溼處理裝置的製作方法
2023-07-14 23:55:31
專利名稱：溼處理裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種溼處理裝置，具體涉及一種利用流體對用於形成半導體襯底的晶片表面進行清洗的溼處理裝置。
在現有技術中，一般都採用一種使用諸如硫酸的化學物質的溼處理裝置來對晶片表面進行清洗，以形成製造半導體元件的半導體襯底。
圖5A和5B分別示出了說明現有技術一例的構成這種溼處理裝置的化學處理池和清洗池的剖視圖。如圖5A和5B所示，這種現有技術中所使用的溼處理裝置包括化學處理池1，其含有一個充滿化學物質5(如，硫酸)的內池1a以及一個形成於內池1a上方周圍的外池1b；晶片運送器8，用於運送晶片2；以及清洗池15，用於對經過處理的晶片2進行清洗。
如圖5A所示，當化學處理池1的內池1a被注滿化學物質5時，在底部預備好晶片支架3，且使被晶片運送器8的運送器夾子9固定的晶片2被沿運送器軸1a運送，並被放置在晶片支架3上。當晶片2的裝載完成之後，晶片運送器8將沿運送器軸1a移動離開內池1。在化學處理池1的外圍上部形成有一個外池1b，外池1b中也含有從內池1a溢出的化學物質5(如，硫酸)，它也和形成於外池1b與內池1a之間、用於使化學物質5循環流動的化學物質管路相連。在該化學物質管路上安裝有一個循環泵13以及一過濾器14，它們具有對化學物質5進行循環和過濾的功能。因此，當在化學處理池1中對晶片2執行一定時間的表面處理之後，附著在晶片表面上的灰塵顆粒將會隨化學物質5內的空氣泡4一起自由浮動並離開晶片表面。當化學處理池1內的處理完成之後，晶片運送器8將再次移入化學處理池1，抓住運送器夾子9中的晶片2，並從化學處理池1取出晶片2。
如圖5B所示，從化學處理池1取出的晶片2被運送至清洗池15，並被放置於安裝在充滿蒸餾水的清洗池15底部的晶片支架16上。當晶片2的放置工作結束後，與在化學處理池1中的情況一樣，晶片運送器8將被提起至清洗池的外邊。清洗池15的底部與供水管17相連，在供水管17中安裝有一個氣動供水閥18。在供給清洗水一段時間之後，晶片2將再次被提起至晶片運送器8，隨後溼處理過程結束。
換句話說，在現有技術的溼處理裝置中，晶片2被晶片運送器8運送至化學處理池1，在經一段固定時間的處理之後，它將被以固定的速度從化學處理池1中提起。然後，晶片2被輸送至清洗池15，氣動供水閥18被打開，從供水管12中供應蒸餾水以執行清洗。
上述現有技術的溼處理裝置存在一些問題，即，晶片只能被以在開始調整期間所設定的固定提升速度運送，而且蒸餾水的供應(注入)速度也是一固定速度。
例如，當晶片在化學物質中的氣泡仍保留在晶片表面的狀態下被運送時，這些殘留的氣泡將使晶片的表面面積增大，從而使空氣中的灰塵顆粒易於附著在晶片表面上。因此，現有技術的裝置的問題在於，在經過溼處理之後，晶片上仍留有很多灰塵顆粒。
為了避免因浮在空氣中的顆粒及氣泡效應所引起的問題，可將晶片的提升速度設定至一較高的速度。但是，在較快的提升速度下，化學物質流入清洗池的量也會加大，這樣又必須將流入清洗池的蒸餾水的流量設定成較大的值。因此，在現有技術的溼處理裝置中，不得不將提升速度設定成一個固定的速度，而蒸餾水的供應也不得不固定在很大的量。
