CN108447799B - 湿化学处理设备及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种湿化学处理设备及其使用方法，其是通过设置两组管路至所述湿化学处理设备中且通过切换所述两组管路的阀门，使得所述湿化学处理设备中具备有升流流场模式、降流流场模式及静止流场模式，进而节省购置成本。

Description

湿化学处理设备及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种槽式湿制程的领域，特别涉及一种湿化学处理设备及其使用方法。
背景技术
按，应用于半导体、太阳能电池等的比如硅晶元(silicon wafer)、硅晶基板(silicon substrate)、玻璃基板、陶瓷基板等，在制程中因为图形化或蚀刻、清洗等需要，通常需进行槽式湿制程。所述槽式湿制程，比如包含蚀刻或清洗等处理。
在所述槽式湿制程中，由于是采用批次式的生产方法将多个晶元或基板(如9至50片)一同置入于一湿化学处理设备的湿制程槽体中进行处理，因此所述湿化学处理设备内部管路的流场设计是影响所述槽式湿制程的关键。
以往的湿化学处理设备的流场皆采单一循环方向的设计，其流场主要分为下面三种：(1)流体由内槽向上溢流到外槽，简称，升流(up flow)流场；(2)流体由外槽往内槽向下流，简称，降流(down flow)流场；以及(3)流体静止，简称，静止(static)流场。
所述的升流流场、降流流场及静止流场在制程的应用上，分别有其流场的独特性。比如，于湿式蚀刻制程应用上，当应用所述降流流场时，晶元的边缘蚀刻速率会高于晶元的中心；当应用所述升流流场时，晶元的中心蚀刻率速率会高于晶元的边缘。升流流场具有优选的微粒去除能力及良好蚀刻均匀性的控制等优点，但其却具有特殊制程易有回沾现象(如光阻去除制程)或易产生表面刮伤(如玻璃清洗制程)等缺点。降流流场具有可降低光阻回沾现象及可有效减少表面被刮伤的机率等优点，但其却具有微粒清洗效果较低的缺点。
然而，如果在制程中需选用不同的流场进行处理，则必须依序地各别使用不同的湿化学处理设备。因此，有必要提供一种新颖的湿化学处理设备及其使用方法，以解决现有技术所存在的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于提供一种湿化学处理设备及其使用方法，其是通过设置两组管路至所述湿化学处理设备中且通过切换所述两组管路的阀门，使得所述湿化学处理设备中具备有升流流场模式、降流流场模式及静止流场模式三种流场模式，进而节省购置成本。
用于实现上述目的，本发明提供一种湿化学处理设备，其包含：
一第一槽体，具有一第一入水口及一第一排水口；
一第二槽体，具有一第二入水口及一第二排水口，所述第二槽体位于所述第一槽体的侧部；
一泵浦，具有一进水口端及一出水口端；
一第一管路，所述第一管路中具有一第一阀门，所述第一管路的两端分别连接至所述第二排水口与所述进水口端；
一第二管路，所述第二管路中具有一第二阀门，所述第二管路的两端分别连接至所述出水口端与所述第一入水口；
一第三管路，所述第三管路中具有一第三阀门，所述第三管路的一端连接至所述第一排水口，所述第三管路的另一端连接至所述第一阀门及所述进水口端之间的所述第一管路；以及
一第四管路，所述第四管路中具有一第四阀门，所述第四管路的一端连接至所述第二阀门及所述出水口端之间的所述第二管路，所述第四管路的另一端连接至所述第二入水口。
用于实现上述目的，本发明另提供一种湿化学处理设备的使用方法，其包含下面步骤：
提供一如上所述的湿化学处理设备，所述湿化学处理设备包括一升流流场模式、一降流流场模式及一静止流场模式；
提供一液体至所述第一槽体中；以及
依所需选定所述湿化学处理设备的所述升流流场模式、所述降流流场模式及所述静止流场模式的其中之一，其中
当选定所述升流流场模式时，开启所述第一阀门和所述第二阀门、关闭所述第三阀门和所述第四阀门，以及开启所述泵浦，以致所述第一槽体中的所述液体流至所述第二槽体；
当选定所述降流流场模式时，关闭所述第一阀门和所述第二阀门、开启所述第三阀门和所述第四阀门，以及开启所述泵浦，以致所述第二槽体中的所述液体流至所述第一槽体；
当选定所述静止流场模式时，关闭所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门和所述第四阀门或者关闭所述泵浦，以致所述第一槽体及所述第二槽体中的所述液体皆处于静止状态。
在本发明的一实施例中，所述第二槽体环绕于所述第一槽体的周围。
