TW200303578A - Device for etching, rinsing and drying substrates in an ultra-clean atmosphere - Google Patents

Description

200303578 玖、囊明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於一種槽，俾使能夠連續執行必須超乾淨 之基板的鈾刻、淸洗及乾燥階段，該基板不需要完全通過 不同階段的過程，且能夠回收用於各蝕刻與乾燥階段的流 體，將該流體再循環及過濾以便再使用，因而，減少流體 的消耗 【先前技術】 鈾刻、淸潔、淸洗及乾燥的連續階段目前是在若干獨 立的槽中執行，其要求含有基板的籃自一裝備傳送至另一 裝備。於是，文件FR - A1 - 2,797,405號描述一種超乾淨淸 洗槽，其包括一淸洗流體擴散裝置及一溢流滑道。該淸洗 槽也包括連接至饋送系統的淸洗流體投送噴嘴及一設計成 爲使該淸洗流體的淸洗流轉向的偏離器。然而，此型式的 槽未能將該等基板蝕刻或乾燥。 在某些狀況，從乾燥前的該等階段之間的浴槽處移除 該等基板是不可能的，因爲此導致結構毀壞。此是某些微 系統結構（MEMS、MEOMS等）的狀況。對於此型式的基板 而言，存在替代的溶液，其是在自該浴槽處移除該等基板 以前，先以該淸洗流體，然後以一或更多展現越來越低的 表面張力且可互相溶解的流體，將蝕刻流體連續稀釋。此 方法的缺點是需要大量用於飩刻、淸洗及乾燥的流體，而 這些流體不可能再循環。於是，歐洲專利文件EP - A1 -1,158,257號描述一種用於洗濯及乾燥基板的方法及裝置。 200303578 該裝置包括一槽，該等基板安置於其中，然後由洗滌及乾 燥流體連續洗滌及乾燥。該等基板的乾燥是使用根據產生 表面張力梯度的Marangoni效應而執行。然而，該 Marangoni效應要求二流體能夠互相溶混。 【發明內容】 本發明的目的是達成一種槽，俾使能夠使用超乾淨的 流體連續或獨立執行蝕刻、乾淨、淸洗及乾燥階段，且能 夠回收用於蝕刻與乾燥之流體，將其與淸洗的水分離，及 將其過濾，以便使其能夠再循環，於是能夠減少其的消耗 〇 依據本發明之用於基板的蝕刻、淸洗及乾燥裝置包括： -一槽，具有一在底部的擴散底部及一在頂部的溢流 滑道， -若干投射噴嘴，配置於該擴散底部中，且連接至用 於注入蝕刻流體與淸洗流體的獨立饋送系統， -至少一偏離器，其坐落於該溢流滑道附近，使流體 的上升流動轉向， -用於使該槽中的不同流體循環之裝置， -及一注入歧管，用於注入乾燥流體，以在構成該淸 洗流體的水上方形成一均勻厚度的表面層，該乾燥流體不 可溶混於水中，且展現比水低的表面張力與密度。 該乾燥流體可以由有添加劑的異丙醇、異戊烷或不可 溶混於水的任何其他液體基板構成。 其他特性可以獨立或組合使用： 200303578 _該溢流滑道裝有一系列各蝕刻、淸洗及乾燥流體特 有的回收孔與閥； -一用於該等蝕刻、淸洗及乾燥流體的獨立再處理迴 路係用於產品的純化與過濾，以將該後者再循環； -反向裝置，係由連接至中央位置的噴嘴系統之饋送 系統底部所產生的液壓活塞效應，以在上升方向將該流體 排出至該溢流滑道，及以相同的流體（在執行蝕刻與淸洗階 段時之若干循環的狀況）或不同的流體（在該等蝕刻、淸潔及 淸洗階段之間取代流體的狀況）取代此流體； -該液壓活塞效應的使用也使得能夠在已移除籃以後 ，經由該溢流滑道，自該槽移除流體，回收該乾燥流體； -該等基板的乾燥之執行是藉由在該浴槽處的排洩已 執行以後，使含有該等基板的籃通過該乾燥流體的層； -依據一替代實施例，該等基板的乾燥之執行是藉由 向上移除該籃，使該等基板通過該乾燥流體的表面層。 【實施方式】 參考圖1至圖4，該槽（5)的基部包括一超乾淨的流體 擴散裝置（9)，二饋送系統（12與13)連接至該底部’使蝕刻 與淸洗流體能夠注入若干的中央噴嘴（1〇)與側向噴嘴（11)。 