晶片必須在各種條件下得到精確的處理。但是，在化學處理期間，一些易於產生大量氣泡的晶片以及一些易於產生很少氣泡的晶片會同時出現。而且晶片也會受硫酸和水的混合溶液中的過氧化氫的濃度的影響。
因此，當在化學處理期間有大量氣泡和少量氣泡被綜合產生時，如果按照這種方式向清洗池恆定地提供大量的水，則現有技術將產生蒸餾水成本消耗相當可觀的問題。
鑑於現有技術的問題，本發明的目的在於提供這樣一種溼處理裝置，這種溼處理裝置能夠限制蒸餾水在化學處理池和清洗池中的使用量；減少當晶片被從化學處理池中提起之後，因飄浮在空氣中的灰塵以及留在晶片表面上的氣泡的附著帶來的在經溼處理之後的晶片上的灰塵顆粒；對各種類型的晶片進行控制；提供均勻的水質；以及進一步將產品的可靠性提高至一個更高的水平。
為了實現上述目的，根據本發明的溼處理裝置由以下部分構成化學處理池，其中儲存有用來對晶片表面進行處理的化學物質；晶片運送器，它用於將晶片運進和運出化學處理池的內部；傳感器，其確定化學處理池內化學物質中的氣泡量，並發出第一和第二控制信號；以及清洗池，其中儲存有用於對晶片運送器從化學處理池運送出的晶片進行清洗的水。晶片運送裝置將晶片從化學處理池中提起的上升速度受上述第一控制信號的控制，而向清洗池供水的清洗池注水量受上述第二控制信號的控制。
通過參考以下對本發明的詳細文字說明並參看附圖，本發明的上述及其它目的、特徵和優點將變得更加明了。在附圖中
圖1A和1B是分別顯示根據本發明第一實施例的溼處理裝置的剖視圖。
圖2是圖1A所示傳感器和柱體的放大圖。
圖3是圖1A所示化學處理池和柱體的放大圖。
圖4是顯示根據本發明第二實施例的溼處理裝置的剖視圖。
圖5A和5B分別顯示出了根據現有技術的溼處理裝置的剖視圖。
接下來將參考附圖對本發明的實施例進行詳細說明。圖1A和1B是分別顯示組成本發明第一實施例所述溼處理裝置的化學處理池和清洗池的剖視圖。如圖1A和1B所示，本實施例由以下各部分組成由內池1a和外池1b組成的化學處理池1，清洗池15以及晶片運送器8。
如圖1A所示，除了含有用於將運送來的晶片2固定在底部的晶片支架3以外，化學處理池1的內池1a的上緣空隙中還含有一個用於化學物質5溢出的柱體7。此柱體7由具有良好抗化學腐蝕性的材料製成，其頂部加裝了一個連有導線10的非接觸式液位傳感器6，其底部是開放的。非接觸式液位傳感器6能夠檢測出內池1a中所放出的氣泡4的水平，並能通過導線10提供不同類型的控制信號。柱體7與用於排出(消除)聚集在傳感器6的下部所形成的密封空間之中的氣泡4的排氣管11相連，並且在管道11的管路中安裝有一個氣動螺線管控制閥(ASV)12。晶片運送器8將固定在運送器夾子9之中的晶片2沿軸8a運送至晶片支架3，該晶片支架3安裝在化學處理池1的內池1a之中。從池中取出晶片時的晶片提升速度可根據傳感器6的輸出而變成高提升速度或低提升速度。與現有技術例子中的情況一樣，在內池1a與外池1b之間的化學物質管路中安裝有一個循環泵13以及一個過濾器14。
