专利名称：刻蚀罐及刻蚀设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及半导体器件刻蚀技术，尤其涉及一种刻蚀罐及刻蚀设备。
背景技术：
刻蚀是半导体器件制造过程中一个重要的步骤，包括干法刻蚀和湿法刻蚀。其中， 湿法刻蚀是将用于制造半导体器件的基板放入湿法刻蚀设备中装有腐蚀性化学溶液的刻 蚀罐内，使基板上部分材料与化学溶液反应，以去除该部分材料。图1为现有刻蚀罐结构的立体透视图，现有的刻蚀罐包括罐体11，其中盛放有刻 蚀液；设置在罐体11内部底面上的加热棒12，用于加热刻蚀液以达到更好的刻蚀效果；设 置在罐体11的一个侧面上的可视窗13，用于观察罐体11内刻蚀进行的情况；液位传感装 置14，其一端固定在罐体11的顶面，另一端伸进刻蚀液中，液位传感装置14用于检测刻蚀 罐中蚀刻液的液位高度。图2为液位传感装置的立体结构示意图，液位传感装置包括柱状本体21，本体21 底端M —体形成有直径小于本体21的柱状分体25，其上依次套设有浮子22和限位片23， 限位片23固定在分体25末端沈，用于防止浮子22从分体25上脱落，浮子22可在分体25 上作轴向运动。当刻蚀液的液面未接触到浮子22时，浮子22受重力作用，紧靠限位片23。随着 刻蚀液液面的上涨并淹没浮子22时，浮子22受到浮力的作用，向着本体21底端M的方向 运动，使浮子22里设置的磁铁与分体25内设置的线圈相互作用，以在线圈中产生磁感应电 流。该电流通过本体21内设置的导线传送到信号处理装置，经过处理后，可获得刻蚀液的 液位高度。在使用上述液位传感装置检测刻蚀液的液位高度的过程中，发明人发现现有技术 中至少存在如下问题限位片由聚氯乙烯(PVC)材料制成，通常制造得比较薄，由于长时间 浸泡在具有腐蚀性的刻蚀液中，容易受到腐蚀，同时，由于经常受到浮子在运动过程中的冲 击，该受到腐蚀的限位片容易从分体上脱落，从而使得浮子从分体上脱落，导致液位传感装 置损坏，因此，降低了液位传感装置的寿命。另外，液位传感装置损坏后，需要对刻蚀设备停 机并更换新的液位传感装置，从而严重影响了半导体器件的生产效率。
实用新型内容本实用新型的实施例提供一种刻蚀罐及刻蚀设备，能提高液位传感装置的寿命及 半导体器件的生产效率。为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案一种刻蚀罐，包括盛放刻蚀液的罐体及测量所述刻蚀液的液位高度的液位传感 装置，其中，所述液位传感装置包括刻蚀液取样弯管、连通管、及测距装置；所述刻蚀液取样 弯管的一端固定连接于所述罐体的侧面，另一端与所述连通管的一端密封连接，所述测距 装置设置于所述连通管的另一端；所述测距装置用于测量所述测距装置与所述液位传感装置内液面间的距离。一种刻蚀设备，包括上述刻蚀罐；与所述测距装置电连接的液位显示装置。本实用新型实施例提供的刻蚀罐及刻蚀设备，依据连通原理在罐体侧面设置液位 传感装置，并在连通管的一端设置测距装置，通过测量测距装置与液位传感装置内液面的 距离，可以实现以非接触的方式对罐体内刻蚀液的液位高度进行测量。由于测距装置不接 触刻蚀液，使得液位传感装置受刻蚀液腐蚀的几率降低，从而提高了液位传感装置的寿命， 进而能防止刻蚀设备频繁停机，提高了半导体器件的生产效率。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前 提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有刻蚀罐结构的立体透视图；图2为现有液位传感装置的立体图；图3为本实用新型实施例1的刻蚀罐结构的立体透视图；图4为本实用新型实施例1的连通管与刻蚀液取样弯管的一种连接结构示意图；图5为本实用新型实施例1的连通管与刻蚀液取样弯管的另一种连接结构示意 图；图6为本实用新型实施例2的液位显示装置的方框图；图7为本实用新型实施例2的显示面板与信号输入设备的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型实施例提供一种刻蚀罐，包括盛放刻蚀液的罐体及测量所述刻蚀液 的液位高度的液位传感装置，其中，所述液位传感装置包括刻蚀液取样弯管、连通管、及测 距装置。