專利名稱：一種在線spm生成系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及專門適用于制造或處理半導體或固體器件或其部件的方法或設備，尤其適用于集成電路工藝中光致抗蝕材料的剝離劑的處理。
背景技術：
在半導體、集成電路、光伏產品等電子產品制造過程中，需要對以半導體晶片和光掩模板為代表的各種基板進行光刻處理，這些基板還包括液晶顯示器、等離子體顯示器用玻璃基板、光盤母版、磁盤、光磁盤母版等，以下統稱為基板。需要使用光致抗蝕材料(光刻膠)在基板上形成集成電路和半導體器件的布局圖案或者其它電路圖案和數據圖案。基板完成曝光、顯影、刻蝕等加工工藝之后，需要去除基板表面殘留的光刻膠。硫酸與過氧化氫的混合物是微電子行業普遍使用的清洗藥液。SPM的主要用途是用來清洗基板上的有機殘留物。SPM清洗有機殘留物的主要工作原理是利用SPM的強氧化性將有機物脫水并氧化成二氧化碳和水。傳統的SPM生成系統是將硫酸和過氧化氫按一定比例置于一容器中混合，并對混合物加熱至一定的溫度，被清洗的對象浸沒在此混合液中清洗，此種生成系統的SPM重復使用，需定期更換。由于過氧化氫在加熱和酸性條件下容易分解，故此類SPM生成系統的活性具有不穩定性，而且由于SPM的重復使用，會造成對清洗對象的交叉污染。此外，因使用過程中化學藥液會逐漸稀釋，而增加基板浸泡時間又會造成臨界尺寸損失(criticaldimension loss)，造成臨界尺寸損失的原因是清洗過程中使用的化學藥劑對基板上的(金屬鉻)線條的腐蝕造成線條的變細。另外一種工藝是通過旋轉噴淋方法去除光掩模板上的光刻膠，該去膠方法相對于傳統的深槽式浸泡式能夠有效節省耗酸量，由于藥液活性強，去膠后藥液直接排掉不再循環使用，不會造成交叉污染，去膠效果相對穩定。中國發明專利“基板處理裝置及基板處理方法”(中國發明專利號ZL200410098053. 8公開號CN1624871)公開了一種基板處理裝置，含至少兩種單元、對至少兩種單元進行基板搬入/搬出的基板搬送機構。至少兩種單元可從下述單元選擇藥液處理單元；擦洗清洗單元，聚合物除去單元，周端面處理單元，氣相處理單元等。其中的藥液處理單元，通過使硫酸及過氧化氫溶液在混合閥中混合，生成包含具有強氧化力的H2S05的硫酸過氧化氫溶液(SPM)，作為抗蝕劑剝離液，從移動噴嘴中排出到基板的表面進行基板處理。中國發明專利申請“電子束膠光掩模板的去膠方法及其裝置”(申請號201010156909. 8公開號CN101794089)公開了一種電子束膠光掩模板的去膠裝置，該裝置的外槽體的槽壁四周安裝有上噴嘴、底板有排液流道；內槽體通過支承架安裝在外槽體內，托架的托盤設置在內槽體內，托盤上設有與藥液流道相通的藥液下出口和藥液側出口及下噴嘴；支座的藥液混合腔與托架上的藥液流道相通，支座與藥液混合腔相通的兩個獨立進藥孔其出口設有單向閥、進口與藥液管道連接。該裝置將光掩模板平放在托盤的支承座上，將加熱至50 120°C的濃硫酸與過氧化氫按體積比以2 12:1在支座的藥液混合腔內混合,并注入至內槽體內，當藥液淹沒光掩模板后,停止藥液注入,將光掩模板浸泡I 10分鐘,去除光掩模板表面的光刻膠。[0004]SPM混合液的混合比例、活性、溫度以及SPM的噴淋方式和噴淋流量等對于基板處理的質量和效率有著至關重要的影響，處理不當會因藥液的腐蝕造成臨界尺寸損失和表層材料釕(Ru)的反光率降低，這對于32nm及以上的高端半導體工藝來說可能是致命的傷害。然而，上述專利和專利申請并未對SPM的混合比例、活性、溫度以及SPM的噴淋方式和噴淋流量的控制提供有效的技術方案。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種適用于半導體或固體器件或其部件的清洗液的在線SPM生成系統，解決混合比例、流量和溫度穩定可實時控制和調整的SPM混合液供給，以及實現SPM混合液的混合比例可以寬范圍調節的技術問題。