CN114446819B - 具有安全装置的化学品喷液设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有安全装置的化学品喷液设备，化学品喷液设备包括：处理器模块、模拟I/O模块、电信号转气信号模块、流量控制阀门、喷嘴、流量计、常闭阀门及数字I/O模块；常闭阀门连接于药液供应源与喷嘴之间的管路上，并通过数字I/O模块连接处理器模块，常闭阀门未接受到开启信号时，处于常闭状态，当处理器模块给模拟I/O模块发出喷液模拟信号的同时，给数字I/O模块发出开启信号，使常闭阀门开启而实现药液流通。本发明的喷液系统中装设有常闭阀门，使得设备中即使此常闭阀门和流量控制阀门有一个出现内漏，药液也不会从喷嘴喷出，从而大大降低工艺隐患及安全隐患，大大提高了设备的安全性。

Description

具有安全装置的化学品喷液设备

技术领域

本发明属于半导体制造设备领域，特别是涉及一种具有安全装置的化学品喷液设备。

背景技术

在半导体制造工艺中，经常需要使用具有易挥发、易燃、易爆、有毒、有害特性的液态化学品。比如，批量式晶圆清洗机就需要使用氢氟酸、浓硫酸、浓盐酸、浓硝酸、氨水、双氧水这六种化学品(如表1所示)。

表1批量式晶圆清洗机所使用化学品特性表

基于这些特性，批量式晶圆清洗机在存储、使用这些药液时要特别注意安全问题。

发明内容

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具有安全装置的化学品喷液设备，用于解决现有技术中化学品喷液设备存在严重安全隐患的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种具有安全装置的化学品喷液设备，所述化学品喷液设备包括：处理器模块、模拟I/O模块、电信号转气信号模块、流量控制阀门、喷嘴、流量计、常闭阀门及数字I/O模块；所述处理器模块用于将流量的数字信号转为喷液模拟信号并通过电信号转气信号模块向流量控制阀门发送气压信号，所述气压信号用于控制流量控制阀门的开度，从而决定药液流量的大小；所述模拟I/O模块连接于所述处理器模块，用于所述处理器模块交互信号的接收、转换及发送；所述电信号转气信号模块连接于流量控制阀门，用于将接收的喷液模拟信号转换为气压信号；所述流量控制阀门连接于所述电信号转气信号模块，用于依据所述气压信号形成开度，所述开度决定药液流量的大小；所述喷嘴连接于所述流量控制阀门，用于喷射所述流量控制阀门的药液；所述流量计连接于药液供应源与所述流量控制阀门之间，并与所述模拟I/O模块连接，用于测试所述流量控制阀门的流量，并将测得的流量模拟信号转为数字信号后与处理器模块中设定的流量值进行对比，根据两者相差的比例来调整处理器模块输出的模拟信号大小，最终使实际药液流量稳定到所述设定的流量值；所述常闭阀门连接于药液供应源与喷嘴之间的管路上，并通过所述数字I/O模块连接所述处理器模块，所述常闭阀门未接受到开启信号时，处于常闭状态，当所述处理器模块给所述模拟I/O模块发出喷液模拟信号的同时，给所述数字I/O模块发出开启信号，使所述常闭阀门开启而实现药液流通。

可选地，所述常闭阀门包括气动阀及电磁阀中的一种。

可选地，所述常闭阀门包括气动阀，所述化学品喷液设备还包括阀卡，所述气动阀连接于药液供应源与所述流量计之间，当所述处理器模块给所述模拟I/O模块发出喷液模拟信号的同时，给所述数字I/O模块发出开启信号，接着所述数字I/O模块控制阀卡打开相应的控制气管，从而开启对应药液的气动阀。

可选地，所述常闭阀门包括气动阀，所述化学品喷液设备还包括阀卡，所述气动阀连接于所述流量计与所述流量控制阀门之间，当所述处理器模块给所述模拟I/O模块发出喷液模拟信号的同时，给所述数字I/O模块发出开启信号，接着所述数字I/O模块控制阀卡打开相应的控制气管，从而开启对应药液的气动阀。