接下來，如圖1B所示，晶片運送器8從化學處理池1的內池1a中取出的晶片2被運送至清洗池15並被固定在安裝於清洗池底部的晶片支架3上。清洗池15與供水管17相連並可對晶片2執行清洗。在現有技術的例子中，有一個氣動供水閥與供水管路17相連，並且有固定量(固定速度)的蒸餾水被供應給清洗池15。但是，在本實施例中安裝了兩個閥門，即，用於高速供水的第一氣動供水閥18和用於低速供水的第二氣動供水閥19。對第一氣動供水閥和第二氣動供水閥18和19的選擇是根據上述非接觸式液位傳感器6所發出的控制信號來執行的。當檢測到大量氣泡4之後，將選擇高速，也就是說，此時打開第一氣動供水閥18，以供應大量的蒸餾水。相反地，當檢測到少量氣泡4之後，將選擇低速，也就是說，此時打開第二氣動供水閥19，以供應少量的蒸餾水。
圖2是圖1所示傳感器和柱體的放大圖。如圖2所示，非接觸式液位傳感器6被插入至柱體7的頂端部分之中。在非接觸式液位傳感器6與柱體7之間裝有一種密封材料20，用以防止滴落情況並保持氣密。排氣管11被安裝在柱體7一側上，它位於由非接觸式液位傳感器6的底部所形成的溢出位與參考液位22之間，而且上述ASV(氣動螺線管控制閥)12被安裝在該管道11之中。柱體7的底部中形成了一個開口21，它和開口21的開口表面以及溢出表面一起與柱體7的軸形成了一個直角關係，柱體7本身被安裝於即使在化學物質5溢出到外池1b中的情況下也不會受到影響的內池位置上，即，它被安裝在內池1a器壁的內側附近。因此，當柱體7被安裝在內池1a之中時，安裝在管道11中的閥門12是打開的，或者換句話說，當空氣被排出時，參考液位22可與溢出液位相平齊。也可將液體設定位23設定在參考液位22與開口21之間的所需位置之上。
因此，在安裝完柱體7並且排出空氣之後，柱體內的液位將因一些氣泡通過開口21而從參考液位22下降至所需的液體設定位23。當柱體內的液位因氣泡而下降到液體設定位23時，傳感器6就檢測到有大量的氣泡存在，並可通過導線10實現控制。
圖3是圖1所示化學處理池和柱體的放大圖。如圖3所示，安裝在化學處理池1的內池1a之中的柱體7內的非接觸式液位傳感器6已經確定了由柱體7的開口21和參考液位22所形成的位置，這樣就不再需要液位檢測。只對設定液體設定位23的可選位置進行檢測就已足夠。可在柱體7中被任意設定的液體設定位23可以是用於檢測氣泡量並在高速/低速之間進行切換的一個位置，或者也可以是切換到高速/低速的兩個位置。在任何一種情況下，只需由傳感器6提供一個用於檢測液位的功能就已足夠。
當液位到達液體設定位23時，非接觸式液位傳感器6確定出氣泡量很大，並且命令晶片運送器8的驅動軸執行高速晶片提升。另一方面，如果設定液體設定位23的可選位置未被檢測到時，傳感器6將命令晶片運送器8的驅動軸執行低速晶片提升。
非接觸式液位傳感器6通過對氣泡進行檢測，從而以相同的方式來控制清洗池15中的水量。換句話說，當它確定出有大量氣泡出現時，如上所述為了設定晶片的高速提升，就會使較厚的化學沉澱留在晶片表面上。殘留的化學物質必須被清洗掉(衝洗)，這就需要使蒸餾水具有大的流量，從而就必須將供水管切換至用以控制大水量的流量。相反地，當傳感器發現只有很少氣泡時，將設定低速提升，並且流量也較小。
在本實施例中以這種方式對化學處理池1的氣泡4進行檢測的過程中，氣泡4的量被作為柱體7內密封空間24中的液體設定位23的高度而被檢測。也就是說，當在密封空間24中所形成的液位下降至為液體設定位23而設定的可選位置時，確定有大量氣泡存在，並且送出將晶片2從化學處理池1中高速提升出來的命令。還有，當確定有大量氣泡4存在時，將為清洗池15內的供水管指定大的流量。
以下將參考圖1至圖3對本發明的實施例進行更加詳細的說明。