本實用新型解決上述技術問題所采用的技術方案是一種在線SPM生成系統，包括H2S04供給單元，H202供給單元，SPM混合噴淋單元和控制單元，其特征在于所述的H2S04供給單元包括H2S04流量控制元件,所述的H2S04流量控制元件通過H2S04輸送管路連接到所述的SPM混合噴淋單元；所述的H202供給單元包括H202流量控制元件,所述的H202流量控制元件通過H202輸送管路連接到所述的SPM混合噴淋單元；所述的SPM混合噴淋單元包括一個SPM混合元件和至少一個SPM噴淋頭；所述的SPM混合元件包括至少兩個輸入端和一個SPM輸出端，所述的H2S04流量控制元件通過H2S04輸送管路連接到SPM混合元件的第一輸入端，所述的H202流量控制元件通過H202輸送管路連接到SPM混合元件的第二輸入端，所述的SPM混合元件的SPM輸出端連接到所述的SPM噴淋頭；所述的控制單元包括第一流量計,第二流量計,A/D轉換單元,工藝參數輸入單元，控制運算單元和隔離驅動單元；所述的第一流量計串聯連接在H2S04輸送管路中，所述的第二流量計串聯連接在H202輸送管路中；所述的第一流量計和第二流量計的流量檢測輸出端，分別連接到A/D轉換單元的一個模擬量輸入端；所述A/D轉換單元的數字輸出端連接到所述的控制運算單元的輸入端；所述控制運算單元通過所述的工藝參數輸入單元的連接外部HMI終端或者上級控制計算機網絡；所述的控制運算單元通過隔離驅動單元的H2S04流量控制輸出端，連接到所述的H2S04流量控制元件的輸入端，通過隔離驅動單元的H202流量控制輸出端，連接到所述的H202流量控制元件的輸入端。本實用新型的在線SPM生成系統的一種較佳的技術方案，其特征在于所述的H2S04供給單元包括第一全氟泵；所述的H2S04流量控制元件由第一電動調壓閥和第一氣動調壓閥連接組成；所述第一氣動調壓閥的電控信號輸入端，構成H2S04流量控制元件的輸入端，連接到所述隔離驅動單元的H2S04流量控制輸出端；所述的第一電動調壓閥的氣壓輸出回路，連接到第一氣動調壓閥的CDA氣動輸入回路；所述的第一全氟泵的加壓輸出端，連接到第一氣動調壓閥的調壓輸入端；所述的第一氣動調壓閥的調壓輸出端，連接到H2S04輸送管路。本實用新型的在線SPM生成系統的一種更好的技術方案，其特征在于所述的H2S04供給單元還包括H2S04回流循環子系統；所述的H2S04回流循環子系統包括H2S04罐，第一過濾器，第一進液閥組和第一出液閥組；外部H2S04供應管路經由第一過濾器連接到第一進液閥組的常閉閥入口端，H2S04罐的出口管路連接到第一進液閥組的常開閥入口端，第一進液閥組的出口端連接到所述的第一全氟泵的吸入側；所述第一氣動調壓閥的出口端，連接到第一出液閥組的入口端，第一出液閥組的常開閥出口端，連接到H2S04罐的入口管路，第一出液閥組的常閉閥出口端，通過H2S04輸送管路連接到SPM混合元件的第一輸入端。本實用新型的在線SPM生成系統的一種較佳的技術方案，其特征在于所述的H202供給單元包括第二全氟泵，所述的H202流量控制元件由第二電動調壓閥和第二氣動調壓閥連接組成；所述第二電動調壓閥的電控信號輸入端，構成H202流量控制元件的輸入端，連接到所述隔離驅動單元的H202流量控制輸出端；所述的第二電動調壓閥的氣壓輸出回路，連接到第二氣動調壓閥的CDA氣動輸入回路；所述的第二全氟泵的加壓輸出端，連接到第二氣動調壓閥的調壓輸入端；所述的第二氣動調壓閥的調壓輸出端，連接到H202輸送管路。本實用新型的在線SPM生成系統的一種更好的技術方案，其特征在于所述的H202供給單元還包括H202回流循環子系統；所述的H202回流循環子系統包括H202罐，第二過濾器，第二進液閥組和第二出液閥組；外部H202供應管路連接到第二進液閥組的常閉閥入口端，H202罐的出口管路連接到第二進液閥組的常開閥入口端，第二進液閥組的出口端連接到所述的第二全氟泵的吸入側；所述第二氣動調壓閥的出口端，經由第二過濾器連接到第二出液閥組的入口端，第二出液閥組的常開閥出口端，連接到H202罐的入口管路，第二出液閥組的常閉閥出口端，通過H202輸送管路連接到SPM混合元件的第二輸入端。