CN110544649A - 批次式湿法蚀刻清洗装置及批次式湿法蚀刻清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种批次式湿法蚀刻清洗装置，其包括一清洗槽、两上给水槽、一外管线以及一排水帮浦。在所述清洗槽内形成一主槽腔室。在所述主槽腔室内设置有一层流板以将所述主槽腔室区分为一上腔室以及一下腔室。在所述清洗槽上贯穿设置有至少一与所述下腔室相连通的下溢流管。所述两上给水槽设置在所述清洗槽外侧。各所述上给水槽内形成一与所述主槽腔室相连通的给水腔室。在各所述上给水槽上贯穿设置有一上给水管。所述外管线贯穿设置在所述清洗槽上且与所述下腔室相连通。所述排水帮浦设置在所述外管线上。所述清洗装置可节省所使用的去离子水，进而降低清洗晶圆的成本。
Description
技术领域
本发明关于一种清洗机，尤指一种批次式湿法蚀刻清洗装置及批次式湿法蚀刻清洗方法。所述批次式湿法蚀刻清洗装置具有向下层流流场以及向上溢流层流流场，在清洗程序前期先以向下层流流场快速的将残酸均匀的流动，用以清洗晶圆上一向难以清洗的结构死角，且清洗程序后期以向上均匀溢流的向上溢流层流流场，将水面附着的颗粒污染藉由溢流方式排出，确保洗净后的晶圆的洁净度。上述批次式湿法蚀刻清洗装置及批次式湿法蚀刻清洗方法可避免重复实施清洗流程而耗费过大量去离子水以及花费过多清洗时间。
背景技术
在半导体产业中，对于晶圆的来料清洗，蚀刻后的清洗，去光阻后的清洗，深孔电镀前的清洗，为已知且常用的技术，且均采用去离子水来进行清洗。
就传统的批次式湿法蚀刻清洗流程而言，其采用快排清洗(Quick dump rinse,QDR)技术，主要使用大量去离子水快速填满一清洗槽后，再快速排放以达到清洗晶圆及残酸。虽然上述采用去离子水的清洗程序为最普遍的作法，且可以将残酸及污染颗粒有效的清洗干净，惟其耗费大量的去离子水，且清洗作业时间极长。上述在晶圆制程清洗程序中，主要包括下列步骤：以去离子水大量快速填满清洗槽、将清洗槽内的去离子水快速排放至净空；上述两步骤为一循环，而在所述清洗制程中至少需要5次循环，尤其，针对残酸的后期反应，必须以大量的去离子水快速填满并接着完全排放，才能达成将晶圆清洗洁净并且去除残酸之目的。因此，上述批次式湿法蚀刻清洗流程耗费大量的去离子水并且耗费大量的时间，导致所述清洗程序的成本高昂且清洗效率低落。
发明内容
本发明人有鉴于现有的批次式湿法蚀刻清洗流程耗费大量去离子水以及清洗时间的缺点，改良其不足与缺失，进而创作出一种批次式湿法蚀刻清洗装置及批次式湿法蚀刻清洗方法。
本发明主要目的在于提供一种批次式湿法蚀刻清洗装置，所述批次式湿法蚀刻清洗装置具有向下层流流场以及向上溢流层流流场，在清洗程序前期先以向下层流流场快速的将残酸均匀的流动，用以清洗晶圆上一向难以清洗的结构死角，且清洗程序后期以向上均匀溢流的向上溢流层流流场，将水面附着的颗粒污染藉由溢流方式排出，确保洗净后的晶圆的洁净度。上述批次式湿法蚀刻清洗装置及批次式湿法蚀刻清洗方法可避免重复实施清洗流程而耗费过大量去离子水以及花费过多清洗时间。
为达上述目的，本发明批次式湿法蚀刻清洗装置包括：
一清洗槽，在所述清洗槽内形成一主槽腔室，在所述主槽腔室内设置有一层流板以将所述主槽腔室区分为一用以收纳晶圆的上腔室以及一下腔室，在所述层流板上贯穿形成有多个穿孔以使所述上腔室及所述下腔室相连通，在所述清洗槽上贯穿设置有至少一下溢流管，所述下溢流管与所述下腔室相连通；
