TWI658877B - 批次式濕法蝕刻清洗裝置及批次式濕法蝕刻清洗方法 - Google Patents

批次式濕法蝕刻清洗裝置及批次式濕法蝕刻清洗方法 Download PDF

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Abstract

一種批次式濕法蝕刻清洗裝置，包括一清洗槽、兩上給水槽、一外管線以及一排水幫浦。在該清洗槽內形成一主槽腔室。在該主槽腔室內設置有一層流板以將該主槽腔室區分為一上腔室以及一下腔室。在該清洗槽上貫穿設置有至少一與該下腔室相連通的下溢流管。該兩上給水槽設置在該清洗槽外側。各該上給水槽內形成一與該主槽腔室相連通的給水腔室。在各該上給水槽上貫穿設置有一上給水管。該外管線貫穿設置在該清洗槽上且與該下腔室相連通。該排水幫浦設置在該外管線上。該清洗裝置可節省所使用的去離子水，進而降低清洗晶圓的成本。

Description

批次式濕法蝕刻清洗裝置及批次式濕法蝕刻清洗方法
本發明關於一種清洗機，尤指一種批次式濕法蝕刻清洗裝置及批次式濕法蝕刻清洗方法。該批次式濕法蝕刻清洗裝置具有向下層流流場以及向上溢流層流流場，在清洗程序前期先以向下層流流場快速的將殘酸均勻的流動，用以清洗晶圓上一向難以清洗的結構死角，且清洗程序後期以向上均勻溢流的向上溢流層流流場，將水面附著的顆粒汙染藉由溢流方式排出，確保洗淨後的晶圓的潔淨度。上述批次式濕法蝕刻清洗裝置及批次式濕法蝕刻清洗方法可避免重複實施清洗流程而耗費過大量去離子水以及花費過多清洗時間。
在半導體產業中，對於晶圓的來料清洗，蝕刻後的清洗，去光阻後的清洗，深孔電鍍前的清洗，為已知且常用的技術，且均採用去離子水來進行清洗。
就傳統的批次式濕法蝕刻清洗流程而言，其採用快排清洗(Quick dump rinse,QDR)技術，主要使用大量去離子水快速填滿一清洗槽後，再快速排放以達到清洗晶圓及殘酸。雖然上述採用去離子水的清洗程序為最普遍的作法，且可以將殘酸及汙染顆粒有效的清洗乾淨，惟其耗費大量的去離子水，且清洗作業時間極長。上述在晶圓製程清洗程序中，主 要包括下列步驟：以去離子水大量快速填滿清洗槽、將清洗槽內的去離子水快速排放至淨空；上述兩步驟為一循環，而在該清洗製程中至少需要5次循環，尤其，針對殘酸的後期反應，必須以大量的去離子水快速填滿並接著完全排放，才能達成將晶圓清洗潔淨並且去除殘酸之目的。因此，上述批次式濕法蝕刻清洗流程耗費大量的去離子水並且耗費大量的時間，導致該清洗程序的成本高昂且清洗效率低落。
本發明人有鑑於現有的批次式濕法蝕刻清洗流程耗費大量去離子水以及清洗時間的缺點，改良其不足與缺失，進而創作出一種批次式濕法蝕刻清洗裝置及批次式濕法蝕刻清洗方法。
本發明主要目的在於提供一種批次式濕法蝕刻清洗裝置，該批次式濕法蝕刻清洗裝置具有向下層流流場以及向上溢流層流流場，在清洗程序前期先以向下層流流場快速的將殘酸均勻的流動，用以清洗晶圓上一向難以清洗的結構死角，且清洗程序後期以向上均勻溢流的向上溢流層流流場，將水面附著的顆粒汙染藉由溢流方式排出，確保洗淨後的晶圓的潔淨度。上述批次式濕法蝕刻清洗裝置及批次式濕法蝕刻清洗方法可避免重複實施清洗流程而耗費過大量去離子水以及花費過多清洗時間。
