CN111318070B - 过滤装置及过滤设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种过滤装置，包括：壳体，所述壳体被第一端盖及第二端盖所封闭，所述第一端盖包括进液口，所述第二端盖包括出液口；以及多个过滤片，设于所述壳体的内侧壁，所述多个过滤片的一部份与另一部份相互交错以在所述壳体内形成曲折流路。

Description

过滤装置及过滤设备
技术领域
本发明涉及一种半导体制造领域，尤其涉及一种用于过滤晶圆蚀刻过程所用液体的过滤装置。
背景技术
当使用湿蚀刻法来剥离氮化硅时，蚀刻液中的二氧化硅浓度会增加，因而降低蚀刻液对氮化硅的选择性。为了确保半导体晶圆的质量，在每一批量处理后，会排放掉一半或全部蚀刻液。平均来说，更换所有蚀刻液会花费30分钟。排放或更换蚀刻液会增加制程成本以及停机时间。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种过滤蚀刻液的过滤装置。
另，还有必要提供一种具有所述过滤装置的过滤设备。
本发明提供一种过滤装置，包括：壳体，所述壳体被第一端盖及第二端盖所封闭，所述第一端盖包括进液口，所述第二端盖包括出液口；所述进液口通过第一阀与晶圆处理模块的液体输出口连接，所述出液口通过第二阀与所述晶圆处理模块的液体输入口连接；以及多个过滤片，设于所述壳体的内侧壁，所述多个过滤片的一部份与另一部份相互交错以在所述壳体内形成曲折流路；每一所述多个过滤片包括用于捕捉二氧化硅的半导体图案；在所述晶圆处理模块的浓度计监测到所述晶圆处理模块的蚀刻机中蚀刻液内二氧化硅的浓度高于预设值时，所述进液口通过所述第一阀接收所述蚀刻液，并通过所述出液口提供过滤后的所述蚀刻液给所述第二阀；其中，所述蚀刻液用于对所述蚀刻机中的晶圆进行湿蚀刻。
在本发明一些实施方式中，每一所述多个过滤片垂直于所述内侧壁。
在本发明一些实施方式中，每一所述多个过滤片与所述内侧壁具有范围介于0度至90度的夹角。
在本发明一些实施方式中，所述半导体图案具有从每一所述多个过滤片的一侧延伸的刷状结构。
本发明还提供一种过滤设备，包括：晶圆处理模块；所述晶圆处理模块包括蚀刻机；所述蚀刻机用于使用蚀刻液进行湿蚀刻方法批量处理晶圆；以及至少一过滤装置，连接至所述晶圆处理模块。所述至少一过滤装置包括：壳体，所述壳体被第一端盖及第二端盖所封闭，所述第一端盖包括进液口，所述第二端盖包括出液口；以及多个过滤片，设于所述壳体的内侧壁，其特征在于，所述多个过滤片的一部份与另一部份相互交错以在所述壳体内形成曲折流路；每一所述多个过滤片包括用于捕捉二氧化硅的半导体图案；所述过滤设备进一步包括：第一阀，连接至所述晶圆处理模块的液体输出口；第二阀，连接至所述晶圆处理模块的液体输入口；以及浓度计，用于监测到所述蚀刻机中的蚀刻液内所述二氧化硅的浓度，且在所述二氧化硅的浓度高于预设值时所述至少一过滤装置的所述进液口通过所述第一阀接收所述蚀刻液；所述至少一过滤装置的所述出液口被设置来供应所述蚀刻液至所述第二阀。
在本发明一些实施方式中，所述第一阀与所述第二阀为三通阀。
在本发明一些实施方式中，所述晶圆处理模块包括：加热器，连接至所述液体输入口；所述浓度计，设置于所述加热器与所述蚀刻机之间；以及泵，设置于所述蚀刻机与所述液体输出口之间。
在本发明一些实施方式中，所述过滤设备进一步包括：液体供应装置，连接至所述至少一过滤装置，用于供应清洗剂；以及排出口，用于收集所述清洗剂。
相较于现有技术，本发明提供的过滤设备不仅可以过滤蚀刻液中的化学物，更允许湿蚀刻工艺与过滤工艺同步进行，减少更换蚀刻液的次数以及数量。如此，可以降低因更换蚀刻液造成的停机时间以及提高晶圆制备良率。
附图说明
图1A为本发明实施方式提供过滤装置的结构示意图。
图1B为过滤装置的侧视剖面示意图。
图1C为本发明实施方式提供具有倾斜过滤片的过滤装置侧视剖面示意图。
图1D为过滤装置中曲折流路的示意图。
图2A为过滤设备在第一模式下运作的示意图。
图2B为过滤设备在第二模式下运作的示意图。
图2C为过滤设备在第三模式下运作的示意图。
