專利名稱：刻蝕液補(bǔ)給裝置、補(bǔ)給方法和具該裝置的濕法刻蝕設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及濕法刻蝕技術(shù)，特別涉及刻蝕液補(bǔ)給裝置、補(bǔ)給方法和包括該補(bǔ)給裝置的濕法刻蝕設(shè)備。
背景技術(shù)：
在進(jìn)行濕法刻蝕時(shí)，將硅片浸泡在配制的化學(xué)試劑或試劑溶液中，使沒有被抗蝕劑掩蔽的那一部分薄膜表面與試劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而被除去。例如，用含有氫氟酸的溶液刻蝕二氧化硅薄膜，用磷酸刻蝕鋁薄膜等。這種在液態(tài)環(huán)境中進(jìn)行刻蝕的方法稱為“濕法”刻蝕。其優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便、對(duì)設(shè)備要求低、易于實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)以及刻蝕的選擇性好。在當(dāng)前所采用的邊緣濕法刻蝕工藝中，邊緣PN結(jié)例如采用包含一定濃度的硝酸(HNO3)和氫氟酸 (HF)的刻蝕液進(jìn)行刻蝕。在刻蝕過程中，隨著硅片與各種組分的化學(xué)反應(yīng)以及刻蝕液本身的揮發(fā)，刻蝕液總量將不斷減少，并且其中各組分的濃度也可能會(huì)偏離原始設(shè)定值。為此， 刻蝕液補(bǔ)給系統(tǒng)需根據(jù)刻蝕液的液面高低，向刻蝕槽補(bǔ)充已經(jīng)按照設(shè)定值的濃度比例配制的藥液。由于刻蝕槽中各種組分的消耗速率不一定相同，因此在經(jīng)過一定次數(shù)的補(bǔ)液以后， 各組分的濃度比例將與原始設(shè)定值相差很大，從而導(dǎo)致刻蝕液失效，即，無法有效地進(jìn)行邊緣濕法刻蝕。在這種情況下，需要將刻蝕槽和儲(chǔ)液槽內(nèi)的刻蝕液全部排空并且更換新配置的刻蝕液。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種刻蝕液補(bǔ)給裝置，其可以確?？涛g液各組分濃度的穩(wěn)定性。為此提供一種刻蝕液補(bǔ)給裝置，用于向濕法刻蝕設(shè)備的刻蝕槽補(bǔ)充刻蝕液，包括與刻蝕槽連通的進(jìn)液管和出液管；儲(chǔ)液槽，其經(jīng)所述進(jìn)液管和出液管與刻蝕槽連通以形成供刻蝕液循環(huán)流動(dòng)的回路；補(bǔ)液?jiǎn)卧?，其用于向所述?chǔ)液槽補(bǔ)給所述刻蝕液的各組分的備用溶液；以及濃度檢測(cè)單元和處理單元，所述濃度檢測(cè)單元用于檢測(cè)所述儲(chǔ)液槽、所述刻蝕槽和所述進(jìn)液管和出液管中至少一個(gè)的各組分的濃度并將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送至所述處理單元，所述處理單元依據(jù)所述檢測(cè)結(jié)果、刻蝕液中各組分的目標(biāo)濃度范圍、儲(chǔ)液槽內(nèi)刻蝕液的體積及各組分備用溶液的濃度計(jì)算出需向儲(chǔ)液槽中補(bǔ)給的各組分的備用溶液的體積，所述補(bǔ)液?jiǎn)卧鶕?jù)所述計(jì)算結(jié)果向所述儲(chǔ)液槽補(bǔ)充各組分的備用溶液以將所述儲(chǔ)液槽內(nèi)的刻蝕液的各組分的濃度調(diào)整到目標(biāo)濃度范圍內(nèi)。優(yōu)選地，在上述刻蝕液補(bǔ)給裝置中，所述濃度檢測(cè)單元設(shè)置所述進(jìn)液管內(nèi)、所述儲(chǔ)液槽內(nèi)或所述刻蝕槽內(nèi)。更優(yōu)選地，在上述刻蝕液補(bǔ)給裝置中，還包含泵，其設(shè)置在進(jìn)液管上，用于驅(qū)動(dòng)刻蝕液從所述儲(chǔ)液槽流向所述刻蝕槽。
