专利名称：外槽液位指示型的化学处理槽的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体制程中的湿制程处理设备，特别是涉及具有液位指示的湿制程处理设备。
背景技术：
半导体制程中，所使用的湿制程(wetprocessing)以晶圆洗净(wafer cleaning)和湿蚀刻(wet etching)为主。而用来进行湿制程的设备即可称为化学处理设备(wet bench)，一般可包含化学处理槽(chemical bath)、洗净槽(rinsing bath)、与干燥槽(dryer bath)等。而目前用于湿制程化学处理槽的液位检测传感器有两大类，一为静电容传感器(static capacitor sensor)，另一为氮气液面传感器(N2levelsensor)。其中，静电容传感器大多应用于存放具有结晶物产生的化学品、或于室温下操作的化学处理槽，例如存放缓冲氧化蚀刻剂(buffer oxide etching；BOE)的化学处理槽，而氮气液面传感器则可适用于所有型式的化学处理槽。
图1所示为一般具有氮气液面传感器的化学处理设备示意图。请参阅图1，其中，化学处理槽10可分为内槽12与外槽14，晶圆16即在盛满化学处理液18的内槽12中进行处理。而化学处理液18会不断地由管路送入内槽12中，过多的化学处理液18将会溢出并流入外槽14中再排出，并经由泵(pump)26、加热器(heater)28、及过滤器(filter)30后，循环回内槽12中。一般化学处理槽10无法从外表看出其中化学处理液18的高度，而氮气液面传感器即是利用槽内压力变化的原理，来检测化学处理液的液面变化。举例来说，当外槽14中的化学处理液18由液面20上升至液面22时，输入的氮气气压也会随之变化，因此由刻度计24中可观察出当时化学处理槽10中的气压，或当时所对照化学处理液18的高度。
当氮气液面传感器检测到不正常的化学处理液18的液面位置时，会送出警告讯号，因此必须停止所有的相关硬件设备，例如泵26或加热器28等，重新确认机台的实际状况以确保安全。但是，硬件设备的停止也造成产品规格上的改变，例如晶圆16的蚀刻率改变或造成表面化学物的残留等。另外，机台复机后，更必须进行重新调整氮气液面传感器或重新更换化学处理液的处理操作。
但是，依照一般的化学处理槽10来说，由于氮气来源端32与化学处理槽10内的气泡大小与多少都会影响氮气液面传感器的检测结果，容易造成氮气液面传感器的误操作，而送出错误的警告讯号。并由于复机后的处理操作需在停机的状态下执行，氮气液面传感器的误判将造成机台的生产时间降低与化学处理液18的浪费。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种外槽液位指示型的化学处理槽，其容易以目视判断化学处理槽外槽内的实际液位状态，并增加化学处理设备的机台稳定性。
为实现上述目的，本发明外槽液位指示型的化学处理槽包括一内槽连接于内槽的一外槽，借以存放溢出内槽的化学处理液；以及，连结于外槽的一连通导管装置，借以可由连通导管装置以目视方式观测出化学处理液的液面位置。上述的连通导管装置具有数个液面标示，包括溢出液面指示、循环液面指示、与过低液面指示等，各有不同用途。另外，上述的连通导管装置可由透明的聚氟烷氧(polyfluro-alkoxy；PFA)所构成，借以构成透明、并耐化学处理液的连通导管装置。
本发明外槽液位指示型的化学处理槽，还可连接一输入管路与一输出管路，借以导入化学处理液于内槽中并由外槽排出化学处理液。另外，还可在输出管路与输入管路间连接泵、加热器、与过滤器，借以将加压、加热与过滤后的化学处理液，循环回内槽中。
利用本发明外槽液位指示型的化学处理槽，可减少化学处理设备当机次数，因此具有减少后续处理时间与化学品消耗量的优点，对晶圆制造来说，可提高机台生产时间与合格率并降低成本。
附图简要说明为了能更进一步了解本发明为实现预定目的所采取的技术手段及其效果，请参阅以下有关本发明具体实施例的详细说明与附图，然而所附附图仅提供参考和说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图中，图1为一般具氮气液面传感器的化学处理设备示意图；图2为一般化学处理液异常的处理步骤流程图；图3为本发明外槽液位指示型的化学处理设备示意图；以及图4为本发明化学处理液异常的处理步骤流程图。
具体实施例方式
一般化学处理设备如图1所示，当氮气液面传感器感应到氮气异常状况而熄灭时，其余湿制程的硬件设备，例如泵26与加热器28也会随之停止。这是因为避免化学处理槽10的外槽14在化学处理液18液面过低的情况下，造成泵26空转与加热器28空烧而温度过高，进而威胁到化学处理设备的安全性，甚至发生火灾。而一般处理上述设备异常的步骤如图2所示，首先进行步骤100，将机台切换至手动模式(manual mode)。接着，进行步骤102与步骤104，打开化学处理槽盖，并以目视来判定外槽内化学处理液的液位是否处于一适当高度。如果外槽内的化学处理液具有一适当液位，则进行步骤106，调整氮气压力以使传感器可正常显示。如果外槽内的化学处理液过低或异常，则进行步骤108，重新更换化学处理液并确认其高度。