在本发明的一实施例中，所述第一槽体的底部具有所述第一入水口及所述第一排水口；所述第二槽体的底部具有所述第二入水口及所述第二排水口。
在本发明的一实施例中，所述第一槽体和所述第二槽体之间具有至少一用于液体进出的溢流口。
在本发明的一实施例中，所述第二槽体的外侧壁的高度大于所述第一槽体和所述第二槽体之间的连接壁的高度。
在本发明的一实施例中，所述第一槽体和所述第二槽体中还分别地包括一液位计。
在本发明的一实施例中，所述第一槽体中还包括一层流板。
在本发明的一实施例中，所述进水口端前和/或所述出水口端后具有一过滤器。
在本发明的一实施例中，所述液体包括清洗液或蚀刻液。
在本发明的一实施例中，依所需选定所述湿化学处理设备的所述升流流场模式、所述降流流场模式及所述静止流场模式的至少两个，并依序进行。
相较于现有技术，本发明是提供一种湿化学处理设备及其使用方法，其是通过设置两组管路至所述湿化学处理设备中且通过切换所述两组管路的阀门，使得所述湿化学处理设备中具备有所述升流流场模式、所述降流流场模式及所述静止流场模式三种流场模式，以提供单一槽体多功能流场应用的需求，进而节省购置不同循环槽体的成本。
附图说明
图1是本发明一实施例中湿化学处理设备的剖视图。
图2是图1的湿化学处理设备进行升流流场模式的剖视图。
图3是本发明另一实施例中湿化学处理设备进行升流流场模式的立体图。
图4是图1的湿化学处理设备进行降流流场模式的剖视图。
图5是本发明另一实施例中湿化学处理设备进行降流流场模式的立体图。
图6是图1的湿化学处理设备进行静止流场模式的剖视图。
图7是本发明一实施例中湿化学处理设备的使用方法的步骤流程图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面兹举例并配合图式详予说明。
请参见图1，其为本发明一实施例中湿化学处理设备1的剖视图。所述湿化学处理设备1包括一第一槽体10、一第二槽体20、一泵浦30、一第一管路40、一第二管路50、一第三管路60及一第四管路70。
所述第一槽体10为用于置放至少一基板的内槽。所述第一槽体10的底部具有一第一入水口101及一第一排水口102。所述第一槽体10中的底部上方包括一用于均匀化流体的层流板(图中未示出)。
所述第二槽体20为环绕于所述第一槽体10周围的外槽。所述第二槽体20的底部具有一第二入水口201及一第二排水口202。所述第一槽体10和所述第二槽体20之间的连接面具有至少一用于液体进出的溢流口of。在本发明的另一实施例中，所述第二槽体的外侧壁的高度大于所述第一槽体和所述第二槽体之间的连接壁的高度，请参照图3和5。所述第一槽体10和所述第二槽体20中还可以分别地包括一液位计(图中未示出)。所述液位计比如为本领域经常使用的八段液位感应计，但本发明并不受限于此。
所述泵浦30具有一进水口端301及一出水口端302。为了过滤所述第一槽体10和所述第二槽体20内液体中的杂质或细小微粒等，所述进水口端301前和/或所述出水口端302后可以设置过滤器(图中未示出)，以维持所述第一槽体10和所述第二槽体20中液体的洁净度。
所述第一管路40中具有一第一阀门401。所述第一管路40的两端分别连接至所述第二槽体20的第二排水口202与所述泵浦30的进水口端301。所述第二管路50中具有一第二阀门501。所述第二管路50的两端分别连接至所述泵浦30的出水口端302与所述第一槽体10的第一入水口101。在本实施例中，对于所述湿化学处理设备1而言，所述第一管路40及所述第二管路50被定义为升流的管路。
所述第三管路60中具有一第三阀门601。所述第三管路60的一端(上端)连接至所述第一槽体10的第一排水口102，而所述第三管路60的另一端(下端)连接至所述第一管路40的第一阀门401及所述泵浦30的进水口端301之间的所述第一管路40。所述第四管路70中具有一第四阀门701。所述第四管路70的一端(下端)连接至所述第二管路50的第二阀门501及所述泵浦30的出水口端302之间的所述第二管路50，而所述第四管路70的另一端(上端)连接至所述第二槽体20的第二入水口201。在本实施例中，对于所述湿化学处理设备1而言，所述第三管路60及所述第四管路70被定义为降流的管路。此外，本发明的湿化学处理设备1中还可以包括一加热器(图中未示出)，比如可以包覆于所述第一管路40、包覆于所述第一槽体10的外侧，或者是设置于所述第一槽体10中，以将所述液体80的温度升至所需条件。