本實用新型的在線SPM生成系統的一種改進的技術方案，其特征在于所述的SPM混合噴淋單元包括第一開關閥組和第二開關閥組，所述的控制單元的隔離驅動單元，設有一組與所述閥組對應的SPM液流開關輸出端；所述的第一開關閥組和第二開關閥組分別包含一組保壓電磁閥、釋壓電磁閥和氣動常閉閥；第一開關閥組的氣動常閉閥串聯連接在H2S04輸送管路中，第二開關閥組的氣動常閉閥串聯連接在H202輸送管路中；所述的保壓電磁閥和釋壓電磁閥的電控信號輸入端，分別對應連接到所述的的SPM液流開關輸出端；所述的保壓電磁閥的氣壓輸入端連接到CDA氣源，所述的釋壓電磁閥的氣壓輸入端連接到大氣壓；同一閥組的保壓電磁閥和釋壓電磁閥的氣壓輸出端，并聯連接到對應閥組的氣動常閉閥的氣動控制輸入端。本實用新型的在線SPM生成系統的一種改進的技術方案，其特征在于其特征在于所述的第一全氟泵和第二全氟泵的加壓輸出端，分別通過一個穩流元件連接到第一氣動調壓閥和第二氣動調壓閥；所述的SPM混合元件設置在鄰近被清洗對象的位置，SPM混合元件的SPM輸出端通過盡可能短的管路，或者不通過額外的管路，近距離連接到所述的SPM噴淋頭，以便使所述的SPM混合元件中生成的混合比穩定的SPM混合液，能夠瞬時通過所述的SPM噴淋頭連續施加到被清洗對象上。本實用新型的在線SPM生成系統的一種進一步改進的技術方案，其特征在于所述的SPM混合噴淋單元還包括控溫子系統，所述控溫子系統由設置在SPM混合噴淋單元中的加熱裝置和溫度傳感器，配合設置在所述的控制運算單元中的溫度控制模塊共同組成；所述的加熱裝置連接在第一流量計與SPM混合元件的第一輸入端之間的H2S04輸送管路中，所述的溫度傳感器置于SPM混合元件內部的出口管路中；所述的溫度傳感器的測溫輸出端，連接到所述的A/D轉換單元的一個模擬量輸入端，所述的溫度控制模塊通過隔離驅動單元的控溫輸出端連接到所述的加熱裝置。本實用新型的有益效果是1.本實用新型的SPM在線生成系統是在使用之前按照需要的流量和混合比例即時生成SPM混合液，SPM是瞬時一次性使用，具有活性穩定、無交叉污染的優點。2.本實用新型的SPM在線生成系統通過流量檢測反饋控制硫酸和過氧化氫的流量，控制精度高，流量值穩定，生成的SPM混合液混合比例準確，可調節范圍寬，從而保證SPM混合液的活性范圍廣，可適用于各種不同的清洗工藝要求。3.本實用新型的在線SPM生成系統，可以根據工藝參數輸入單元設定的工藝參數實時調整SPM混合液的流量、混合比和溫度，可以隨清洗工藝的不同時間段動態調節SPM混合液的活性，在保證清洗速度的同時盡量減少藥液腐蝕造成飛臨界尺寸損失和表層材料釕(Ru)的反光率降低，從而實現最佳處理工藝。
圖1是本實用新型的在線SPM生成系統的結構示意圖；圖2是在線SPM生成系統的H2S04供給單元和H202供給單元的結構示意圖；圖3是在線SPM生成系統的控制單元的原理框圖。以上圖中的各部件的標號100-H2S04供給單元，200-H202供給單元，300-SPM混合噴淋單元，400-控制單元，110-第一全氟泵，111-穩流元件，120-H2S04流量控制元件，121-第一電動調壓閥，122-第一氣動調壓閥，130-H2S04罐，140-第一過濾器，150-第一進液閥組，160-第一出液閥組，210-第二全氟泵，211-穩流元件，220-H202流量控制元件，221-第二電動調壓閥，222-第二氣動調壓閥，230-H202罐，240-第二過濾器，250-第二進液切換閥組，260-第二出液切換閥組，310-SPM混合元件，311-第一輸入端，312-第二輸入端，313-SPM輸出端，314-出口管路，320-SPM噴淋頭，330-第一開關閥組，331-保壓電磁閥，332-釋壓電磁閥，333-氣動常閉閥，340-第二開關閥組，341-保壓電磁閥，342-釋壓電磁閥，343-氣動常閉閥，401-第一流量計，402-第二流量計，403-溫度傳感器，410-A/D轉換單元，420-工藝參數輸入單元，421-HMI終端或者上級控制計算機網絡，430-控制運算單元，440-隔離驅動單元，441-H2S04流量控制輸出端，442-H202流量控制輸出端，443-控溫輸出端，450-控溫子系統，451-溫度控制模塊，452-加熱裝置。