可选地，所述常闭阀门包括气动阀，所述化学品喷液设备还包括阀卡，所述气动阀连接于所述流量控制阀门与所述喷嘴之间，当所述处理器模块给所述模拟I/O模块发出喷液模拟信号的同时，给所述数字I/O模块发出开启信号，接着所述数字I/O模块控制阀卡打开相应的控制气管，从而开启对应药液的气动阀。

可选地，同一阀卡上接入多个所述化学品喷液设备，形成批量式晶圆清洗的化学品喷液系统。

可选地，所述批量式晶圆清洗的化学品喷液系统中，各所述化学品喷液设备的药液供应源供应不同的药液。

可选地，所述常闭阀门包括电磁阀，所述电磁阀连接于药液供应源与所述流量计之间，当所述处理器模块给所述模拟I/O模块发出喷液模拟信号的同时，给所述数字I/O模块发出开启信号，接着所述数字I/O模块控制开启对应药液的电磁阀。

可选地，所述常闭阀门包括电磁阀，所述电磁阀连接于所述流量计与所述流量控制阀门之间，当所述处理器模块给所述模拟I/O模块发出喷液模拟信号的同时，给所述数字I/O模块发出开启信号，接着所述数字I/O模块控制开启对应药液的电磁阀。

可选地，所述常闭阀门包括电磁阀，所述电磁阀连接于所述流量控制阀门与所述喷嘴之间，当所述处理器模块给所述模拟I/O模块发出喷液模拟信号的同时，给所述数字I/O模块发出开启信号，接着所述数字I/O模块控制开启对应药液的电磁阀。

可选地，多个所述化学品喷液设备共同形成批量式晶圆清洗的化学品喷液系统，在所述批量式晶圆清洗的化学品喷液系统中，各所述化学品喷液设备的药液供应源供应不同的药液。

可选地，所述药液供应源供应的药液包括氢氟酸、浓硫酸、浓盐酸、浓硝酸、氨水及双氧水中的一种或多种。

如上所述，本发明的具有安全装置的化学品喷液设备，具有以下有益效果：

本发明提供了一种具有安全装置的化学品喷液设备，可实现药液供应的自动化，同时兼具较高的安全性。

本发明的喷液系统中装设有常闭阀门，当机台喷液时，自动打开此常闭阀门，结束喷液后自动关闭此常闭阀门，基于此，即使此常闭阀门和流量控制阀门有一个出现内漏，药液也不会从喷嘴喷出，从而大大降低工艺隐患。同时，本发明即使流量控制阀有内漏，药液也无法通过常闭阀门，从而不会影响产品，可有效提高产品良率。

本发明只要常闭阀门和流量控制阀门有一个功能正常，即可保证药液不会意外从喷嘴喷出，同时常闭阀门在断电、断气的情况下仍能保证药液无法通过阀门，对操作人员具有双重安全保障，大大提高了设备的安全性。

本发明的常闭阀门的价格大约是流量控制阀门的十分之一左右，采用闭阀门和流量控制阀门的组合，可以有效降低设备成本。

附图说明

图1显示为本发明实施例1的具有安全装置的化学品喷液设备的结构示意图。

图2显示为本发明实施例1的批量式晶圆清洗的化学品喷液系统的结构示意图。

图3显示为本发明实施例2的具有安全装置的化学品喷液设备的结构示意图。

图4显示为本发明实施例3的具有安全装置的化学品喷液设备的结构示意图。

图5显示为本发明实施例4的具有安全装置的化学品喷液设备的结构示意图。

图6显示为本发明实施例5的具有安全装置的化学品喷液设备的结构示意图。

图7显示为本发明实施例6的具有安全装置的化学品喷液设备的结构示意图。

元件标号说明

101 处理器模块

102 模拟I/O模块

103 电信号转气信号模块

104 流量控制阀门

105 喷嘴

106 流量计

107 气动阀

207 电磁阀

108 数字I/O模块

109 药液供应源

110 阀卡

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员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与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。