所述刻蚀液取样弯管的一端固定连接于所述罐体的侧面，另一端与所述连通管的 一端密封连接，所述测距装置设置于所述连通管的另一端；所述测距装置用于测量所述测 距装置与所述液位传感装置内液面间的距离。所述测距装置优选为超声波传感装置或者激光传感装置。优选地，上述液位传感装置还包括反射装置，所述反射装置设置于所述连通管内， 所述反射装置可漂浮于所述蚀刻液表面并随所述蚀刻液的液位高度变化在所述连通管内 作轴向运动。测距装置发出测距信号，并接收由反射装置反射回来的信号，经过处理得到该 测距装置与反射装置间的距离。所述刻蚀液取样弯管的径向截面积可小于所述连通管的径向截面积；进一步地， 所述连通管的一端套接在所述刻蚀液取样弯管上，所述反射装置在所述连通管内的所述刻 蚀液取样弯管上方作轴向运动。优选地，在上述设置有反射装置的液位传感装置中，所述连通管内壁上可设有凸 起，所述反射装置在所述连通管内的所述凸起上方作轴向运动。弯管和连通管可一体成型。连通管还可为透明管体，且该连通管上可 标示有刻度，刻度可为指示液位高度的刻度，和/或指示对应高度处所述罐体容积值的刻度。所述刻蚀液取样弯管及所述连通管的径向截面形状可为圆形。本实用新型实施例还提供一种刻蚀设备，包括上述刻蚀罐；与所述测距装置电 连接的液位显示装置。根据液体的连通原理，连通管内的液位高度与刻蚀罐的罐体内液位高度相同，因 此，本实用新型实施例通过在连通管的一端设置测距装置以测量测距装置与液位传感装置 内液面的距离，可以实现以非接触的方式对罐体内刻蚀液的液位高度进行测量。由于测距 装置不接触刻蚀液，使得液位传感装置受刻蚀液腐蚀的几率降低，从而提高了液位传感装 置的寿命，进而能防止刻蚀设备频繁停机，提高了半导体器件的生产效率。下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的 实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下 所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。实施例1本实施例详细描述了测距装置中包含有反射装置的刻蚀罐，如图3所示，刻蚀罐 包括盛放刻蚀液的罐体31 ；设置在罐体31内部底面上的加热棒32，用于加热刻蚀液以达 到更好的刻蚀效果；设置在罐体31的一个侧面上的可视窗33，用于观察罐体31内刻蚀进 行的情况；测量刻蚀液的液位高度的液位传感装置34。其中，液位传感装置34包括刻蚀液 取样弯管；341、连通管；342、反射装置343及测距装置；344。测距装置344用于测量该测距装置344与液位传感装置34内液面间的距离。该 测距装置344可为但不限于激光测距装置或超声波装置。反射装置343可为但不限于反射 板，其设置于连通管342内并漂浮于蚀刻液表面并随蚀刻液的液位高度变化在连通管342 内作轴向运动。反射装置343用于将测距信号(如激光信号或超声波信号)反射，测距装 置344检测从发出测距信号至收到反射的测距信号的时间间隔，可计算获得测距装置344 与反射装置343间的距离。经过换算，即可得到反射板343与罐体31底部平面的距离，在 当罐体31的型号已知时，就可以得到对应此液面高度的罐体31内液体容积值了。刻蚀液取样弯管341的一端固定连接于罐体31的侧面，另一端与连通管342的一 端密封连接，测距装置344固定安装于连通管342的另一端。