具體實施方式
為了能更好地理解本實用新型的上述技術方案，
以下結合附圖和實施例進行進一步地詳細描述。本實用新型的在線SPM生成系統如圖1和圖2所示，包括H2S04供給單元100，H202供給單元200，SPM混合噴淋單元300和控制單元400，控制單元的原理框圖參見圖3。H2S04供給單元100包括H2S04流量控制元件120，H2S04流量控制元件120通過H2S04輸送管路連接到SPM混合噴淋單元300 ；H202供給單元200包括H202流量控制元件220，所述的H202流量控制元件220通過H202輸送管路連接到SPM混合噴淋單元300 ；SPM混合噴淋單元300包括一個SPM混合元件310和至少一個SPM噴淋頭320 ；SPM混合元件310包括至少兩個輸入端311、312和一個SPM輸出端313，H2S04流量控制元件120通過H2S04輸送管路連接到SPM混合元件310的第一輸入端311，H202流量控制元件220通過H202輸送管路連接到SPM混合元件310的第二輸入端312，SPM混合元件310的SPM輸出端313連接到SPM噴淋頭320 ；控制單元400包括第一流量計401,第二流量計402, A/D轉換單元410,工藝參數輸入單元420，控制運算單元430和隔離驅動單元440 ;第一流量計401串聯連接在H2S04輸送管路中，第二流量計402串聯連接在H202輸送管路中；第一流量計401和第二流量計402的流量檢測輸出端，分別連接到A/D轉換單元410的一個模擬量輸入端；A/D轉換單元410的數字輸出端連接到控制運算單元430的輸入端；控制運算單元430通過工藝參數輸入單元420連接到外部HMI終端或者上級控制計算機網絡421 ;控制運算單元430通過隔離驅動單元440的H2S04流量控制輸出端441，連接到所述的H2S04流量控制元件120的輸入端，通過隔離驅動單元440的H202流量控制輸出端442,連接到所述的H202流量控制元件220的輸入端。在圖2所示在線SPM生成系統的H2S04供給單元和H202供給單元的結構示意圖中，H2S04供給單元100還包括第一全氟泵110 ;H2S04流量控制元件120由第一電動調壓閥121和第一氣動調壓閥122連接組成；第一電動調壓閥121的電控信號輸入端，構成H2S04流量控制元件120的輸入端，連接到隔離驅動單元440的H2S04流量控制輸出端441 ;第一電動調壓閥121的氣壓輸出回路，連接到第一氣動調壓閥122的CDA氣動輸入回路；第一全氟泵110的加壓輸出端，連接到第一氣動調壓閥122的調壓輸入端；第一氣動調壓閥122的調壓輸出端，連接到H2S04輸送管路。本實用新型通過比較第一流量計實時檢測的流量與工藝設定值，經控制單元400計算后，通過H2S04流量控制元件120將電控信號轉變為氣動控制信號，通過調節氣動壓縮空氣(CDA)的壓力，控制第一氣動調壓閥122的開度，從而調節H2S04的流量。在圖2所示的實施例中,H2S04供給單元100還包括H2S04回流循環子系統；所述的H2S04回流循環子系統包括H2S04罐130，第一過濾器140，第一進液閥組150和第一出液閥組160 ;外部H2S04供應管路經由第一過濾器140連接到第一進液閥組150的常閉閥入口端，H2S04罐130的出口管路連接到第一進液閥組150的常開閥入口端，第一進液閥組150的出口端連接到所述的第一全氟泵110的吸入側；第一氣動調壓閥122的出口端，連接到第一出液閥組160的入口端，第一出液閥組160的常開閥出口端，連接到H2S04罐130的入口管路，第一出液閥組160的常閉閥出口端，通過H2S04輸送管路連接到SPM混合元件310的第一輸入端311。在圖2所示在線SPM生成系統的H2S04供給單元和H202供給單元的結構示意圖中，H202供給單元200還包括第二全氟泵210 ；H202流量控制元件220由第二電動調壓閥221和第二氣動調壓閥222連接組成；第二電動調壓閥221的電控信號輸入端，構成H202流量控制元件220的輸入端，連接到所述隔離驅動單元440的H202流量控制輸出端442 ;第二電動調壓閥221的氣壓輸出回路，連接到第二氣動調壓閥222的CDA氣動輸入回路；第二全氟泵210的加壓輸出端，連接到第二氣動調壓閥222的調壓輸入端；第二氣動調壓閥22的調壓輸出端，連接到H202輸送管路。