技術領域

本發明總的涉及濕法清洗半導體器件中所使用的裝置、系統和方法。具體來說，本發明涉及這樣的系統，該系統可凈化、可再循環液體并可從待要被再循環的液體中清除不希望的氣體。

背景技術：

諸如集成電路那樣的微電子芯片是從相對大的半導體材料的晶片中制造的。該過程通常包括多個連續的步驟，這些步驟包括如下：用光刻法產生蝕刻掩膜；蝕刻由掩膜限定的材料層；通過濕法和干法化學技術的某種組合來除去光刻掩膜；在作進一步處理之前除去氧化層；沉淀材料層；和/或沖洗以除去殘余的化學品。光刻法掩膜可由稱作光阻材料的聚合物材料形成。在除去光阻材料的掩膜之后，通常進行最后的清洗步驟，該步驟稱作沖洗和/或濕法清洗。在某些系統中，清洗步驟也在其它處理步驟之間應用。

臭氧處理的去離子水(DIO₃-水)因其用于半導體工業中而知名，例如，用于濕法清洗工藝和/或鎢層的蝕刻。然而，DIO₃不是穩定的流體。例如，臭氧可以大約12分鐘的半衰期衰減(取決于溫度、水化學等)。目前的系統通常通過操作DIO₃的恒定流動來解決該問題，該方法既耗費大又浪費。

技術實現要素：

本發明的一個優點是，與運行流體遞送系統(例如，用于濕法晶片處理) 相關的成本降低。本發明的另一優點是，它可使用無顆粒的泵(例如，離心泵)。本發明的另一優點是，它可供應連續的DIO₃流，其比當前的系統浪費小。本發明的另一優點是，從流體遞送系統排出的廢氣可以是第二次的。本發明的另一優點是，可使用一個緊湊的容器。

在一個方面，本發明提供再循環臭氧化液體的系統。該系統包括接觸器，接觸器包括至少兩個入口和至少兩個出口。接觸器與第一接觸器入口處的第一流體源和第二接觸器入口處的第二液體源流體地連通，且第二接觸器入口接收氣體，該氣體清除來自第一接觸器入口處接收的液體的氣體的至少一部分。該清除的氣體在第一接觸器出口處流出接觸器。接觸器與第二接觸器出口處的第二液體源流體地連通，該接觸器排放至少一部分接觸器內的液體，排放的液體在第二接觸器出口處流出接觸器。接觸器包括與第一液體源流體地連通的第三入口，該第三入口允許第一液體源釋放環境壓力下的液體。

在某些實施例中，在第一接觸器入口處接收的液體的至少一部分包括通過第二接觸器出口從接觸器排放的液體的至少一部分。

在某些實施例中，接觸器包括與第三液體源流體地連通的第四入口，該第四入口從第三液體源接收新鮮液體，其替換從接觸器排出的液體的至少一部分。

在某些實施例中，接觸器包括任何填實的柱體、板柱體、或氣泡柱體。

在某些實施例中，該系統包括與接觸器流體地連通的第一泵，第一泵通過以下方式與接觸器流體地連通：a)與接觸器的第二出口流體地連通的第一泵的至少一個入口，以及b)與第二液體源流體地連通的第一泵的出口。

在某些實施例中，第一泵的出口通過接觸器的第四入口與接觸器流體地連通。

在某些實施例中，第一泵包括離心泵。

在某些實施例中，該系統包括自毀部件，自毀部件包括至少一個入口，該自毀部件的入口與第一接觸器出口流體地連通。在某些實施例中，自毀部件的入口接收由接觸器清除的氣體的至少一部分。

在某些實施例中，用清潔的干空氣(CDA)或其它惰性氣體，加熱或稀釋在自毀部件第一入口處接收的氣體。

在某些實施例中，自毀部件的出口排出在自毀部件入口處接收的清除的氣體的至少一部分。

在某些實施例中，測量自毀部件出口處的氣體流動，該信息用于系統的控制。

在某些實施例中，自毀部件使用催化劑來將接收的氣體轉換為氧氣，并通過自毀部件的出口排出氧氣。在某些實施例中，催化劑包括以下中的任何一個：(i)基于氧化錳的產物或(ii)基于碳的產物。

