TWI782376B - 半導體製程的系統和方法 - Google Patents

Abstract

本文提供半導體製程系統及方法，其中基於化學混合物之感測性質來自動控制含於水槽中之化學混合物中的化學物的量或濃度。在一些實施例中，半導體製程系統包括經配置以包含化學混合物之處理水槽。化學感測器經配置以感測化學混合物之一或更多性質。系統進一步包括電控閥，此電控閥經配置以基於化學混合物之所感測的一或更多個性質來調整第一化學物在化學混合物中之量。

Description

半導體製程的系統和方法

本揭露涉及一種半導體製程的系統和方法。

濕式化學處理水槽用於各種半導體製造製程中。例如，化學處理水槽用於蝕刻半導體晶圓或結構，移除蝕刻殘餘物，及用於從半導體晶圓或結構移除光阻劑。含在處理水槽內之濕化學物經常包含兩種或更多種化學物之混合物。

依據本揭露之部分實施例，一種半導體製程的系統包括一處理水槽、一化學感測器以及一電控閥。處理水槽經配置以包含一化學混合物，該化學混合物包括一第一化學物。化學感測器經配置以感測該化學混合物之一或更多個性質。電控閥經配置以基於該化學混合物之該感測的一或更多個性質來調整該第一化學物在該化學混合物中之一量。

依據本揭露之部分實施例，一種半導體製程的方法包括以下步驟。藉由一化學感測器感測一化學混合物在一處理水槽中之一或更多個性質。藉由控制電路系統，基於該化學混合物之該感測的一或更多個性質藉由選擇性地操作一電控閥，來控制一第一化學物在該化學混合物中之一 量。

依據本揭露之部分實施例，一種半導體製程的系統包括複數個處理水槽、一化學感測器、複數個第一入口閥以及控制電路系統。該等處理水槽經配置以包含一化學混合物。化學感測器經配置以感測該等處理水槽中每一者中的該化學混合物之一或更多個性質。該等第一入口閥中之每一者耦接在一第一液體之一供應器與該些處理水槽之一各別處理水槽的一內部之間。控制電路系統通訊耦接至該化學感測器及該等第一入口閥，該控制電路系統經配置以基於該化學混合物之該感測的一或更多個性質，藉由選擇性地操作該些第一入口閥來自動調整該第一液體在該化學混合物中之一量。

10:自動濃度控制系統

12:水槽

13:底部壁

14:外側壁

15:內側壁

16:水槽內部

17:溢出空間

20:化學混合物

21:第一入口導管

22:第二入口導管

23:第一入口閥

24:第二入口閥

25:第一液體供應器

26:第二液體供應器

30:循環迴路

31:出口導管

32:泵

33:第三入口導管

34:加熱器

36:過濾器

38:化學感測器

43:出口閥

44:第三入口閥

46:排放閥

51:循環迴路導管

52:循環迴路導管

53:循環迴路導管

54:循環迴路導管

55:排放導管

60:控制電路系統

62:控制器

64:通訊中心

66:電路系統

71:輸出信號

72:閥控制信號

73:狀態資訊信號

101:第一供給閥

102:第二供給閥

110:系統

112a:水槽

112b:水槽

112c:水槽

112d:水槽

121:第一入口導管

122:第二入口導管

123a:第一入口閥

123b:第一入口閥

123c:第一入口閥

123d:第一入口閥

124a:第二入口閥

124b:第二入口閥

124c:第二入口閥

124d:第二入口閥

125:第一液體供應器

126:第二液體供應器

130:循環迴路

131:出口導管

133:第三入口導管

143a:出口閥

143b:出口閥

143c:出口閥

143d:出口閥

144a:第三入口閥

144b:第三入口閥

144c:第三入口閥

144d:第三入口閥

146:排放閥

155:排放導管

210:自動濃度控制系統

237a:化學感測通道

237b:化學感測通道

237c:化學感測通道

237d:化學感測通道

238:化學感測器

410:電控閥

500:流程圖

502:操作

504:操作

當結合附圖閱讀時，根據以下詳細描述可更好地理解本揭示案的態樣。應注意，根據工業標準實踐，各種特徵未按比例繪製。事實上，為論述清楚，各特徵的尺寸可任意地增加或縮小。

第1圖為根據一些實施例圖示自動濃度控制系統的示意圖。

第2圖為根據一些實施例圖示另一自動濃度控制系統的示意圖。

第3圖為根據一些實施例圖示又一自動濃度控制系統的示意圖。

第4圖為根據一些實施例圖示控制電路系統之更多細節的示意圖，此控制電路系統可包含在第1圖至第3圖中任一者的自動濃度控制系統中。

第5圖為根據一些實施例圖示自動控制處理水槽中之化學混合物的化學物量的方法的流程圖。

以下揭示內容提供許多不同實施例或實例，以便實現所提供標的的不同特徵。下文描述部件及排列的特定實例以簡化本揭示內容。當然，此等實例僅為實例且不意欲為限制性。舉例而言，於隨後描述中第一特徵在第二特徵上方或在第二特徵上的形成可包括第一及第二特徵形成為直接接觸的實施例，以及亦可包括額外特徵可形成在第一及第二特徵之間，以使得第一及第二特徵可不直接接觸的實施例。另外，本揭示案在各實例中可重複元件符號及/或字母。此重複為出於簡單清楚的目的，並且本身不指示所論述各實施例及/或配置之間的關係。

另外，空間相對術語，諸如「在……之下」、「在……下方」、「下部」、「在……上方」、「上部」及類似者，在此為便於描述可用於描述諸圖中所圖示之一個元件或特徵與另一(些)元件或(多個)特徵的關係。除圖形中描繪的定向外，空間相對術語意圖是包含元件在使用或操作中的不同定向。設備可為不同朝向(旋轉90度或在其他的方向)及可因此同樣地解釋在本文使用的空間相對的描述詞。