两上给水槽，设置在所述清洗槽外侧，各所述上给水槽内形成一与所述主槽腔室相连通的给水腔室，在各所述上给水槽上贯穿设置有一上给水管，所述上给水管与所述给水腔室相连通；
一外管线，贯穿设置在所述清洗槽上且与所述下腔室相连通；以及
一排水帮浦，设置在所述外管线上，可对所述清洗槽的所述下腔室进行排水；
其中，所述批次式湿法蚀刻清洗装置包括二种清洗模式：一向下清洗模式及一向上溢流清洗模式；在所述向下清洗模式时，透过所述上给管对所述上给水槽的所述给水腔室注入去离子水，并使去所述离子水流入所述清洗槽的所述主槽腔室中，同时开启所述排水帮浦，以对所述主槽腔室之所述上腔室中的所述晶圆进行清洗并同时将使用过的所述去离子水自所述下腔室排除；在所述向上溢流清洗模式时，停止所述上给水管的注水且关闭所述排水帮浦，并且以所述下溢流管对所述清洗槽的所述下腔室注入去所述离子水，并使去所述离子水浸泡所述晶圆，当所述主槽腔室注满去所述离子水后，去所述离子水进一步溢流进入所述上给水槽的所述给水腔室中，最后去所述离子水透过所述上给水管排放到所述批次式湿法蚀刻清洗装置之外。
藉由上述技术手段，本发明批次式湿法蚀刻清洗装置采用的是向下与溢流清洗技术(Down Flow And Overflow Rinse,DOR)，当利用本发明批次式湿法蚀刻清洗装置对晶圆进行清洗时，先以向下层流流场清洗晶圆，即是先以上给水管对所述上给水槽的给水腔室注入去离子水，并使去离子水流入所述清洗槽的主槽腔室中，同时开启排水帮浦，以对所述主槽腔室中的一晶圆进行清洗并同时将使用过的去离子水自下腔室排除；在一段时间后，改以向上溢流层流流场清洗晶圆，即是停止所述上给水管的注水且关闭所述排水帮浦，并且以下溢流管对清洗槽的下腔室注入去离子水，并使去离子水浸泡所述晶圆，当所述主槽腔室注满去离子水后，去离子水进一步溢流进入上给水槽的给水腔室中，最后去离子水透过上给水管排放到所述批次式湿法蚀刻清洗装置之外。本发明具有至少下列优点：
1.运用DOR技术的本发明批次式湿法蚀刻清洗装置，比传统快排清洗(Quick dumprinse,QDR)技术的清洗机更为节省用水量，可至少节省2～2.5倍的去离子水用水量来降低去离子水成本，可且有效降低清洗时间，提升清洗效率。
2.运用DOR技术的本发明批次式湿法蚀刻清洗装置，在清洗前期采用向下层流流场，藉此提供稳定的残酸清洗效果，降低残酸的后期反应，并且有效降低后期反应所造成的蚀刻不均匀度。
3.运用DOR技术的本发明批次式湿法蚀刻清洗装置，在清洗后期采用向上溢流层流流场，彻底排除液体表面的酸气污染，确保晶圆清洗的结果一致。
4.运用DOR技术的本发明批次式湿法蚀刻清洗装置，其排放的废水量比传统的运用QDR技术的清洗机排放的废水量节省了2倍～2.5倍，排污降低，后期污水处理成本降低，对环境影响更大幅度降低，环保效果更为优良。
在本发明中，各所述上给水槽与所述清洗槽之间形成一间隔侧壁，所述上给水槽外侧形成一相对所述间隔侧壁的外侧壁，所述外侧壁的顶缘高于所述间隔侧壁的顶缘。
在本发明中，所述层流板的多个穿孔是均匀配置在所述层流板上。
在本发明中，在所述外管线上设置有一介于所述清洗槽与所述排水帮浦之间的控制阀。
本发明另一目的在于提供一种批次式湿法蚀刻清洗方法，包括：