在某些實施例中，(i)在接觸器第一入口處接收或(ii)從接觸器第二出口處排出的任何液體包括臭氧化的去離子水(DIO₃)。

在某些實施例中，在接觸器第一入口處接收的氣體包括：(i)O₃，(ii)O₂，(iii)CO₂，(iv)N₂，(iv)清潔的干空氣(CDA)，(v)惰性氣體，(vi)摻雜氣體，(vii)廢氣，(viii)來自第二液體源的廢氣，或它們的任何組合。

在某些實施例中，從液體中清除的氣體的部分包括：(i)O₃，(ii)O₂，(iii)CO₂，或它們的任何組合。在某些實施例中，在接觸器第一入口處接收的氣體是來自第二液體源的廢氣。

在某些實施例中，第一液體源包括用于半導體制造工藝中的工具。

在某些實施例中，測量液體的溫度，通過熱交換器或丟棄掉液體來控制液體溫度。

在某些實施例中，第二液體源包括DIO₃水遞送系統。

在另一方面，本發明包括再循環臭氧化液體的系統。該系統包括第一接觸器，第一接觸器包括至少四個入口和至少兩個出口，其中，第一接觸器與第一接觸器第一入口處的第一液體源流體地連通，第一接觸器的第二入口接收氣體，該氣體清除來自在第一接觸器第一入口處接收的液體的氣體的第一部分，清除的氣體在第一接觸器第一出口處流出第一接觸器，第一接觸器排出接觸器內液體的至少一部分，排出的液體在第一接觸器第二出口處流出第一接觸器。該系統還包括第二接觸器，第二接觸器包括至少一個入口和至少一個出口，其中，第二接觸器在第二接觸器第一入口處和第二接觸器的第一出口處與第一接觸器流體地連通，第二接觸器的第一入口接收來自第一接觸器第一出口的液 體，第二接觸器清除來自液體的氣體的第二部分，第二接觸器的第一出口釋放具有清除的氣體的第二部分的液體，通過與第二接觸器的第一出口流體地連通的第一接觸器的第三入口，將液體排放到第一接觸器，且其中，第一接觸器包括與第一液體源流體地連通的第四入口，第一接觸器的第四入口允許第一液體源釋放環境壓力下的液體。

在另一方面，本發明提供再循環臭氧化液體的方法。該方法包括向接觸器供應液體和氣體；用氣體清除來自液體的氣體的至少一部分；以及從接觸器排放一部分的液體。

在某些實施例中，液體在環境壓力下供應到接觸器。

在某些實施例中，該方法包括將從接觸器排出的液體的至少一部分供應回到接觸器。

在某些實施例中，該方法包括用新鮮液體替換從接觸器排放出的液體的至少一部分。

在某些實施例中，該方法包括通過第一泵對從接觸器中排放出的液體加壓。

在某些實施例中，該方法包括通過第二泵從第一泵中除去至少一部分的氣體。

在某些實施例中，該方法包括用CDA或其它惰性氣體加熱或稀釋清除的氣體。

在某些實施例中，該方法包括將清除的氣體轉換為O₂。在某些實施例中，該方法包括輸出轉換的氣體。在某些實施例中，該方法包括測量輸出氣體的氣體流動并使用信息用于系統的控制。

在某些實施例中，該方法包括測量液體溫度和/或通過熱交換器或丟棄液體來控制液體溫度。

在某些實施例中，供應到接觸器的液體包括臭氧化的去離子水(DIO₃)。

在某些實施例中，氣體是(i)O₃，(ii)O₂，(iii)CO₂，(iv)N₂，(iv)清潔的干空氣(CDA)，(v)惰性氣體，(vi)摻雜氣體，(vii)廢氣，(viii)來自第二液體源的廢氣，或它們的任何組合。