本實用新型通過比較第二流量計實時檢測的流量與工藝設定值，經控制單元400計算后，通過H202流量控制元件220將電控信號轉變為氣動控制信號，通過調節氣動壓縮空氣(CDA)的壓力，控制第二氣動調壓閥222的開度，從而調節H202的流量。在圖2所示的實施例中，H202供給單元200還包括H202回流循環子系統；所述的H202回流循環子系統包括H202罐230，第二過濾器240，第二進液閥組250和第二出液閥組260 ;外部H202供應管路連接到第二進液閥組250的常閉閥入口端，H202罐230的出口管路連接到第二進液閥組250的常開閥入口端，第二進液閥組250的出口端連接到所述的第二全氟泵210的吸入側；第二氣動調壓閥222的出口端，經由第二過濾器240連接到第二出液閥組260的入口端，第二出液閥組260的常開閥出口端，連接到H202罐230的入口管路，第二出液閥組260的常閉閥出口端，通過H202輸送管路連接到SPM混合元件310的第二輸入端312。在圖2所示的實施例中，SPM混合噴淋單元300包括第一開關閥組330和第二開關閥組340 ;控制單元400的隔離驅動單元440，設有一組與閥組330和340對應的SPM液流開關輸出端443 ;第一開關閥組330由保壓電磁閥331、釋壓電磁閥332和氣動常閉閥333組成；第二開關閥組340分別由保壓電磁閥341、釋壓電磁閥342和氣動常閉閥343組成 ’第一開關閥組330的氣動常閉閥333串聯連接在H2S04輸送管路中，第二開關閥組340的氣動常閉閥343串聯連接在H202輸送管路中；所述的保壓電磁閥331、341和釋壓電磁閥332、342的電控信號輸入端，分別對應連接到SPM液流開關輸出端443 ;保壓電磁閥331、341的氣壓輸入端連接到CDA氣源，釋壓電磁閥332、342的氣壓輸入端連接到大氣壓；同一閥組的保壓電磁閥331、341和釋壓電磁閥332、342的氣壓輸出端，并聯連接到對應閥組的氣動常閉閥333、343的氣動控制輸入端。所述的保壓電磁閥331、341通電時，氣動常閉閥333、343的CDA氣動回路接通CDA氣源，連接在H2S04輸送管路和H202輸送管路中的氣動常閉閥333、343打開；保壓電磁閥331,341斷電后，氣動常閉閥333、343的CDA氣動回路斷開，封閉在氣動常閉閥333、343的CDA氣動回路內的氣體壓力保持不變，氣動常閉閥333、343保持打開狀態，從而保持流入所述SPM混合元件313的H2S04和H202的流量穩定；所述的釋壓電磁閥332、342通電時，氣動常閉閥333、343的CDA氣動回路接通到大氣壓，封閉在氣動常閉閥333、343的CDA氣動回路內的氣體釋放壓力，氣動常閉閥333、343關閉，切斷H2S04和H202的供給。在翻轉或更換被清洗的基板，需要臨時關閉氣動常閉閥333、343停止SPM混合液的供應。在這種情況下，借助于所述的H2S04回流循環子系統和H202回流循環子系統，H2S04通過第一出液閥組160的常開閥出口端回流到H2S04罐130，H202通過第二出液閥組260的常開閥出口端回流到H202罐230。在這一過程中，H2S04流量控制元件120和H202流量控制元件220的藥液輸送流量維持不變，從而更好地保證了 SPM混合液的流量和混合比的穩定性。根據圖1和圖2所示的本實用新型的在線SPM生成系統的實施例，第一全氟泵110和第二全氟泵210的加壓輸出端，分別通過一個穩流元件111和211連接到第一氣動調壓閥122和第二氣動調壓閥222 ;所述的SPM混 合元件310設置在鄰近被清洗對象的位置，SPM混合元件310的SPM輸出端313通過盡可能短的管路，或者不通過額外的管路，近距離連接到所述的SPM噴淋頭320，以便使所述的SPM混合元件中生成的混合比穩定的SPM混合液，能夠瞬時通過SPM噴淋頭320連續施加到被清洗對象上。