当开启所述第一阀门401及所述第二阀门501、关闭所述第三阀门601及所述第四阀门701且通过所述泵浦30的作动时，本发明的湿化学处理设备1处于升流流场模式(亦即，所述第一槽体10中的液体流至所述第二槽体20)。当关闭所述第一阀门401及所述第二阀门501、开启所述第三阀门601及所述第四阀门701且通过所述泵浦30的作动时，本发明的湿化学处理设备1处于降流流场模式(亦即，所述第二槽体20中的液体流至所述第一槽体10)。当关闭所述第一阀门401、所述第二阀门501、所述第三阀门601及所述第四阀门701或者关闭所述泵浦30时，本发明的湿化学处理设备1处于静止流场模式。
请参见图2、4、6和7。图2、4和6分别为图1的湿化学处理设备1进行升流流场模式、降流流场模式及静止流场模式的剖视图，在此用于辅助描述本发明的湿化学处理设备的使用方法。图7为本发明一实施例中湿化学处理设备的使用方法的步骤流程图。
本发明的湿化学处理设备的使用方法，其包括下面步骤：(S11)提供一如图1的湿化学处理设备1，所述湿化学处理设备1包括升流流场模式、降流流场模式及静止流场模式；(S12)提供一液体80至所述第一槽体10中，所述液体包括清洗液或蚀刻液等，但本发明并不受限于此；(S13)将至少一基板90浸泡于所述第一槽体10内的所述液体80中，所述至少一基板90可以为半导体晶元；以及(S14)依所需选定所述湿化学处理设备1的升流流场模式、降流流场模式及静止流场模式的其中之一。
当选定所述升流流场模式时，开启所述第一阀门401和所述第二阀门501、关闭所述第三阀门601和所述第四阀门701，以及开启所述泵浦30，以致所述泵浦30将所述第二槽体20中的所述液体80经由所述第一管路40及所述第二管路50抽取至所述第一槽体10中，所述第一槽体10中的所述液体80再经由所述至少一用于液体进出的溢流口of流至所述第二槽体20，以此循环。此时，所述第一槽体10内所述液体80的液面高于所述第二槽体20内所述液体80的液面(如图2)。在本发明的另一实施例中，所述第二槽体的外侧壁的高度大于所述第一槽体和所述第二槽体之间的连接壁的高度，以致所述第一槽体中的所述液体经由所述第一槽体和所述第二槽体之间的连接壁的上方溢流至所述第二槽体中(如图3中的箭头)。
当选定所述降流流场模式时，关闭所述第一阀门401和所述第二阀门501、开启所述第三阀门601和所述第四阀门701，以及开启所述泵浦30，以致所述泵浦30将所述第一槽体10中的所述液体80经由所述第三管路60及所述第四管路70抽取至所述第二槽体20中，所述第二槽体20中的所述液体80再经由所述至少一用于液体进出的溢流口of流至所述第一槽体10，以此循环。此时，所述第二槽体20内所述液体80的液面高于所述第一槽体10内所述液体80的液面(如图4)。在本发明的另一实施例中，所述第二槽体的外侧壁的高度大于所述第一槽体和所述第二槽体之间的连接壁的高度，以致所述第二槽体中的所述液体经由所述第一槽体和所述第二槽体之间的连接壁的上方溢流至所述第一槽体中(如图3中的箭头)，而不溢出于所述第二槽体的外侧。
当选定所述静止流场模式时，关闭所述第一阀门401、所述第二阀门501、所述第三阀门601和所述第四阀门701或者关闭所述泵浦30，以致所述第一槽体10及所述第二槽体20中的所述液体80皆处于静止状态(如图6)。
在本发明的另一实施例中，可依所需选定所述湿化学处理设备1的升流流场模式、降流流场模式及静止流场模式中的至少两个，并依序进行，从而使得本发明的湿化学处理设备1具备多功能流场切换的属性。接续前述，其可通过软件及管路阀门的控制，并在电脑的操作界面编辑(或以手动方式)进行流场方向的切换。下面，例举两具体实施方式，然而本发明并不受限于此。
当基板90(如半导体晶元)对流场敏感时，步骤1)首先使用升流流场模式循环30秒，使得槽体与管路中的液体80(在此为蚀刻液)的温度与浓度均匀；步骤2)接续使用静止流场模式且将所述基板90置入于所述第一槽体10中进行蚀刻60秒；步骤3)结束制程，取出所述基板90，如下表1所示。
表1
步骤 1 2 3
升流流场模式 ON
静止流场模式 ON
降流流场模式
处理时间 30 60
步骤结束 END
当为了改善基板90(如半导体晶元)的蚀刻均匀度，步骤1)首先将所述基板90浸泡于所述第一槽体10内的液体80(在此为蚀刻液)中并使用升流流场模式进行蚀刻30秒；步骤2)接续将模式切换为降流流场模式进行蚀刻45秒；步骤3)再将模式切换为升流流场模式进行蚀刻30秒；步骤4)结束制程，取出所述基板90，如下表2所示。
表2
步骤 1 2 3 4
升流流场模式 ON ON
静止流场模式
降流流场模式 ON
处理时间 30 45 30