在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

若批量式晶圆清洗机所使用的喷液系统中只有一个流量控制阀门来控制喷液开关。此喷液系统存在以下两种隐患：

1)工艺隐患：若氢氟酸和硝酸同时喷到硅片上，会腐蚀待清洗的晶圆。

2)安全隐患：若药液喷到操作员身上会造成安全事故。

基于以上所述，本发明提供一种具有安全装置的化学品喷液设备，以期达到双重保护的效果。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种具有安全装置的化学品喷液设备，所述化学品喷液设备包括：处理器模块101、模拟I/O模块102、电信号转气信号模块103、流量控制阀门104、喷嘴105、流量计106、常闭阀门及数字I/O模块108。

如图1所示，所述处理器模块101用于将流量的数字信号转为喷液模拟信号并通过电信号转气信号模块103向流量控制阀门104发送气压信号，所述气压信号用于控制流量控制阀门104的开度，从而决定药液流量的大小。

如图1所示，所述模拟I/O模块102连接于所述处理器模块101，用于所述处理器模块101交互信号的接收、转换及发送。

如图1所示，所述电信号转气信号模块103连接于流量控制阀门104，用于将接收的喷液模拟信号转换为气压信号。

如图1所示，所述流量控制阀门104连接于所述电信号转气信号模块103，用于依据所述气压信号形成开度，所述开度决定药液流量的大小。

所述喷嘴105连接于所述流量控制阀门104，用于喷射所述流量控制阀门104的药液。

所述流量计106连接于药液供应源109与所述流量控制阀门104之间，并与所述模拟I/O模块102连接，用于测试所述流量控制阀门104的流量，并将测得的流量模拟信号转为数字信号后与处理器模块101中设定的流量值进行对比，根据两者相差的比例来调整处理器模块101输出的模拟信号大小，最终使实际药液流量稳定到所述设定的流量值。

所述常闭阀门连接于药液供应源109与喷嘴105之间的管路上，并通过所述数字I/O模块108连接所述处理器模块101，所述常闭阀门未接受到开启信号时，处于常闭状态，当所述处理器模块101给所述模拟I/O模块102发出喷液模拟信号的同时，给所述数字I/O模块108发出开启信号，使所述常闭阀门开启而实现药液流通。所述药液供应源109供应的药液可以包括氢氟酸、浓硫酸、浓盐酸、浓硝酸、氨水及双氧水中的一种或多种。

如图1所示，在本实施例中，所述常闭阀门包括气动阀107，所述化学品喷液设备还包括阀卡110，所述气动阀107连接于药液供应源109与所述流量计106之间，当所述处理器模块101给所述模拟I/O模块102发出喷液模拟信号的同时，给所述数字I/O模块108发出开启信号，接着所述数字I/O模块108控制阀卡110打开相应的控制气管，从而开启对应药液的气动阀107。本发明的喷液系统中装设有常闭阀门，当机台喷液时，自动打开此常闭阀门，结束喷液后自动关闭此常闭阀门，基于此，即使此常闭阀门和流量控制阀门104有一个出现内漏，药液也不会从喷嘴105喷出，从而大大降低工艺隐患。同时，本发明即使流量控制阀有内漏，药液也无法通过常闭阀门，从而不会影响产品，可有效提高产品良率。本发明只要常闭阀门和流量控制阀门104有一个功能正常，即可保证药液不会意外从喷嘴105喷出，同时常闭阀门在断电、断气的情况下仍能保证药液无法通过阀门，对操作人员具有双重安全保障，大大提高了设备的安全性。本发明的常闭阀门的价格大约是流量控制阀门104的十分之一左右，采用闭阀门和流量控制阀门104的组合，可以有效降低设备成本。同时，由于清洗机台上的阀卡110有较多的空闲位置可接常闭阀门，不需要额外对清洗机台进行改动，具有较高的兼容性。下述表2显示为本发明的喷液系统与原喷液系统优缺点比较表。