一提供步骤，包括提供一批次式湿法蚀刻清洗装置，所述批次式湿法蚀刻清洗装置包括：一清洗槽，在所述清洗槽内形成一主槽腔室，在所述主槽腔室内设置有一层流板以将所述主槽腔室区分为一用以收纳晶圆的上腔室以及一下腔室，在所述层流板上贯穿形成有多个穿孔以使所述上腔室及所述下腔室相连通，在所述清洗槽上贯穿设置有至少一下溢流管，所述下溢流管与所述下腔室相连通；两上给水槽，设置在所述清洗槽外侧，各所述上给水槽内形成一与所述主槽腔室相连通的给水腔室，在各所述上给水槽上贯穿设置有一上给水管，所述上给水管与所述给水腔室相连通；一外管线，贯穿设置在所述清洗槽上且与所述下腔室相连通；以及一排水帮浦，设置在所述外管线上，可对所述清洗槽的所述下腔室进行排水；
一向下清洗步骤，包括透过所述上给管对所述上给水槽的所述给水腔室注入去离子水，并使去所述离子水流入所述清洗槽的所述主槽腔室中，同时开启所述排水帮浦，以对所述主槽腔室之所述上腔室中的所述晶圆进行清洗并同时将使用过的所述去离子水自所述下腔室排除；以及
一向上溢流清洗步骤，包括停止所述上给水管的注水且关闭所述排水帮浦，并且以所述下溢流管对所述清洗槽的所述下腔室注入去所述离子水，并使去所述离子水浸泡所述晶圆，当所述主槽腔室注满去所述离子水后，所述去离子水进一步溢流进入所述上给水槽的所述给水腔室中，最后所述去离子水透过所述上给水管排放到所述批次式湿法蚀刻清洗装置之外。
在本发明中，所述向下清洗步骤持续一段第一特定时间。
在本发明中，所述第一特定时间为5-10分钟。
在本发明中，所述第一特定时间为8分钟。
在本发明中，所述向上溢流清洗步骤持续一段第二特定时间。
在本发明中，所述第二特定时间为5-10分钟。
在本发明中，所述第二特定时间为8分钟。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
附图说明
图1为本发明批次式湿法蚀刻清洗装置的立体外观图。
图2为本发明批次式湿法蚀刻清洗装置的立体外观剖视图。
图3为本发明批次式湿法蚀刻清洗装置的俯视图。
图4为本发明批次式湿法蚀刻清洗装置实施一向下清洗步骤的正面局部剖视操作示意图。
图5为本发明批次式湿法蚀刻清洗装置实施一向上溢流清洗步骤的正面局部剖视操作示意图。
图6为本发明批次式湿法蚀刻清洗方法的步骤流程图。
具体实施方式
请参照图1及图4，本发明批次式湿法蚀刻清洗装置1可被用于容纳晶舟80及位于所述晶舟80上的晶圆90，以便对所述晶圆90实施清洗作业。本发明批次式湿法蚀刻清洗装置1包括：一清洗槽10、两上给水槽20、一外管线30、一排水帮浦40、以及一控制阀50。
请参照图2及图3，在所述清洗槽10内形成一主槽腔室100，在所述主槽腔室100内设置有一层流板15以将所述主槽腔室100区分为一用以收纳晶圆90的上腔室100a以及一下腔室100b。在所述层流板15上贯穿形成有多个穿孔150以使所述上腔室100a及所述下腔室100b相连通。在较佳实施例中，所述层流板15的多个穿孔150是均匀配置在所述层流板15上。所述层流板15的主要作用在于让去离子水能够均匀的流过晶圆90的每个部位。在所述清洗槽10上贯穿设置有至少一下溢流管13，所述下溢流管13与所述下腔室100b相连通。