優(yōu)選地，在上述刻蝕液補(bǔ)給裝置中，還包含液位檢測(cè)單元，用于檢測(cè)儲(chǔ)液槽內(nèi)刻蝕液的液位，所述處理單元依據(jù)所述檢測(cè)結(jié)果計(jì)算出儲(chǔ)液槽內(nèi)刻蝕液的體積。優(yōu)選地，在上述刻蝕液補(bǔ)給裝置中，所述濃度檢測(cè)單元通過測(cè)量所述刻蝕液的近紅外光譜的吸收峰來確定各組分的濃度。優(yōu)選地，在上述刻蝕液補(bǔ)給裝置中，所述刻蝕液由硝酸、氫氟酸和去離子水組成， 被刻蝕的對(duì)象為硅片。本發(fā)明的還有一個(gè)目的是提供一種通過上述的刻蝕液補(bǔ)給裝置的刻蝕液補(bǔ)充方法，用于向濕法刻蝕設(shè)備的刻蝕槽補(bǔ)充刻蝕液，包括以下步驟a、檢測(cè)所述儲(chǔ)液槽、所述刻蝕槽和所述進(jìn)液管和出液管中至少一個(gè)的各組分的濃度；b、依據(jù)所述檢測(cè)結(jié)果、刻蝕液中各組分的目標(biāo)濃度范圍、儲(chǔ)液槽內(nèi)刻蝕液的體積及各組分備用溶液的濃度計(jì)算出需向儲(chǔ)液槽中補(bǔ)給的各組分的備用溶液的體積；以及C、根據(jù)所述計(jì)算結(jié)果向所述儲(chǔ)液槽補(bǔ)充各組分的備用溶液以將所述儲(chǔ)液槽內(nèi)的刻蝕液的各組分的濃度調(diào)整到目標(biāo)濃度范圍內(nèi)。優(yōu)選地，在步驟a中，通過測(cè)量所述刻蝕液的近紅外光譜的吸收峰來確定各組分的濃度。優(yōu)選地，所述刻蝕液由硝酸、氫氟酸和去離子水組成，在步驟c中，根據(jù)所述計(jì)算結(jié)果向所述儲(chǔ)液槽補(bǔ)充硝酸、氫氟酸和去離子水中的一種或多種以將所述刻蝕液中硝酸、 氫氟酸和氟硅酸的濃度均調(diào)整到目標(biāo)濃度范圍內(nèi)。本發(fā)明的還有一個(gè)目的是提供一種濕法刻蝕設(shè)備，其包括刻蝕槽和上述的刻蝕液補(bǔ)給裝置。優(yōu)選地，在上述濕法刻蝕系統(tǒng)中，所述刻蝕槽包含設(shè)置在刻蝕槽底部的一組滾輪， 用于傳送被刻蝕的硅片。按照本發(fā)明的刻蝕液補(bǔ)給裝置、補(bǔ)給方法和濕法刻蝕設(shè)備通過精確分析刻蝕液中各組分的濃度并根據(jù)濃度分析結(jié)果指示藥液的添加，使得補(bǔ)液前后刻蝕槽中各組分藥液比例基本一致，確保了邊緣刻蝕的穩(wěn)定性。按照本發(fā)明的刻蝕液裝置和濕法刻蝕系統(tǒng)具有下列優(yōu)點(diǎn)(1)能夠精確監(jiān)控刻蝕槽中各組分藥液的濃度；(2)確保了刻蝕液補(bǔ)充前后工藝的穩(wěn)定性；(3)延長了刻蝕液的使用壽命；以及(4)降低了對(duì)人體和環(huán)境的危害。


從結(jié)合附圖的以下詳細(xì)說明中，將會(huì)使本發(fā)明的上述和其它目的及優(yōu)點(diǎn)更加完全清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的標(biāo)號(hào)表示。圖1為按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的濕法刻蝕設(shè)備的示意圖。圖2為在按照本發(fā)明實(shí)施例的濕法刻蝕系統(tǒng)中進(jìn)行刻蝕液補(bǔ)給的流程圖。
具體實(shí)施方式
下面根據(jù)表示本發(fā)明實(shí)施方式的附圖具體描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖1為按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的濕法刻蝕系統(tǒng)的示意圖。如圖1所示，濕法刻蝕系統(tǒng)1包括刻蝕槽10和刻蝕液補(bǔ)給裝置20?？涛g槽10的底部設(shè)置有一組滾輪110，待刻蝕的硅片2由滾輪110承載，當(dāng)滾輪110滾動(dòng)時(shí)硅片2從刻蝕槽110的一端傳送至相對(duì)的另一端。