主要元件符号说明
过滤装置 100,100a,100b
壳体 110
内侧壁 111
第一端盖 112
第二端盖 113
过滤片 120
基板 121
主干 122
刷毛状数组 123
进液口 151
出液口 152
进气口 153
出气口 154
二氧化硅 190
曲折流路 191
过滤设备 200
晶圆处理模块 210
蚀刻机 211
浓度计 212
加热器 213
泵 214
控制组件 215
液体输出口 216
液体输入口 217
阀 221,222,223,224,225,226,227
排出口 230
液体供应装置 240
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合具体实施例及附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
在本发明的实施方式的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的实施方式和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的实施方式的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的实施方式的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1A，本发明实施方式提供一种过滤装置100。本实施方式中，所述过滤装置100包括壳体110、第一端盖112、第二端盖113，以及多个过滤片120。所述第一端盖112封闭所述壳体110的一端，所述第二端盖113封闭所述壳体110的另一端。所述壳体110、所述第一端盖112以及所述第二端盖113可采用聚四氟乙烯(PTFE，商标名为铁氟龙)制成。所述壳体110具有管状结构。所述第一端盖112具有进液口151，所述第二端盖113具有出液口152。在一些实施方式中，所述第一端盖112进一步具有进气口153，所述第二端盖113进一步具有出气口154。
请参阅图1B，其为所述过滤装置100的侧视剖面示意图。所述多个过滤片120设置于所述壳体110的内侧壁111，以形成曲折流路191。具体地，所述多个过滤120片的一部份与另一部份相互交错以在所述壳体110内形成所述曲折流路191，举例来说，设置在所述内侧壁111上端的过滤120片与设置在所述内侧壁111下端的过滤120片依序相互交错。在一些实施方式中，每一所述多个过滤片120垂直于所述内侧壁111。
继续参阅图1B，每一所述多个过滤片120包括从所述内侧壁111沿垂直方向延伸的基板121。半导体图案设置在所述基板121的一表面，所述表面朝向所述第一端盖112。图1B放大所述半导体图案的大小以利说明。所述半导体图案具有刷状结构，所述刷状结构包括主干122及刷毛状数组123。所述主干122及所述刷毛状数组123可采用氧化物材料制成。在一些范例中，所述基板121的双面皆具有前述半导体图案。
在一些实施方式中，液体从所述进液口151注入所述过滤装置100，所述液体可为具有二氧化硅190的磷酸。当所述液体流经曲折流路191时，所述二氧化硅190被所述多个过滤片120的所述半导体图案捕捉，使得所述液体中的二氧化硅浓度降低。如图1B所示，所述曲折流路191可增加所述多个过滤片120与所述壳体110中流动的所述液体之间的接触时间。如此，所述过滤装置100有效地过滤二氧化硅。
请参阅图1C，本发明另一实施方式提供一种具有倾斜过滤片的过滤装置。举例来说，所述多个过滤片120的一部分朝第二端盖113倾斜，所述多个过滤片120的另一部分朝第一端盖112倾斜。具体地，设置在所述内侧壁下端的过滤片120朝第二端盖113倾斜，设置在所述内侧壁上端的过滤片120朝第一端盖112倾斜。前述上端与下端过滤片倾斜的方向可互换。每一所述多个过滤片120与所述内侧壁111具有范围介于0度至90度的夹角α。
请参阅图1D，其为所述过滤装置中曲折流路的示意图。所述曲折流路191可为锯齿状或螺旋状(未显示)。