本申請關於具有電控閥之半導體製程系統及方法，此電控閥用於自動調整處理水槽內化學混合物中之化學物(諸如水)量或濃度。

在一些濕化學處理系統中，包括一或更多閥(諸如化學濃度閥等)，其允許調整化學物流入含在處理水槽中之化學混合物中的化學物的量。通常藉由手動操作控制混合物中水含量之閥，調整化學混合物在半導體製程水槽內的濕氣或水含量。一般而言，操作者藉由化學物濃度計(諸如從Horiba半導體購得之化學物濃度計)來手動檢查化學物濃度。當調整閥時，監測濕氣或水含量以決定此調整正確還是適當。一旦操作者發現濃度為不可接受的(例如，傾向向上或向下)，操作者就手動調整閥以調節化學物進入處理水槽的流量。就人力而言，此舉是昂貴且時間密集的。

在各種實施例中，本揭示案提供系統及方法，其中化學感測器在處理水槽內之化學混合物中感測化學物(例如，水或濕氣)之一或更多個性質。包括電控閥及且該電控閥經利用以基於化學物在化學混合物中感測到的性質，來自動調整化學物在化學混合物中之量。

在一些實施例中，處理水槽中之化學混合物為用於移除殘餘物或光阻劑之蝕刻殘餘物清除劑或光阻劑剝離劑，及化學感測器感測水或濕氣在化學混合物中的量或濃度。由於藉由本揭示案之實施例促進的水含量監測及自動濃度調整，來精密控制化學混合物中濕氣或水的量。

第1圖為根據本揭示案之一或更多實施例圖示用於例如在半導體製程中使用之自動濃度控制系統10(本文可稱作系統10)的示意圖。第1圖中圖示之自動濃度控制系統10可例如與任意半導體製程工具一起使用或相結合，該半導體製程工具，諸如清洗工具、光阻劑移除工具、蝕刻相關半導體製程工具，諸如濕式蝕刻工具，或類似者；然而，本揭示案之實施例並不限於此。在各種實施例中，自動濃度控制系統10可為具有包含化學混合物之一或更多水槽的任何系統，其中使用自動濃度控制來控制此化學混合物之濃度。

自動濃度控制系統10包括水槽12。水槽12包括底部壁13及從底部壁13向上延伸之外側壁14。在一些實施例中，水槽12包括內側壁15，內側壁15從底部壁13向上延伸並相對於外側壁14向內橫向間隔開。在一些實施例中，內側壁15界定經配置以保存化學混合物20之水槽內部16。水槽12在第1圖中圖示為具有基本上立方形形狀；然而，實施例並不限於此。在各種實施例中，水槽12可具有適宜包含或保存大量化學混合物20的任何形狀，包括例如圓柱形形狀，或任意其他形狀。

化學混合物20可為任何化學混合物，例如，可用於半導體製程(諸如用於從半導體晶圓清洗或移除光阻劑)之任何液體化學混合物。在一些實施例中，水槽12包含或經配置以包含用於移除光阻劑之液體化學混合物20。在一些實施例中，化學混合物20為蝕刻殘餘物清除劑及正性光 阻劑剝離劑，其可為胺基液體化學混合物、基於氫氟(HF)酸的液體化學混合物，或適宜用於半導體製程中的任何其他液體化學混合物。

在一些實施例中，水槽12包括位於內側壁15與外側壁14之間的溢出空間17。當一些化學混合物20將溢出水槽內部16時，溢出空間17容納化學混合物20，由此防止化學混合物20溢出水槽12外。

系統10包括第一入口導管21及第二入口導管22。經由第一入口導管21將第一液體引入水槽內部16，及經由第二入口導管22將第二液體引入水槽內部16。第一入口閥23通訊耦接在第一液體供應器25與第一入口導管21之間，及第二入口閥24通訊耦接在第二液體供應器26與第二入口導管22之間。將一或更多泵(未示出)包含於系統10中，以供將第一液體及第二液體的流量輸送及供應進水槽12中。

第一液體及第二液體中之每一者可為化學混合物20之組成液體，及在一些實施例中，化學混合物20由第一液體及第二液體之均質混合物組成。在一些實施例中，第一液體包括用於清除光阻劑之液體化學物。在一些實施例中，第一液體包括蝕刻殘餘物清除劑或正性光阻劑剝離劑液體化學物，其可為胺基液體化學混合物、基於氫氟(HF)酸的液體化學混合物，或適宜用於半導體製程中的任何其他液體化學物。在一些實施例中，第二液體為水或去離子(deionized；DI)水。

將第一入口導管21之端部置於水槽內部16中，及在一些實施例中，將第一入口導管21之端部置於水槽12之底部壁13附近。類似地，將第二入口導管22之端部置於水槽內部16中，及在一些實施例中，將第二入口導管22之端部置於水槽12之底部壁13附近。

系統10進一步包括循環迴路30，化學混合物20可從出口導管31穿過循環迴路30經由第三入口導管33回到水槽內部16，出口導管31通訊耦接至水槽內部16。在一些實施例中，出口導管31之端部鄰近水槽12之底部壁13定位。在一些實施例中，循環迴路30混合化學混合物20，例如藉由透過循環迴路30再循環及混合化學混合物20之第一及第二液體。

在一些實施例中，循環迴路30包括泵32、加熱器34、及通訊耦接在出口導管31與第三入口導管33之間的過濾器36。另外，循環迴路30可包括出口閥43及第三入口閥44。複數個循環迴路導管51、52、53、54被歸入循環迴路30中，及將循環迴路30之部件彼此通訊耦接，如第1圖圖示。

在一些實施例中，經由第一循環迴路導管51將泵32通訊耦接至出口閥43，及經由第二循環迴路導管52將加熱器34通訊耦接至泵32之出口。在一些實施例中，經由第三循環迴路導管53將過濾器36通訊耦接至加熱器34之出口，及經由第四循環迴路導管54將過濾器36之出口通訊耦接至第三入口閥44。

在操作中，泵32將化學混合物20之流量從水槽內部16輸送穿過出口導管31、泵32、加熱器34、過濾器36、複數個循環迴路導管51、52、53、54，並穿過第三入口導管33回到水槽內部16。以此方式，經由循環迴路30將穿過第一及第二入口導管21、22單獨添加至水槽內部16的化學混合物20之液體組成(例如，第一及第二液體)徹底混合，以提供基本上均質的液體化學混合物20。