為達上述目的，本發明批次式濕法蝕刻清洗裝置包括：一清洗槽，在該清洗槽內形成一主槽腔室，在該主槽腔室內設置有一層流板以將該主槽腔室區分為一上腔室以及一下腔室，在該層流板上貫穿形成有多個穿孔以與該上腔室及該下腔室相連通，在該清洗槽上貫穿設置有至少一下溢流管，該下溢流管與該下腔室相連通； 兩上給水槽，設置在該清洗槽外側，各該上給水槽內形成一與該主槽腔室相連通的給水腔室，在各該上給水槽上貫穿設置有一上給水管，該上給水管與給水腔室相連通；一外管線，貫穿設置在該清洗槽上且與該下腔室相連通；以及一排水幫浦，設置在該外管線上，可對該清洗槽的下腔室進行排水；其中，該批次式濕法蝕刻清洗裝置包括二種清洗模式：一向下清洗模式及一向上溢流清洗模式；在該向下清洗模式時，透過該上給水管對該上給水槽的給水腔室注入去離子水，並使去離子水流入該清洗槽的主槽腔室中，同時開啟排水幫浦，以對該主槽腔室之該上腔室中的該晶圓進行清洗並同時將使用過的去離子水自下腔室排除；在該向上溢流清洗模式時，停止該上給水管的注水且關閉該排水幫浦，並且以下溢流管對清洗槽的下腔室注入去離子水，並使去離子水浸泡該晶圓，當該主槽腔室注滿去離子水後，去離子水進一步溢流進入上給水槽的給水腔室中，最後去離子水透過上給水管排放到該批次式濕法蝕刻清洗裝置之外。
藉由上述技術手段，本發明批次式濕法蝕刻清洗裝置採用的是向下與溢流清洗技術(Down Flow And Overflow Rinse,DOR)，當利用本發明批次式濕法蝕刻清洗裝置對晶圓進行清洗時，先以向下層流流場清洗晶圓，即是先以上給水管對該上給水槽的給水腔室注入去離子水，並使去離子水流入該清洗槽的主槽腔室中，同時開啟排水幫浦，以對該主槽腔室中的一晶圓進行清洗並同時將使用過的去離子水自下腔室排除；在一段時間 後，改以向上溢流層流流場清洗晶圓，即是停止該上給水管的注水且關閉該排水幫浦，並且以下溢流管對清洗槽的下腔室注入去離子水，並使去離子水浸泡該晶圓，當該主槽腔室注滿去離子水後，去離子水進一步溢流進入上給水槽的給水腔室中，最後去離子水透過上給水管排放到該批次式濕法蝕刻清洗裝置之外。本發明具有至少下列優點：
1.運用DOR技術的本發明批次式濕法蝕刻清洗裝置，比傳統快排清洗(Quick dump rinse,QDR)技術的清洗機更為節省用水量，可至少節省2~2.5倍的去離子水用水量來降低去離子水成本，可且有效降低清洗時間，提升清洗效率。
2.運用DOR技術的本發明批次式濕法蝕刻清洗裝置，在清洗前期採用向下層流流場，藉此提供穩定的殘酸清洗效果，降低殘酸的後期反應，並且有效降低後期反應所造成的蝕刻不均勻度。
3.運用DOR技術的本發明批次式濕法蝕刻清洗裝置，在清洗後期採用向上溢流層流流場，徹底排除液體表面的酸氣汙染，確保晶圓清洗的結果一致。
4.運用DOR技術的本發明批次式濕法蝕刻清洗裝置，其排放的廢水量比傳統的運用QDR技術的清洗機排放的廢水量節省了2倍~2.5倍，排汙降低，後期汙水處理成本降低，對環境影響更大幅度降低，環保效果更為優良。
在本發明中，各該上給水槽與該清洗槽之間形成一間隔側壁，該上給水槽外側形成一相對該間隔側壁的外側壁，該外側壁的頂緣高於該間隔側壁的頂緣。
在本發明中，該層流板的多個穿孔是均勻配置在該層流板上。
