TWI473904B - 用於使化學液與基板表面均勻反應之方法及其設備 - Google Patents

Description

用於使化學液與基板表面均勻反應之方法及其設備

本發明係與一種化學浴沉積設備，尤指一種用於使化學液與基板表面均勻反應之方法及其設備。

按，習知如化學浴沈積（Chemical Bath Deposition,CBD）製程及其設備，其係將表面預作處理的一基材（單/多晶矽基板、非晶矽基板等）置於一化學反應盒中，再將該反應盒置於一內部盛裝有反應液的浴槽內，並由一傳輸單元以往復方式移動該反應盒，以供浴槽內的反應液可與該反應盒內的化學液產生化學沉積作用，而持續一定時間後，即可於該基材表面沉積形成一半導體薄膜。但習知的化學浴沉積設備，主要缺點在於所形成的薄膜沉積厚度不均勻，無法確保化學液均勻地分散於基板表面，或是必須增加化學液的使用量而有損壞基板、或使其造成形變、破壞等問題。

如第一圖所示，我國新型專利M411437揭露一種習知的化學浴沉積設備，包括一熱水浴槽1a、以及一設於熱水浴槽1a內的傳送單元2a，且傳送單元2a用以接收並傳送一藥液盒3a，藥液盒3a由一底板30a與一盒蓋31a構成，其內供一基板4a設置，並於藥液盒3a內注入藥液5a，以透過藥液5a與熱水浴槽1a的反應液10a起化學作用，以於基板4a表面40a形成一薄膜。然而，為使所形成的薄膜厚度均一，該傳送單元2a係由複數滾輪20a所構成，各滾輪20a能對藥液盒3a提供以輸送方向為前、後起伏的晃動效果，以供藥液5a於藥液盒3a內可均勻地擴散於基板4a表面，進而提升所形成之薄膜厚度的均一性。

惟，若僅依輸送方向為前、後起伏的方式來傳送該反應盒，藥液5a於藥液盒3a內雖可隨著傳送方向而搖洩以分散於基板4a的前、後側上，但對於左、右側的部份仍有些許不足，故有待進一步加以改善。

本發明之一目的，在於可提供一種用於使化學液與基板表面均勻反應之方法及其設備，其係利用一相對輸送方向為側向搖晃手段，使化學反應盒內的化學液可產生左、右二側方向的搖晃幅度，以增加反應液流向基板側緣的機率，同時能配合輸送方向的作用力而使化學液亦能流向基板前、後緣，進而能產生較大的搖晃幅度，以增加於基板上的流動量而能更均勻地分散於基板上，有助於更進一步增加所形成的薄膜厚度的均一性。

本發明之另一目的，在於可提供一種用於使化學液與基板表面均勻反應之方法及其設備，由於該設備兼具輸送與提供基板搖晃作用等功能，因此在設備採購上較為單一，可降低購置成本與配置成本。

為了達成上述之目的，本發明之實施態樣係提供一種用於使化學液與基板表面均勻反應之方法，用以供一化學反應盒於反應液進行化學反應；該方法係以一包含複數旋轉體的輸送單元對所述化學反應盒以一輸送方向作橫向往復之輸送，且於輸送的過程以一相對所述輸送方向為側向搖晃手段而使各旋轉體與所述化學反應盒接觸。

為了達成上述之目的，本發明之實施態樣係提供一種用於使化學液與基板表面均勻反應設備，用以供一化學反應盒進行化學反應；該設備至少包括一輸送單元，輸送單元又包含複數由橫向排列之旋轉體所構成，以對上述化學反應盒以一輸送方向進行橫向往復之輸送；其中，各旋轉體對上述化學反應盒以所述輸送方向進行橫向往復之輸送中，係以一相對所述輸送方向為側向搖晃手段而與化學反應盒接觸。

為了使　貴審查委員能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

請參閱第二圖、第三圖及第四圖，係分別為本發明之一實施例於靜止狀態之示意圖、根據第二圖之俯視示意圖及第三圖之4-4斷面剖視圖。本實施例發明係提供一種用於使化學液與基板表面均勻反應之方法及其設備，其係用於將一化學反應盒3於其內進行化學反應，所述化學反應可為利用化學藥劑的洗淨（cleaner）、膜蝕刻（etch）與剝離（stripper）、或化學浴沉積（Chemical Bath Deposition）而形成薄膜等製程。而該設備可包括一浴槽1、以及一輸送單元2；其中：