例如，刻蚀液取样弯管341与 连通管342可以一体成型，也可螺接。当罐体31内盛放有蚀刻液时，根据液体的连通原理，与罐体31连通的液位传感装 置34内会流入蚀刻液，且液位传感装置34的液位高度与罐体31的液位高度相同。进行液 位高度测量时，假设测距装置344为激光测距装置，其中的激光二极管对准反射板343发射 激光脉冲；经过反射板343反射后激光向各方向散射；部分散射光返回到激光测距传感器 344中的接收器，被接收器中的光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上，雪崩光电二极管 能够检测极其微弱的光信号；激光测距传感器344记录并处理从激光脉冲发出到返回被接 收所经历的时间，可产生与距离相对应的电信号。刻蚀液取样弯管341的径向截面积可以但不限于小于连通管342的径向截面积，
5此时，连通管342可套接在刻蚀液取样弯管341上，使得刻蚀液取样弯管341的一端伸入连 通管342的内部，通过设置反射板343的尺寸，可使反射板343在连通管342内的刻蚀液取 样弯管341上方作轴向运动，也就是说，当刻蚀液减少使得连通管342内没有刻蚀液时，反 射板343会受到伸入连通管342内部的刻蚀液取样弯管341的阻挡，不会继续下落至刻蚀 液取样弯管341内部。通过上述设置，可防止反射板343随着液位的下降，流入罐体31内， 造成液位传感装置34失效。需要说明的是为保证反射板在连通管的范围内轴向运动，连通管与刻蚀液取样 弯管的连接方法并不限于图3所示的套接，也可以为一体成型。如图4所示，刻蚀液取样弯 管41在其与连通管42连接处43的径向截面积小于该连接处43的连通管42的径向截面积 时，适当设置反射板44的尺寸，可使得反射板44不会下落至刻蚀液取样弯管41内部。也 可以如图5所示在连通管52内壁上设置凸起53，使得反射板不会下落至刻蚀液取样弯管 51内部。因此，连通管与刻蚀液取样弯管的任何连接方法，只要能使反射板漂浮于蚀刻液表 面并随蚀刻液的液位高度变化在连通管内作轴向运动，都可以可防止反射板随着液位的下 降，流入罐体内，造成液位传感装置失效。连通管可为透明管体，且其上可标示有刻度，该刻度可为指示液位高度的刻度，如 果刻蚀罐处理基板的过程中液位传感装置出现故障，可以通过人工读取刻度的方式获得刻 蚀罐的液位高度值，经过计算可以进一步得出对应该高度的罐体内的液体的容积值。进一 步地，当罐体的型号已知时，可以在连通管上标示有指示对应高度处罐体容积值的刻度。两 种刻度也可同时标识出。因此，可减小刻蚀设备停机的几率，提高工作效率，并能提高半导 体器件的良率。刻蚀液取样弯管及连通管的径向截面形状可为但不限于圆形，具有其它形状径向 截面的管体也可用于实现本实用新型。还需要说明的是刻蚀液取样弯管不限于图3所示的直角弯管，也可以是弧形弯 管，连通管也不限于图3所示的直管。刻蚀罐中液位传感装置的结构并不限于本实施例所描述的结构，测距装置还可采 用超声波传感装置，或者其它借助声、光介质检测距离的非接触式的测距装置。液位传感装 置中也可不包含反射装置，设置反射装置后，可提高测距信号(如激光信号或超声波信号) 的反射率，进而可提高检测的精度。本实用新型实施例依据连通原理在罐体侧面设置液位传感装置，并在连通管的一 端设置测距装置，通过测量测距装置与液位传感装置内液面的距离，可以实现以非接触的 方式对罐体内刻蚀液的液位高度进行测量。由于测距装置不接触刻蚀液，若设置有反射装 置时，反射装置只有一部分接触刻蚀液，使得液位传感装置受刻蚀液腐蚀的几率降低，从而 提高了液位传感装置的寿命，进而能防止刻蚀设备频繁停机，提高了半导体器件的生产效 率。另外，本实施例提供的液位传感装置结构简单，且设置在罐体外部，更换时不需要打开 罐体，更换成本低，同时，该液位传感装置不占用罐体空间，可大大提高罐体的处理能力。