在一些實施例中，過濾器36可操作地將污染物、不需要的粒子、或可能存在於化學混合物20中之類似物過濾出去，如同經由循環迴路30輸送出去一樣。過濾器36可為用於從化學混合物20過濾此種污染物或不需要粒子的任意適宜過濾器，及過濾特性曲線可基於例如從化學混合物20過濾出或以其他方式從化學混合物20清除掉的污染物或粒子的尺寸、類型、化學成分、特徵或類似物而不同地選擇。

在一些實施例中，當化學混合物20經由循環迴路30輸送出去時，加熱器34將化學混合物20加熱至選定溫度。加熱器34可為用於加熱化學混合物20之任何適宜加熱器，及可將化學混合物20加熱至任何選定溫度。

在一些實施例中，系統10包括通訊耦接在循環迴路30(例如，第二循環迴路導管52)與排放導管55之間的排放閥46。排放閥46可操作以選擇性地排放流過循環迴路30的一些化學混合物20。

系統10進一步包括化學感測器38及電耦接至化學感測器38之控制電路系統60。化學感測器38可為可操作以感測化學混合物20之一或更多性質的任何感測器。在一些實施例中，化學感測器38為化學濃度監測器，其可操作以在化學混合物20中感測第一及第二液體化學物中之一或兩者的濃度。在一些實施例中，第二液體為水，及化學感測器38為化學濃度監測器，其可操作以感測水在化學混合物20中的濃度。在一些實施例中，化學感測器38為化學濃度監測器，其使用紫外線(UV)及近紅外線(NIR)吸收光譜法以即時量測化學混合物20之多個組分。

在一些實施例中，化學感測器38可經配置以感測與化學混合物20中水或濕氣相關聯的任何標誌。在一些實施例中，化學感測器38可為水濃度感測器、耐水性感測器等。在一些實施例中，化學感測器38藉由感測或檢測化學混合物20之電性質(例如，導電率、電阻等)來感測化學混合物20中之水或濕氣的量或濃度。化學混合物20之電性質可與化學混合物20中之水或濕氣的量相關聯，以便可基於化學混合物之電性質來決定或估計化學混合物20中水或濕氣的量或濃度。

控制電路系統60從化學感測器38接收指示化學混合物20之所感測性質的輸出信號。例如，在一些實施例中，接收自化學感測器38之輸出信號指示存在於化學混合物20中之第二液體(例如，水)的濃度。

在一些實施例中，第一入口閥23、第二入口閥24、 第三入口閥44、出口閥43或排放閥46中之至少一者為電控閥，其可操作以選擇性地控制或調整系統10中之流體流動。控制電路系統60電耦接或通訊耦接至第一入口閥23、第二入口閥24、第三入口閥44、出口閥43、或排放閥46中之至少一者，及控制電路系統60可操作以基於來自化學感測器38的指示化學混合物20之所感測性質的輸出信號，來控制此等閥的致動。

例如，在一些實施例中，第一入口閥23為電控閥，其基於由控制電路系統60輸出之控制信號而可控制，及控制電路系統60可基於化學混合物20之所感測性質(例如，基於化學混合物20中之第一液體或第二液體的濃度)來控制第一液體流過第一入口閥23的量。因而，第一入口閥23之操作可調整化學混合物20之一或多個性質，諸如藉由調整第一液體在化學混合物20中的濃度。

在一些實施例中，第二入口閥24為電控閥，其基於由控制電路系統60輸出之控制信號而可控制，及控制電路系統60可基於化學混合物20之所感測性質(例如，基於化學混合物20中之第二液體的濃度)來控制第二液體流過第二入口閥24的量。在一些實施例中，第二液體為水或DI水，及控制電路系統60基於化學混合物20中水的所感測濃度來控制DI水流過第二入口閥24並進入水槽12中的量。因而，第二入口閥24之操作可調整化學混合物20之一或多個性質，諸如藉由調整第二液體在化學混合物20中的濃度。例如，藉由選擇性打開第二入口閥24，可 將期望量的DI水引入化學混合物20中，由此增加化學混合物20中DI水的濃度。

類似地，第三入口閥44、出口閥43、及排放閥46可為電控閥，其可基於由控制電路系統60輸出之控制信號來控制。控制電路系統60可例如藉由選擇性地控制第三入口閥44的操作，來控制再循環回到水槽12中的化學混合物20的量。控制電路系統60可藉由選擇性地控制出口閥43的操作，來控制流入循環迴路30中的化學混合物20的量。控制電路系統60可例如藉由選擇性地控制排放閥46的操作，來控制從系統10中排放的化學混合物20的量。

在一些實施例中，控制電路系統60基於指示化學混合物20之所感測性質的化學感測器38之輸出信號，而自動控制第一入口閥23、第二入口閥24、第三入口閥44、出口閥43、或排放閥46中之一或更多者的操作。

可選擇性地控制第一入口閥23、第二入口閥24、第三入口閥44、出口閥43、及排放閥46，以具有處於全開位置與全閉位置之間的任何位置及包括全開位置及全閉位置的任何位置。因此，基於化學混合物20之一或更多個所感測性質，透過自控制電路系統60提供的自動控制，來精密控制流過第一入口閥23、第二入口閥24、第三入口閥44、出口閥43、及排放閥46中之任一者的量。

藉由選擇性及自動控制第一入口閥23、第二入口閥24、第三入口閥44、出口閥43、及排放閥46中一或 更多者，可依照需要，例如基於用於利用化學混合物20進行之特定半導體製程的方法，來精密控制化學混合物20以具有均勻及一致的化學成分。

在一些實施例中，化學混合物20包括一些量的水或濕氣，諸如DI水，其可為化學混合物20中之第二液體。在一些實施例中，精密控制化學混合物20中DI水的量，以便DI水組成化學混合物20之期望百分比。可依需要，例如取決於待由化學混合物20執行之特定半導體製程，來選擇化學混合物20中之DI水的量。在一些實施例中，藉由自動控制第一入口閥23、第二入口閥24、第三入口閥44、出口閥43及排放閥46中之一或更多者，將第二液體(例如，DI水)的量維持在閾值位準的1%偏差內的位準處。基於待由化學混合物20執行之特定半導體製程或藉由供待執行之半導體製程使用的方法，可決定閾值位準。