在有大量氣泡產生並且化學處理池1和清洗池15四周有少量飄浮在空氣中的灰塵顆粒的化學處理條件下，飄浮在空氣中的灰塵顆粒傾向於很容易地附著在經化學處理之後被運送至清洗池15的晶片2的表面上。另外，當在硫酸和過氧化氫溶液中對帶有抗蝕塗層的晶片2進行處理時，因與硫酸和過氧化氫的反應而產生更多的氣泡，這樣，灰塵顆粒附著在正在運送的晶片的表面上的情況會更為加劇。此處，當將有抗蝕塗層和無抗蝕塗層的晶片混在一起傳送時，在只有少量的灰塵顆粒飄浮在空氣中的條件下，對於因循環管道和化學物質的作用而易於產生汽泡的情況，來說明在硫酸-過氧化氫處理後進行清洗的一個例子。這時，液體設定位23被做得與開口21的位置相齊平。
首先，在將晶片運送器8中的晶片2固定在化學處理池1內之前，ASV 12已被打開並且柱體7內的空氣也被排出。當柱體7內的空氣被排空(消除)時，柱體內的空間對外部空氣是敞開的，這樣就使柱體7內的參考液位22與溢出位的高度相同。此時非接觸式液位傳感器6對柱體7內的液位22進行檢測，並在確認出化學處理池1的內池1a的溢出位與柱體7內的參考液位22相齊平時關閉ASV 12，然後停止對柱體7的排氣。關閉ASV 12可在柱體7的液位22與非接觸式液位傳感器6的底邊之間形成一個密封的空間24。
然後，在非接觸式液位傳感器6對柱體7內的液位22進行檢測時，晶片2被運送至化學處理池1的內池1a，並且開始化學處理。另外，在化學處理池1中執行循環過濾，並且發生化學物質5從內池1a到外池1b的溢出，而且化學物質5中的氣泡4也發生溢出。在溢出期間，化學物質5中的氣泡4部分穿過柱體7底部所形成的開口21並被截留在密封空間21之內。當晶片2是抗蝕晶片時，會因與硫酸和過氧化氫的反應而產生氣泡，因而部分氣泡也會以相同的方式被截留在柱體7之內。
當氣泡4被截留在柱體7的內部時，柱體7內的化學物質會被從柱體7的開口21排出，因而擴大了密封空間24。換句話說，柱體7內的液位會從液位22下降，因而非接觸式液位傳感器6將檢測不到液位22。
隨著柱體7內部液位的進一步下降，當非接觸式液位傳感器6在化學處理過程中檢測到被設定在開口21位置上的液體設定位23時，該溼處理過程就被確定為具有大量氣泡4。此時，將經過化學處理之後的晶片2的提升速度設定成高速的第一控制信號通過導線10被發送至晶片運送器8的驅動軸。從傳感器6同時發出的第二控制信號將在清洗池15進行衝洗期間打開第一氣動供水閥18，並且關閉第二氣動供水閥19以設定大的蒸餾水流量。
也就是說，在對帶有大量氣泡的晶片進行處理期間，晶片2從化學處理池1中的提升被設定成高速，這樣就會有大量的化學物質流入清洗池15。因此，必須增加清洗池15的供水，以在短時間內在清洗池15中進行高效的衝洗。
在高速提升期間，晶片2的表面上覆蓋有一層厚的化學物質。此時，飄浮在空氣中的灰塵顆粒會附著在晶片2上並在含有氣泡的液膜中浮動。由於灰塵顆粒並不是直接附著在矽的表面上，因此當在這種狀態下對晶片執行清洗時，晶片2上的液膜和灰塵顆粒將一起被衝洗掉。作為最終結果，僅有很少的灰塵顆粒直接附著在晶片2之上，但這卻需要給清洗池15提供大量的水。