該中央饋送系統（12)連接至配置於中央部分的該第一噴嘴系 統（10)，而該周緣饋送系統（13)連接至該第二側向噴嘴系統 (11)。 二噴嘴系統-中央系統（10)與側向系統（11)—整合於該 擴散底部（9)中。該槽（5)的封閉件之底部連接至含有該擴散 200303578 裝置（9)的部分。該槽⑸的封閉件之頂部-於側向位置-由 若干個偏離器（4)組成，其使來自該等側向噴嘴（11)的流動 能夠轉向，因此，造成該槽（5)內部的流體循環，且產生該 等基板（7)附近之流體的向下流動。 二籃支撐物（8)固定至構成該擴散裝置的部分（9)，以保 証含有該等基板（7)之籃（6)的中央位置及穩定性。該槽封閉 件（3)的頂部由鈍齒狀部分所形成的溢流（3)構成，以確保流 體均勻溢流至溢流滑道（2)中。 該溢流滑道（2)使得在淸洗相期間能夠回收多餘的水， 且回收該等蝕刻、淸洗及乾燥流體，以在每一處理階段的 末尾再處理。在該溢流滑道（2)的底部提供一出口孔（15)， 使得能夠回收不同的流體。此出口孔（15)連接至用於蝕刻、 淸洗及乾燥的流體之三獨立回收系統。 每一回收系統是由一管（16、19與22)、一開口與一關 閉閥（17、20與23)及一能夠連接該等流體再處理系統的接 頭（18、21、24)所形成。用於蝕刻與乾燥流體的管（16、19) 相對於低位準而展現一高起部分，以防止回收不想要的流 體，即，由保留用於乾燥流體的迴路回收該蝕刻流體，反 之亦然。 使該乾燥流體能夠進入該浴槽的表面之二管（1)固定至 該溢流滑道（2)的外壁。這些管（1)以平行的方式，在二對立 側安置於該溢流（3)上方。它們由等間隔配置在對應於該槽 (5)的長度之複數孔（25)形成，於是在該浴槽的整個表面上 達成乾燥流體的均勻分佈。此二管（1)連接至一共用的乾燥 200303578 流體分佈系統（14)。這些管⑴的安虞使得能夠插入一曰有 該等基板⑺的籃（6)，且該乾燥流體能夠只注入5亥槽⑸的內 部，而非進入該溢流滑道（2)。 該槽（5)之一排洩系統（27)藉由了形接合而連接至該第 一、中央噴嘴系統10的饋送管。一可調整閥（26)使知能夠 控制該槽（5)之排洩率。 當在該蝕刻階段操作時，其示意表示於圖6中’該槽 (5)首先充滿蝕刻溶液-特別是氫氟酸，該氫氟酸之稀釋決 定蝕刻率。該蝕刻時間由待蝕刻之氧化物的厚度與該蝕刻 溶液的稀釋決定。 含有爲了蝕刻而預先製備之該等基板⑺的籃（6)藉由機 器手臂（圖中未顯示）插入裝有蝕刻流體LG的槽（5)。該籃(6) 由槽的底部所支撐之該籃支撐物（8)支持在定位。預先插入 該槽（5)之蝕刻流體LG的體積受到控制，以致於該籃⑻的 插入不會促使該槽溢流，以使待再循環的流體數量減至最 小0 該等基板（7)可以由砂、石英、陶瓷製成，或係金屬或 氧化物基。 在圖7中，該等基板⑺的飾 - )日0蝕刻是由靜態浴槽或展現循 環的動悲沧槽執行。在後者的狀泊 J狀況’提供一經由該等側向 噴嘴（11)之該蝕刻流體LG的 €人系統。如此，注入的該蝕 刻流體LG可以來自於該触刻流__藏。 在圖=中，藉由以該淸洗流體特別是去離子化的 水-取代該蝕刻流HLG，籍由施加於向上方向之液壓活塞 200303578 效應，使蝕刻停止。此循環發生在藉由該中央噴嘴系統（1 〇 與12)注入該淸洗流體LR以後，可以伴隨或不伴隨著藉由 該側向噴嘴系統（11與13)之相同流體的循環。 該液壓活塞效應使得能夠取代該蝕刻流體LG，而不與 該淸洗流體LR混合。該蝕刻流體LG的回收是由該溢流滑 道（2)執行，其中，配置有連接至該回收系統（15、16、19與 22)的出口孔（15)。該對應閥（17、20與23)的開口使回收流 體能夠送到該蝕刻流體LG的再處理系統。