在一些實施例中，將第二液體(例如，DI水)的量維持在閾值位準之0.5%偏差內的位準處。在一些實施例中，將第二液體(例如，DI水)的量維持在閾值位準之0.1%偏差內的位準處。基於從化學感測器38提供至控制電路系統60之反饋，藉由系統10中之不同閥的操作，來自動控制化學混合物20中第二液體的量的維持。

在一些實施例中，第一液體包括蝕刻殘餘物清除劑或正性光阻劑剝離劑液體化學物，其可為胺基液體化學混合物、基於氫氟(HF)酸的液體化學混合物，或適宜用於半導體製程中的任何其他液體化學物。在一些實施例中，第 二液體為水或去離子(DI)水。

本文稍後將例如關於第4圖描述控制電路系統60之更多細節。

第2圖為根據本揭示案之一或更多實施例圖示例如在半導體製程中使用之自動濃度控制系統110的示意圖。第2圖中圖示之自動濃度控制系統110可例如與任意半導體製程工具一起使用或相結合，該半導體製程工具，諸如清洗工具、光阻劑移除工具、蝕刻相關半導體製程工具，諸如濕式蝕刻工具，或類似者；然而，本揭示案之實施例並不限於此。在各種實施例中，自動濃度控制系統110可為具有包含化學混合物之一或更多水槽的任何系統，其中使用自動濃度控制來控制此化學混合物之濃度。

第2圖中示出的自動濃度控制系統110可與關於第1圖示出及描述的自動濃度控制系統10基本上相同；然而，一個差異為第2圖之系統110包括含有化學混合物20之複數個水槽112a-112d。

舉例而言，如第2圖所示，在一些實施例中，系統110可包括四個或更多個水槽112a、112b、112c、112d。每個水槽可保存大量化學混合物20，諸如可用於半導體製程(諸如用於自半導體晶圓清洗或清除光阻劑)之液體化學混合物。在一些實施例中，水槽112a-112d包含或經配置以包含用於移除光阻劑之液體化學混合物。在一些實施例中，水槽112a-112d包含蝕刻殘餘物清除劑及正性光阻劑剝離劑，其可為胺基液體化學混合物、基 於氫氟(HF)酸的液體化學混合物，或適宜用於半導體製程中的任何其他液體化學混合物。

系統110之水槽112a-112d可與關於第1圖示出及描述的水槽12基本上相同，及水槽112a-112d可包括上文關於水槽12描述的任何特徵及功能性。當水槽112a-112d示出為圓柱形水槽時，在各種實施例中，水槽112a-112d可具有適宜保存大量流體(諸如化學混合物20)之任何形狀。

系統110包括第一入口導管121及第二入口導管122。經由第一入口導管121將第一液體引入水槽112a-112d之內部，及經由第二入口導管122將第二液體引入水槽112a-112d之內部。第一供給閥101通訊耦接在第一液體供應器125與第一入口導管121之間，及第二供給閥102通訊耦接在第二液體供應器126與第二入口導管122之間。

系統110包括複數個第一入口閥123a-123d，及第一入口閥123a-123d中每一者通訊耦接在第一入口導管121與各別水槽112a-112d之內部之間。系統110進一步包括複數個第二入口閥124a-124d，及第二入口閥124a-124d中每一者通訊耦接在第二入口導管122與各別水槽112a-112d之內部之間。

第一及第二液體中每一者可為化學混合物20之組成液體，其可與本文先前關於第1圖描述的相同。在一些實施例中，第一液體包括用於清除光阻劑之液體化學物。 在一些實施例中，第一液體包括蝕刻殘餘物清除劑或正性光阻劑剝離劑液體化學物，其可為胺基液體化學混合物、基於氫氟(HF)酸的液體化學混合物，或適宜用於半導體製程中的任何其他液體化學物。在一些實施例中，第二液體為水或去離子(DI)水。

系統110進一步包括循環迴路130，化學混合物20可從出口導管131穿過循環迴路130經由第三入口導管133回到水槽112a-112d的內部，出口導管131通訊耦接至水槽112a-112d的內部。循環迴路130可與關於第1圖示出及描述的循環迴路30基本上相同，及循環迴路130可包括本文先前關於循環迴路30描述之任何特徵及功能性。

如第2圖所示，循環迴路130包括泵32及感測器38，其在本文中先前關於第1圖所述。在一些實施例中，循環迴路130可進一步包括加熱器及過濾器，例如，如關於第1圖示出及描述。

系統110包括複數個出口閥143a-143d，其每一者通訊耦接在各別水槽112a-112d與出口導管131之間。另外，循環迴路130可包括複數個第三入口閥144a-144d，其每一者通訊耦接在第三入口導管133與各別水槽112a-112d之內部之間。

泵32可與本文先前關於第1圖描述之泵32基本上相同。在操作中，泵32將化學混合物20之流動從水槽112a-112d之內部輸送穿過出口導管131、穿過泵32、 並穿過第三入口導管133回到水槽112a-112d的內部。以此方式，經由循環迴路130將穿過第一及第二入口導管121、122單獨添加至水槽112a-112d的化學混合物20之液體組成(例如，第一及第二液體)徹底混合，以提供基本上均質的液體化學混合物20。

儘管未示出於第2圖中，但在一些實施例中，系統110可包括附加部件，諸如第1圖示出的加熱器及過濾器。例如，加熱器及過濾器可包含在循環迴路130內，且可通訊耦接至泵32，以便在操作期間將化學混合物20輸送穿過加熱器及過濾器。

在一些實施例中，系統110包括通訊耦接在循環迴路130(例如，出口導管131)與排放導管155之間的排放閥146。排放閥146可與關於第1圖描述的排放閥46基本上相同，及排放閥146可操作以選擇性地排放流過循環迴路130之一些化學混合物20。在一些實施例中，複數個排放閥146可包含在系統110中，例如，其中每個排放閥146通訊耦接在各別水槽112a-112d之出口與排放導管155之間。在此種實施例中，可例如藉由選擇性致動排放閥146，控制水槽112a-112d中每一者的單獨排放。