所述两上给水槽20设置在所述清洗槽10外侧，各所述上给水槽20内形成一与所述主槽腔室100相连通的给水腔室200，在各所述上给水槽20上贯穿设置有一上给水管23，所述上给水管23与给水腔室200相连通。
所述外管线30贯穿设置在所述清洗槽10上且与所述下腔室100b相连通。
所述排水帮浦40设置在所述外管线30上，可对所述清洗槽10的下腔室100b进行排水。
所述控制阀50设置在所述外管线上且介于所述清洗槽10与所述排水帮浦40之间的。所述控制阀50可与所述排水帮浦40一同开启及关闭，且所述控制阀50能够确保清洗槽10内的水不会意外流出外管线30之外。
在本发明中，各所述上给水槽20与所述清洗槽10之间形成一间隔侧壁101，所述上给水槽20外侧形成一相对所述间隔侧壁101的外侧壁201，所述外侧壁201的顶缘高于所述间隔侧壁101的顶缘，藉此，可避免去离子水意外溢出上给水槽20之外。
所述批次式湿法蚀刻清洗装置1包括二种清洗模式：一向下清洗模式及一向上溢流清洗模式；在所述向下清洗模式时，透过所述上给管对所述上给水槽20的给水腔室200注入去离子水，并使去离子水流入所述清洗槽10的主槽腔室100中，同时开启排水帮浦40，以对所述主槽腔室100之所述上腔室100a中的所述晶圆90进行清洗并同时将使用过的去离子水自下腔室100b排除；在所述向上溢流清洗模式时，停止所述上给水管23的注水且关闭所述排水帮浦40，并且以下溢流管13对清洗槽10的下腔室100b注入去离子水，并使去离子水浸泡所述晶圆90，当所述主槽腔室100注满去离子水后，去离子水进一步溢流进入上给水槽20的给水腔室200中，最后去离子水透过上给水管23排放到所述批次式湿法蚀刻清洗装置1之外。
请参照图6，本发明另一目的在于提供一种批次式湿法蚀刻清洗方法，包括：一提供步骤S01、一向下清洗步骤S02、以及一向上溢流清洗步骤S03。
所述提供步骤S01包括提供一批次式湿法蚀刻清洗装置1，所述批次式湿法蚀刻清洗装置1包括：一清洗槽10，在所述清洗槽10内形成一主槽腔室100，在所述主槽腔室100内设置有一层流板15以将所述主槽腔室100区分为一上腔室100a以及一下腔室100b，在所述层流板15上贯穿形成有多个穿孔以使所述上腔室100a及所述下腔室100b相连通，在所述清洗槽10上贯穿设置有至少一下溢流管13，所述下溢流管13与所述下腔室100b相连通；两上给水槽20，设置在所述清洗槽10外侧，各所述上给水槽20内形成一与所述主槽腔室100相连通的给水腔室200，在各所述上给水槽20上贯穿设置有一上给水管23，所述上给水管23与给水腔室200相连通；一外管线30，贯穿设置在所述清洗槽10上且与所述下腔室100b相连通；及一排水帮浦40，设置在所述外管线30上，可对所述清洗槽10的下腔室100b进行排水。
请参照图4，所述向下清洗步骤S02包括透过所述上给管对所述上给水槽20的给水腔室200注入去离子水，并使去离子水流入所述清洗槽10的主槽腔室100中，同时开启排水帮浦40，以对所述主槽腔室100之所述上腔室100a中的所述晶圆90进行清洗并同时将使用过的去离子水自下腔室100b排除。在较佳实施例中，所述向下清洗步骤S02持续一段第一特定时间。所述第一特定时间可为5-10分钟。或者，所述第一特定时间可为可为8分钟。