实施例2刻蚀设备包括刻蚀罐及液位显示装置，该刻蚀罐的具体结构已在实施1中进行了 详细描述，在此不再赘述。该液位显示装置与该刻蚀罐上的测距装置电连接，以将测距装置 上测量得到的测距装置与反射装置或液位传感装置内液面之间的距离转换为罐体中刻蚀液的液位高度，并进行显示，以使刻蚀设备的使用者能直观地获得刻蚀液的液位高度信息。如图6所示，液位显示装置60包括数据处理单元61、液位信号输入接口 62、显示 和设置液位信息的显示面板63及供电电源64。数据处理单元61通过液位信号输入接口 62与刻蚀罐上的测距装置(图中未示 出)电连接，以获取测距装置上产生的电信号，并将该电信号进行计算，可获得刻蚀罐罐体 内刻蚀液的液位高度及在该高度处罐体的容积。显示面板63与数据处理单元61电连接，显示面板63接收数据处理单元61计算 得到的液位高度和容积并进行显示。供电电源64分别与数据处理单元61、显示面板63及刻蚀罐上的测距装置(图中 未示出)电连接，用于向这些装置供电。需要说明的是液位显示装置并不仅限于图6所示的结构，其它任何能接收上述 激光测距传感器所产生的电信号并能根据该信号显示液位高度信息的装置，都能用于实现 本实用新型。上述的数据处理单元61可以为但不限于单片机。上述的液位显示装置还可包括信号输入设备，该信号输入设备用于输入与液位高 度相对应的容积值。显示面板63可对应设置有控制设置屏以显示该经过设置的容积值，显 示面板63还能将该经过设置的容积值传送到单片机61中存储。如图7所示，显示面板包括但不限于液位指示灯71、容积显示屏72及控制设置屏 74。信号输入设备73可为但不限于数字键盘，其可设置于显示面板上，或者在显示面板外 单独设置，该信号输入设备73用于设置与液位高度相对应的容积值。液位指示灯71共有9个，每个液位指示灯71分别用字符串来表示液位高度，如 LL、L、Ml、M2、M3、M4、M5、H及HH，9个字符串表示从低到高不同的液位高度，单片机经过计 算获得罐体内刻蚀液的液位高度后，会控制与该液位高度对应的液位指示灯71点亮。容积显示屏用于显示当前测量的液位高度所对应的容积值。控制设置屏分为 Remote和Maint两种模式Remote模式显示use与No Use, use表示液位传感装置正在使 用，No Use表示液位传感装置处于空闲状态；Maint模式下显示数字键盘73上输入的数值。数字键盘用来设置和更改LL、L、Ml、M2、M3、M4、M5、H、HH等液位高度对应的罐体 容积值，具有0 9的数字键及若干功能键，功能键可包括Delete键和Save键，用于修改 和保存所设置的容积值。本实施例通过在液位显示装置中使用数据处理单元(如单片机)，不仅能对测距 装置所产生的对应液位高度的电信号进行处理并显示，还能显示该液位高度对应的刻蚀罐 罐体的容积，还可以对该容积进行修改，使得液位显示装置能应用在刻蚀罐尺寸不同的刻 蚀装置中，增加了该液位显示装置的通用性。同时，本实施例的刻蚀罐依据连通原理在罐体侧面设置液位传感装置，并在连通 管的一端设置测距装置，通过测量测距装置与液位传感装置内液面的距离，可以实现以非 接触的方式对罐体内刻蚀液的液位高度进行测量。由于测距装置不接触刻蚀液，使用反射 装置时，反射装置只有一部分接触刻蚀液，使得液位传感装置受刻蚀液腐蚀的几率降低，从 而提高了液位传感装置的寿命，进而能防止刻蚀设备频繁停机，提高了半导体器件的生产 效率。另外，本实施例提供的液位传感装置结构简单，且设置在罐体外部，更换时不需要打开罐体，更换成本低，同时，该液位传感装置不占用罐体空间，可大大提高罐体的处理能力。本实用新型实施例中的方案用于制造半导体器件。以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不局限 于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化 或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权 利要求的保护范围为准。