控制通過二噴嘴 系統的該流體流能夠完全控制該槽（5)中的流體流，所以能 夠控制由於流體動態流而施加於基板表面附近的機械應力 〇 在過程之此階段，該等基板（7)已鈾刻，且蝕刻已由於 去離子化的淸洗水而停止。該等基板（7)在整個淸洗操作中 保持浸在去離子化的水浴中（圖9)。 該等基板（7)的淸洗階段是以類似於文件FR 2,797,405 號所述的方式執行。去離子化水之循環導致能夠由於該側 向噴嘴系統（11)而產生平行於該等基板（7)表面的向上流動 。此循環能夠增加淸洗的效率，所以能夠減少淸洗過程的 時間與所需要的水量。 在淸洗操作的末尾，以淸潔的去離子化水取代該淸洗 水是藉由上述液壓活塞效應執行。此二操作（淸洗水循環與 藉由該活塞效應取代後者）重複若干次，直到獲得最佳淸洗 位準爲止。與藉由該側向噴嘴系統（11)注入者對應之相同體 積的髒水由該溢流滑道（2)回收。全部的水在該溢流滑道（2) 200303578 中流動，以由對應的系統（15、22、23與24)回收，以供再 循環。 在上述淸洗階段以後，執行圖10至13所繪示的乾燥 階段。 參考圖10,自該槽（5)排洩小量的水，以減少該溢流滑 道（2)下方的位準，而該等基板（7)的一部分不會自水的上表 面冒出。排洩是由該中央噴嘴（10)與該中央管（12)- T形接 合與閥（26)固定至彼-執行。一接合連接該閥（26)至該水循 環迴路（27)。 當水位足夠低時，該乾燥流體LS藉由設在該管（1)中的 該等噴嘴（25)進入該浴槽的表面。該乾燥流體LS展現比去 離子化水更低的密度與表面張力，且不溶混於水。 例如，構成表面層的該乾燥流體LS可以是附有添加劑 或異戊烷或不溶混於水的任何其他流體。表面張力値係如 下： -水：在 18°C 的溫度時爲 73.05*1(Γ 3Ν.ηΓ 1 ; -異丙醇：在20°C的溫度時爲21.7*10_ 3N.m_ 1 ; -異戊烷：在18°C的溫度時爲73.05*1(T 3N.m_ 1 ° 該乾燥流體LS也可以來自於水面之氣體的凝結。 結果，由該乾燥流體LS形成的層形成在該浴槽的表面 。此層LS的厚度由所注入之流體數量所控制。該等基板（7) 的乾燥是藉由使含有該等基板的籃（6)通過此層乾燥流體而 執行。爲了如此做，乃執行該浴槽的排洩，以致於該等基 板（7)的整個表面通過該乾燥流體LS(圖12)。排洩是以相當 200303578 低及一定的速率執行，以致於由該乾燥流體取代水的行動 可以完全發生在可能存在於該等基板表面的幾何形狀。 另一可能性在於向上移除該籃（6)(圖11)，使該等基板 (7)通過該乾燥流體LS的表面層。 該排洩率的控制是由可調整閥（26，圖2)執行。一虹吸 管放在該排洩閥（26)後方，以保証當該排洩發生時，泡沬不 會上升至該槽（5)中。一旦已自該浴槽移除全部基板（7)，但 是在該乾燥流體形成於去離子化水浴表面的層到達該槽的 底部（9)以前，該排洩停止。 然後，使該等基板⑺乾燥。以機器手臂自該槽（5)移除 該籃（6)。然後，可以回收該乾燥流體LS。爲了如此做（圖 13)，使用該液壓活塞效應，再次以經由該中央噴嘴（10)與 該側向噴嘴（11)注入的水充塡於該槽（5)，直到在該浴槽之 表面的該乾燥流體LS之全部層進入該溢流滑道（2)爲止。 然後，水與乾燥流體的混合物由對應的管路系統（15、 22、23與24)回收，且送到對應的該再處理迴路以分離該乾 燥流體LS與水，接著再處理以供再使用。 爲了回到初始狀況，水的排洩是經由具有水回收件（26 與27)之管（12)而執行，接著以飩刻流體充塡該槽（5)。 本發明的應用領域涵蓋需要超乾淨蝕刻、淸洗與乾燥 過程之任何型式的平坦基板，特別是在其表面展現「浮動 結構（Hoating structure)」型微米或次微米結構的基板。 浮動結構意指與基板的結合尺寸遠小於結構本身的尺寸之 任何結構。這些浮動結構對於濕過程進行中的機械應力敏 12 200303578 感，也對於在它們已被蝕刻釋放以後由毛細管作用力產生 的應力敏感。