CN107993913A - 装载腔体及晶圆洗边装置及半导体制程设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种装载腔体及晶圆洗边装置及半导体制程设备。其中装在腔体包括腔体、支撑载板、缓冲组件以及屏蔽。腔体包括上盖体及下座体，且上盖体与下座体结合而共同形成腔室。上盖体的底部具有朝下座体的方向垂直延伸的定位柱。支撑载板配置于腔室中并具有承载面，且承载面用以承载工件。缓冲组件耦接固定于定位柱。缓冲组件具有套筒及弹性件，并且套筒的一端与弹性件彼此连接，而套筒的另一端具有开口。套筒经由开口套设于定位柱上。屏蔽配置于支撑载版的承载面上。
Description
技术领域
本发明实施例涉及一种装载腔体，尤其涉及一种使用于晶圆洗边制程的装载腔体及晶圆洗边装置及半导体制程设备。
背景技术
在集成电路的制作过程中，多层的薄膜以例如是物理气相沉积(physical vapordeposition；简称PVD)或是化学气相沉积(chemical vapor deposition；简称CVD)等方式沉积于晶圆的主动面(active surface)上。当晶圆完成多层薄膜的沉积，以及干燥与烘烤的步骤之后，晶圆的主动面的边缘往往会有残留的光阻层。此外，在后续的制程中，光阻层的剥离以及其剥离后所产生的碎屑将影响薄膜的制作质量。因此，半导体晶圆须以洗边(edge bevel removal)的方式来去除晶圆的主动面周围的光阻层及其他不需要的沉积层。
在目前的洗边制程中，晶圆周边的光阻层可藉由等离子体等离子体蚀刻的方式来去除。在等离子体进行蚀刻的过程中，晶圆的主动面上方可以屏蔽来遮蔽等离子体并同时于其中通入吹扫气体(purge gas)来对晶圆的主动面进行降温。一般而言，装载晶圆的腔体的上盖体的底部具有定位柱以及直接套设于定位柱上的弹簧。当装载腔体的上盖体盖合于其下座体时，弹簧可对屏蔽提供弹性支撑。然而，在腔体的上盖体相对于下座体上升或下降的过程中，而致使弹簧与上盖体的壁面或是定位柱的表面产生接触、摩擦或碰撞，使得弹簧本身、上盖体的壁面或是定位柱的表面产生微粒剥落的情形。由弹簧、腔体或是基座的表面上剥落的微粒可能会掉落于晶圆表面上时，并对晶圆制程质量产生不良的影响。因此，如何避免于晶圆洗边过程中于晶圆表面产生微粒已成为亟待克服的问题。
发明内容
本发明实施例提供的装载腔体包括：腔体、支撑载板、缓冲组件以及屏蔽。腔体包括上盖体及下座体，且上盖体与下座体结合而共同形成腔室。上盖体的底部具有朝下座体的方向垂直延伸的定位柱。支撑载板配置于腔室中并具有承载面，且承载面用以承载工件。缓冲组件耦接固定于定位柱。缓冲组件具有套筒及弹性件，并且套筒的一端与弹性件彼此连接，而套筒的另一端具有开口。套筒经由开口套设于定位柱上。屏蔽配置于支撑载版的承载面上。
本发明实施例更提供一种晶圆洗边装置，包括：装载腔体、吹扫气体扩散区以及等离子体扩散区。装载腔体包括包括腔体、支撑载板、缓冲组件以及屏蔽。腔体包括上盖体及下座体，且上盖体与下座体结合而共同形成腔室。上盖体的底部具有朝下座体的方向垂直延伸的定位柱。支撑载板配置于腔室中并具有承载面，且承载面用以承载工件。缓冲组件耦接固定于定位柱。缓冲组件具有套筒及弹性件，并且套筒的一端与弹性件彼此连接，而套筒的另一端具有开口。套筒经由开口套设于定位柱上。吹扫气体扩散区位于屏蔽与承载面之间。等离子体扩散区位于未被屏蔽遮蔽的部分承载面上。
本发明实施例又提供一种半导体制程设备，包括：如上述的晶圆洗边装置、制程腔体以及装卸站。制程腔体配置于晶圆洗边装置的一侧。装卸站配置于晶圆洗边装置的另一侧，以容置待加载或待载出的工件。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本发明实施例的一实施例的半导体制程设备的示意图；
