专利名称：单酸微量添加装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种湿蚀刻设备，特别是关于一种湿蚀刻机中的单酸微量添加装置。
背景技术]湿蚀刻(Wet Etching)技术以其成本低、产率高、可靠，以及对光罩与基座材料选择性好等优点，在薄膜晶体管液晶显示器(Thin-Film Transistor Liquid Crystal Display，TFT-LCD)的前段制程对金属的蚀刻过程中得到广泛应用，如对钼/铝/钼层的蚀刻等。湿蚀刻过程中，最常使用的蚀刻液(Etchant)为含一定比例单酸混合而成的混酸，然而，混酸常随蚀刻制程时间的增加造成其中某一单酸的浓度变化，从而造成蚀刻率改变，使得蚀刻不均匀，需要重新加工甚至造成产品报废。因此，使混酸的浓度保持长时间稳定特别重要，混酸的换酸时机的把握也成为蚀刻制程的关键。
以往的做法，往往依据一定量混酸蚀刻产品件数或制程运行时间决定换酸时机，因为这种根据经验判断的方法，无法定量地监测单酸的浓度变化，为稳妥起见，其换酸时间都比较短，造成换酸频繁，生产成本较高。
随着依据滴定或分光光度原理的测酸仪器的产生，一种单酸添加方法是利用测酸仪器对混酸中某单酸的浓度进行监测，根据监测得到的各单酸浓度变化来决定换酸时机。该方法虽然可降低产品因为酸的浓度变化造成的报废，以及增长换酸周期，但仍然需要被动地跟踪单酸的浓度变化，如果单酸的浓度范围下降到制程要求浓度的下限以下，则仍然需要更换酸液以保持制程稳定。
请参阅图1，是一种现有技术单酸监测系统结构示意图。该单酸监测系统10包括一蚀刻室111、一混酸槽112、一泵1120及一单酸测酸仪器113。该混酸槽112的混酸液通过与其相连的泵1120从顶部注入到该蚀刻室111中；混酸在蚀刻室111中完成对金属的蚀刻步骤；该蚀刻室111底部连通混酸槽112，使得蚀刻室111蚀刻用毕的废液排入混酸槽112，泵1120不断将混酸槽112中的混酸液注入蚀刻室111连续进行金属蚀刻；单酸测酸仪器113与混酸槽112连通，该单酸测酸仪器113是采用分光光度原理，通过测量混酸槽112中单酸A在光某一频率范围内的吸光度，对比标准溶液吸光度标准曲线，从而求得该待测单酸A的浓度，监测到混酸槽112中单酸A的浓度变化；当超过制程要求浓度的范围，根据此监测的浓度变化，人工添加一定量单酸A以维持混酸槽112中单酸A的浓度稳定。
当该单酸测酸仪器113监测显示混酸槽112中单酸A的浓度接近制程要求浓度的下限时，需暂停蚀刻，通过往混酸槽112添加单酸A或排净混酸槽112中混酸，导致混酸中的单酸A浓度波动大，制程的蚀刻率不稳定，并且换酸周期短。
发明内容为克服现有技术的单酸添加装置单酸浓度波动大、制程蚀刻率不稳定及换酸周期短的问题，本发明提供一种单酸浓度波动小、制程蚀刻率稳定及换酸周期长的单酸微量添加装置。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是提供一种单酸微量添加装置，其包括一蚀刻单元与一监测添加单元；该蚀刻单元与监测添加单元连接构成微量添加控制回路。
一种单酸微量添加装置，该监测添加单元包括一单酸测酸仪器、一单酸补充演算器及一单酸添加槽；该蚀刻单元包括一混酸槽；该单酸测酸仪器与该混酸槽相连；该混酸槽、单酸测酸仪器、单酸补充演算器及单酸添加槽首尾相连并构成单酸微量添加闭合控制回路。
相较于现有技术，由于本发明单酸微量添加装置包括一单酸补充演算器、一单酸添加槽及一中央化学补给单元，结合单酸测酸仪器监测混酸槽中的单酸浓度，根据监测单酸的浓度变化讯号，单酸补充演算器进行计算并驱动计量泵从单酸添加槽补充一定量单酸到混酸槽中，维持单酸浓度稳定，维持金属蚀刻率稳定，延长换酸周期。
图1是一种现有技术单酸监测系统结构示意图。
图2是本发明单酸微量添加装置实施方式结构示意图。
图3是本发明单酸微量添加装置的混酸槽中单酸A的浓度变化曲线与换酸周期关系示意图。
图4是本发明单酸微量添加装置的混酸槽中单酸A的制程设定浓度调整与换酸周期关系示意图。
具体实施方式请参阅图2，是本发明单酸微量添加装置实施方式结构示意图。该单酸微量添加装置20包括一蚀刻单元201、一监测添加单元202及一中央化学补给单元203，该蚀刻单元201包括一蚀刻室211、一混酸槽212及一泵2120；该监测添加单元202包括一单酸测酸仪器213、一单酸补充演算器214、两单酸添加槽215及两计量泵2150；该中央化学补给单元203包括两单酸仓储槽2161与一混酸仓储槽2162。
该混酸槽212的混酸液通过与其相连的泵2120从顶部注入该蚀刻室211中；混酸在蚀刻室211中完成对金属的蚀刻步骤；该蚀刻室211底部连通该混酸槽212，使得蚀刻室211蚀刻用毕的废液排回该混酸槽212，泵2120不断将混酸槽212中的混酸液注入蚀刻室211连续进行金属蚀刻。