步骤结束 END
如上所述，本发明的湿化学处理设备1及其使用方法是通过设置两组管路至所述湿化学处理设备1中且通过切换所述两组管路的阀门，使得所述湿化学处理设备1中具备有所述升流流场模式、所述降流流场模式及所述静止流场模式三种流场模式，以提供单一槽体多功能流场应用的需求，进而节省购置不同循环槽体的成本。
虽然本发明已以优选实施例公开，然其并非用以限制本发明，任何熟习此项技艺的人士，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种更动与修饰，因此本发明的保护范围当以本权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种湿化学处理设备，其特征在于：所述湿化学处理设备包括：
一第一槽体，具有一第一入水口及一第一排水口；
一第二槽体，具有一第二入水口及一第二排水口，所述第二槽体位于所述第一槽体的侧部，其中所述第一槽体和所述第二槽体之间具有至少一用于液体进出的溢流口；
一泵浦，具有一进水口端及一出水口端，且所述进水口端前和/或所述出水口端后设置过滤器；
一第一管路，所述第一管路中具有一第一阀门，所述第一管路的两端分别连接至所述第二排水口与所述进水口端；
一第二管路，所述第二管路中具有一第二阀门，所述第二管路的两端分别连接至所述出水口端与所述第一入水口；
一第三管路，所述第三管路中具有一第三阀门，所述第三管路的一端连接至所述第一排水口，所述第三管路的另一端连接至所述第一阀门及所述进水口端之间的所述第一管路；以及
一第四管路，所述第四管路中具有一第四阀门，所述第四管路的一端连接至所述第二阀门及所述出水口端之间的所述第二管路，所述第四管路的另一端连接至所述第二入水口；
其中当开启所述第一阀门及所述第二阀门且关闭所述第三阀门及所述第四阀门时，所述湿化学处理设备处于升流流场模式；当关闭所述第一阀门及所述第二阀门且开启所述第三阀门及所述第四阀门时，所述湿化学处理设备处于降流流场模式；当关闭所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门及所述第四阀门或者关闭所述泵浦时，所述湿化学处理设备处于静止流场模式。
2.根据权利要求1所述的湿化学处理设备，其特征在于：所述第二槽体环绕于所述第一槽体的周围。
3.根据权利要求1所述的湿化学处理设备，其特征在于：所述第一槽体的底部具有所述第一入水口及所述第一排水口；所述第二槽体的底部具有所述第二入水口及所述第二排水口。
4.根据权利要求1所述的湿化学处理设备，其特征在于：所述第二槽体的外侧壁的高度大于所述第一槽体和所述第二槽体之间的连接壁的高度。
5.一种湿化学处理设备的使用方法，其特征在于：所述使用方法包括下面步骤：
提供一根据权利要求1所述的湿化学处理设备，所述湿化学处理设备包括一升流流场模式、一降流流场模式及一静止流场模式；
提供一液体至所述第一槽体中；以及
依所需选定所述湿化学处理设备的所述升流流场模式、所述降流流场模式及所述静止流场模式的其中之一，其中
当选定所述升流流场模式时，开启所述第一阀门和所述第二阀门、关闭所述第三阀门和所述第四阀门，以及开启所述泵浦，以致所述第一槽体中的所述液体流至所述第二槽体；
当选定所述降流流场模式时，关闭所述第一阀门和所述第二阀门、开启所述第三阀门和所述第四阀门，以及开启所述泵浦，以致所述第二槽体中的所述液体流至所述第一槽体；
当选定所述静止流场模式时，关闭所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门和所述第四阀门或者关闭所述泵浦，以致所述第一槽体及所述第二槽体中的所述液体皆处于静止状态。
6.根据权利要求5所述的湿化学处理设备的使用方法，其特征在于：所述第二槽体环绕于所述第一槽体的周围。
7.根据权利要求5所述的湿化学处理设备的使用方法，其特征在于：所述第一槽体的底部具有所述第一入水口及所述第一排水口；所述第二槽体的底部具有所述第二入水口及所述第二排水口。
8.根据权利要求5所述的湿化学处理设备的使用方法，其特征在于：所述第一槽体和所述第二槽体之间具有至少一用于液体进出的溢流口。
9.根据权利要求5所述的湿化学处理设备的使用方法，其特征在于：所述第二槽体的外侧壁的高度大于所述第一槽体和所述第二槽体之间的连接壁的高度。
10.根据权利要求5所述的湿化学处理设备的使用方法，其特征在于：所述液体包括清洗液或蚀刻液。
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