在基板清洗領域，傳統的SPM是采用步進馬達驅動的泵來實現對硫酸和過氧化氫的混合比例，不同的驅動速度可實現不同的液體流量，從而實現不同的混合比例。由于步進馬達需要回抽液體，因此用這種方法形成的SPM是間斷性的。間斷性的SPM噴淋會帶來清洗時基板表面SPM分布的不均勻性，從而影響了基板表面材料的性質變化的不均勻性。本實用新型通過設置穩流元件和開關閥組，實現了穩定的連續噴淋，可以顯著減少現有技術造成的不均勻性。穩流元件111和211可以是設置在第一全氟泵110和第二全氟泵210內部的穩流機構，也可以是用全氟材料制成的含有密封儲液腔體和彈性部件的壓力緩沖裝置。供液泵(例如，全氟泵)送出的藥液送入密封儲液腔體內，在流量峰值時間藥液積累在密封儲液腔體內，在流量低谷時(例如，步進馬達需要回抽液體造成的液流間斷)，密封儲液腔體內儲存的藥液在彈性部件的壓力作用下流出，補充流量的不足，從而減輕了供液泵自身造成的流量脈動，形成穩定的液流壓力和流量。在圖1所示的實施例中，SPM混合噴淋單元300還包括控溫子系統，所述控溫子系統由設置在SPM混合噴淋單元300中的加熱裝置425和溫度傳感器403，配合設置在控制運算單元430中的溫度控制模塊451共同組成；加熱裝置452連接在第一流量計401與SPM混合兀件310的第一輸入端311之間的H2S04輸送管路中,溫度傳感器403置于SPM混合元件310內部的出口管路314中；溫度傳感器403的測溫輸出端，連接到A/D轉換單元410的一個模擬量輸入端，溫度控制模塊451通過隔離驅動單元440的控溫輸出端444連接到所述的加熱裝置452，參見圖1和圖3。本實用新型的在線SPM生成系統的運行過程包括以下步驟Sll)在H2S04輸送管路和H202輸送管路中分別設置流量計，實時檢測H2S04和H202的流量；S12)通過A/D轉換單元對實時檢測的H2S04和H202流量進行采樣；S13)讀取工藝參數輸入單元設定的工藝參數；S14)把實時檢測到的H2S04和H202流量與設定的工藝參數進行比較；S15)根據比較結果輸出控制信號，調整H2S04流量控制元件和H202流量控制元件的調壓閥開度，控制H2S04與H202的流量，控制SPM混合液的混合比例。本實用新型的包含控溫子系統的在線SPM生成系統的運行過程還包含以下步驟S21)在所述的SPM混合元件中設置溫度傳感器，實時檢測SPM混合元件生成的SPM混合液的溫度；S22)讀取工藝參數輸入單元設定的SPM溫度設定值；S23)通過A/D轉換單元對實時檢測的SPM混合液溫度進行采樣；S24)把實時檢測到的SPM混合液溫度與SPM溫度設定值進行比較；S25)根據比較結果輸出控制信號，控制加熱裝置的工作狀態，調整進入SPM混合元件的H2S04溫度，從而控制SPM輸出端的SPM混合液的溫度。本專利的在線SPM生成系統可以生成某一恒定流量的硫酸和某一恒定流量的過氧化氫，兩種藥劑在接近清洗對象位置處的一個SPM混合元件310內混合，并通過一個SPM噴頭噴淋到旋轉中的清洗對象上進行清洗，該SPM生成系統生成的SPM是瞬時一次性使用，具有活性穩定、無交叉污染的優點。借助于設置在藥液輸送管路中的流量計實時檢測和控制運算單元的反饋控制，保證了流量控制的精度，從而使本系統生成的恒流硫酸和過氧化氫的流量范圍寬，流量值穩定，生成的SPM活性穩定且活性范圍廣，可以適用于不同的清洗工藝。根據本實用新型的技術方案，H202的流量最小可達O. 2ml/秒，而H2S04可調范圍為O. 2ml/秒 IOml/秒，因此，硫酸與過氧化氫的比例可調范圍可以達到50:1 1:1，遠寬于市場上現有系統常用的10:1 1:1。以光掩模清洗為例，SPM工藝中硫酸與過氧化氫的混合比例范圍寬有以下的優