请参照图5，所述向上溢流清洗步骤S03包括停止所述上给水管23的注水且关闭所述排水帮浦40，并且以下溢流管13对清洗槽10的下腔室100b注入去离子水，并使去离子水浸泡所述晶圆90，当所述主槽腔室100注满去离子水后，去离子水进一步溢流进入上给水槽20的给水腔室200中，最后去离子水透过上给水管23排放到所述批次式湿法蚀刻清洗装置1之外。在较佳实施例中，所述向上溢流清洗步骤S03持续一段第二特定时间。所述第二特定时间可为5-10分钟。或者，所述第二特定时间可为8分钟。
藉由上述技术手段，本发明批次式湿法蚀刻清洗装置1及批次式湿法蚀刻清洗方法采用的是向下与溢流清洗技术(Down Flow And Overflow Rinse,DOR)，当利用本发明批次式湿法蚀刻清洗装置1对晶圆90进行清洗时，先以向下层流流场清洗晶圆90，即是先以上给水管23对所述上给水槽20的给水腔室200注入去离子水，并使去离子水流入所述清洗槽10的主槽腔室100中，同时开启排水帮浦40，以对所述主槽腔室100中的一晶圆90进行清洗并同时将使用过的去离子水自下腔室100b排除；在一段时间后，改以向上溢流层流流场清洗晶圆90，即是停止所述上给水管23的注水且关闭所述排水帮浦40，并且以下溢流管13对清洗槽10的下腔室100b注入去离子水，并使去离子水浸泡所述晶圆90，当所述主槽腔室100注满去离子水后，去离子水进一步溢流进入上给水槽20的给水腔室200中，最后去离子水透过上给水管23排放到所述批次式湿法蚀刻清洗装置1之外。本发明具有至少下列优点：
1.运用DOR技术的本发明批次式湿法蚀刻清洗装置1，比传统快排清洗(Quickdump rinse,QDR)技术的清洗机更为节省用水量，可至少节省2～2.5倍的去离子水用水量来降低去离子水成本，可且有效降低清洗时间，提升清洗效率。
2.运用DOR技术的本发明批次式湿法蚀刻清洗装置1，在清洗前期采用向下层流流场，藉此提供稳定的残酸清洗效果，降低残酸的后期反应，并且有效降低后期反应所造成的蚀刻不均匀度。
3.运用DOR技术的本发明批次式湿法蚀刻清洗装置1，在清洗后期采用向上溢流层流流场，彻底排除液体表面的酸气污染，确保晶圆90清洗的结果一致。
4.运用DOR技术的本发明批次式湿法蚀刻清洗装置1，其排放的废水量比传统的运用QDR技术的清洗机排放的废水量节省了2倍～2.5倍，排污降低，后期污水处理成本降低，对环境影响更大幅度降低，环保效果更为优良。
Claims (11)
1.一种批次式湿法蚀刻清洗装置，其特征在于，所述批次式湿法蚀刻清洗装置包括：
一清洗槽，在所述清洗槽内形成一主槽腔室，在所述主槽腔室内设置有一层流板以将所述主槽腔室区分为一用以收纳晶圆的上腔室以及一下腔室，在所述层流板上贯穿形成有多个穿孔以使所述上腔室及所述下腔室相连通，在所述清洗槽上贯穿设置有至少一下溢流管，所述下溢流管与所述下腔室相连通；
两上给水槽，设置在所述清洗槽外侧，各所述上给水槽内形成一与所述主槽腔室相连通的给水腔室，在各所述上给水槽上贯穿设置有一上给水管，所述上给水管与所述给水腔室相连通；
一外管线，贯穿设置在所述清洗槽上且与所述下腔室相连通；以及
一排水帮浦，设置在所述外管线上，可对所述清洗槽的所述下腔室进行排水；