系統110進一步包括化學感測器38及電耦接至化學感測器38之控制電路系統60。化學感測器38可與先前關於第1圖描述之化學感測器38相同，及化學感測器38為可操作以感測化學混合物20之一或更多個性質的任 何感測器。在一些實施例中，化學感測器38為化學濃度監測器，其可操作以感測化學混合物20中之第一及第二液體化學物的一或兩者的濃度。在一些實施例中，第二液體為水，及化學感測器38為可操作以感測化學混合物20中水的濃度的化學濃度監測器。在一些實施例中，化學感測器38為化學濃度監測器，其使用紫外線(UV)及近紅外線(NIR)吸收光譜法以即時量測化學混合物20之多個組分。

控制電路系統60可與先前關於第1圖描述之控制電路系統60基本上相同，及控制電路系統60從化學感測器38接收指示化學混合物20之所感測性質的輸出信號。例如，在一些實施例中，接收自化學感測器38之輸出信號指示存在於化學混合物20中之第二液體(例如，水)的濃度。

在一些實施例中，第一供給閥101、第二供給閥102、第一入口閥123a-123d、第二入口閥124a-124d、第三入口閥144a-144d、出口閥143或排放閥146中之至少一者為電控閥，其可操作以選擇性地控制或調整系統10中之流體流動。控制電路系統60電耦接或通訊耦接至第一供給閥101、第二供給閥102、第一入口閥123a-123d、第二入口閥124a-124d、第三入口閥144a-144d、出口閥143、或排放閥146中之至少一者，及控制電路系統60可操作以基於來自化學感測器38的指示化學混合物20之所感測性質的輸出信號，來控制此等閥 的致動。

在一些實施例中，控制電路系統60基於指示化學混合物20之所感測性質的化學感測器38之輸出信號，而自動控制第一供給閥101、第二供給閥102、第一入口閥123a-123d、第二入口閥124a-124d、第三入口閥144a-144d、出口閥143、或排放閥146中之一或更多者的操作。

第一供給閥101、第二供給閥102、第一入口閥123a-123d、第二入口閥124a-124d、第三入口閥144a-144d、出口閥143或排放閥146可經選擇性地控制以具有位於全開位置與全閉位置之間的任何位置及包括全開位置及全閉位置的任何位置。因此，基於化學混合物20之所感測性質，透過控制電路系統60提供之自動控制，而精密控制流過第一供給閥101、第二供給閥102、第一入口閥123a-123d、第二入口閥124a-124d、第三入口閥144a-144d、出口閥143、或排放閥146中之一或更多者的量。

藉由選擇性及自動控制第一供給閥101、第二供給閥102、第一入口閥123a-123d、第二入口閥124a-124d、第三入口閥144a-144d、出口閥143、及排放閥146中一或更多者，化學混合物20經精密控制以具有如可需要的均勻及一致的化學成分，例如基於利用化學混合物20進行之特定半導體製程的方法。

第3圖為根據本揭示案之一或更多實施例圖示用 於例如在半導體製程中使用之自動濃度控制系統210的示意圖。第3圖中圖示之自動濃度控制系統210可例如與任意半導體製程工具一起使用或相結合，該半導體製程工具，諸如清洗工具、光阻劑移除工具、蝕刻相關半導體製程工具，諸如濕式蝕刻工具，或類似者；然而，本揭示案之實施例並不限於此。在各種實施例中，自動濃度控制系統210可為具有包含化學混合物之一或更多水槽的任何系統，其中使用自動濃度控制來控制此化學混合物之濃度。

第3圖中示出之自動濃度控制系統210可與關於第2圖示出及描述之自動濃度控制系統110基本上相同，且可包括自動濃度控制系統110之任何特徵及功能性。第3圖中所示系統210與第2圖中所示系統110之間的差異為系統210包括單獨通訊耦接至水槽112a-112d中每一者的化學感測器238。例如，化學感測器238可經由各別化學感測通道237a-237d通訊耦接至水槽112a-112d中每一者的內部。化學感測通道237a-237d因而將水槽112a-112d之每一者中的各別化學混合物的流量提供至化學感測器238。在一些實施例中，化學感測器238具有複數個通道，穿過此些通道可單獨接收並分析化學物。以此方式，水槽112a-112d之每一者中之化學混合物20可由化學感測器238單獨分析，控制電路系統60可接收與化學感測器238之複數個通道之每一通道相關聯的輸出信號，且每個輸出信號可指示水槽112a-112d之特定一者中化學混合物20之所感測性質。

感測器輸出導管231可通訊耦接在化學感測器238之出口與出口導管之間，因此由化學感測器238接收(例如，經由化學感測通道237a-237d)之化學混合物20可在由化學感測器238分析之後返回進入循環迴路130。

因此，控制電路系統60可基於化學混合物20之一或更多個所感測性質(例如，如由化學感測器238之複數個通道所感測)，獨立地自動控制系統210之各種閥(見第2圖)。

第4圖為根據本揭示案之一或更多實施例圖示控制電路系統60之更多細節的示意圖。

如第4圖圖示，控制電路系統60可包括控制器62、通訊中心64、及資料獲取(data acquisition；DAQ)電路系統66。

控制器62可包括電腦處理器、微處理器、微控制器等，或由電腦處理器、微處理器、微控制器等執行，其經配置以執行本文關於控制器描述之各種功能及操作。例如，控制器62可為由所儲存電腦程式選擇性致動或重新配置的電腦處理器，或包括此電腦處理器，或者可為用於執行本文描述之特徵及操作的特製計算平臺。在一些實施例中，控制器62可經配置以執行儲存於任何電腦可讀取儲存媒體中的軟體指令，任何電腦可讀取儲存媒體包括例如唯讀記憶體(read-only memory；ROM)、隨機存取記憶體(random access memory；RAM)、快閃記憶體、 硬磁碟驅動機、光儲存裝置、磁儲存裝置、電可擦除可程式化唯讀記憶體(electrically erasable programmable read-only memory；EEPROM)、有機儲存媒體等。

控制器62通訊耦接至化學感測器38。化學感測器38可為本文先前描述之任何化學感測器。在一些實施例中，化學感測器38可經配置以感測化學混合物之複數個通道，例如，如關於第2圖描述。