图2是依照本发明实施例的一实施例的制程腔体的示意图；
图3是图2的制程腔体的部分构件的放大示意图。
附图标记：
10：半导体制程设备
50：晶圆
100a、100b：装载腔体
110：上盖体
112：定位柱
114：进气口
115：腔室
117：凹沟
120：下座体
122：排气口
124：止挡部
126：第二进气管
130：支撑载板
130a：承载面
140：屏蔽
142、145：悬臂部
147：石英玻璃
150：缓冲组件
152：套筒
152a：开口
154：弹性件
162：等离子气体进气管
164：第一进气管
200：制程腔体
300：装卸站
310：机械手臂
312、314：晶圆预置区
具体实施方式
以下发明内容提供用于实施所提供的标的的不同特征的许多不同实施例或实例。以下所描述的构件及配置的具体实例是为了以简化的方式传达本发明为目的。当然，这些仅仅为实例而非用以限制。此外，本发明在各种实例中可使用相同的组件符号和/或字母来指代相同或类似的部件。组件符号的重复使用是为了简单及清楚起见，且并不表示所欲讨论的各个实施例和/或配置本身之间的关系。
另外，为了易于描述附图中所显示的一个构件或特征与另一组件或特征的关系，本文中可使用例如“在...下”、“在...下方”、“下部”、“在…上”、“在…上方”、“上部”及类似术语的空间相对术语。除了附图中所显示的定向之外，所述空间相对术语意欲涵盖组件在使用或操作时的不同定向。设备可被另外定向(旋转90度或在其他定向)，而本文所用的空间相对术语相应地作出解释。
此处所揭示的实施例是采用具体用语进行揭示。其他实施例考虑到其他应用，此领域普通技术人员在阅读本发明内容之后已经可以轻易地联想到其他应用。值得注意的是，此处所揭示的实施例并无必要说明所有出现于结构中的组件或特征。举例而言，单个组件的多个型态可能于图式中省略，例如单个组件的说明将足以传达多个实施例中的不同样态。此外，此处所讨论的方法实施例可依照特定的顺序进行；然而，其他方法实施例亦可依照任何一种符合逻辑的顺序进行。
图1是依照本发明实施例的一实施例的半导体制程设备的示意图。在本实施例中，半导体制程设备10包括装卸站(loading station)300、装载腔体100a、装载腔体100b以及制程腔体200。装卸站300可用来自晶圆预置区312、晶圆预置区314加载晶圆50进入半导体制程设备10中进行处理。此外，机械手臂310可配置于装卸站300中，并且装卸站300中的晶圆50可经由机械手臂310来加载装载腔体100b中或是经由装载腔体100a将完成处理步骤的晶圆50取出。
图2是依照本发明实施例的一实施例的装载腔体的示意图。在本实施例中，装载腔体100a为晶圆洗边装置的主要构件。此外，装载腔体100a的腔体可包括上盖体110及下座体120，上盖体110及下座体120可分离地结合，并共同形成腔室115。此外，上盖体110的底部具有多个定位柱112，并且定位柱112朝下座体120的方向垂直延伸。再者，装载腔体100a的支撑载板130配置于腔室115中，且支撑载板130具有承载面130a，并且承载面130a可用来承载例如是晶圆50的工件。
在本实施例中，装载腔体100a还可包括多个缓冲组件150。缓冲组件150可分别耦接固定于定位柱112上。在本实施例中，缓冲组件150具有套筒152以及弹性件154。套筒152的一端与弹性件154彼此连接，而套筒152的另一端具有开口152a，并且套筒152可经由开口152a套设于定位柱112上。在本实施例中，弹性件154为螺旋弹簧，并且弹性件154未受外力时的自然长度约为13毫米至16毫米。前述的弹性件154的长度范围仅为举例说明，本揭露的弹性件154本身的长度以及弹性件154相对于套筒152的长度的比值可根据实际的机台配置以及不同的制程应用来做适当的调整。