在本發明中，在該外管線上設置有一介於該清洗槽與該排水幫浦之間的控制閥。
本發明另一目的在於提供一種批次式濕法蝕刻清洗方法，包括：一提供步驟，包括提供一批次式濕法蝕刻清洗裝置，該批次式濕法蝕刻清洗裝置包括：一清洗槽，在該清洗槽內形成一主槽腔室，在該主槽腔室內設置有一層流板以將該主槽腔室區分為一用以收納晶圓的上腔室以及一下腔室，在該層流板上貫穿形成有多個穿孔以使該上腔室及該下腔室相連通，在該清洗槽上貫穿設置有至少一下溢流管，該下溢流管與該下腔室相連通；兩上給水槽，設置在該清洗槽外側，各該上給水槽內形成一與該主槽腔室相連通的給水腔室，在各該上給水槽上貫穿設置有一上給水管，該上給水管與給水腔室相連通；一外管線，貫穿設置在該清洗槽上且與該下腔室相連通；以及一排水幫浦，設置在該外管線上，可對該清洗槽的下腔室進行排水；一向下清洗步驟，包括透過該上給水管對該上給水槽的給水腔室注入去離子水，並使去離子水流入該清洗槽的主槽腔室中，同時開啟排水幫浦，以對該主槽腔室之該上腔室中的該晶圓進行清洗並同時將使用過的去離子水自下腔室排除；以及】一向上溢流清洗步驟，包括停止該上給水管的注水且關閉該排水幫浦，並且以下溢流管對清洗槽的下腔室注入去離子水，並使去離子 水浸泡該晶圓，當該主槽腔室注滿去離子水後，去離子水進一步溢流進入上給水槽的給水腔室中，最後去離子水透過上給水管排放到該批次式濕法蝕刻清洗裝置之外。
在本發明中，該向下清洗步驟持續一段第一特定時間。
在本發明中，該第一特定時間為5-10分鐘。
在本發明中，該第一特定時間為8分鐘。
在本發明中，該向上溢流清洗步驟持續一段第二特定時間。
在本發明中，該第二特定時間為5-10分鐘。
在本發明中，該第二特定時間為8分鐘。
1‧‧‧批次式濕法蝕刻清洗裝置
10‧‧‧清洗槽
100‧‧‧主槽腔室
100a‧‧‧上腔室
100b‧‧‧下腔室
101‧‧‧間隔側壁
13‧‧‧下溢流管
15‧‧‧層流板
150‧‧‧穿孔
20‧‧‧上給水槽
200‧‧‧給水腔室
201‧‧‧外側壁
23‧‧‧上給水管
30‧‧‧外管線
40‧‧‧排水幫浦
50‧‧‧控制閥
80‧‧‧晶舟
90‧‧‧晶圓
圖1為本發明批次式濕法蝕刻清洗裝置的立體外觀圖。
圖2為本發明批次式濕法蝕刻清洗裝置的立體外觀剖視圖。
圖3為本發明批次式濕法蝕刻清洗裝置的俯視圖。
圖4為本發明批次式濕法蝕刻清洗裝置實施一向下清洗步驟的正面局部剖視操作示意圖。
圖5為本發明批次式濕法蝕刻清洗裝置實施一向上溢流清洗步驟的正面局部剖視操作示意圖。
圖6為本發明批次式濕法蝕刻清洗方法的步驟流程圖。
請參照圖1及圖4，本發明批次式濕法蝕刻清洗裝置1可被用於容納晶舟80及位於該晶舟80上的晶圓90，以便對該晶圓90實施清洗作業。本發明批次式濕法蝕刻清洗裝置1包括：一清洗槽10、兩上給水槽20、 一外管線30、一排水幫浦40、以及一控制閥50。
請參照圖2及圖3，在該清洗槽10內形成一主槽腔室100，在該主槽腔室100內設置有一層流板15以將該主槽腔室100區分為一用以收納晶圓90的上腔室100a以及一下腔室100b。在該層流板15上貫穿形成有多個穿孔150以使該上腔室100a及該下腔室100b相連通。在較佳實施例中，該層流板15的多個穿孔150是均勻配置在該層流板15上。該層流板15的主要作用在於讓去離子水能夠均勻的流過晶圓90的每個部位。在該清洗槽10上貫穿設置有至少一下溢流管13，該下溢流管13與該下腔室100b相連通。