控制器62從化學感測器38接收輸出信號71，及此等輸出信號指示化學混合物20之所感測性質。例如，在一些實施例中，輸出信號71指示存在於化學混合物20中之化學物(諸如第二液體(例如，水))的濃度。控制器62基於化學混合物20之所感測性質而控制電控閥之操作。

基於化學混合物20之所感測性質，控制器62決定電控閥410中之一或更多者的調整。一或更多個電控閥410可包括本文先前描述之任何閥，諸如第一入口閥23、第二入口閥24、第三入口閥44、出口閥43、或排放閥46(見第1圖)中任一者，或第一供給閥101、第二供給閥102、第一入口閥123a-123d、第二入口閥124a-124d、第三入口閥144a-144d、出口閥143、及排放閥146(見第2圖)中任一者。

在一些實施例中，控制器62輸出一或更多個閥控制信號72，其控制電控閥410之開啟或關閉，且閥控制 信號72是基於接收自化學感測器38之輸出信號71。可單獨生成及單獨輸出閥控制信號72，以供控制電控閥410之任一者。在一些實施例中，控制器62輸出一或更多個閥控制信號72，其參考打開或關閉電控閥410的打開或關閉時間計數，以及閥控制信號72。

在一些實施例中，通訊中心64接收閥控制信號72並將閥控制信號72提供至DAQ電路系統66。通訊中心64可為或包括任何適當電路系統，以供接收閥控制信號72並將閥控制信號72提供至DAQ電路系統66。在一些實施例中，通訊中心64包括電路系統，其經配置以讀取與閥控制信號72相關聯之資訊，信號72指示待調整之電控閥410中特定一者，及傳遞閥控制信號72之一部分，以供將特定電控閥410控制至DAQ電路系統66之適當通道，此適當通道用於控制特定電控閥410。

DAQ電路系統66可為或包括任何適當電路系統，以供從通訊中心64接收閥控制信號72及基於所接收到的閥控制信號72控制電控閥410。在一些實施例中，DAQ電路系統66將接收自通訊中心64之閥控制信號72傳遞至適當電控閥410，由此控制電控閥410的操作。

在一些實施例中，通訊中心64及DAQ電路系統66中之一或兩者包括電或通訊部件，以供處理接收自控制器62的閥控制信號72，及將所處理的控制信號傳遞至電控閥410。在一些實施例中，電控閥410可為電磁閥，或基於所接收到的電控制信號而可控的任何其他類型的閥。

電控閥410輸出指示電控閥之可操作參數的狀態資訊信號73。例如，在一些實施例中，狀態資訊信號73指示電控閥之狀態或情況(例如，開啟或關閉)。在一些實施例中，狀態資訊信號73指示電控閥開啟之量或程度(例如，開啟百分比等)。

藉由電路控制系統60接收狀態資訊信號73。在一些實施例中，將狀態資訊信號73輸出至通訊中心64，其可處理狀態資訊信號73或以其他方式將狀態資訊信號73傳遞至控制器62。

在一些實施例中，控制器62基於來自化學感測器38之輸出信號71及基於指示電控閥410之當前狀態之狀態資訊信號73，而決定複數個電控閥410中之何者開啟或關閉。例如，若來自化學感測器38之輸出信號71指示水槽112a-112d(見第3圖)之特定一者的化學混合物20中的水含量低於目標範圍或目標閾值，則控制器62可決定應例如藉由增加流過關聯第二入口閥124a-124d之DI水的量而提供額外DI水。為了達到DI水的正確流量，控制器62可基於狀態資訊信號73決定關聯第二入口閥124a-124d的當前開放量，接著決定閥之進一步開放量以提供DI水的計算或決定流量，以便將化學混合物20中DI水的量提高到目標範圍或閾值量。當決定化學混合物20中DI水的量處於目標範圍或閾值量(例如，基於由化學感測器38感測)時，控制器62可控制閥關閉。

可經由任何適當通訊鏈路或通訊協定，例如，包括 經由一或更多區域網路、無線網路、專用線路、內部網路、國際網路等，可提供化學感測器38、控制器62、通訊中心64、DAQ電路系統66、及電控閥410之間的通訊。

在一些實施例中，化學感測器38經由RS232(其為串列通訊標準)與控制器62通訊。在一些實施例中，控制器62經由乙太網連接與通訊中心64通訊，及通訊中心64經由乙太網連接與DAQ電路系統66通訊。

在一些實施例中，控制電控閥410開啟或關閉，直到達到化學混合物20內的水含量或濕氣量。例如，藉由處理方法等，可指定特定水含量或濕氣量。特定水含量或濕氣量可由化學感測器38監測，及當達到特定量時，可關閉電控閥410中一或更多者。

第5圖為根據本揭示案之一或更多實施例圖示自動控制處理水槽中化學混合物的化學物之量的方法的流程圖500。

在操作502處，方法包括在處理水槽12中感測化學混合物20之一或更多性質的步驟。例如，藉由化學感測器38執行感測步驟。化學混合物20可為如本文先前描述之任何化學混合物。在一些實施例中，化學混合物20之所感測的一或更多性質包括化學混合物20中第一化學物的量或濃度。

在操作504，方法包括以下步驟：藉由控制電路系統60，基於化學混合物20之所感測的一或更多性質藉由選擇性地操作電控閥410，來控制化學混合物20中之 第一化學物的量。在一些實施例中，控制電路系統60決定電控閥410的可操作狀態，及基於電控閥410之所決定可操作狀態來選擇性地操作電控閥410。

本揭示案之實施例提供若干優勢。例如，本文提供之實施例可減少或除去閥之人工作業，以便調整化學混合物中水含量或濕氣量。這節省了與人工作業關聯之顯著時間及勞務成本。此外，本揭示案之實施例促進恰當的水含量更平穩地流入化學混合物中，如藉由自動操作電控閥來不斷監測及調整水含量及濕氣量。由於監測及自動調整電控閥，水或濕氣在化學混合物中之濃度及控制亦為穩定的及容易控制的。因為監測操作由本揭示案之系統自動地執行，所以可透過系統精密及容易地調整監測器頻率。此外，因為每個處理水槽可具有一或更多關聯電控閥，此等閥可單獨操作以便調整或最佳化每個處理水槽中的化學混合物，所以減少了處理水槽之間的交叉污染。