除此之外，装载腔体100a包括还包括屏蔽140，并且屏蔽140配置于承载面130a上。在本实施例中，上盖体110具有进气口114，其耦接于等离子体气体进气管162，并且例如是配置于远程的等离子体源所产生的等离子体可经由进气口114被导入腔室115中。请参考图2，在本实施例中，屏蔽140于承载面130a上的投影并未将承载面130a完全覆盖，而是暴露出承载面130a的边缘。由进气口114导入的等离子体在进入腔室115后，可经由屏蔽140的边缘抵达上述承载面130a的边缘部分。因此，当例如是晶圆50的工件配置于承载面130时，晶圆50的中央部分可遮蔽于屏蔽140之下，而晶圆50的边缘部分暴露于屏蔽140之外。也因此，等离子体可对晶圆50的边缘部分进行蚀刻，以去除在晶圆50的上表面也就是主动面于薄膜沉积的制程中所残留的光阻层。前述的流程可避免在后续的制程中，由于前述的光阻层的剥落，或是随光阻层的剥落所产生的碎片而对于晶圆50上所沉积的薄膜质量产生影响，进而影响于晶圆50的主动面上所制作的电子组件。
在本发明实施例另一个未绘示的实施例中，晶圆50的边缘所残余的光阻层也可以化学液体进行蚀刻，本发明实施例对于光阻层的蚀刻方式并加以限制。
在本实施例中，当晶圆50于制程腔体200完成薄膜沉积的制程而移转至装载腔体100a时，上盖体110可被向上推升，以使晶圆50装载至腔室115内的支撑载板130的承载面130a上。此外，当晶圆50完成装载后，上盖体110可下降至与下座体120结合的原始高度。本实例的缓冲组件150可减缓上盖体110与下座体120结合时所产生的冲击，并在上盖体110与下座体完成结合后，对屏蔽140提供适当的弹性支撑。
详细而言，弹性件154例如是螺旋弹簧，当上盖体110盖合于下座体120上时，弹性件154可分离地抵压于屏蔽140上，以于屏蔽140与下座体120之间提供缓冲，并对屏蔽140提供弹性支撑。
进一步而言，本实施例的屏蔽140具有悬臂部142、悬臂部145，并且如图2所示，弹性件154可在上盖体110与下座体120上下结合时，可分离地抵压于悬臂部142上。此外，下座体120具有止挡部124，并且止挡部124可用来接触屏蔽140的悬臂部142。当腔体的上盖体110与下座体120结合时，屏蔽140的悬臂部142可藉由弹性件154的支撑与缓冲来减少悬臂部142与止挡部124之间的接触应力，并使屏蔽140可拆卸地固定于下座体120上。
在本实施例中，弹性件154可藉由套筒152的配置，来减少弹性件154所需配置的长度。详细而言，在本实施例中，若如现有所述将弹性件154直接套设于定位柱112，则为使上盖体110的底部与屏蔽140的悬臂部142之间具有一定的支撑及缓冲的效果，弹性件154本身的长度势必需要增加。然而，当弹性件154的长度增加时，弹性件154在随上盖体110的高度上升及下降的位移过程中，弹性件154将更易在水平横向上产生变形或左右及前后晃动的情形。当弹性件154左右及前后晃动时，弹性件会与上盖体110的壁面以及位于其内缘的定位柱112的表面产生摩擦与碰撞，而造成弹性件154、定位柱112的表面或壁面上的材料组成产生剥落并形成微粒。此外，前述的构件之间摩擦或碰撞所产生的微粒(particle)可能会散落于晶圆50的表面上，而对晶圆50的处理制程的质量产生影响。
图3是图2的制程腔体的部分构件的放大示意图。请参考图3，在本实施例中，当弹性件154搭配套筒152进行配置时，弹性件154的配置长度可有效地减少。因此，弹性件154较不易在水平横向上产生形变或是左右及前后晃动的情形，并且与定位柱112之间亦不会接触或碰撞。因此，弹性件154与上盖体110的壁面以及定位柱112之间因摩擦或碰撞而产生微粒的机会可有效地减少，并且弹性件154也因为长度较短而较不易因受到外力冲击而变形断裂。