权利要求1.一种刻蚀罐，包括盛放刻蚀液的罐体及测量所述刻蚀液的液位高度的液位传感装 置，其特征在于，所述液位传感装置包括刻蚀液取样弯管、连通管、及测距装置；所述刻蚀液取样弯管的一端固定连接于所述罐体的侧面，另一端与所述连通管的一端 密封连接，所述测距装置设置于所述连通管的另一端；所述测距装置用于测量所述测距装置与所述液位传感装置内液面间的距离。
2.根据权利要求1所述的刻蚀罐，其特征在于，所述测距装置为超声波传感装置或者 激光传感装置。
3.根据权利要求1或2所述的刻蚀罐，其特征在于，所述液位传感装置还包括反射装 置，所述反射装置设置于所述连通管内，所述反射装置可漂浮于所述蚀刻液表面并随所述 蚀刻液的液位高度变化在所述连通管内作轴向运动。
4.根据权利要求3所述的刻蚀罐，其特征在于，所述刻蚀液取样弯管的径向截面积小 于所述连通管的径向截面积。
5.根据权利要求4所述的刻蚀罐，其特征在于，所述连通管的一端套接在所述刻蚀液 取样弯管上，所述反射装置在所述连通管内的所述刻蚀液取样弯管上方作轴向运动。
6.根据权利要求3所述的刻蚀罐，其特征在于，所述连通管内壁上设有凸起，所述反射 装置在所述连通管内的所述凸起上方作轴向运动。
7.根据权利要求1或2所述的刻蚀罐，其特征在于，所述刻蚀液取样弯管和所述连通管 为一体成型。
8.根据权利要求1或2所述的刻蚀罐，其特征在于，所述连通管为透明管体，且所述连 通管上标示有刻度。
9.根据权利要求8所述的刻蚀罐，其特征在于，所述刻度为指示液位高度的刻度，和/ 或指示对应高度处所述罐体容积值的刻度。
10.根据权利要求1或2所述的刻蚀罐，其特征在于，所述刻蚀液取样弯管及所述连通 管的径向截面形状为圆形。
11.一种刻蚀设备，其特征在于，包括权利要求1 10任一项所述的刻蚀罐；与所述测距装置电连接的液位显示装置。
12.根据权利要求11所述的刻蚀设备，其特征在于，所述液位显示装置包括数据处理 单元、液位信号输入接口、显示面板及供电电源；所述数据处理单元通过所述液位信号输入接口与所述刻蚀罐上的测距装置电连接，所 述显示面板与所述数据处理单元电连接，所述供电电源分别与所述数据处理单元、所述显 示面板及所述刻蚀罐上的测距装置电连接。
13.根据权利要求12所述的刻蚀设备，其特征在于，所述液位显示装置还包括信号输 入设备，所述信号输入设备用于输入与液位高度相对应的容积值。
14.根据权利要求13所述的刻蚀设备，其特征在于，所述显示面板包括液位指示灯、容 积显示屏及显示所述信号输入设备输入的数值的控制设置屏。
15.根据权利要求12所述的刻蚀设备，其特征在于，所述数据处理单元为单片机。
专利摘要本实用新型公开了一种刻蚀罐及刻蚀设备，涉及半导体器件刻蚀技术，解决了现有液位传感装置在检测刻蚀液的液位高度时存在的寿命短及降低半导体器件生产效率的问题。本实用新型依据连通原理在罐体侧面设置液位传感装置，并在连通管的一端设置测距装置，通过测量测距装置与液位传感装置内液面的距离，可以实现以非接触的方式对刻蚀罐罐体内刻蚀液的液位高度进行测量，由于测距装置不接触刻蚀液，使得液位传感装置受刻蚀液腐蚀的几率降低，从而提高了液位传感装置的寿命，进而能防止刻蚀设备频繁停机，能提高半导体器件的生产效率。本实用新型用于制造半导体器件。
文档编号H01L21/66GK201927585SQ20112000104
公开日2011年8月10日 申请日期2011年1月4日 优先权日2011年1月4日
发明者孙文昌, 张家欢, 靖瑞宽 申请人:北京京东方光电科技有限公司