CN105336649A - 一种晶圆腐蚀装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种半导体的制造技术领域，尤其涉及一种晶圆腐蚀装置。一种晶圆腐蚀装置，应用于对晶圆的表面物质腐蚀处理，其中，包括：内箱体，内箱体内部形成一可拆卸设置的一承载有复数个晶圆的晶圆盒的空腔，于内箱体底部设置有一匹配一多边形旋转柱的槽；外箱体，于内箱体间设置一预定间隔并完全覆盖内箱体；传动装置，传动装置的驱动端连接一驱动单元，传动装置的输出端连接多边形旋转柱；溢流泵，设置于内箱体内，用以提供一推动力推动盛放于内箱体的腐蚀溶液溢流入外箱体内；其中，于溢流泵推动腐蚀溶液溢流入外箱体时，多边形旋转柱于传动装置的驱动下带动晶圆于流动的腐蚀液体中旋转。

Description

一种晶圆腐蚀装置
技术领域
本发明涉及一种半导体的制造技术领域，尤其涉及一种晶圆腐蚀装置。
背景技术
半导体行业晶圆制造过程中，需要对离子注入、扩散、光刻前需要对晶圆腐蚀处理，常见的腐蚀为去除表面光刻胶，去除表面二氧化硅氧化层，晶圆进入腐蚀槽体后，化学液腐蚀晶圆表面，以去除表面多余的物质。
目前市场的晶圆腐蚀装置主要有两种，一种为单片腐蚀晶圆装置，另一种为多片腐蚀装置，单片腐蚀装置仅仅为单个晶圆在利用喷淋化学液的方式对旋转晶圆进行腐蚀，其优点是晶圆的腐蚀均匀性较好，但是存在的主要缺点是效率较低、化学液消耗大，不利用工业化规模生产。因此在工业生产过程中大多采用多片腐蚀装置，多片腐蚀装置中，将多个晶圆放入晶圆盒中投放到腐蚀槽内，多片腐蚀过程中，由于槽体内化学液的浓度不均匀，槽体上下的温度不均，晶圆腐蚀过程中产生的气泡附着，导致晶圆表面的腐蚀均匀性存在很大的差异。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种调整晶圆在化学腐蚀过程中的均匀性、提高腐蚀效率的晶圆腐蚀装置。
一种晶圆腐蚀装置，应用于对晶圆的表面物质腐蚀处理，其中，包括：
内箱体，所述内箱体内部形成一可拆卸设置的空腔，所述空腔用以承载有复数个所述晶圆的晶圆盒，于所述内箱体底部设置有一匹配一多边形旋转柱的槽；
外箱体，于所述内箱体间设置一预定间隔并完全覆盖所述内箱体；
传动装置，所述传动装置的驱动端连接一驱动单元，所述传动装置的输出端连接所述多边形旋转柱；
溢流泵，设置于所述内箱体内，用以提供一推动力推动盛放于所述内箱体的腐蚀溶液溢流入所述外箱体内；
其中，于所述溢流泵推动所述腐蚀溶液溢流入所述外箱体时，所述多边形旋转柱于所述传动装置的驱动下带动所述晶圆于流动的所述腐蚀液体中旋转。
上述的晶圆腐蚀装置，其中，于所述内箱体底部还设置有匹配所述晶圆盒的片盒托架。
上述的晶圆腐蚀装置，其中，与所述外箱体底部设置有一匹配所述多边形旋转柱的弧形凸起。
上述的晶圆腐蚀装置，其中，所述内箱体的溢流口呈锯齿形。
上述的晶圆腐蚀装置，其中，所述多边形旋转柱为五边形旋转柱。
上述的晶圆腐蚀装置，其中，所述多边形旋转柱包括金属轴和以所述金属轴为多边形的内切圆心外接形成一内角相等、边长相等的正多边形空心柱。
上述的晶圆腐蚀装置，其中，于所述多边形旋转柱与所述内箱体的连接处固定设置一卡合所述多边形旋转柱的卡套。
上述的晶圆腐蚀装置，其中，所述金属轴由钛金属形成。
上述的晶圆腐蚀装置，其中，所述传动装置包括依次连接的主齿轮、第一传动齿轮、第二传动齿轮，所述第二传动齿轮连接所述多边形旋转柱的所述轴伸端。
上述的晶圆腐蚀装置，其中，所述金属轴与所述正多边形空心柱通过热焊接固定连接，使得所述正多边形空心柱完全包覆所述金属轴。
与现有技术相比，本发明的优点是：
(1)驱动单元驱动传动装置旋转，传动装置带动与传动装置连接的多边形旋转柱转动，多边形旋转柱在转动过程中于放置晶圆盒内的晶圆相接触，每次接触过程中，多边形旋转柱的棱柱驱动晶圆按与多边形旋转柱相反的方向旋转，从而实现了晶圆在内箱体的旋转，提到了晶圆腐蚀的均匀性。