這些應力特別是這些浮動結構之表面的分子 破裂與結合。 應用的領域是關於： -微技術基板：MEMS(微電子機械系統）、MEOMS(微 電子與光學機械系統）及微機構； -微電子基板； -用於製造生物感測器的基板； -用於光電子的基板； -用於製造平坦與液晶顯示器的基板。 【圖式簡單說明】 (一） 圖式部分 圖1顯示在過程期間含有一基板籃之槽的前剖視圖。 圖2是圖1之槽在該基板籃已移除以後的前剖視圖。 圖3代表該槽的頂透視圖，其繪示乾燥流體注入與分 佈系統、溢流滑道及三回收系統之端部與它們的閥。 圖4顯示能夠看到該流體回收系統及蝕刻與淸洗流體 饋送系統之槽的底透視圖。 圖6至9繪示連續的蝕刻與淸洗階段。 圖10至13顯示該等乾燥階段。 (二） 元件代表符號 1管 2溢流滑道 3溢流 13 200303578 3槽封閉件 4偏離器 5槽 6籃 7基板 8籃支撐物 9流體擴散裝置 10中央噴嘴 11側向噴嘴 12中央饋送系統 13周緣饋送系統 14乾燥流體分佈系統 15出口孔 15、 16與22回收系統 16、 19 與 22 管 17關閉閥 18接頭 19回收系統 20關閉閥 21接頭 22管 23關閉閥 24接頭 200303578 26可調整閥 26排洩閥 27排洩系統 27水循環迴路 LG蝕刻流體 LR淸洗流體 LS乾燥流體

Claims (1)

1. 200303578 拾、申請專利範圍 1. 一種用於基板（7)的蝕刻、淸洗及乾燥裝置，其包括 有： -一槽（5)，其具有一在底部的擴散底部（9)及一在頂部 的溢流滑道（2)， -若干個投射噴嘴（10、11)，該等投射噴嘴（10、11)配 置於該擴散底部（9)中，且連接至用於注入蝕刻流體LG與 淸洗流體LR的獨立饋送系統（12、13)， -至少一偏離器（4)，其坐落於該溢流滑道（2)附近，使 流體的的上升流動轉向， -及用於使該槽（5)中的不同流體LG、LR、LS循環之 裝置， · 其特徵爲該槽（5)的頂部具有至少一注入歧管（1)，用於 注入一股乾燥流體LS，以在構成該淸洗流體LR的水上方 形成一均勻厚度的表面層，該乾燥流體LS不可溶混於水， 且展現比水低的表面張力與密度。 2. 如申請專利範圍第1項之蝕刻、淸洗及乾燥裝置，其 中，該蝕刻流體LG由氫氟酸構成。 3. 如申請專利範圍第1項之蝕刻、淸洗及乾燥裝置，其 中，該蝕刻流體LG由異戊烷構成。 4. 如申請專利範圍第1項之蝕刻、淸洗及乾燥裝置，其 中，該溢流滑道（2)裝有一系列各蝕刻LG、淸洗LR及乾燥 LS流體特有的回收孔（15)與閥（17)。 5. 如申請專利範圍第1項之蝕刻、淸洗及乾燥裝置，其 16 200303578 中，其包括有：一用於該蝕刻流體、該淸洗流體及 該乾燥流體LS的再處理迴路，俾使能夠純化與過濾產品， 以供再循環。 6.如申請專利範圍第1項之蝕刻、淸洗及乾燥裝置，其 中，其包括有：反向裝置，其用於藉由連接至中央位置的 該噴嘴系統（10)之饋送系統底部所產生的液壓活塞效應，在 上升方向將該流體排出至該溘流滑道，及以相同的流體（在 執行蝕刻與淸洗階段時之若千循環的狀況）或不同的流體（在 蝕刻、淸潔及淸洗階段之間取代該流體的狀況）取代此流體 〇 7·如申請專利範圍帛1項之飽刻、淸洗及乾燥裝置，其 中，其包括有：容納於該槽（5)中之流體的共用排洩系統， 及俾使能夠控制該排洩率的裝#。 8·如申請專利範圍第丨項之蝕刻、淸洗及乾燥裝置，其 中，該等基板⑺的乾燥之執时藉由在該__拽已執 行以後，使a有β等基板的藍通過乾燥流體Ls的層。 9·如申請專讎@第丨奴議、淸洗及乾燥裝置，其 中該等基板⑺的乾燥之執行是藉由向上移除該籃⑹，使琴 等基板（7)通過該乾燥流體LS的表面層。 1〇·如申請專利範圍第1項之飩刻、淸洗及乾燥裝置， 其中，容納於該籃⑹中之_基腳在浸人該蝕刻流 LG時永久保酸-流體介質中，直到該乾燥階段的末尾^ 止。 "、、