在某些實施例中，從液體中清除出的氣體的部分包括(i)O₃，(ii)O₂，(iii)CO₂，或它們的任何組合。

在某些實施例中，液體從半導體制造工藝中所用的工具供應到接觸器。

附圖說明

參照以下結合附圖作的描述，可以更好地理解上述本發明的優點連同進一步的優點。附圖不必是按比例繪制；一般地是著重于說明發明的原理。

圖1A是根據本發明說明性實施例的用于再循環和回收液體(例如，臭氧化的去離子水)的系統的示意圖。

圖1B是根據本發明說明性實施例的用于再循環和回收液體(例如，臭氧化的去離子水)的系統的示意圖。

圖2A是流程圖，說明根據本發明說明性實施例的用于再循環液體的方法。以及

圖2B是流程圖，說明根據本發明說明性實施例的用于對液體除氣的方法。

具體實施方式

系統綜述

一般地，本發明包括回收和再使用從工具(例如，半導體工藝制造工具)中排出的液體的系統和方法。例如，臭氧化的去離子水(DIO₃)流體遞送系統可向半導體制造加工工具提供DIO₃。半導體制造工具排出一部分DIO₃(例如，未用過的部分)，由回收系統再擒獲該DIO₃。

一般地，回收系統用緩沖接觸器和泵(例如，離心泵)來再擒獲和再循環該排出的液體。由于液體可以無壓力(例如，處于環境壓力下)，所以，在流體遞送系統以及泵的任何入口處可避免出現氣泡。在泵將液體再循環回到流體遞送系統之前，回收系統可使用接觸器來清除來自液體中的一部分不希望的氣體。

圖1A示出根據本發明所示實施例的再循環和回收無壓力液體(例如，環境壓力下的臭氧化的去離子水)的系統100。依綜述來看，如此的系統例如在使用帶有無壓力液體出口的工具的半導體制造工藝中可以是有用的。目前的系統通常會浪費液體，因為目前的系統不是排掉任何多余的液體，就是不能合適地再循環無壓力的液體。從財經和環境的觀點來看，能夠回收和再循環無壓力 液體的系統是有利的。

系統100包括第一液體源(例如，“工具”)110、第二液體源(例如，“流體遞送系統”)120，以及回收系統140。

工具

在所示的實施例中，工具110執行一個或多個半導體制造工藝(例如，蝕刻或清洗半導體晶片)。在某些實施例中，工具110可執行有關半導體制造或其它方面的其它類型的過程。工具110包括與遞送系統120流體地連通的液體入口111，以及與回收系統140流體地連通的液體出口112、113。在某些實施例中，工具110包括多個工具。在某些實施例中，工具110包括任何數量的入口和/或出口。

流體遞送系統

所示的流體遞送系統120可產生流體和向工具110和回收系統140遞送流體(即，液體和/或氣體)。流體遞送系統120可從系統140中接收回收的液體，這將在下文中進一步討論。在某些實施例中，流體遞送系統120包括LIQUOZON系統。

在所示的實施例中，流體遞送系統120包括：(i)與工具110流體地連通的液體出口121，(ii)與回收系統140流體地連通的液體入口122，以及(iii)與回收系統140流體地連通的氣體出口123。本技術領域內技術人員認識到，其它的實施例可包括更多或更少的如此入口和/或出口。

在各種實施例中，液體是臭氧化的去離子水(DIO₃)、去離子水(DI-水)、超純水(UPW)、氫－氟化物(HF)、酸、堿、溶劑，或它們的任何組合。在各種實施例中，氣體是氧氣(O₂)、二氧化碳(CO₂)、臭氧(O₃)、(N₂)清潔干空氣(CDA)、廢氣(例如，來自流體遞送系統110)，或它們的任何組合。本技術領域內技術人員認識到，這些舉例只是可由流體遞送系統120產生和遞送的液體和氣體的幾個實例而已，而其它實施例可包括其它的氣體和/或液體，以代替這里討論的氣體和/或液體，或添加到它們中去。

回收系統

一般地，回收系統140回收從工具110中排出的液體，以再循環到流體遞送系統120和工具110。在所示的實施例中，回收系統140包括緩沖接觸器(或 “接觸器”)150、第一泵160、自毀部件170、第二泵180、第三液體源(或，“新鮮液體源”)185，以及相關的閥V1-V8和傳感器158、175。在某些實施例中，液體是無壓力的液體。

緩沖接觸器

所示的接觸器150便于再循環和回收由工具110輸出的無壓力液體(例如，環境壓力下的液體)。具體來說，接觸器150(i)在液體再循環回到流體遞送系統120和工具110之前，從液體中清除有害或不要的氣體，以及(ii)可允許系統100操控變化的再循環流動。可借助于液體緩沖來操控該變化的再循環流動。接觸器(緩沖器)的新鮮水可富含需要的氣體，例如，以便允許在第二液體源120中實施穩定的濃度控制。在所示的實施例中，接觸器150可以是柱體、多柱體或其它合適的形狀。例如，接觸器150可以是一個或多個填塞的柱體、板柱體，和/或氣泡柱體。