1.在二元光掩模的清洗工藝中，有個重要質量指標是臨界尺寸損失(criticaldimension loss),造成臨界尺寸損失的原因是清洗過程中使用的化學藥劑對金屬鉻線條的腐蝕造成鉻線條的變小。在技術節點較低時(45nm以及更低端的技術節點),臨界尺寸損失還不是很大問題，但當技術節點更高時(32nm以及更高時)，臨界尺寸損失就成為清洗的一個大隱患。一般的SPM清洗(5:1，5份硫酸和I份過氧化氫)清洗后會造成鉻線條變小O. 6nm，而使用20:1的SPM清洗，鉻線條的變小僅為O. 15nm。2.在EUV (極紫外)光掩模的清洗工藝中有個關鍵質量指標是表層材料Ru (釕)的反光率下降，造成釕層的反光率下降的原因是清洗過程中化學藥劑對釕的腐蝕，普通的光掩模清洗工藝采用的5:1的SPM會對釕產生較大的腐蝕，而20:1或更高比例的SPM對釕的腐蝕大大減輕。本實用新型通過對傳統的SPM工藝進行深入研究，通過改變SPM的噴淋方式、SPM的混合比例、SPM的溫度等手段來優化SPM工藝，實現對高端的半導體工藝，例如，32nm及更高端的技術節點的光掩模清洗工藝的突破。本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本實用新型的技術方案，而并非用作為對本實用新型的限定，任何基于本實用新型的實質精神對以上所述實施例所作的變化、變型，都將落在本實用新型的權利要求的保護范圍內。
權利要求1.一種在線SPM生成系統，包括H2S04供給單元，H202供給單元，SPM混合噴淋單元和控制單元，其特征在于所述的H2S04供給單元包括H2S04流量控制元件，所述的H2S04流量控制元件通過H2S04輸送管路連接到所述的SPM混合噴淋單元；所述的H202供給單元包括H202流量控制元件,所述的H202流量控制元件通過H202輸送管路連接到所述的SPM混合噴淋單元；所述的SPM混合噴淋單元包括一個SPM混合元件和至少一個SPM噴淋頭；所述的SPM混合元件包括至少兩個輸入端和一個SPM輸出端，所述的H2S04流量控制元件通過H2S04輸送管路連接到SPM混合元件的第一輸入端，所述的H202流量控制元件通過H202輸送管路連接到SPM混合元件的第二輸入端，所述的SPM混合元件的SPM輸出端連接到所述的SPM噴淋頭；所述的控制單元包括第一流量計，第二流量計，A/D轉換單元，工藝參數輸入單元，控制運算單元和隔離驅動單元；所述的第一流量計串聯連接在H2S04輸送管路中，所述的第二流量計串聯連接在H202輸送管路中；所述的第一流量計和第二流量計的流量檢測輸出端，分別連接到A/D轉換單元的一個模擬量輸入端；所述A/D轉換單元的數字輸出端連接到所述的控制運算單元的輸入端；所述控制運算單元通過所述的工藝參數輸入單元連接到外部HMI終端或者上級控制計算機網絡；所述的控制運算單元通過隔離驅動單元的H2S04流量控制輸出端，連接到所述的H2S04流量控制元件的輸入端，通過隔離驅動單元的H202流量控制輸出端，連接到所述的H202流量控制元件的輸入端。
2.根據權利要求1所述的在線SPM生成系統，其特征在于所述的H2S04供給單元還包括第一全氟泵；所述的H2S04流量控制元件由第一電動調壓閥和第一氣動調壓閥連接組成；所述第一氣動調壓閥的電控信號輸入端，構成H2S04流量控制元件的輸入端，連接到所述隔離驅動單元的H2S04流量控制輸出端；所述的第一電動調壓閥的氣壓輸出回路，連接到第一氣動調壓閥的CDA氣動輸入回路；所述的第一全氟泵的加壓輸出端，連接到第一氣動調壓閥的調壓輸入端；所述的第一氣動調壓閥的調壓輸出端，連接到H2S04輸送管路。
3.根據權利要求2所述的在線SPM生成系統，其特征在于所述的H2S04供給單元還包括H2S04回流循環子系統；所述的H2S04回流循環子系統包括H2S04罐，第一過濾器，第一進液閥組和第一出液閥組；外部H2S04供應管路經由第一過濾器連接到第一進液閥組的常閉閥入口端，H2S04罐的出口管路連接到第一進液閥組的常開閥入口端，第一進液閥組的出口端連接到所述的第一全氟泵的吸入側；所述第一氣動調壓閥的出口端，連接到第一出液閥組的入口端，第一出液閥組的常開閥出口端，連接到H2S04罐的入口管路，第一出液閥組的常閉閥出口端，通過H2S04輸送管路連接到SPM混合元件的第一輸入端。