其中，所述批次式湿法蚀刻清洗装置包括二种清洗模式：一向下清洗模式及一向上溢流清洗模式；在所述向下清洗模式时，透过所述上给管对所述上给水槽的所述给水腔室注入去离子水，并使去所述离子水流入所述清洗槽的所述主槽腔室中，同时开启所述排水帮浦，以对所述主槽腔室之所述上腔室中的所述晶圆进行清洗并同时将使用过的所述去离子水自所述下腔室排除；在所述向上溢流清洗模式时，停止所述上给水管的注水且关闭所述排水帮浦，并且以所述下溢流管对所述清洗槽的所述下腔室注入去所述离子水，并使去所述离子水浸泡所述晶圆，当所述主槽腔室注满去所述离子水后，去所述离子水进一步溢流进入所述上给水槽的所述给水腔室中，最后去所述离子水透过所述上给水管排放到所述批次式湿法蚀刻清洗装置之外。
2.根据权利要求1所述的批次式湿法蚀刻清洗装置，其特征在于：各所述上给水槽与所述清洗槽之间形成一间隔侧壁，所述上给水槽外侧形成一相对所述间隔侧壁的外侧壁，所述外侧壁的顶缘高于所述间隔侧壁的顶缘。
3.根据权利要求1或2所述的批次式湿法蚀刻清洗装置，其特征在于：所述层流板的多个穿孔是均匀配置在所述层流板上。
4.根据权利要求1或2所述的批次式湿法蚀刻清洗装置，其特征在于：在所述外管线上设置有一介于所述清洗槽与所述排水帮浦之间的控制阀。
5.一种批次式湿法蚀刻清洗方法，其特征在于，所述批次式湿法蚀刻清洗方法包括：
一提供步骤，包括提供一批次式湿法蚀刻清洗装置，所述批次式湿法蚀刻清洗装置包括：一清洗槽，在所述清洗槽内形成一主槽腔室，在所述主槽腔室内设置有一层流板以将所述主槽腔室区分为一用以收纳晶圆的上腔室以及一下腔室，在所述层流板上贯穿形成有多个穿孔以使所述上腔室及所述下腔室相连通，在所述清洗槽上贯穿设置有至少一下溢流管，所述下溢流管与所述下腔室相连通；两上给水槽，设置在所述清洗槽外侧，各所述上给水槽内形成一与所述主槽腔室相连通的给水腔室，在各所述上给水槽上贯穿设置有一上给水管，所述上给水管与所述给水腔室相连通；一外管线，贯穿设置在所述清洗槽上且与所述下腔室相连通；以及一排水帮浦，设置在所述外管线上，可对所述清洗槽的所述下腔室进行排水；
一向下清洗步骤，包括透过所述上给管对所述上给水槽的所述给水腔室注入去离子水，并使去所述离子水流入所述清洗槽的所述主槽腔室中，同时开启所述排水帮浦，以对所述主槽腔室之所述上腔室中的所述晶圆进行清洗并同时将使用过的所述去离子水自所述下腔室排除；以及
一向上溢流清洗步骤，包括停止所述上给水管的注水且关闭所述排水帮浦，并且以所述下溢流管对所述清洗槽的所述下腔室注入去所述离子水，并使去所述离子水浸泡所述晶圆，当所述主槽腔室注满去所述离子水后，所述去离子水进一步溢流进入所述上给水槽的所述给水腔室中，最后所述去离子水透过所述上给水管排放到所述批次式湿法蚀刻清洗装置之外。
6.根据权利要求5所述的批次式湿法蚀刻清洗方法，其特征在于：所述向下清洗步骤持续一段第一特定时间。
7.根据权利要求6所述的批次式湿法蚀刻清洗方法，其特征在于：所述第一特定时间为5-10分钟。
8.根据权利要求6所述的批次式湿法蚀刻清洗方法，其特征在于：所述第一特定时间为8分钟。
9.根据权利要求5所述的批次式湿法蚀刻清洗方法，其特征在于：所述向上溢流清洗步骤持续一段第二特定时间。
10.根据权利要求9所述的批次式湿法蚀刻清洗方法，其特征在于：所述第二特定时间为5-10分钟。
11.根据权利要求9所述的批次式湿法蚀刻清洗方法，其特征在于：所述第二特定时间为8分钟。
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