該兩上給水槽20設置在該清洗槽10外側，各該上給水槽20內形成一與該主槽腔室100相連通的給水腔室200，在各該上給水槽20上貫穿設置有一上給水管23，該上給水管23與給水腔室200相連通。
該外管線30貫穿設置在該清洗槽10上且與該下腔室100b相連通。
該排水幫浦40設置在該外管線30上，可對該清洗槽10的下腔室100b進行排水。
該控制閥50設置在該外管線上且介於該清洗槽10與該排水幫浦40之間的。該控制閥50可與該排水幫浦40一同開啟及關閉，且該控制閥50能夠確保清洗槽10內的水不會意外流出外管線30之外。
在本發明中，各該上給水槽20與該清洗槽10之間形成一間隔側壁101，該上給水槽20外側形成一相對該間隔側壁101的外側壁201，該外側壁201的頂緣高於該間隔側壁101的頂緣，藉此，可避免去離子水意外溢出上給水槽20之外。
該批次式濕法蝕刻清洗裝置1包括二種清洗模式：一向下清洗模式及一向上溢流清洗模式；在該向下清洗模式時，透過該上給水管對該上給水槽20的給水腔室200注入去離子水，並使去離子水流入該清洗槽10的主槽腔室100中，同時開啟排水幫浦40，以對該主槽腔室100之該上腔室100a中的該晶圓90進行清洗並同時將使用過的去離子水自下腔室100b排除；在該向上溢流清洗模式時，停止該上給水管23的注水且關閉該排水幫浦40，並且以下溢流管13對清洗槽10的下腔室100b注入去離子水，並使去離子水浸泡該晶圓90，當該主槽腔室100注滿去離子水後，去離子水進一步溢流進入上給水槽20的給水腔室200中，最後去離子水透過上給水管23排放到該批次式濕法蝕刻清洗裝置1之外。
請參照圖6，本發明另一目的在於提供一種批次式濕法蝕刻清洗方法，包括：一提供步驟S01、一向下清洗步驟S02、以及一向上溢流清洗步驟S03。
該提供步驟S01包括提供一批次式濕法蝕刻清洗裝置1，該批次式濕法蝕刻清洗裝置1包括：一清洗槽10，在該清洗槽10內形成一主槽腔室100，在該主槽腔室100內設置有一層流板15以將該主槽腔室100區分為一上腔室100a以及一下腔室100b，在該層流板15上貫穿形成有多個穿孔以使該上腔室100a及該下腔室100b相連通，在該清洗槽10上貫穿設置有至少一下溢流管13，該下溢流管13與該下腔室100b相連通；兩上給水槽20，設置在該清洗槽10外側，各該上給水槽20內形成一與該主槽腔室100相連通的給水腔室200，在各該上給水槽20上貫穿設置有一上給水管23，該上給水管23與給水腔室200相連通；一外管線30，貫穿設置在該清洗槽10上且與該下 腔室100b相連通；及一排水幫浦40，設置在該外管線30上，可對該清洗槽10的下腔室100b進行排水。
請參照圖4，該向下清洗步驟S02包括透過該上給水管對該上給水槽20的給水腔室200注入去離子水，並使去離子水流入該清洗槽10的主槽腔室100中，同時開啟排水幫浦40，以對該主槽腔室100之該上腔室100a中的該晶圓90進行清洗並同時將使用過的去離子水自下腔室100b排除。在較佳實施例中，該向下清洗步驟S02持續一段第一特定時間。該第一特定時間可為5-10分鐘。或者，該第一特定時間可為可為8分鐘。