(2)晶圆旋转过程中，溢流泵推动力推动盛放于内箱体的腐蚀溶液溢流入外箱体内，使得晶圆能够被腐蚀溶液上下抛动腐蚀，提高了腐蚀溶液的利用率，在保证晶圆腐蚀的均匀性的基础上，大大提高了晶圆腐蚀的效率。
附图说明
图1为本发明的晶圆腐蚀装置的立体结构示意图；
图2为本发明的晶圆腐蚀装置的内箱体、外箱体的主视图；
图3为本发明的晶圆腐蚀装置中传动装置的结构示意图；
图4为本发明的晶圆腐蚀装置的主视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
如图1、图2、图4所示，一种晶圆腐蚀装置，应用于对晶圆的表面物质腐蚀处理，其中，包括：
内箱体1，内箱体1内部形成一可拆卸设置的一承载有复数个晶圆的晶圆盒5的空腔，于内箱体1底部设置有一匹配一多边形旋转柱的槽；
外箱体2，于内箱体1间设置一预定间隔并完全覆盖内箱体1；
传动装置3，传动装置3的驱动端连接一驱动单元，传动装置3的输出端连接多边形旋转柱；进一步地，驱动单元可以为常用的马达或者变频电机驱动，驱动单元可驱动传动装置3按照预定速度旋转，该旋转速度可根据实际生产设定，本发明不做具体限定。进一步地，预定速度范围可为0～50r/m。
溢流泵，设置于内箱体1内，用以提供一推动力推动盛放于内箱体1的腐蚀溶液溢流入外箱体2内；
其中，于溢流泵推动腐蚀溶液溢流入外箱体2时，多边形旋转柱于传动装置3的驱动下带动晶圆于流动的腐蚀液体中旋转。
本发明的工作原理是：将复数个晶圆垂直放置于晶圆盒5内，将晶圆盒5放置于晶圆腐蚀装置的内箱体1内，驱动单元驱动传动装置3旋转，传动装置3带动与传动装置3连接的多边形旋转柱转动，多边形旋转柱在转动过程中于放置晶圆盒5内的晶圆相接触，每次接触过程中，多边形旋转柱的棱柱驱动晶圆按与多边形旋转柱相反的方向旋转，从而实现了晶圆在内箱体1的旋转，提到了晶圆腐蚀的均匀性。同时在晶圆旋转过程中，溢流泵推动力推动盛放于内箱体1的腐蚀溶液溢流入外箱体2内，使得晶圆能够被腐蚀溶液上下抛动腐蚀，提高了腐蚀溶液的利用率，在保证晶圆腐蚀的均匀性的基础上，大大提高了晶圆腐蚀的效率。
如图2所示，作为进一步优选实施方案，上述的晶圆腐蚀装置，其中，于内箱体1底部还设置有匹配晶圆盒5的片盒托架7，进一步地，片盒托架7上还可设置有限位凹槽，使得晶圆盒5稳定地放置在片盒托架7上，避免发生晶圆盒5的投放偏位现象。进一步地，内箱体1的溢流口11呈锯齿形。采用锯齿形溢流口11可以提高腐蚀溶液溢流的均匀性，进一步提高了提到了晶圆腐蚀的均匀性。进一步地，内箱体1、外箱体2可由PVDF材质热焊接形成，其中片盒托架7采用PVDF板通过热焊方式连接内箱体1和外箱体2，通过热焊方式加强了内箱体1和外箱体2的抗变形强度，即在100℃以内不出发现变形现象。
作为进一步优选实施方案，上述的晶圆腐蚀装置，其中，与外箱体2底部设置有一匹配多边形旋转柱的弧形凸起8。进一步的弧形凸起8可为圆弧形凸起8，通过设置有圆弧形凸起8，降低了多边形旋转柱于旋转状态下占用外箱体2的空间，进一步间接节省了外箱体2(或者是晶圆腐蚀装置)的制作成本。
作为进一步优选实施方案，上述的晶圆腐蚀装置，其中，上述的晶圆腐蚀装置，其中，多边形旋转柱为五边形旋转柱。采用五边形旋转柱，可使得晶圆在以较匀速的方式旋转，进一步提高了晶圆腐蚀的均匀性。
作为进一步优选实施方案，上述的晶圆腐蚀装置，其中，多边形旋转柱包括金属轴和以金属轴为多边形的内切圆心外接形成一内角相等、边长相等的正多边形空心柱。进一步地，金属轴由钛金属形成，正多边形空心柱可PTFE材质形成。进一步，金属轴与正多边形空心柱通过热焊接固定连接，使得正多边形空心柱完全包覆金属轴。采用钛金属形成金属轴，能够增强多边形旋转柱的刚性，采用PTFE材质形成正多边形空心柱，能够提高多边形旋转柱的耐腐蚀性，同时多边形旋转柱与晶圆接触过程中，不会对晶圆造成损伤。
作为进一步优选实施方案，上述的晶圆腐蚀装置，其中，于多边形旋转柱与内箱体1的连接处固定设置一卡合多边形旋转柱的卡套。设置有卡套，减少多边形旋转柱于内箱体1接触面的摩擦，同时也减少了后续维修的工作量。