单酸测酸仪器213采用分光光度原理，测酸浓度时间快，而且不需取酸样液，可以连接多台湿蚀刻机轮流监测各混酸槽212中单酸的浓度变化。
该单酸测酸仪器213也可采用滴定原理，滴定原理是从混酸槽212中提取一定量混酸液，将一种已知准确浓度的试剂溶液滴加到该提取的混酸液中，直到所加的试剂与被测的单酸按照化学计量关系定量反应为止，然后根据试剂溶液的浓度与用量计算所测单酸的浓度。
该单酸测酸仪器213与该混酸槽212相连，监测混酸槽212中单酸的浓度变化，单酸测酸仪器213将监测得到的单酸浓度讯号传输至与其相连的单酸补充演算器214；该单酸补充演算器214与两单酸添加槽215通过两计量泵2150分别相连，单酸添加槽215又与混酸槽212相连，该单酸补充演算器214控制与其分别相连的计量泵2150，以控制该单酸添加槽215向与其分别相连的混酸槽212添加单酸的剂量；该混酸槽212、单酸测酸仪器213、单酸补充演算器214及单酸添加槽215首尾相连，并构成单酸微量添加闭合控制回路。
当监测显示混酸槽212中的某一单酸浓度超过制程要求浓度的范围，单酸测酸仪器213监测的单酸浓度讯号通过数据线传送到单酸补充演算器214并加以计算，驱动计量泵2150从单酸添加槽215补充一定量单酸到混酸槽212中，以稳定单酸浓度于制程安全浓度设定值；该中央化学补给单元203的两单酸仓储槽2161与单酸添加槽215分别相连，补充各种单酸，混酸仓储槽2162则直接混酸槽212相连添加混酸。
请参阅图3，是本发明单酸微量添加装置的混酸槽212中单酸A的浓度变化曲线与换酸周期关系示意图。Cs为单酸A的制程设定浓度，Cmin为单酸A的制程下限浓度，Cp线为蚀刻反应生成物的浓度。现有技术的单酸监测系统10(参阅图1)在A酸浓度接近下限浓度Cmin时换酸，换酸周期为T 1；本发明的单酸微量添加装置20在每固定一段时间自动进行单酸A补给，故可维持单酸A的浓度在Cs附近，何时换酸取决于Cp，当Cp达到足以影响蚀刻化学反应平衡时才换酸，换酸周期为T2，因生成物量相较于混酸槽212的大量酸而言相对较少，故可以大幅延长换酸周期，维持单酸浓度稳定，从而保持蚀刻率稳定。
请参阅图4，是本发明单酸微量添加装置的混酸槽212中单酸A的制程设定浓度调整与换酸周期关系示意图。本发明单酸微量添加装置20的单酸测酸仪器213是采用分光光度原理，在监测酸浓度同时也可同时测量蚀刻反应生成物的浓度Cp，当Cp值达到要影响到蚀刻反应速度时，调高单酸A的制程设定浓度Cs至适当值，维持金属蚀刻率稳定，可延长换酸周期。
混酸槽212中的各种不同单酸均是采用同样原理完成单酸的添加。
由于本发明单酸微量添加装置20包括一单酸补充演算器214、一单酸添加槽215及一中央化学补给单元216，结合单酸测酸仪器213监测混酸槽212中的单酸浓度，根据监测单酸的浓度变化讯号，单酸补充演算器214进行计算并驱动计量泵2150从单酸添加槽215补充一定量单酸到混酸槽212中，维持单酸浓度稳定，维持金属蚀刻率稳定，延长换酸周期。
权利要求1.一种单酸微量添加装置，包括一蚀刻单元与一监测添加单元，其特征在于该蚀刻单元与监测添加单元连接构成微量添加控制回路。
2.如权利要求1所述的单酸微量添加装置，其特征在于该监测添加单元包括一单酸测酸仪器、一单酸补充演算器及一单酸添加槽；该蚀刻单元包括一混酸槽；该单酸测酸仪器与该混酸槽相连；该混酸槽、单酸测酸仪器、单酸补充演算器及单酸添加槽首尾相连并构成单酸微量添加闭合控制回路。
3.如权利要求2所述的单酸微量添加装置，其特征在于进一步包括一中央化学补给单元。
4.如权利要求3所述的单酸微量添加装置，其特征在于该中央化学补给单元包括一单酸仓储槽与一混酸仓储槽，该单酸仓储槽与监测添加单元的单酸添加槽相连；该混酸仓储槽与蚀刻单元的混酸槽相连。
5.如权利要求2所述的单酸微量添加装置，其特征在于该监测添加单元包括一计量泵，连接单酸补充演算器与单酸添加槽。
6.如权利要求2所述的单酸微量添加装置，其特征在于该蚀刻单元包括一泵，该泵与混酸槽相连。
7.如权利要求2所述的单酸微量添加装置，其特征在于该单酸测酸仪器与两个混酸槽连接。
8.如权利要求2所述的单酸微量添加装置，其特征在于该单酸测酸仪器采用分光光度原理。
9.如权利要求2所述的单酸微量添加装置，其特征在于该单酸测酸仪器采用滴定原理。
专利摘要本实用新型公开一种单酸微量添加装置，其包括一蚀刻单元与一监测添加单元；该蚀刻单元与监测添加单元连接构成微量添加控制回路。可以有效地解决湿蚀刻机中单酸浓度不稳定，金属蚀刻率变化及换酸周期短等问题，应用于在薄膜晶体管液晶显示器的前段制程对金属的蚀刻过程中。
文档编号H01L21/00GK2769950SQ20042007168
公开日2006年4月5日 申请日期2004年7月13日 优先权日2004年7月13日
发明者黄昌桂, 黄荣龙, 欧振宪, 高胜洲 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 群创光电股份有限公司