在所示的實施例中，接觸器150包括：(i)入口151-154，以及(ii)出口155-157。某些實施例可使用更多或更少數量的入口和/或出口。接觸器150通過接觸器入口151、152與工具110流體地連通。具體來說，入口151、152分別接收由工具110在出口112、113處釋放的液體(例如，DIO₃)。液體可處于環境壓力下(即，無壓力)?？赏ㄟ^在兩個入口151、152之間將液體分流到接觸器150，便可維持工具110的無壓力出口。例如，這可防止工具110出口處的抽吸現象，該現象會造成中斷來自工具110的液體流動的負壓。第一液體源110的兩個出口112和113可連接到接觸器150的排放管線的兩個入口151和152。介于工具出口112和接觸器入口151之間的排放管線可近似為15mm。介于工具出口113和接觸器入口152之間的排放管線可近似為6.55mm。該長度量級上的排放管線比直徑為40mm的排放管線便宜。

在所示的實施例中，接觸器150通過接觸器入口153與遞送系統120流體地連通。流體遞送系統120的出口123可向接觸器150供應氣體或氣體的混合物。由流體遞送系統120供應的氣體可用來清除來自接觸器150內液體的一部分的氣體，諸如臭氧。供應的氣體例如可包括：(i)O₃，(ii)O₂，(iii)CO₂，(iv)N₂，(iv)清潔的干空氣(CDA)，(v)惰性氣體，(vi)摻雜氣體，(vii)廢氣，(viii)來自流體遞送系統120的廢氣，或它們的任何組合。

接觸器150通過入口154與新鮮液體源185流體地連通。在所示的實施例中，新鮮液體源185向接觸器150供應新鮮液體，例如，超純水(UPW)。該UPW可替換從接觸器150中排出的液體，例如，通過出口156進行再循環，或通過出口157進行處置。在某些實施例中，新鮮液體源185可以是流體遞送系統120的一部分。

來自新鮮液體源185的液體流可基于液位傳感器158，該傳感器監控和/或控制接觸器150內的流體液位。液位傳感器158例如確保接觸器150內的液體液位保持在所需的液位(例如，不太低或不太高)內。

接觸器150通過接觸器出口155與自毀部件170流體地連通。如上文和下面所要討論的，在液體再循環之前，可從接觸器150內的液體中清除有害或不要的氣體(例如，O₃)。在所示的實施例中，清除的氣體(例如，O₃)從接觸器出口155排放到自毀部件170的入口171。

自毀部件

所示的自毀部件170將從接觸器150中排放出的氣體的至少一部分(例如，臭氧)轉換為第二氣體(例如，氧氣)。自毀部件170可將從接觸器150排出的有害或不要的氣體，轉換為例如通過出口172可安全地釋放到周圍環境中的氣體。在所示的實施例中，自毀部件170使用一種或多種催化劑(例如，帶有某些添加的碳基產物的氧化錳(例如，carulite))來有效地將清除的氣體(例如，臭氧)轉換為第二氣體(例如，氧氣)。

離心泵

所示的第一泵160通過出口156從接觸器150抽取液體以作再循環，并可對液體加壓，例如，以便給工具110使用。泵160可另外將液體的一部分泵送到流體遞送系統120、第二泵180，和/或返回到接觸器150。在所示的實施例中，第一泵160是離心泵，但在其它的實施例中它可以是其它類型的泵(例如，隔膜泵等)。泵160與以下部件流體地連通：(i)通過泵入口161和泵出口162連通接觸器150，(ii)通過泵出口162與流體遞送系統120連通，以及可供選擇地(iii)通過泵出口162、163與第二泵180連通。

液體注射泵

所示的第二泵180以小量的加壓DIO₃運行，以從第一泵160移去氣體(例 如，CO₂)，例如，以避免泵160內氣體富集。替代地，第二泵180可用CDA代替DIO₃來運行。在所示的實施例中，第二泵180是液體注射泵。某些實施例可使用其它類型的泵，或完全放棄第二泵。