在图2A至2C中，本发明实施方式提供一种用于过滤液体的过滤设备200。本实施方式中，所述过滤设备200包括用于实施湿蚀刻过程的晶圆处理模块210、用于过滤所述湿蚀刻过程所使用的蚀刻液的过滤装置(100a、100b)、液体供应装置240以及控制组件215。所述液体供应装置240用于供应清洗所述过滤装置(100a、100b)的清洗剂。所述控制组件215用于切换所述过滤设备200的运作模式。优选地，所述过滤装置的数量为二个。
所述晶圆处理模块210包括蚀刻机211、加热器213、浓度计212以及泵214。所述蚀刻机211使用湿蚀刻方法批量处理晶圆。所述加热器213用于加热所述蚀刻液。所述浓度计212用于监测所述蚀刻液中目标化学物的浓度。所述泵214用于从所述蚀刻机211抽出所述蚀刻液。在一些实施方式中，所述加热器213连接至所述晶圆处理模块210的液体输入口217。所述浓度计212设置在所述蚀刻机211与所述加热器213之间。所述泵214连接至所述晶圆处理模块210的液体输出口216。举例来说，所述蚀刻液在所述晶圆处理模块210的流动路径为所述液体输入口217、所述加热器213、所述浓度计212、所述蚀刻机211、所述泵214以及所述液体输出口216。
在一些实施方式中，所述过滤设备200包括多个阀(221、222、223、224、225、226、227)。所述多个阀(221至227)可为三通阀。举例来说，所述阀221连接至所述液体输出口216及所述阀(222、223、224)，所述阀222连接至所述液体输入口217所述阀(221、225)，所述阀223连接至所述过滤装置100a及所述阀(221、226)，所述阀224连接至所述过滤装置100b及所述阀(221、227)，以及所述阀225连接至所述过滤装置(100a、100b)、排出口230及所述阀222。前述连接关系表示连通关系。
请参阅图2A，其为所述过滤设备200在第一模式下运作的示意图。如果由所述浓度计212监测的所述蚀刻液中的化学物浓度(例如，二氧化硅SiO2)低于预定值，所述控制组件215将导引所述蚀刻液流经：所述液体输出口216、所述阀221、所述阀222以及所述液体输入口217。所述第一模式可视为正规模式，即所述蚀刻液不需要过滤，故不将所述蚀刻液导引至过滤装置。在一些实施方式中，蚀刻液可在所述晶圆处理模块210内循环，不须流经所述阀221及所述阀222。
请参阅图2B，其为所述过滤设备200在第二模式下运作的示意图。如果由所述浓度计212监测的所述蚀刻液中的二氧化硅浓度超过所述预定值，所述控制组件215将导引所述蚀刻液流经：所述液体输出口216、所述阀221、所述阀(223、224)、所述过滤装置(100a、100b)、所述阀225、所述阀222以及所述液体输入口217。所述第二模式可视为过滤模式。在过滤模式中，所述湿蚀刻过程继续进行，同时所述过滤装置(100a、100b)依据图1A至1C所述的方法过滤二氧化硅。在一些实施方式中，所述控制组件215可允许来自所述液体输出口216的所述蚀刻液同步地从所述阀221流向所述阀222，即，过滤的蚀刻液与未过滤的蚀刻液会汇流于所述阀222，再流回所述液体输入口217。
请参阅图2C，其为所述过滤设备200在第三模式下运作的示意图。所述第三模式可视为清洗模式。当所述过滤装置(100a、100b)的过滤能力降低时，所述控制组件215可将过滤设备200切换至所述清洗模式，以清洗所述过滤装置(100a、100b)，使其恢复过滤能力。举例而言，如果恢复率(例如在所述过滤模式中二氧化硅浓度的去下降率)低于预设门坎，所述控制组件215可实施步骤：(1)引导所述蚀刻液流经所述液体输出口216、所述阀221、所述阀222以及所述液体输入口217；(2)从所述液体供应装置240供应清洗剂至所述过滤装置(100a、100b)，所述供应可维持一段预定时间；(3)将所述清洗剂从所述过滤装置(100a、100b)排出；以及(4)从所述液体供应装置240供应水(例如，去离子水)来冲洗所述过滤装置(100a、100b)。所述排出口230可收集清洗后的清洗剂与水。所述控制组件215可藉由控制所述阀(226、227)来独立地清洗所述过滤装置100a或所述过滤装置100b。