請參照圖5，該向上溢流清洗步驟S03包括停止該上給水管23的注水且關閉該排水幫浦40，並且以下溢流管13對清洗槽10的下腔室100b注入去離子水，並使去離子水浸泡該晶圓90，當該主槽腔室100注滿去離子水後，去離子水進一步溢流進入上給水槽20的給水腔室200中，最後去離子水透過上給水管23排放到該批次式濕法蝕刻清洗裝置1之外。在較佳實施例中，該向上溢流清洗步驟S03持續一段第二特定時間。該第二特定時間可為5-10分鐘。或者，該第二特定時間可為8分鐘。
藉由上述技術手段，本發明批次式濕法蝕刻清洗裝置1及批次式濕法蝕刻清洗方法採用的是向下與溢流清洗技術(Down Flow And Overflow Rinse,DOR)，當利用本發明批次式濕法蝕刻清洗裝置1對晶圓90進行清洗時，先以向下層流流場清洗晶圓90，即是先以上給水管23對該上給水槽20的給水腔室200注入去離子水，並使去離子水流入該清洗槽10的主槽腔室100中，同時開啟排水幫浦40，以對該主槽腔室100中的一晶圓90進行清洗並同時將使用過的去離子水自下腔室100b排除；在一段時間後，改 以向上溢流層流流場清洗晶圓90，即是停止該上給水管23的注水且關閉該排水幫浦40，並且以下溢流管13對清洗槽10的下腔室100b注入去離子水，並使去離子水浸泡該晶圓90，當該主槽腔室100注滿去離子水後，去離子水進一步溢流進入上給水槽20的給水腔室200中，最後去離子水透過上給水管23排放到該批次式濕法蝕刻清洗裝置1之外。本發明具有至少下列優點：
1.運用DOR技術的本發明批次式濕法蝕刻清洗裝置1，比傳統快排清洗(Quick dump rinse,QDR)技術的清洗機更為節省用水量，可至少節省2~2.5倍的去離子水用水量來降低去離子水成本，可且有效降低清洗時間，提升清洗效率。
2.運用DOR技術的本發明批次式濕法蝕刻清洗裝置1，在清洗前期採用向下層流流場，藉此提供穩定的殘酸清洗效果，降低殘酸的後期反應，並且有效降低後期反應所造成的蝕刻不均勻度。
3.運用DOR技術的本發明批次式濕法蝕刻清洗裝置1，在清洗後期採用向上溢流層流流場，徹底排除液體表面的酸氣汙染，確保晶圓90清洗的結果一致。
4.運用DOR技術的本發明批次式濕法蝕刻清洗裝置1，其排放的廢水量比傳統的運用QDR技術的清洗機排放的廢水量節省了2倍~2.5倍，排汙降低，後期汙水處理成本降低，對環境影響更大幅度降低，環保效果更為優良。

Claims (11)

  1. 一種批次式濕法蝕刻清洗裝置，包括：一清洗槽，在該清洗槽內形成一主槽腔室，在該主槽腔室內設置有一層流板以將該主槽腔室區分為一用以收納晶圓的上腔室以及一下腔室，在該層流板上貫穿形成有多個穿孔以使該上腔室及該下腔室相連通，在該清洗槽上貫穿設置有至少一下溢流管，該下溢流管與該下腔室相連通；兩上給水槽，設置在該清洗槽外側，各該上給水槽內形成一與該主槽腔室相連通的給水腔室，在各該上給水槽上貫穿設置有一上給水管，該上給水管與該給水腔室相連通；一外管線，貫穿設置在該清洗槽上且與該下腔室相連通；以及一排水幫浦，設置在該外管線上，可對該清洗槽的該下腔室進行排水；其中，