本揭示案之實施例進一步減少在處理水槽內處理之半導體結構(例如，半導體晶圓)中的缺陷。化學濃度之一些精確度在製造製程中非常重要。只要臨界濃度稍微改變，就可在晶圓上產生剝落或凹點(落下)缺陷並導致生產廢料情況。例如，化學混合物內(例如，蝕刻殘餘物清除劑及/或光阻劑剝離劑內)的水含量或濕氣量可損害半導體晶圓，如若其未精密控制的話。例如，可接受範圍外(其可取決於特定製程方法等)的水含量或濕氣量可在晶圓上導致剝落或凹陷缺陷，其可導致晶圓廢棄。這有利地 增加了生產半導體裝置之成本。然而，因為可精密監測及自動控制化學混合物內之水含量或濕氣量，所以本揭示案之實施例減少此類缺陷。

在各種實施例中，本揭示案提供具有電控閥之半導體製程系統及方法，電控閥可自動控制以調整處理水槽內化學混合物中的化學物(諸如水)之量或濃度。

系統更容易地節省空間及操作。

根據一個實施例，提供半導體製程系統，包括經配置以包含化學混合物(包括第一化學物)的處理。化學感測器經配置以感測化學混合物之一或更多個性質。系統進一步包括電控閥，此可電控制閥經配置以基於化學混合物之所感測的一或更多個性質來調整第一化學物在化學混合物中之量。在一些實施例中，化學混合物之感測一或更多性質包括第一化學物在化學混合物中之一濃度。第一化學物可為水。在一些實施例中，系統進一步包括通訊耦接至化學感測器的控制電路系統，控制電路系統經配置以基於化學混合物之感測的一或更多個性質來控制電控閥。在一些實施例中，控制電路系統通訊耦接至電控閥且經配置以接收指示電控閥之一狀態的一狀態資訊信號，控制電路系統進一步經配置以基於狀態資訊信號來控制電控閥。在一些實施例中，控制電路系統經配置以自動控制電控閥，以將第一化學物在化學混合物中之一濃度維持在一選定範圍內，及電控閥經配置以調整第一化學物流進化學混合物中之一量。在一些實施例中，控制電路系統經配置以自動控 制電控閥，以將第一化學物在化學混合物中之一濃度維持在一閾值濃度的1%偏差內。系統進一步包括一第一入口閥，其通訊耦接在一第一液體之一供應器與處理水槽之一內部之間。在一些實施例中，系統進一步包括一第二入口閥，其通訊耦接在一第二液體之一供應器與處理水槽之一內部之間。在一些實施例中，系統進一步包括一循環迴路，循環迴路包括一出口閥，其通訊耦接至處理水槽之內部，循環迴路包括一第三入口閥，其通訊耦接至處理水槽之內部。在一些實施例中，循環迴路包括一泵，其通訊耦接在出口閥與第三入口閥之間，泵經配置以將化學混合物之一流量從處理水槽之內部穿過出口閥輸送出去，並穿過第三入口閥輸送回至處理水槽的內部。化學感測器通訊耦接在出口閥與第三入口閥之間。在一些實施例中，循環迴路進一步包括一加熱器，其通訊耦接在出口閥與第三入口閥之間，加熱器經配置以加熱化學混合物之流量。在一些實施例中，在一些實施例中，循環迴路進一步包括一過濾器，其耦接在出口閥與第三入口閥之間，過濾器經配置以過濾化學混合物之流量。在一些實施例中，第一液體包括一蝕刻殘餘物清除劑或一光阻劑剝離劑中之至少一者，且第二液體可為水。

根據另一實施例，提供一種半導體製程的方法，包括以下步驟：藉由化學感測器，感測處理水槽中化學混合物之一或更多個性質。方法進一步包括以下步驟：藉由控制電路系統，基於化學混合物之所感測一或更多個性質藉 由選擇性操作電控閥，來控制化學混合物中第一化學物的量。在一些實施例中，此方法進一步包括藉由控制電路系統，決定電控閥之一可操作狀態，其中選擇性地操作電控閥包括：基於電控閥之決定的可操作狀態，來選擇性地操作電控閥。在一些實施例中，控制第一化學物在化學混合物中之量包括：將第一化學物在化學混合物中之一濃度維持在一選定範圍內，及電控閥經配置以調整第一化學物流入化學混合物中之一量。在一些實施例中，控制第一化學物在化學混合物中之量包括：將第一化學物在化學混合物中之一濃度維持在一閾值濃度之1%偏差內。在一些實施例中，選擇性地操作電控閥包括選擇性操作下列之至少一者：一第一入口閥，其通訊耦接在一第一液體之供應器與處理水槽之內部之間；一第二入口閥，其通訊耦接在一第二液體之供應器與處理水槽之內部之間；一出口閥，其通訊耦接至處理水槽之內部；一第三入口閥，其通訊耦接至處理水槽之內部；或一排放閥，其通訊耦接在處理水槽之內部與一排放導管之間。

根據又一實施例，提供一半導體製程的系統，包括經配置以包含化學混合物之複數個處理水槽。化學感測器經配置以感測此等處理水槽之每一者中的化學混合物之一或更多性質。複數個第一入口閥被包含在系統中，及此等第一入口閥之每一者耦接於第一液體之供應器與各別處理水槽之內部之間。控制電路系統通訊耦接至化學感測器及此些第一入口閥，及控制電路系統經配置以基於化學混合 物之所感測的一或更多個性質，藉由選擇性地操作此些第一入口閥來自動調整第一液體在化學混合物中之量。在一些實施例中，系統進一步包括複數個第二入口閥，該等第二入口閥中之每一者耦接在一第二液體之一供應器與該些處理水槽之一各別處理水槽的內部之間。在一些實施例中，系統進一步包括一循環迴路，循環迴路包括複數個出口閥，該等出口閥中之每一者耦接至該些處理水槽之一各別處理水槽的內部，循環迴路包括複數個第三入口閥，該等第三入口閥中之每一者耦接至該些處理水槽之一各別處理水槽的內部，循環迴路包括一泵，其通訊耦接在該些出口閥與該些第三入口閥之間，泵經配置以將化學混合物之一流量從該些處理水槽之內部穿過該些出口閥輸送出去，並穿過該些第三入口閥輸送回至該些處理水槽的內部。在一些實施例中，第一液體為水，且第二液體包括一蝕刻殘餘物清除劑或一光阻劑剝離劑中之至少一者。在一些實施例中，控制電路系統經配置以自動控制該些第一入口閥，以將一第一化學物在該化學混合物中之一濃度維持在一選定範圍內。

