臭氧濃度(S30)。將測量的濃度值傳輸至控制器800。控制器800檢查測量的臭氧濃度是否處於設定的濃度範圍內(S40)。當測量的臭氧濃度未處於設定的濃度範圍內時，使臭氧水通過功能水回流管700返回至臭氧水發生器100(S80)。當測量的臭氧濃度處於設定的濃度範圍內時，將緩衝罐500中的臭氧水通過第二輸送管240提供至分配器400(S50)。
接著，確定是否在處理單元900中執行使用臭氧水的處理(S60)。當在處理單元900中執行使用臭氧水的處理時，將臭氧水通過分配器400提供至處理單元(S70)。當在處理單元900中未執行使用臭氧水的處理時，使臭氧水通過功能水回流管300返回至臭氧水生成器100(S80)。將在臭氧水生成器100中生成的或返回至臭氧水生成器100的臭氧水連同去離子水一起再次提供至注入器120。
如上所述，根據本發明，當溶解於功能水中的氣體濃度未處於設定的濃度範圍內時，功能水返回至功能水生成器。也就是說，因為只將處於設定的濃度範圍內的功能水提供至處理單元，所以可增強清洗效果。
另外，當溶解於功能水中的氣體濃度未處於設定的濃度範圍內或者在處理單元中未執行處理時，使功能水返回至功能水生成器，從而避免功能水的浪費。
此外，因為功能水的濃度在緩衝罐中進行測量，所以其具有較高的準確性。
此外，可提高功能水中氣體的溶解度。
本領域技術人員應該理解，可對本發明進行各種修改和變化。因此，本發明涵蓋了由所附的權利要求及其等價物所限定的本發明的範圍內的所有修改和變化。
權利要求
1.一種用於將功能水提供至處理單元的供應系統，所述處理單元使用所述功能水來處理襯底，所述系統包括功能水生成器，生成所述功能水；功能水輸送管，將所述功能水生成器中生成的所述功能水提供至所述處理單元；緩衝罐，與所述功能水輸送管相連，用於存儲所述功能水生成器中生成的所述功能水；濃度計，測量所述緩衝罐所接納的所述功能水中溶解的氣體濃度；以及功能水回流管，當所述緩衝罐所接納的所述功能水中溶解的所述氣體濃度未處於設定的濃度範圍內時，使所述緩衝罐中的所述功能水返回至所述功能水生成器。
2.如權利要求1所述的系統，進一步包括分配器，用於將所述功能水輸送管提供的所述功能水分配至所述處理單元；以及功能水回收管，使得未從所述分配器分配至所述處理單元的所述功能水回收到所述功能水生成器。
3.如權利要求1所述的系統，進一步包括使所述緩衝罐中的所述功能水循環的循環管，其中，所述濃度計安裝於所述循環管上。
4.如權利要求1所述的系統，其中，所述功能水包括臭氧水、氧水和氫水中的至少之一。
5.如權利要求1所述的系統，其中，所述功能水生成器包括液體供應部分；氣體供應部分；注入器，用於使氣體溶解於液體中，所述液體從所述液體供應部分供應，而所述氣體從所述氣體供應部分供應；以及接觸器，用於在接收從所述注入器排放的所述功能水之後，提高所述氣體在所述液體中的溶解度。
6.如權利要求5所述的系統，其中，所述氣體供應部分包括與所述注入器相連的多個氣體輸送管，以將不同類型的氣體提供至所述注入器，在所述多個氣體輸送管的每一個上安裝有閥，其中，所述功能水供應系統進一步包括控制器，所述控制器用於控制安裝於所述多個氣體輸送管的每一個上的所述閥，以將選定的氣體提供至所述注入器。
7.如權利要求5所述的系統，其中，所述注入器具有使得所述氣體能夠通過文丘裡效應溶解於所述液體中的形狀。
8.如權利要求7所述的系統，其中，所述接觸器包括本體，具有入口和出口；以及多個隔膜，安裝於本體中，並具有多個細小的通孔，其中，在所述功能水分散並移動通過所述隔膜的所述通孔時，溶解於所述功能水中的所述氣體分散並膨脹為微泡，從而提高所述氣體在所述液體中的溶解度。
9.如權利要求8所述的系統，其中，所述接觸器為多個，所述多個接觸器串聯連接。
10.一種將功能水提供至一個或多個處理單元的方法，所述處理單元使用所述功能水來處理襯底，所述方法包括在將所述功能水提供至所述處理單元之前，將在功能水生成器中生成的所述功能水提供至緩衝罐；測量溶解於所述緩衝罐的所述功能水中的氣體濃度；以及當所述測量的氣體濃度處於設定的濃度範圍內時，將所述功能水提供至所述處理單元，而當所述測量的氣體濃度未處於所述設定的濃度範圍內時，使所述緩衝罐中的所述功能水返回至所述功能水生成器。
11.如權利要求10所述的方法，其中，通過分配器將所述功能水生成器中生成的所述功能水分配至所述處理單元，未分配至所述處理單元的所述功能水、或在所述分配器中剩餘的所述功能水被送回所述功能水生成器。
12.如權利要求10所述的方法，其中，在耦接至所述緩衝罐的循環管路中測量溶解於所述緩衝罐的所述功能水中的所述氣體濃度。
全文摘要
提供了一種用於將功能水提供至處理單元的供應系統，該處理單元使用所述功能水來處理襯底。在該系統中，在功能水生成器中生成的功能水通過功能水輸送管提供至分配器。之後，在處理單元執行處理時，將功能水提供至處理單元，而在處理單元未執行處理時，功能水通過功能水回流管返回至功能水生成器。在功能水輸送管中安裝有緩衝罐，功能水的濃度在與緩衝罐相連的循環管路中進行測量。當所測量的功能水濃度未處於設定的濃度範圍內時，功能水通過功能水回流管返回至功能水生成器。
文檔編號F17D3/12GK1834526SQ20061006551
公開日2006年9月20日 申請日期2006年3月20日 優先權日2005年3月18日
發明者金柱元, 安鬥根, 崔光一, 鄭平淳, 崔勇男, 裵正龍 申請人:細美事有限公司