但是进行上述步骤时，必须停机以确认化学处理槽内的液位正常与否，加上不易由化学处理槽上方确认液位高度，而容易造成下列问题(1)损失机台利用时间；(2)增加机台当机时数；(3)增加对异常问题的处理时间；(4)液位异常问题的重复发生率高。因此，本发明提供一种外槽液位指示型的化学处理槽，以改善上述缺点。
图3为本发明外槽液位指示型的化学处理设备示意图。请参阅图3，化学处理槽50分为内槽52与外槽54，化学处理液会由输入管路注入内槽52中，晶圆56即在内槽52中进行湿制程处理。其中，外槽54连接于内槽52的侧面上，当内槽中的化学处理液58过多而溢出内槽时，即会流入一旁的外槽54中，再由输出管路排出。而本发明在外槽54增加一连通导管装置66，使外槽54中的化学处理液58可流通至连通导管装置66中，借由连通管原理，连通导管装置66中化学处理液58的液面高度，会与外槽54中化学处理液58液面高度相同。本发明利用耐化学处理液的材料，例如本发明一较佳实施例中所使用的聚氟烷氧(polyfluro-alkoxy；PFA)，制成透明的连通导管装置66，因此利用目视方式，即可由连通导管装置66观测出化学处理液58的液面位置。
另外，本发明还在连通导管装置上装设数个液面标示，例如溢出液面指示68、循环液面指示70、与过低液面指示72。其中，溢出液面指示68的装设可防止因化学处理槽50更换化学处理液58时浓度异常、或做为输入管路的供给阀故障时的保护；而循环液面指示70的装设可用于化学处理槽50进行更换化学处理液58后，激活泵60与加热器62前的液位确认；而过低液面指示72的装设可用于化学处理槽50进行排放化学处理液58时的确认液面，以避免泵60空转或加热器62空烧等现象。
由于一般化学处理设备皆具有一透明窗户74，使得操作者可由透明窗户74观测到设备中晶圆制造状况与机械手臂的操作。因此，在湿制程中利用本发明外槽液位指示型的化学处理槽，如果氮气液面传感器感应到氮气异常状况而熄灭时，可进行如图4的处理步骤。请参阅图4，当异常发生时，先进行步骤150，借由机台透明窗户74，目视连通导管装置66中的化学处理液58的液位是否位于循环液面指示70的标记上。如果化学处理液58的液位仍位于循环液面指示70的标记上，即表示异常警报为氮气液面传感器的误操作，因此进行步骤152，调整氮气压力，使传感器可正常显示。如果化学处理液58的液位不位于循环液面指示70的标记上，代表化学处理液58的液位发生异常状况，因此进行步骤154，重新更换化学处理液58，并确认其高度。
本发明外槽液位指示型的化学处理槽并不仅限于连接上述泵、加热器与过滤器装置，其它根据产品与制程所需要的设备，皆可应用于本发明中。另外，凡是可应用连通管原理、具流动性的化学处理液，也都可应用于本发明中，本发明不限于此。
利用本发明外槽液位指示型的化学处理槽，不论在利用氮气液面传感器或其它装置检测到液位异常发生时，皆可利用目视方式，在无须停机的情况下判断化学处理槽外槽内的液位状况，这样可省略现有复杂的检查步骤以节省许多时间。因此，应用本发明外槽液位指示型的化学处理槽可增加机台的生产时间，减少当机次数并节省化学处理液的使用量，可提高机台生产率并降低晶圆制造的成本。
如熟悉此技术的人员所了解的，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的权利要求；其它未脱离本发明所揭示的构思下所完成的等效改变或修饰，均应包含在所述的权利要求内。
权利要求
1.一种外槽液位指示型的化学处理槽，至少包括一内槽；一外槽连接于该内槽，借以存放溢出该内槽的一化学处理液；以及一连通导管装置连结于该外槽，借以可由该连通导管装置以目视方式观测出该化学处理液的一液面位置。
2.如权利要求1所述的外槽液位指示型的化学处理槽，其中所述的连通导管装置具有多个液面标示，且这些液面标示至少包括一溢出液面指示；一循环液面指示；以及一过低液面指示。
3.如权利要求1所述的外槽液位指示型的化学处理槽，其中所述的连通导管装置由透明的聚氟烷氧所制成，借以构成透明、并耐该化学处理液的连通导管装置。
4.如权利要求1所述的外槽液位指示型的化学处理槽，还包括具有连接于该内槽的一输入管路，借以导入该化学处理液，且具有连接于该外槽的一输出管路，借以排出该化学处理液。
5.如权利要求4所述的外槽液位指示型的化学处理槽，还包括具有连接于该输出管路与该输入管路的一泵、一加热器、与一过滤器，借以使得该外槽的该化学处理液由该输出管路排出后，经由该泵加压、该加热器加热以及该过滤器过滤，可由该输入管路循环回该内槽中。
6.如权利要求1所述的外槽液位指示型的化学处理槽，还包括连接一氮气液面传感器以检测该化学处理液的该液面位置。
7.如权利要求1所述的外槽液位指示型的化学处理槽，为用于包括晶圆洗净步骤与湿蚀刻步骤等半导体湿制程。
全文摘要
一种外槽液位指示型的化学处理槽，在外槽增加一连通导管装置，使化学处理槽中的化学处理液可流通至连通导管装置中。借由连通管原理，连通导管装置中化学处理液的液面高度，会与化学处理槽中的化学处理液液面高度相同。因此，利用目视方式即可由本发明的透明连通导管装置中，观测出化学处理液的液面高度。如此一来，当氮气液面传感器感应到氮气异常状况时，即可利用目测方式省略现有复杂的化学处理液液面检查步骤，以提高机台的生产时间并节省化学品的使用量。
文档编号H01L21/306GK1499179SQ02150619
公开日2004年5月26日 申请日期2002年11月5日 优先权日2002年11月5日
发明者董萱盛, 简欣达, 李瑞评 申请人:矽统科技股份有限公司