如圖1所示，刻蝕液補(bǔ)給裝置20包含進(jìn)液管210、出液管220、儲(chǔ)液槽230、補(bǔ)液?jiǎn)卧狹0、濃度檢測(cè)單元250、泵沈0、閥門270、液面高度檢測(cè)單元280和處理單元四0。進(jìn)液管210和出液管220將儲(chǔ)液槽230與刻蝕槽10連通在一起，從而形成一條使刻蝕液從儲(chǔ)液槽230進(jìn)液管210 —刻蝕槽10 —出液管220 —儲(chǔ)液槽230的循環(huán)流動(dòng)的回路。此外，補(bǔ)液?jiǎn)卧?40經(jīng)閥門270與儲(chǔ)液槽230連通，用于提供各種組分的備用溶液以補(bǔ)充刻蝕過程中被消耗掉的刻蝕液。閥門270在刻蝕液補(bǔ)給裝置20工作時(shí)為常開狀態(tài)。在本實(shí)施例中，為了監(jiān)測(cè)刻蝕液的各組分的濃度，在進(jìn)液管210內(nèi)設(shè)置有濃度檢測(cè)單元250，用于采樣流經(jīng)進(jìn)液管210的刻蝕液并檢測(cè)采樣的各組分的濃度。另一方面，液面高度檢測(cè)單元280被設(shè)置在儲(chǔ)液槽230內(nèi)以檢測(cè)刻蝕液的液面高度。濃度檢測(cè)單元250 和液面高度檢測(cè)單元觀0將測(cè)得的結(jié)果送往處理單元四0，由處理單元四0根據(jù)檢測(cè)得到的刻蝕液的液面高度和各組分濃度，并結(jié)合刻蝕液中各組分的目標(biāo)濃度范圍及各組分備用溶液的濃度，計(jì)算出向儲(chǔ)液槽230注入的備用溶液的種類(最少可為0種)和數(shù)量(最少可為0L)并將計(jì)算結(jié)果輸出至補(bǔ)液?jiǎn)卧狹0，從而將刻蝕液各組分濃度控制在目標(biāo)濃度范圍內(nèi)。有關(guān)刻蝕液補(bǔ)給裝置20確定注入的備用溶液的種類和數(shù)量的方式將在下面作詳細(xì)描述?？梢詫⒔t外光學(xué)探測(cè)裝置用作濃度檢測(cè)單元250。該光學(xué)探測(cè)裝置利用刻蝕液各種組分對(duì)近紅外光的選擇性吸收的特性，根據(jù)近紅外光譜上與各種組分相對(duì)應(yīng)的吸收峰的大小來計(jì)算各種組分的濃度。值得指出的是，雖然濃度檢測(cè)裝置250在這里通過有線方式將檢測(cè)的結(jié)果傳送至處理單元四0，但是濃度檢測(cè)裝置250也可以通過無線方式傳送檢測(cè)結(jié)果。另外，由于刻蝕液在由儲(chǔ)液槽230 —進(jìn)液管210 —刻蝕槽10 —出液管220 —儲(chǔ)液槽230構(gòu)成的循環(huán)流動(dòng)回路中充分流動(dòng)，因此可以合理地假設(shè)在進(jìn)液管210處測(cè)得的刻蝕液各組分的濃度與回路中其它位置處的濃度基本上一致，而且即使有略有差異也不會(huì)對(duì)刻蝕液濃度控制結(jié)果產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的不利影響。有鑒于此，濃度檢測(cè)單元250也可以設(shè)置在循環(huán)流動(dòng)回路的其它位置，例如刻蝕槽10或儲(chǔ)液槽230內(nèi)。在本實(shí)施例中，在進(jìn)液管210內(nèi)還設(shè)置有泵沈0，用于將儲(chǔ)液槽230內(nèi)的刻蝕液抽吸至位于儲(chǔ)液槽230上方的刻蝕槽10。圖2為在按照本發(fā)明實(shí)施例的濕法刻蝕系統(tǒng)中進(jìn)行刻蝕液補(bǔ)充的流程圖。在本實(shí)施例中，假設(shè)刻蝕液主要由硝酸、氫氟酸和水配置而成，其中，硝酸和氫氟酸的濃度目標(biāo)值范圍分別為40% 士2%和5% 士 1%。如上所述，隨著刻蝕液與晶片(例如硅片)之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，刻蝕液中的硝酸和氫氟酸被不斷消耗并且消耗的數(shù)量并不一致。