另一方面，柱體7內部的液位並沒有下降太多，因此，當化學處理完成之後，也就是說，當非接觸式液位傳感器6已檢測到液體設定位23處於參考液位22與開口21的位置之間時，傳感器6會確定出在晶片處理中只有少量的氣泡4存在，並可通過在化學處理之後發出一個第一控制信號以將晶片2的提升速度設定為低速。在進行上述設定的同時，傳感器6還會發出一個第二控制信號，以在清洗池15中進行清洗期間關閉第一氣動供水閥18並打開第二氣動供水閥19。
當晶片處理期間只有少量氣泡4產生時，從化學處理池1提升晶片的速度被設定成低速。由於提升過程中的拉伸效應，化學物質5將被從晶片2的表面拉入化學處理池1中。其結果，使得殘留在晶片2上的化學物質量很少，這樣，流入清洗池15的化學物質的量也很少，因而只需用少量的水就可與高速提升期間所進行的清洗具有相同的效果。
本實施例中，通過這種利用非接觸式液位傳感器6來判斷晶片處理期間是存在大量氣泡還是少量氣泡的方法，從化學處理池1提升晶片的速度就可被自動地設定成高速或低速，而且隨後在清洗池15中對晶片進行清洗期間，流量(即，大流量或小流量)也可被自動設定，這樣就可減少清洗池中蒸餾水的使用量。
圖4的剖視圖顯示出了根據本發明第二實施例所述的溼處理裝置。如圖4所示，根據該實施例所述的化學處理部分由化學處理池1、晶片運送器以及清洗池(因其與圖1B所示內容相同，故此省略)組成。該裝置利用非接觸式液位傳感器6來檢測氣泡4的量，並且也能對過氧化氫的濃度、晶片的提升速度以及蒸餾水的量進行控制。圖4中與圖1相同的部分具有相同的參考標號，對相同部分的說明在此省略。
本實施例中，循環過濾管路含有一個用於化學處理池1的內池1a的循環泵13和過濾器14，它還含有一個蒸餾水注入泵25、一過氧化氫泵26以及一硫酸泵27，並且能夠控制所供應的化學物質的濃度。安裝在柱體7內的非接觸式液位傳感器6能夠對氣泡4的情況(氣泡4的量由傳感器6進行檢測)做出判斷、並能在有大量氣泡4存在時提供第三控制信號，以使過氧化氫泵26停止注入過氧化氫，它還能夠驅動蒸餾水注入泵25和過氧化氫泵26以降低過氧化氫的濃度，並減少化學處理池1的內池1a中的氣泡4。
本實施例與第一實施例的不同之處在於，本實施例中，化學物質5的濃度可根據化學處理池1的內池1a中的氣泡4的量而得到調節。除此之外，晶片2的提升以及晶片2被提起後的清洗都與先前所說明的在圖1B的清洗池15中進行的處理相同。
另外，化學物質的補充供應就象前面所述的那樣，是由過氧化氫泵26來控制的。但是，也可對所有的泵25至27進行控制，從而減少過氧化氫的相對含量。
通過用這種方式對化學物質進行控制，可限制因氣泡效應而產生的灰塵顆粒附著在晶片上的情況，因此實現了水質的均勻，進而使產品的可靠性提升到了一個更高的水平。
如上所述，根據本發明所述的溼處理裝置能夠檢測化學處理池內氣泡狀態，這樣就可自動設定將晶片從化學處理池內提升時的高提升速度和低提升速度，進而實現使化學處理池內蒸餾水的消耗量降至最小並獲得減少灰塵顆粒的效果。
本發明還實現了這樣一種效果，即，可根據化學處理池內氣泡的狀態來控制清洗池的供水量，而且它也減少了清洗池內蒸餾水的消耗量，因而實現了較低的成本。
本發明還實現了另外一種效果，即，通過對氣泡量和供水量實現控制，就可控制各種類型的晶片、獲得均勻的水質，以及使產品的可靠性提升至一個更高的水平。
儘管對本發明的說明是參考特定的實施例來進行的，但不應將這些說明看成是對本發明的限制。通過參考對本發明的說明，本領域的技術人員應該明白各種對上述實施例所做的修改。因此應該認為，所附權利要求涵蓋了在本發明實質範圍之內的任何修改和實施例。