如图3所示，作为进一步优选实施方案，上述的晶圆腐蚀装置，其中，传动装置3包括依次连接的主齿轮31、第一传动齿轮32、第二传动齿轮33，第二传动齿轮33连接多边形旋转柱的轴伸端。进一步的，主齿轮31、第一传动齿轮32、第二传动齿轮33可由PTFE材料形成，可以增强传动装置3的耐腐蚀性。其中齿轮的大小和传动比可根据实际生产制造确定，本申请中，不做明确限定。
下面列举两个实用实施例做进一步解释。
实施例1、晶圆表面去除氧化层的腐蚀
本实施例中，采用的腐蚀溶液是％49HF(氢氟酸)，内箱体1、外箱体2均采用PVDF材质热焊接形成。驱动单元采用变频电机，多边形旋转柱采用正五边形旋转柱，正五边形旋转柱的金属轴由金属钛形成，正五边形空心柱有PTFE材质形成。
晶圆盒5放入内箱体1，内箱体1内注入％49HF(氢氟酸)，驱动变频电机转动，多边形旋转柱跟随传动齿轮正转，晶圆与正五边形旋转柱的棱柱接触，使得晶圆6旋转，同时启动溢流泵，使得％49HF(氢氟酸)上下抛动晶圆，％49HF(氢氟酸)与晶圆6表面每个部分均匀充分接触，提高了化学反应的速度和均匀性。
实施例2：晶圆6表面剥离表面光刻胶的腐蚀
本实施例中，采用的腐蚀溶液是EKC(合成去有机化学液)。内箱体1、外箱体2均采用316不锈钢材质焊接而成,传动机构采用316不锈钢材质加工形成，传动机构连接变频电机，多边形旋转柱采用正五边形旋转柱，正五边形旋转柱的金属轴由金属钛形成，正五边形空心柱采用316不锈钢加工形成。不锈钢材质能耐EKC化学液的腐蚀，同时于外箱体2配有贴膜加热器，加热EKC化学液使得EKC化学液达到90℃，因EKC化学液处于90℃时去胶效果最好。
晶圆盒5放入内箱体1后，内箱体1内注入EKC化学液，由于EKC化学液在加热的过程中会存在上下温度分布不均匀且化学液EKC粘性较强，晶圆在化学液内旋转使得晶圆表面与化学液EKC各向同性的腐蚀，提高了晶圆表面去胶的均匀性。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种晶圆腐蚀装置，应用于对晶圆的表面物质腐蚀处理，其特征在于，包括：
内箱体，所述内箱体内部形成一可拆卸设置的空腔，所述空腔用以承载有复数个所述晶圆的晶圆盒，于所述内箱体底部设置有一匹配一多边形旋转柱的槽；
外箱体，于所述内箱体间设置一预定间隔并完全覆盖所述内箱体；
传动装置，所述传动装置的驱动端连接一驱动单元，所述传动装置的输出端连接所述多边形旋转柱；
溢流泵，设置于所述内箱体内，用以提供推动力推动盛放于所述内箱体的腐蚀溶液溢流入所述外箱体内；
其中，于所述溢流泵推动所述腐蚀溶液溢流入所述外箱体时，所述多边形旋转柱于所述传动装置的驱动下，带动所述晶圆于流动的所述腐蚀液体中旋转。
2.根据权利要求1所述的晶圆腐蚀装置，其特征在于，于所述内箱体底部还设置有匹配所述晶圆盒的片盒托架。
3.根据权利要求1所述的晶圆腐蚀装置，其特征在于，与所述外箱体底部设置有一匹配所述多边形旋转柱的弧形凸起。
4.根据权利要求1所述的晶圆腐蚀装置，其特征在于，所述内箱体的溢流口呈锯齿形。
5.根据权利要求1所述的晶圆腐蚀装置，其特征在于，所述多边形旋转柱为五边形旋转柱。
6.根据权利要求1所述的晶圆腐蚀装置，其特征在于，所述多边形旋转柱包括金属轴和以所述金属轴为多边形的内切圆心外接形成一内角相等、边长相等的正多边形空心柱。
7.根据权利要求1所述的晶圆腐蚀装置，其特征在于，于所述多边形旋转柱与所述内箱体的连接处固定设置一卡合所述多边形旋转柱的卡套。
8.根据权利要求6所述的晶圆腐蚀装置，其特征在于，所述金属轴由钛金属形成。
9.根据权利要求1所述的晶圆腐蚀装置，其特征在于，所述传动装置包括依次连接的主齿轮、第一传动齿轮、第二传动齿轮，所述第二传动齿轮连接所述多边形旋转柱的所述轴伸端。
10.根据权利要求6所述的晶圆腐蚀装置，其特征在于，所述金属轴与所述正多边形空心柱通过热焊接固定连接，使得所述正多边形空心柱完全包覆所述金属轴。
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