此外，在上述化學(xué)反應(yīng)中還將產(chǎn)生副產(chǎn)物&SiF6。由于該副產(chǎn)物會(huì)影響刻蝕速率，產(chǎn)生不合格的晶片， 因此在刻蝕過程中需要嚴(yán)格控制其濃度，在一般情況下，要求將KSiF6的濃度控制在之內(nèi)。參見圖2，結(jié)合參見圖1，在步驟410中，濃度檢測(cè)單元250和液面高度檢測(cè)單元280分別檢測(cè)刻蝕液各組分的當(dāng)前濃度和儲(chǔ)液槽230內(nèi)的刻蝕液的液面高度。如上所述，在本實(shí)施例中，濃度檢測(cè)單元250將測(cè)量刻蝕液中的硝酸、氫氟酸和 H2SiF6等組分的濃度。隨后在步驟420中，濃度檢測(cè)單元250和液面高度檢測(cè)單元280將測(cè)量值發(fā)送至處理單元四0。接著進(jìn)入步驟430，處理單元290判斷刻蝕液中各組分的當(dāng)前濃度是否在目標(biāo)濃度范圍內(nèi)。如果各組分的當(dāng)前濃度都位于目標(biāo)濃度范圍內(nèi)，則結(jié)束刻蝕液補(bǔ)充過程，否則進(jìn)入步驟440。在步驟440中，處理單元290根據(jù)刻蝕液中各組分的當(dāng)前濃度、刻蝕液中各組分的目標(biāo)濃度范圍以及儲(chǔ)液槽230內(nèi)的刻蝕液液面高度計(jì)算應(yīng)該向儲(chǔ)液槽230內(nèi)補(bǔ)充的備用溶液的種類和數(shù)量。接著進(jìn)入步驟450，處理單元290將計(jì)算結(jié)果輸出至補(bǔ)液?jiǎn)卧狹0。隨后進(jìn)入步驟460，補(bǔ)液?jiǎn)卧?40指示閥門270開啟，并根據(jù)接收的計(jì)算結(jié)果向儲(chǔ)液槽230輸送所計(jì)算種類和數(shù)量的備用溶液。上述步驟410-460代表的刻蝕液補(bǔ)充過程可以定期(例如每隔5分鐘)或不定期地執(zhí)行，以將刻蝕液的各組分的濃度控制在目標(biāo)設(shè)定值范圍內(nèi)。以下給出步驟440中的計(jì)算被添加的備用溶液的種類和數(shù)量的方法的具體實(shí)例。下列表1示出了該計(jì)算方法中將要涉及的變量。表 權(quán)利要求
1.一種刻蝕液補(bǔ)給裝置，用于向濕法刻蝕設(shè)備的刻蝕槽補(bǔ)充刻蝕液，包括與刻蝕槽連通的進(jìn)液管和出液管；儲(chǔ)液槽，其經(jīng)所述進(jìn)液管和出液管與刻蝕槽連通以形成供刻蝕液循環(huán)流動(dòng)的回路；補(bǔ)液?jiǎn)卧?，其用于向所述?chǔ)液槽補(bǔ)給所述刻蝕液各組分的備用溶液；其特征在于，還包含濃度檢測(cè)單元和處理單元，所述濃度檢測(cè)單元用于檢測(cè)所述儲(chǔ)液槽、所述刻蝕槽和所述進(jìn)液管和出液管中至少一個(gè)的各組分的濃度并將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送至所述處理單元，所述處理單元依據(jù)所述檢測(cè)結(jié)果、刻蝕液中各組分的目標(biāo)濃度范圍、儲(chǔ)液槽內(nèi)刻蝕液的體積及各組分備用溶液的濃度計(jì)算出需向儲(chǔ)液槽中補(bǔ)給的各組分的備用溶液的體積，所述補(bǔ)液?jiǎn)卧鶕?jù)所述計(jì)算結(jié)果向所述儲(chǔ)液槽補(bǔ)充各組分的備用溶液以將所述儲(chǔ)液槽內(nèi)的刻蝕液的各組分的濃度調(diào)整到目標(biāo)濃度范圍內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的刻蝕液補(bǔ)給裝置，其特征在于，所述濃度檢測(cè)單元設(shè)置在所述進(jìn)液管內(nèi)、所述儲(chǔ)液槽內(nèi)或所述刻蝕槽內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的刻蝕液補(bǔ)給裝置，其特征在于，還包含泵，其設(shè)置在進(jìn)液管上， 用于驅(qū)動(dòng)刻蝕液從所述儲(chǔ)液槽流向所述刻蝕槽。