該批次式濕法蝕刻清洗裝置包括二種清洗模式：一向下清洗模式及一向上溢流清洗模式；在該向下清洗模式時，透過該上給水管對該上給水槽的該給水腔室注入去離子水，並使去該離子水流入該清洗槽的該主槽腔室中，同時開啟該排水幫浦，以對該主槽腔室之該上腔室中的該晶圓進行清洗並同時將使用過的該去離子水自該下腔室排除；在該向上溢流清洗模式時，停止該上給水管的注水且關閉該排水幫浦，並且以該下溢流管對該清洗槽的該下腔室注入去該離子水，並使去該離子水浸泡該晶圓，當該主槽腔室注滿去該離子水後，去該離子水進一步溢流進入該上給水槽的該給水腔室中，最後去該離子水透過該上給水管排放到該批次式濕法蝕刻清洗裝置之外。
  2. 如請求項1所述的批次式濕法蝕刻清洗裝置，其中各該上給水槽與該清洗槽之間形成一間隔側壁，該上給水槽外側形成一相對該間隔側壁的外側壁，該外側壁的頂緣高於該間隔側壁的頂緣。
  3. 如請求項1或2所述的批次式濕法蝕刻清洗裝置，其中該層流板的多個穿孔是均勻配置在該層流板上。
  4. 如請求項1或2所述的批次式濕法蝕刻清洗裝置，其中在該外管線上設置有一介於該清洗槽與該排水幫浦之間的控制閥。
  5. 一種批次式濕法蝕刻清洗方法，包括：一提供步驟，包括提供一批次式濕法蝕刻清洗裝置，該批次式濕法蝕刻清洗裝置包括：一清洗槽，在該清洗槽內形成一主槽腔室，在該主槽腔室內設置有一層流板以將該主槽腔室區分為一用以收納晶圓的上腔室以及一下腔室，在該層流板上貫穿形成有多個穿孔以使該上腔室及該下腔室相連通，在該清洗槽上貫穿設置有至少一下溢流管，該下溢流管與該下腔室相連通；兩上給水槽，設置在該清洗槽外側，各該上給水槽內形成一與該主槽腔室相連通的給水腔室，在各該上給水槽上貫穿設置有一上給水管，該上給水管與該給水腔室相連通；一外管線，貫穿設置在該清洗槽上且與該下腔室相連通；以及一排水幫浦，設置在該外管線上，可對該清洗槽的該下腔室進行排水；一向下清洗步驟，包括透過該上給水管對該上給水槽的該給水腔室注入去離子水，並使去該離子水流入該清洗槽的該主槽腔室中，同時開啟該排水幫浦，以對該主槽腔室之該上腔室中的該晶圓進行清洗並同時將使用過的該去離子水自該下腔室排除；以及一向上溢流清洗步驟，包括停止該上給水管的注水且關閉該排水幫浦，並且以該下溢流管對該清洗槽的該下腔室注入去該離子水，並使去該離子水浸泡該晶圓，當該主槽腔室注滿去該離子水後，該去離子水進一步溢流進入該上給水槽的該給水腔室中，最後該去離子水透過該上給水管排放到該批次式濕法蝕刻清洗裝置之外。
  6. 如請求項5所述的批次式濕法蝕刻清洗方法，其中該向下清洗步驟持續一段第一特定時間。
  7. 如請求項6所述的批次式濕法蝕刻清洗方法，其中該第一特定時間為5-10分鐘。
  8. 如請求項6所述的批次式濕法蝕刻清洗方法，其中該第一特定時間為8分鐘。
  9. 如請求項5所述的批次式濕法蝕刻清洗方法，其中該向上溢流清洗步驟持續一段第二特定時間。
  10. 如請求項9所述的批次式濕法蝕刻清洗方法，其中該第二特定時間為5-10分鐘。
  11. 如請求項9所述的批次式濕法蝕刻清洗方法，其中該第二特定時間為8分鐘。
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