熱交換器

一般地，泵150內液體溫度隨著泵160循環而升高。為了維持回收系統140以及全部系統100合適的運行，液體可保持在一定的溫度窗內(例如，20至24℃)。在某些實施例中，使用熱交換器來保持液體溫度(例如，在所需溫度窗內)。熱交換器可與第二泵180并聯。在其它的實施例中，通過從泵160中排放一部分熱液體來維持液體的溫度。

閥

在所示的實施例中，閥V1-V8控制著系統100諸部件之間或部件自身內的的氣體和液體流動。例如，閥V1-V8可包括以下的任何一種：雙通閥、止回閥、導閥、流量限制器、調節閥、受控閥、本技術領域內技術人員熟知的任何閥，和/或它們的任何組合。盡管這里顯示了閥V1-V8，但本技術領域內技術人員認識到某些實施例可使用或多或少如此的閥。

傳感器

系統140可包括多個傳感器，諸如液位(注：對于液體是指液位，對于氣體是指氣位或氣體水平，全文同)傳感器158和氣體流量計175。傳感器158可用來監控和/或控制接觸器150內的液體和/或氣體的液位。所示的氣體流量計175監控由自毀部件170通過出口172排出的氣體的流量。該信息可用于系統的控制。例如，氣體流量計175可比液位傳感器158可探測到變化更快地對接觸器液體含量的體積變化作出反應。例如，由于液體通過接觸器150緩慢滴流，液位的變化可能會滯后。來自氣體流量計175的信息可允許更好地動態系統控制和系統穩定以例如確保足夠的液體供應給第二液體源120。液位傳感器158可提供穩態狀態液位的指示。

另外的傳感器(未示出)也可用來監控和/或控制諸如系統140其它部分內氣體和液體的流量或壓力之類的參數。

第二接觸器

在某些實施例中，第二接觸器用來從液體中進一步清除不要的氣體。圖1A 是根據本發明所示實施例的用來再循環和回收液體(例如，臭氧化的去離子水)的系統示意圖102。第二接觸器190與第一接觸器150、泵160、泵180、第三液體源185、第二液體源122和液位191流體地連通。

第二接觸器190在第二接觸器190第一入口193處通過出口156接收來自第一接觸器150的液體，該液體具有被第一接觸器150清除出的不要的氣體的第一部分。泵180和閥V9可起作真空作用，以允許來自第一控制器150的液體流向第二接觸器190。

第二接觸器190在第二接觸器入口194處接受來自第三液體源185的液體(例如，超純水)。第二接觸器190從液體中清除不要氣體的第二部分。第二接觸器190具有從出口192被泵160抽出的液體。流出第二接觸器190的液體的第一部分通過入口122流入第二液體源120。流出第二接觸器190的液體的第二部分通過入口154回流入接觸器150內。

第二接觸器190與液位191連通。液位191可檢測第二接觸器190內的流體液位。

圖2A(再循環工藝)和2B(脫氣工藝)是流程圖，示出根據本發明所示示范實施例的用來再循環和回收液體的示范方法。為說明目的，再循環和脫氣在圖2A和圖2B中分別顯示為兩個分開的流程圖。盡管諸步驟在特定的順序中討論，但本技術領域內技術人員認識到，諸步驟還可以不同的順序執行，或相對于一個圖或兩個圖，與其它步驟同時執行。

再循環方法

具體來說，圖2A是流程圖，示出根據本發明所示實施例的示范再循環的方法。

在步驟200中，液體(例如，DIO₃)從第二液體源(例如，如以上圖1A中所述的流體遞送系統120)供應到第一液體源(例如，如以上圖1A中所述的工具110)。例如，參照圖1A，液體可通過流體遞送系統出口121供應到工具入口111。

在步驟210中，接觸器(例如，如以上圖1A中所述的接觸器150)從第一液體源(例如，如以上圖1A中所述的接觸器入口151、152)接收處于環境壓力下的液體。例如，通過允許流出接觸器入口152的氣體通過出口113從第一 液體源110到液體出口112，可保持該環境壓力。例如，該構造在第一液體源內保持一致的流動控制，并防止在其任何的出口處形成負壓。