上文概述若干實施例之特徵，使得熟習此項技術者可更好地理解本揭示案之態樣。熟習此項技術者應瞭解，可容易使用本揭示案作為設計或修改其他製程及結構的基礎，以便實施本文所介紹的實施例的相同目的及/或實現相同優勢。熟習此項技術者亦應認識到，此類等效結構並未脫離本揭示案的精神及範疇，且可在不脫離本揭示案的精 神及範疇的情況下產生本文的各種變化、替代及更改。

上述各種實施例可組合以提供進一步實施例。根據上文詳細描述可對實施例進行這些及其他變化。通常，在以下申請專利範圍中，所使用的術語不應解釋為將申請專利範圍限制於說明書及申請專利範圍中揭示之特定實施例，而應解釋為包括所有可能實施例以及與此些請求項等同物的全部範圍。因此，申請專利範圍並不受限於本揭示案。

10:自動濃度控制系統

12:水槽

13:底部壁

14:外側壁

15:內側壁

16:水槽內部

17:溢出空間

20:化學混合物

21:第一入口導管

22:第二入口導管

23:第一入口閥

24:第二入口閥

25:第一液體供應器

26:第二液體供應器

30:循環迴路

31:出口導管

32:泵

33:第三入口導管

34:加熱器

36:過濾器

38:化學感測器

43:出口閥

44:第三入口閥

46:排放閥

51:循環迴路導管

52:循環迴路導管

53:循環迴路導管

54:循環迴路導管

55:排放導管

60:控制電路系統

Claims (10)

1. 一種半導體製程的系統，包括：一處理水槽，經配置以包含一化學混合物，該化學混合物包括一第一化學物；一泵，經配置以將該化學混合物之一流量從該處理水槽之一內部輸送出去，並將該化學混合物之該流量輸送回至該處理水槽的該內部；一化學感測器，經配置以感測從該泵的一下游流至該泵的一上游的該化學混合物之一或更多個性質；一入口導管，經配置以引入該第一化學物至該處理水槽中，其中該入口導管的一端部置於該處理水槽的一底部壁附近；及一電控閥，經配置以基於該化學混合物之該感測的一或更多個性質來調整該第一化學物在該化學混合物中之一量。
2. 如請求項1所述之系統，其中該化學混合物之該感測一或更多性質包括該第一化學物在該化學混合物中之一濃度。
3. 如請求項2所述之系統，其中該第一化學物為水。
4. 如請求項1所述之系統，進一步包括通訊耦接至該化學感測器的控制電路系統，該控制電路系統經配置以基於該化學混合物之該感測的一或更多個性質來控制該電控閥。
5. 如請求項4所述之系統，其中該控制電路系統通訊耦接至該電控閥且經配置以接收指示該電控閥之一狀態的一狀態資訊信號，該控制電路系統進一步經配置以基於該狀態資訊信號來控制該電控閥。
6. 如請求項4所述之系統，其中該控制電路系統經配置以自動控制該電控閥，以將該第一化學物在該化學混合物中之一濃度維持在一選定範圍內，及該電控閥經配置以調整該第一化學物流進該化學混合物中之一量。
7. 如請求項4所述之系統，其中該控制電路系統經配置以自動控制該電控閥，以將該第一化學物在該化學混合物中之一濃度維持在一閾值濃度的1%偏差內。
8. 如請求項1所述之系統，進一步包括：一第一入口閥，通訊耦接在一第一液體之一供應器與該處理水槽之該內部之間；一第二入口閥，通訊耦接在一第二液體之一供應器與該處理水槽之該內部之間；一循環迴路，包括：一出口閥，通訊耦接至該處理水槽之該內部；及一第三入口閥，通訊耦接至該處理水槽之該內部，且該泵通訊耦接在該出口閥與該第三入口閥之間，該泵經配置以將該化學混合物之該流量從該處理水槽之該內部穿過出口閥輸送出去，並穿過該第三入口閥輸送回至該處理水槽的該內部。
9. 一種半導體製程的方法，包括： 藉由複數個入口導管，引入一或多個化學物至一處理水槽中以形成一化學混合物，其中該一或多個化學物是從該處理水槽的一底部壁附近的一位置引入該處理水槽；藉由一泵，將在該處理水槽中之該化學混合物之一流量從該處理水槽之一內部輸送出去，並將該化學混合物之該流量輸送回至該處理水槽的該內部；藉由一化學感測器，感測從該泵的一下游流至該泵的一上游的該化學混合物之一或更多個性質；及藉由控制電路系統，基於該化學混合物之該感測的一或更多個性質藉由選擇性地操作一電控閥，來控制一第一化學物在該化學混合物中之一量。
10. 一種半導體製程的系統，包括：複數個處理水槽，經配置以包含一化學混合物；一化學感測器，經配置以感測該等處理水槽中每一者中的該化學混合物之一或更多個性質；複數個入口導管，經配置以引入一第一液體至其中一個該些處理水槽，其中該些入口導管之每一者的一端部置於其中一個該些處理水槽的一底部壁附近；複數個第一入口閥，該等第一入口閥中之每一者耦接在該第一液體之一供應器與該些處理水槽之一各別處理水槽的一內部之間，其中該些第一入口閥的每一者連接至該些入口導管的其中一者；複數個出口閥，該等出口閥中之每一者耦接在該些處理 水槽與一出口導管之間，且該化學感測器連接該等出口閥之每一者的一上游與一下游；及控制電路系統，通訊耦接至該化學感測器及該些第一入口閥，該控制電路系統經配置以基於該化學混合物之該感測的一或更多個性質，藉由選擇性地操作該些第一入口閥來自動調整該第一液體在該化學混合物中之一量。

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