表2改良后的喷液系统与原喷液系统优缺点比较表

如图2所示，本实施例还提供一种批量式晶圆清洗的化学品喷液系统，其在同一阀卡110上接入多个所述化学品喷液设备。

所述批量式晶圆清洗的化学品喷液系统中，各所述化学品喷液设备的药液供应源109供应不同的药液。

由于清洗机台中，药液罐和流量计106之间有一段很长的管路可以安装常闭阀门，且这个位置位于最前端，可以最大限度降低工艺隐患和安全隐患。

如图2所示，所述批量式晶圆清洗的化学品喷液系统的安装流程包括：

1)将批量式晶圆清洗机的六个药液罐及其药液输送管路用去离子水(DIW)全部冲洗干净后，开始进行喷液系统安装。

2)在药液罐和流量计106之间的管路中安装一个常闭气动阀107，所述气动阀107进出口尺寸与管路尺寸保持一致。其中，六种药液(氢氟酸、浓硫酸、浓盐酸、浓硝酸、氨水及双氧水)中只有硫酸的管路直径是二分之一英寸，其余五种药液均为八分之三英寸，如图2所示。

实施例2

如图3所示，本实施例提供一种具有安全装置的化学品喷液设备，其基本结构如实施例1，其中，与实施例1的不同之处在于：所述常闭阀门包括气动阀107，所述化学品喷液设备还包括阀卡110，所述气动阀107连接于所述流量计106与所述流量控制阀门104之间，当所述处理器模块101给所述模拟I/O模块102发出喷液模拟信号的同时，给所述数字I/O模块108发出开启信号，接着所述数字I/O模块108控制阀卡110打开相应的控制气管，从而开启对应药液的气动阀107。

实施例3

如图4所示，本实施例提供一种具有安全装置的化学品喷液设备，其基本结构如实施例1，其中，与实施例1的不同之处在于：所述常闭阀门包括气动阀107，所述化学品喷液设备还包括阀卡110，所述气动阀107连接于所述流量控制阀门104与所述喷嘴105之间，当所述处理器模块101给所述模拟I/O模块102发出喷液模拟信号的同时，给所述数字I/O模块108发出开启信号，接着所述数字I/O模块108控制阀卡110打开相应的控制气管，从而开启对应药液的气动阀107。

实施例4

如图5所示，本实施例提供一种具有安全装置的化学品喷液设备，其基本结构如实施例1，其中，与实施例1的不同之处在于：所述常闭阀门包括电磁阀207，所述电磁阀207连接于药液供应源109与所述流量计106之间，当所述处理器模块101给所述模拟I/O模块102发出喷液模拟信号的同时，给所述数字I/O模块108发出开启信号，接着所述数字I/O模块108控制开启对应药液的电磁阀207。

在本实施例中，多个所述化学品喷液设备共同形成批量式晶圆清洗的化学品喷液系统，在所述批量式晶圆清洗的化学品喷液系统中，各所述化学品喷液设备的药液供应源109供应不同的药液。

实施例5

如图6所示，本实施例提供一种具有安全装置的化学品喷液设备，其基本结构如实施例1，其中，与实施例1的不同之处在于：所述常闭阀门包括电磁阀207，所述电磁阀207连接于所述流量计106与所述流量控制阀门104之间，当所述处理器模块101给所述模拟I/O模块102发出喷液模拟信号的同时，给所述数字I/O模块108发出开启信号，接着所述数字I/O模块108控制开启对应药液的电磁阀207。

实施例6

如图7所示，本实施例提供一种具有安全装置的化学品喷液设备，其基本结构如实施例1，其中，与实施例1的不同之处在于：所述常闭阀门包括电磁阀207，所述电磁阀207连接于所述流量控制阀门104与所述喷嘴105之间，当所述处理器模块101给所述模拟I/O模块102发出喷液模拟信号的同时，给所述数字I/O模块108发出开启信号，接着所述数字I/O模块108控制开启对应药液的电磁阀207。

如上所述，本发明的具有安全装置的化学品喷液设备，具有以下有益效果：

本发明提供了一种具有安全装置的化学品喷液设备，可实现药液供应的自动化，同时兼具较高的安全性。

本发明的喷液系统中装设有常闭阀门，当机台喷液时，自动打开此常闭阀门，结束喷液后自动关闭此常闭阀门，基于此，即使此常闭阀门和流量控制阀门104有一个出现内漏，药液也不会从喷嘴105喷出，从而大大降低工艺隐患。同时，本发明即使流量控制阀有内漏，药液也无法通过常闭阀门，从而不会影响产品，可有效提高产品良率。