在一些实施方式中，所述清洗剂可为氢氟酸(HF)溶液。氢氟酸与二氧化硅作用而产生四氟化硅(silicon tetrafluoride)与水。当被所述多个过滤片120捕捉的二氧化硅从所述多个过滤片120移除时，所述过滤装置(100a、100b)的过滤能力能被复原。
图2A至2C中阀的配置仅为本发明的一种实施方式，其数量、种类与连接方法并不限于前述内容。
根据本发明实施方式，因为所述过滤设备允许所述湿蚀刻过程与所述过滤过程同步进行，产线的停工时间(例如，置换蚀刻液)可被降低。此外所述过滤设备的过滤装置具有自我清洗能力，所以更可减少置换蚀刻液的成本。
可以理解的是，以上实施例仅用来说明本发明，并非用作对本发明的限定。对于本领域的普通技术人员来说，根据本发明的技术构思做出的其它各种相应的改变与变形，都落在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种过滤装置，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体被第一端盖及第二端盖所封闭，所述第一端盖包括进液口，所述第二端盖包括出液口；所述进液口通过第一阀与晶圆处理模块的液体输出口连接，所述出液口通过第二阀与所述晶圆处理模块的液体输入口连接；以及
多个过滤片，设于所述壳体的内侧壁，其特征在于，所述多个过滤片的一部份与另一部份相互交错以在所述壳体内形成曲折流路；每一所述多个过滤片包括用于捕捉二氧化硅的半导体图案；
在所述晶圆处理模块的浓度计监测到所述晶圆处理模块的蚀刻机中蚀刻液内二氧化硅的浓度高于预设值时，所述进液口通过所述第一阀接收所述蚀刻液，并通过所述出液口提供过滤后的所述蚀刻液给所述第二阀；其中，所述蚀刻液用于对所述蚀刻机中的晶圆进行湿蚀刻。
2.如权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，每一所述多个过滤片垂直于所述内侧壁。
3.如权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，每一所述多个过滤片与所述内侧壁具有范围介于0度至90度的夹角。
4.如权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，所述半导体图案具有从每一所述多个过滤片的一侧延伸的刷状结构。
5.一种过滤设备，其特征在于，包括：
晶圆处理模块；所述晶圆处理模块包括蚀刻机；所述蚀刻机用于使用蚀刻液进行湿蚀刻方法批量处理晶圆；以及
至少一过滤装置，连接至所述晶圆处理模块，所述至少一过滤装置包括：
壳体，所述壳体被第一端盖及第二端盖所封闭，所述第一端盖包括进液口，所述第二端盖包括出液口；以及
多个过滤片，设于所述壳体的内侧壁，其特征在于，所述多个过滤片的一部份与另一部份相互交错以在所述壳体内形成曲折流路；每一所述多个过滤片包括用于捕捉二氧化硅的半导体图案；
所述过滤设备进一步包括：
第一阀，连接至所述晶圆处理模块的液体输出口；
第二阀，连接至所述晶圆处理模块的液体输入口；以及
浓度计，用于监测到所述蚀刻机中的蚀刻液内所述二氧化硅的浓度，且在所述二氧化硅的浓度高于预设值时所述至少一过滤装置的所述进液口通过所述第一阀接收所述蚀刻液；
所述至少一过滤装置的所述出液口被设置来供应所述蚀刻液至所述第二阀。
6.如权利要求5所述的过滤设备，其特征在于，所述第一阀与所述第二阀为三通阀。
7.如权利要求5所述的过滤设备，其特征在于，所述晶圆处理模块包括：
加热器，连接至所述液体输入口；
所述浓度计，设置于所述加热器与所述蚀刻机之间；以及
泵，设置于所述蚀刻机与所述液体输出口之间。
8.如权利要求5所述的过滤设备，其特征在于，所述过滤设备进一步包括：
液体供应装置，连接至所述至少一过滤装置，用于供应清洗剂；以及
排出口，用于收集所述清洗剂。
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