該浴槽1內係用以裝盛適量的反應液10，以藉由對浴槽1加溫或冷卻來控制、改變所述反應液10的溫度，進而能引起上述化學反應盒3內的化學液5產生預期的化學變化或化學作用。該浴槽1內又供上述輸送單元2設置，該輸送單元2包含複數由橫向排列之旋轉體20所構成，用以對化學反應盒3以一輸送方向（如箭頭所示）進行橫向往復之輸送，而各旋轉體20以不超過所述反應液10的液面（意即各旋轉體20沉浸於反應液10的液面下）為佳，以有效確保化學反應盒3內的化學液5與反應液10的反應作用。再者，反應液10的反應作用可為熱傳作用，藉此提升化學反應盒3內的化學液5之反應速率。於此說明本說明書所指定之方向。除特別指示外，本說明書中所提及的橫向為化學反應盒3之輸送方向；側向為與化學反應盒3輸送方向水平垂直的方向。因此，橫向往復係指沿輸送方向前後運動；側向搖晃係指沿與化學反應盒3輸送方向水平垂直的方向進行運動。

該化學反應盒3可由一底板30與一盒蓋31組裝密合而成，底板30上供一基板4平穩置放，而盒蓋31則罩設於底板30上，使基板4被容置於該化學反應盒3內，以進一步於該化學反應盒3內注入上述化學液5，且化學液5至少能於基板4上流動。

請一併參閱第四圖至第六圖所示，本實施例主要係於各旋轉體20對上述化學反應盒3進行橫向往復之輸送中，以一相對所述輸送方向為側向搖洩手段使各旋轉體20在與該化學反應盒3接觸，而使二側的旋轉體20在分別與化學反應盒3的接觸點上為一高、一低且交互替換的輸送方式。更詳細地，該等旋轉體20係分別設於一軸21上，軸21依所述輸送方向並列排置，且各軸21上可具有二所述旋轉體20，各旋轉體20可以為一凸輪（如第七圖所示）、偏心輪（如第八圖所示）、或呈橢圓者（如第九圖）等非正圓之滾輪，俾透過非正圓的轉動可改變與化學反應盒3在接觸上的位置有高低之變化，並使各旋轉體20在轉動時，使各旋轉體20以其非正圓之輪緣面上的不同位置點而與化學反應盒3接觸，如此化學反應盒3即可透過與各旋轉體20間在接觸上的高低差而呈傾斜狀，以與水平面形成一傾斜角θ（即如第五圖或第六圖所示），所述傾斜角θ又會隨著各旋轉體20與化學反應盒3在接觸位置的高低變化而改變角度與位置，如此即可供化學反應盒3產生猶如前述的大幅度搖晃，使注入於其內的化學液5能增加於基板4上的流動量，尤其是增加化學液5於基板4上側向的流動率，同時配合各旋轉體20以輸送方向帶動化學反應盒3移動時，亦能對化學液5產生的前、後向的慣性移動，如此自然能使化學液5更均勻地分散於基板1上，以於基板4的表面40上形成一薄膜（圖略），而有助於更進一步增加所形成的薄膜厚度之均一性者。此外，如第十圖及第十一圖所示，各旋轉體20之間的輪徑（即外徑）又可以各自具有不同的大小尺寸，且於軸21之一端至另一端係以由大至小、或由小至大而排列，俾透過各大小外徑的旋轉體20轉動，來改變與化學反應盒3在接觸上的位置有高低之變化，如此各旋轉體20亦可以依其不同的外徑大小而於其緣面上與化學反應盒3接觸，亦可改採左右兩側直徑不同且中間直徑逐漸變化的圓筒，以達到上述相對所述輸送方向為側向搖晃手段的另一實施態樣。因此，熟悉本技術領域者，將能領悟到本發明之若干實施例的輸送單元2可包含旋轉體20，該旋轉體20可為各種型態的滾輪或圓筒等。

再者，如第十二圖所示，當位於軸21近左、右二側的旋轉體20為不同相位（即彼此間具有相位差）之相同大小的凸輪、偏心輪或呈橢圓者時，由於左、右二側的旋轉體20間具有相位差，故若轉速（角速度）相同時，二旋轉體20之切線速度會不相同，以使化學反應盒3於輸送方向上呈現S形的運動路線，如此可進一步產生水平向的左、右搖晃，以更進一步增加化學液5於基板4水平面上各方向的流動率；然而，為顧及化學反應盒3亦有可能因上述偏位而脫離所述輸送方向提供的移動路徑，故可分別控制各旋轉體20的轉速來改變其切線速度、又或者以該浴槽1左、右二外側壁面提供止擋效果，如此皆可防止化學反應盒3過度偏離預定的移動路徑。

是以，藉由上述之構造組成及所採用的技術手段，即可得到本發明用於使化學液與基板表面均勻反應之方法及其設備。且為不必要地混淆本發明之技術內容，本說明書省略本發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟悉的結構或裝置。例言之，輸送單元2之旋轉體20等滾輪、圓筒應受到如馬達驅動、受到支持框架支持，該等結構均為熟悉本發明所屬技術領域者參考本案內容後所能輕易完成。