本发明只要常闭阀门和流量控制阀门104有一个功能正常，即可保证药液不会意外从喷嘴105喷出，同时常闭阀门在断电、断气的情况下仍能保证药液无法通过阀门，对操作人员具有双重安全保障，大大提高了设备的安全性。

本发明的常闭阀门的价格大约是流量控制阀门104的十分之一左右，采用闭阀门和流量控制阀门104的组合，可以有效降低设备成本。

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。

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。

Claims (6)

1.一种具有安全装置的化学品喷液设备，其特征在于，所述化学品喷液设备包括：处理器模块、模拟I/O模块、电信号转气信号模块、流量控制阀门、喷嘴、流量计、常闭阀门及数字I/O模块；

所述处理器模块用于将流量的数字信号转为喷液模拟信号并通过电信号转气信号模块向流量控制阀门发送气压信号，所述气压信号用于控制流量控制阀门的开度，从而决定药液流量的大小；

所述模拟I/O模块连接于所述处理器模块，用于处理器模块交互信号的接收、转换及发送；

所述电信号转气信号模块连接于流量控制阀门，用于将接收的喷液模拟信号转换为气压信号；

所述流量控制阀门连接于所述电信号转气信号模块，用于依据所述气压信号形成开度，所述开度决定药液流量的大小；

所述喷嘴连接于所述流量控制阀门，用于喷射所述流量控制阀门的药液；

所述流量计连接于药液供应源与所述流量控制阀门之间，并与所述模拟I/O模块连接，用于测试所述流量控制阀门的流量，并将测得的流量模拟信号转为数字信号后与处理器模块中设定的流量值进行对比，根据两者相差的比例来调整处理器模块输出的模拟信号大小，最终使实际药液流量稳定到所述设定的流量值；

所述常闭阀门连接于药液供应源与喷嘴之间的管路上，并通过所述数字I/O模块连接所述处理器模块，所述常闭阀门未接受到开启信号时，处于常闭状态，当所述处理器模块给所述模拟I/O模块发出喷液模拟信号的同时，给所述数字I/O模块发出开启信号，使所述常闭阀门开启而实现药液流通；

所述常闭阀门包括气动阀及电磁阀中的一种；当所述常闭阀门为气动阀时，所述化学品喷液设备还包括阀卡，所述气动阀连接于药液供应源与所述流量计之间，或所述气动阀连接于所述流量计与所述流量控制阀门之间，或所述气动阀连接于所述流量控制阀门与所述喷嘴之间；当所述常闭阀门为电磁阀时，所述电磁阀连接于药液供应源与所述流量计之间，或所述电磁阀连接于所述流量计与所述流量控制阀门之间，或所述电磁阀连接于所述流量控制阀门与所述喷嘴之间；

所述药液供应源供应的药液包括氢氟酸、浓硫酸、浓盐酸、浓硝酸、氨水及双氧水中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的具有安全装置的化学品喷液设备，其特征在于：所述常闭阀门为气动阀时，当所述处理器模块给所述模拟I/O模块发出喷液模拟信号的同时，给所述数字I/O模块发出开启信号，接着所述数字I/O模块控制阀卡打开相应的控制气管，从而开启对应药液的气动阀。

3.根据权利要求2所述的具有安全装置的化学品喷液设备，其特征在于：同一阀卡上接入多个所述化学品喷液设备，形成批量式晶圆清洗的化学品喷液系统。

4.根据权利要求3所述的具有安全装置的化学品喷液设备，其特征在于：所述批量式晶圆清洗的化学品喷液系统中，各所述化学品喷液设备的药液供应源供应不同的药液。

5.根据权利要求1所述的具有安全装置的化学品喷液设备，其特征在于：所述常闭阀门为电磁阀时，当所述处理器模块给所述模拟I/O模块发出喷液模拟信号的同时，给所述数字I/O模块发出开启信号，接着所述数字I/O模块控制开启对应药液的电磁阀。

6.根据权利要求5所述的具有安全装置的化学品喷液设备，其特征在于：多个所述化学品喷液设备共同形成批量式晶圆清洗的化学品喷液系统，在所述批量式晶圆清洗的化学品喷液系统中，各所述化学品喷液设备的药液供应源供应不同的药液。