權利要求
1．一種溼處理裝置，其特徵在於包括化學處理池，其中儲存有用來對晶片表面進行處理的化學物質；晶片運送器，用於將所述晶片運進和運出所述化學處理池的內部；傳感器，其確定所述化學處理池內化學物質中的氣泡量，並發出第一和第二控制信號；以及清洗池，其中儲存有用於對所述晶片運送器從所述化學處理池運送出的所述晶片進行清洗的水，其中，所述晶片運送裝置將所述晶片從所述化學處理池中提起的提升速度受所述第一控制信號的控制，而向所述清洗池供水的清洗池供水量受所述第二控制信號的控制。
2．如權利要求1所述的溼處理裝置，其特徵在於，在清洗池的供水管路中安裝有一個用於第一流量的第一氣動供水閥以及一個其流量小於所述第一流量的第二氣動供水閥，而且所述第一和第二氣動供水閥的打開和關閉受到所述第二控制信號的控制。
3．如權利要求1所述的溼處理裝置，其特徵在於，所述傳感器裝置含有一個非接觸式液位傳感器，該傳感器由密封材料安裝在底部有一開口的柱體的上部，在所述柱體中形成有一個與所述化學處理池的溢出位相齊平的參考液位，所述化學物質中的氣泡流入所述柱體的密封空間內，而且通過液位的高度就可檢測出氣泡的量。
4．如權利要求3所述的溼處理裝置，其特徵在於，所述傳感器裝置含有一個排氣管，該排氣管含有多個閥門，它們連接在所述柱體的側表面與所述非接觸式液位傳感器的底面及所述柱體的所述參考液位之間。
5．如權利要求4所述的溼處理裝置，其特徵在於，所述傳感器裝置由至少一個設定液位形成，用來確定在所述柱體的所述參考液位與所述開口之間所含有的所述氣泡的量，而且當密封空間到達該設定液位時，將確定氣泡的量為很大。
6．一種溼處理裝置，其特徵在於包括化學處理池，其中儲存有用來對晶片表面進行處理的化學物質；晶片運送器，用於將所述晶片運進和運出所述化學處理池的內部；傳感器，其確定所述化學處理池內化學物質中的氣泡量，並發出第一、第二和第三控制信號；清洗池，其中存儲有用於對晶片運送器從化學處理池運送出來的晶片進行清洗的水；以及化學物質注入裝置，用於將所述化學物質注入所述化學處理池，其中，晶片運送裝置將所述晶片從所述化學處理池中提起的提升速度受所述第一控制信號的控制，向所述清洗池供水的清洗池供水量受所述第二控制信號的控制，而所述化學物質注入裝置的注入操作受所述第三控制信號的控制。
7．如權利要求6所述的溼處理裝置，其特徵在於，所述化學物質注入裝置由一蒸餾水泵、一過氧化氫泵以及一硫酸泵構成，而且所述蒸餾水泵、過氧化氫泵以及硫酸泵都受到所述第三控制信號的控制。
全文摘要
根據本發明的溼處理裝置由以下部分組成:化學處理池,其中儲存有用來處理晶片表面的化學物質;晶片運送器,用於將晶片從化學處理池的內部運進和運出;傳感器,確定化學處理池內化學物質中的氣泡量並發出第一和第二控制信號;以及清洗池,其中儲存有蒸餾水以用於對從化學處理池運送出來的晶片進行清洗;晶片運送裝置根據第一控制信號控制晶片從化學處理池中提起的提升速度,並根據第二控制信號控制向清洗池的供水量。
文檔編號H01L21/304GK1310467SQ0110910
公開日2001年8月29日 申請日期2001年2月22日 優先權日2000年2月25日
發明者川口英彥 申請人:日本電氣株式會社