在步驟220中，接觸器排放從第一液體源接收的液體的一部分。具體來說，第一泵(例如，如以上圖1A中所述的離心泵160)從接觸器(例如，通過如以上圖1A中所述的接觸器出口156)泵送液體。排放的液體可由第一泵來加壓，如步驟230中所示。

當第一泵中液體在循環時，液體吸收用來運行第一泵的電能，由此，升高液體的溫度。為了保持連續的再循環，要監控和控制液體溫度，如步驟240中所示。在某些實施例中，熱交換器(例如，如以上圖1A中所述的熱交換器)用來確保液體保持在許可的運行溫度內(例如，20至24℃)。添加或替代使用熱交換器，一部分熱的液體可從第一泵排走，以便保持合適的溫度窗。

為了確保第一泵中形成的氣體不干擾其運行，可用可選擇的第二泵(例如，如以上圖1A中所述的液體注射泵180)從第一泵中去除氣體，如步驟250中所示。

在步驟260中，用來自第三液體源(例如，如以上圖1A中所述的第三液體源185)的新鮮液體(例如，UPW)來替代從接觸器中排出的液體。由于新鮮液體可能不含有必要的氣體(例如，臭氧)，所以，可將來自流體遞送系統的廢氣供應到接觸器，以便在其中保持恒定的或基本上恒定的氣體(例如，臭氧)濃度。

接觸器內的液體液位通過傳感器(例如，如以上圖1A中所述的液位傳感器158)進行監控，來自第三液體源的流量受控，以確保接觸器內最佳的液體液位。從第三液體源到接觸器可有新鮮液體的線性的流量。

在步驟270中，第一泵將一部分液體泵送到流體遞送系統120(例如，如以上圖1A中所述的入口122處)，而一部分液體返回到接觸器。在某些實施例中，在新鮮液體被接觸器(例如，如以上圖1A中所述的通過入口154)接收之前，泵送回到接觸器的液體與來自第三液體源的新鮮液體混合。來自第一泵的一部分液體與新鮮液體的混合，例如，可確保接觸器內液體維持合適的氣體(例如，臭氧)水平，因為新鮮液體不可能含有要求的氣體。

脫氣方法

具體來說，圖2B是流程圖，示出根據本發明一個實施例的示范脫氣方法。

在步驟300中，接觸器(例如，如以上圖1A中所述的接觸器150)在接觸器入口處接收來自第二液體源(例如，如以上圖1A中所述的流體遞送系統120)的一種或多種氣體。例如，參照圖1A，氣體可從流體遞送系統出口123供應到接觸器入口153。一種或多種氣體可以是：(i)O₃，(ii)O₂，(iii)CO₂，(iv)N₂，(iv)清潔的干空氣(CDA)，(v)惰性氣體，(vi)摻雜氣體，(vii)廢氣，(viii)來自第二液體源的廢氣，或它們的任何組合。

在步驟310中，接收的氣體從接觸器中的液體清除一部分有害或不要的氣體(例如，臭氧)。例如，由于液體中不要的或有害的氣體的不同分壓力，所以氣體可被清除。清除的氣體從接觸器排放到自毀部件(例如，如以上圖1A中所述的自毀部件170)，如步驟320中所示。例如，參照圖1A，清除的氣體可從接觸器出口155排放到自毀部件入口171。可選地，清除的氣體可被加熱和/或用CDA或其它惰性氣體來稀釋，例如，以減小氣體的露點，由此，防止或減小自毀部件170內的冷凝，如步驟330中所示。

在步驟340中，自毀部件將清除的氣體(例如，臭氧)轉換為第二氣體(例如，氧氣)。如以上圖1A中所述，自毀部件可使用一個或多個催化劑(例如，帶有某些附加的碳基產物的氧化錳)來將清除的氣體轉換為第二氣體。第二氣體然后通過自毀部件的出口，以安全的方式釋放或排放到周圍環境中，如步驟350中所示。例如，參照圖1A，第二氣體可通過自毀部件出口172排放。

在步驟360中，測量自毀部件出口處的氣體流動。該測量可用于系統的控制。例如，參照圖1A，氣體流量計175可測量自毀部件出口處172的氣體流動。

本技術領域內技術人員將會想到，對于這里所描述內容可作出各種變化、修改和其它的實施方式，而不會脫離本發明的精神和范圍。因此，本發明不只局限于前面說明性的描述。