綜上所述，本發明確可達到預期之使用目的，而解決習知之缺失，又因極具新穎性及進步性，完全符合發明專利申請要件，爰依專利法提出申請，敬請詳查並賜准本案專利，以保障發明人之權利。

惟以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因此即拘限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之等效技術、手段等變化，均同理皆包含於本發明之範圍內，合予陳明。

<本發明>

1．．．浴槽

10．．．反應液

2．．．輸送單元

20．．．旋轉體

21．．．軸

3．．．化學反應盒

30．．．底板

31．．．盒蓋

4．．．基板

40．．．表面

5．．．化學液

第一圖係習知化學浴沈積設備之示意圖。

第二圖係本發明之一實施例於靜止狀態之示意圖。

第三圖係根據第二圖之俯視示意圖。

第四圖係第三圖之4-4斷面剖視圖。

第五圖係本發明之一實施例以漸進升降手段使化學反應盒呈一傾斜狀態之示意圖。

第六圖係本發明之一實施例以漸進升降手段使化學反應盒呈另一傾斜狀態之示意圖。

第七圖係本發明之一實施例的輸送裝置之滾輪為凸輪態樣之示意圖。

第八圖係本發明之一實施例的輸送裝置之滾輪為偏心輪態樣之示意圖。

第九圖係本發明之一實施例的輸送裝置之滾輪呈橢圓型態之示意圖。

第十圖係本發明另一實施方式使化學反應盒呈一傾斜狀態之示意圖。

第十一圖係本發明另一實施方式使化學反應盒呈另一傾斜狀態之示意圖。

第十二圖係本發明又一實施方式帶動化學反應盒位移之俯視示意圖。

1．．．浴槽

10．．．反應液

2．．．輸送單元

20．．．旋轉體

3．．．化學反應盒

30．．．底板

31．．．盒蓋

4．．．基板

40．．．表面

5．．．化學液

Claims (10)

1. 一種用於使化學液與基板表面均勻反應之方法，用以供一化學反應盒於反應液進行化學反應；其係以一包含複數旋轉體的輸送單元，對所述化學反應盒提供一輸送方向進行橫向往復之輸送，且於輸送的過程以一相對所述輸送方向為側向搖晃手段而使各該旋轉體與所述化學反應盒接觸。
2. 如申請專利範圍第１項所述之用於使化學液與基板表面反應之方法，其中該等旋轉體位於一浴槽內，且該浴槽內裝盛有所述反應液，且該浴槽係以加溫或冷卻來控制、改變所述反應液的溫度。
3. 如申請專利範圍第１或２項所述之用於使化學液與基板表面反應之方法，其中該等旋轉體係分別為一凸輪、偏心輪或呈橢圓者，以透過各自轉動來改變與所述化學反應盒接觸的高度位置而產生搖晃。
4. 如申請專利範圍第１或2項所述之用於使化學液與基板表面反應之方法，其中該等旋轉體的外徑，係由其軸之一端至另一端呈由大至小、或由小至大的排列，以透過各自轉動來改變與所述化學反應盒接觸的高度位置而產生搖晃。
5. 一種用於使化學液與基板表面均勻反應之設備，用以供一化學反應盒進行化學反應；該設備包括一輸送單元，該輸送單元包含複數由橫向排列之旋轉體所構成，用以對上述化學反應盒以一輸送方向進行橫向往復之輸送；
   其中，各該旋轉體對上述化學反應盒進行橫向往復之輸送中，係以一相對所述輸送方向為側向搖晃手段而與該化學反應盒接觸。
6. 如申請專利範圍第５項所述之用於使化學液與基板表面均勻反應之設備，其更包括一浴槽，且該輸送單元係設於該浴槽內，該浴槽用以裝盛所述反應液。
7. 如申請專利範圍第６項所述之用於使化學液與基板表面均勻反應之設備，其中該等旋轉體係分別設於一軸上，該等軸依所述輸送方向並列排置，且各該軸上至少具有二所述旋轉體。
8. 如申請專利範圍第７項所述之用於使化學液與基板表面均勻反應之設備，其中各該軸近其左、右二側的所述旋轉體係具有相位差。
9. 如申請專利範圍第７或８項所述之用於使化學液與基板表面均勻反應之設備，其中該等旋轉體係分別為一凸輪、偏心輪或呈橢圓者。
10. 如申請專利範圍第６項所述之用於使化學液與基板表面均勻反應之設備，其中該等旋轉體的外徑，係由其軸之一端至另一端呈由大至小、或由小至大的排列。