4.如權(quán)利要求1所述的刻蝕液補(bǔ)給裝置，其特征在于，還包含液位檢測(cè)單元，用于檢測(cè)儲(chǔ)液槽內(nèi)刻蝕液的液位，所述處理單元依據(jù)所述檢測(cè)結(jié)果計(jì)算出儲(chǔ)液槽內(nèi)刻蝕液的體積。
5.如權(quán)利要求1所述的刻蝕液補(bǔ)給裝置，其特征在于，所述濃度檢測(cè)單元通過測(cè)量所述刻蝕液的近紅外光譜的吸收峰來確定各組分的濃度。
6.如權(quán)利要求1所述的刻蝕液補(bǔ)給裝置，其特征在于，所述刻蝕液由硝酸、氫氟酸和去離子水組成，被刻蝕的對(duì)象為硅片。
7.—種通過權(quán)利要求1所述的刻蝕液補(bǔ)給裝置的刻蝕液補(bǔ)充方法，用于向濕法刻蝕設(shè)備的刻蝕槽補(bǔ)充刻蝕液，其特征在于，包括以下步驟a、檢測(cè)所述儲(chǔ)液槽、所述刻蝕槽和所述進(jìn)液管和出液管中至少一個(gè)的各組分的濃度；b、依據(jù)所述檢測(cè)結(jié)果、刻蝕液中各組分的目標(biāo)濃度范圍、儲(chǔ)液槽內(nèi)刻蝕液的體積及各組分備用溶液的濃度計(jì)算出需向儲(chǔ)液槽中補(bǔ)給的各組分的備用溶液的體積；以及c、根據(jù)所述計(jì)算結(jié)果向所述儲(chǔ)液槽補(bǔ)充各組分的備用溶液以將所述儲(chǔ)液槽內(nèi)的刻蝕液的各組分的濃度調(diào)整到目標(biāo)濃度范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求7所述的刻蝕液補(bǔ)充方法，其中，在步驟a中，通過測(cè)量所述刻蝕液的近紅外光譜的吸收峰來確定各組分的濃度。
9.如權(quán)利要求7所述的刻蝕液補(bǔ)充方法，其中，所述刻蝕液由硝酸、氫氟酸和去離子水組成，在步驟c中，根據(jù)所述計(jì)算結(jié)果向所述儲(chǔ)液槽補(bǔ)充硝酸、氫氟酸和去離子水中的一種或多種以將所述刻蝕液中硝酸、氫氟酸和氟硅酸的濃度均調(diào)整到目標(biāo)濃度范圍內(nèi)。
10.一種包括刻蝕槽和權(quán)利要求1所述的刻蝕液補(bǔ)給裝置的濕法刻蝕設(shè)備。
11.如權(quán)利要求10所述的濕法刻蝕設(shè)備，其特征在于，所述刻蝕槽包含設(shè)置在刻蝕槽底部的一組滾輪，用于傳送被刻蝕的硅片。
全文摘要
本發(fā)明涉及刻蝕液補(bǔ)給裝置、補(bǔ)給方法和包括該補(bǔ)給裝置的濕法刻蝕設(shè)備。本發(fā)明的刻蝕液補(bǔ)給裝置包括與刻蝕槽連通的進(jìn)液管和出液管、經(jīng)進(jìn)液管和出液管與刻蝕槽連通的儲(chǔ)液槽、向儲(chǔ)液槽補(bǔ)給所述刻蝕液各組分的備用溶液的補(bǔ)液?jiǎn)卧皾舛葯z測(cè)單元和處理單元，濃度檢測(cè)單元檢測(cè)儲(chǔ)液槽、刻蝕槽和進(jìn)液管和出液管中至少一個(gè)的各組分的濃度，處理單元依據(jù)濃度檢測(cè)結(jié)果、刻蝕液中各組分的目標(biāo)濃度范圍、儲(chǔ)液槽內(nèi)刻蝕液的體積及各組分備用溶液的濃度計(jì)算出需向儲(chǔ)液槽中補(bǔ)給的各組分的備用溶液的體積，補(bǔ)液?jiǎn)卧鶕?jù)計(jì)算結(jié)果向儲(chǔ)液槽補(bǔ)充各組分的備用溶液以將各組分的濃度調(diào)整到目標(biāo)濃度范圍內(nèi)。本發(fā)明可有效確?？涛g液各組分濃度的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)H01L21/66GK102569015SQ20101062314
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者何悅, 葉俊, 馬曉光, 黃治國 申請(qǐng)人:尚德太陽能電力有限公司, 無錫尚德太陽能電力有限公司