4.根據權利要求1所述的在線SPM生成系統，其特征在于所述的H202供給單元還包括第二全氟泵；所述的H202流量控制元件由第二電動調壓閥和第二氣動調壓閥連接組成；所述第二電動調壓閥的電控信號輸入端，構成H202流量控制元件的輸入端，連接到所述隔離驅動單元的H202流量控制輸出端；所述的第二電動調壓閥的氣壓輸出回路，連接到第二氣動調壓閥的CDA氣動輸入回路；所述的第二全氟泵的加壓輸出端，連接到第二氣動調壓閥的調壓輸入端；所述的第二氣動調壓閥的調壓輸出端，連接到H202輸送管路。
5.根據權利要求4所述的在線SPM生成系統，其特征在于所述的H202供給單元還包括H202回流循環子系統；所述的H202回流循環子系統包括H202罐，第二過濾器，第二進液閥組和第二出液閥組；外部H202供應管路連接到第二進液閥組的常閉閥入口端，H202罐的出口管路連接到第二進液閥組的常開閥入口端，第二進液閥組的出口端連接到所述的第二全氟泵的吸入側；所述第二氣動調壓閥的出口端，經由第二過濾器連接到第二出液閥組的入口端，第二出液閥組的常開閥出口端，連接到H202罐的入口管路，第二出液閥組的常閉閥出口端，通過H202輸送管路連接到SPM混合元件的第二輸入端。
6.根據權利要求1所述的在線SPM生成系統，其特征在于所述的SPM混合噴淋單元包括第一開關閥組和第二開關閥組，所述的控制單元的隔離驅動單元，設有一組與所述閥組對應的SPM液流開關輸出端；所述的第一開關閥組和第二開關閥組分別包含一組保壓電磁閥、釋壓電磁閥和氣動常閉閥；第一開關閥組的氣動常閉閥串聯連接在H2S04輸送管路中，第二開關閥組的氣動常閉閥串聯連接在H202輸送管路中；所述的保壓電磁閥和釋壓電磁閥的電控信號輸入端，分別對應連接到所述的的SPM液流開關輸出端；所述的保壓電磁閥的氣壓輸入端連接到CDA氣源，所述的釋壓電磁閥的氣壓輸入端連接到大氣壓；同一閥組的保壓電磁閥和釋壓電磁閥的氣壓輸出端，并聯連接到對應閥組的氣動常閉閥的氣動控制輸入端。
7.根據權利要求1所述的在線SPM生成系統，其特征在于所述的第一全氟泵和第二全氟泵的加壓輸出端，分別通過一個穩流元件連接到第一氣動調壓閥和第二氣動調壓閥；所述的SPM混合元件設置在鄰近被清洗對象的位置，SPM混合元件的SPM輸出端通過盡可能短的管路，或者不通過額外的管路，近距離連接到所述的SPM噴淋頭，以便使所述的SPM混合元件中生成的混合比穩定的SPM混合液，能夠瞬時通過所述的SPM噴淋頭連續施加到被清洗對象上。
8.根據權利要求1至7之任一權利要所述的在線SPM生成系統，其特征在于所述的SPM混合噴淋單元還包括控溫子系統，所述控溫子系統由設置在SPM混合噴淋單元中的加熱裝置和溫度傳感器，配合設置在所述的控制運算單元中的溫度控制模塊共同組成；所述的加熱裝置連接在第一流量計與SPM混合元件的第一輸入端之間的H2S04輸送管路中，所述的溫度傳感器置于SPM混合元件內部的出口管路中；所述的溫度傳感器的測溫輸出端，連接到所述的A/D轉換單元的一個模擬量輸入端，所述的溫度控制模塊通過隔離驅動單元的控溫輸出端連接到所述的加熱裝置。
專利摘要一種在線SPM生成系統，涉及專門適用于制造或處理半導體或固體器件或其部件的方法或設備，尤其適用于集成電路工藝中光致抗蝕材料的剝離劑的處理，包括H2SO4供給單元，H2O2供給單元，SPM混合噴淋單元和控制單元，SPM混合噴淋單元包括一個SPM混合元件和至少一個SPM噴淋頭；SPM混合元件包括至少兩個輸入端和一個SPM輸出端，H2SO4流量控制元件通過H2SO4輸送管路連接到SPM混合元件的第一輸入端，H2O2流量控制元件通過H2O2輸送管路連接到SPM混合元件的第二輸入端，SPM混合元件的SPM輸出端連接到SPM噴淋頭。該系統通過流量檢測反饋控制硫酸和過氧化氫的流量，控制精度高，流量值穩定，生成的SPM混合液混合比例準確，可調節范圍寬，從而保證SPM混合液的活性范圍廣，可適用于各種不同的清洗工藝要求。
文檔編號B08B3/08GK202823952SQ20122034335
公開日2013年3月27日 申請日期2012年7月16日 優先權日2012年7月16日
發明者金海濤, 徐飛, 鄔治國, 沈健 申請人:常州瑞擇微電子科技有限公司