请再参考图3，上盖体110的底部可具有凹沟117，且凹沟117由上盖体110的底部凹陷进入上盖体110中。此外，定位柱112可配置于凹沟117中，并且套筒152的长度可大于或等于凹沟117的凹陷深度。由于套筒的152的长度是大于或等于凹沟117的深度，因此，在将定位柱112与套设于其上的套筒152定位配置于凹沟117的沟槽内的同时，弹性件154与凹沟117之间不会产生接触，进而减少因碰撞及摩擦而产生微粒的机会。
请再参考图2，在本实施例中，等离子体经由进气口114被导入腔室115中，以对晶圆50的边缘残留的光阻进行蚀刻。在本实施例中，等离子体例如是氧气等离子体、氮气等离子体或是前述的组合。此外，屏蔽140可用来遮蔽等离子体，以避免等离子体进入晶圆50的主动面上。此外，屏蔽140的顶端可配置石英玻璃147，其可延缓等离子体中带正电的粒子与带负电的粒子重合(recombination)为中性粒子，以增强等离子体蚀刻的效果。此外，屏蔽140的上表面可配置导角来导引等离子体至晶圆50的蚀刻区域。
此外，屏蔽140的边缘可配置导角来导引等离子体至晶圆50的蚀刻区域。举例而言，如图2所示，屏蔽140的边缘可藉由导角的配置，将等离子体朝晶圆50的主动面的边缘散布，使得等离子体可有效地蚀刻晶圆50的边缘所残余的光阻层。在本实施例中，导角的倾斜角度可对应蚀刻区域的大小进行配置。举例而言，当晶圆50的边缘的蚀刻面积较大时，导角相对于承载面130a的倾斜角度可随之增加，以增加等离子体于晶圆50的主动面上的蚀刻范围。相对地，当晶圆50的边缘的蚀刻区域较小时，屏蔽140可相对承载面130a以较平缓的导角来导引等离子体粒子的路径，以使等离子体朝晶圆50的边缘的方向扩散，以减少等离子体蚀刻反应的面积。
在本实施例中，屏蔽140可连接第一进气管164，并且例如是氩气(Ar)的吹扫气体可经由第一进气管164导入晶圆50的主动面的表面。此外，本实施例的屏蔽140内可另配置喷洒头(shower head)以使吹扫气体均匀地分布于晶圆50的主动面上。在本实施例中，第一进气管164所提供的氩气可在等离子体蚀刻晶圆50边缘的光阻残留物时对晶圆50被屏蔽140遮蔽的部分提供冷却的效果。此外，装载腔体100a可经由第二进气管126充填氮气(N2)或氦气(He)等制程气体。
综上所述，本发明实施例的多个实例中的装载腔体及晶圆洗边装置的缓冲组件具有套筒以及弹性件，并且弹性件可经由套筒套设于装置在位于腔体的上盖体的底部的定位柱上。因此，本发明实施例的多个实施例中的弹性件的配置长度可有效的减少，进而避免弹性件在上盖体相对于下座体上升及下降的过程中，弹性件由于本身的长度过长而造成形变或是左右及前后晃动的情形，进而使得弹性件与腔体及定位柱之间产生碰撞或磨擦，而于晶圆或工件表面上产生微粒，并对于晶圆处理的质量造成不良的影响。同时，弹性件也由于套筒的设置以及本身长度的减少，使得弹性件不易因为受外力冲击而导致形变并断裂。
本发明实施例的一实施例提出一种装载腔体，其包括：腔体、支撑载板、缓冲组件以及屏蔽。腔体包括上盖体及下座体，且上盖体与下座体结合而共同形成腔室。上盖体的底部具有朝下座体的方向垂直延伸的定位柱。支撑载板配置于腔室中并具有承载面，且承载面用以承载工件。缓冲组件耦接固定于定位柱。缓冲组件具有套筒及弹性件，并且套筒的一端与弹性件彼此连接，而套筒的另一端具有开口。套筒经由开口套设于定位柱上。屏蔽配置于支撑载版的承载面上。
本发明实施例的另一实施例提出一种晶圆洗边装置，其包括：装载腔体、吹扫气体扩散区以及等离子体扩散区。装载腔体包括包括腔体、支撑载板、缓冲组件以及屏蔽。腔体包括上盖体及下座体，且上盖体与下座体结合而共同形成腔室。上盖体的底部具有朝下座体的方向垂直延伸的定位柱。支撑载板配置于腔室中并具有承载面，且承载面用以承载工件。缓冲组件耦接固定于定位柱。缓冲组件具有套筒及弹性件，并且套筒的一端与弹性件彼此连接，而套筒的另一端具有开口。套筒经由开口套设于定位柱上。吹扫气体扩散区位于屏蔽与承载面之间。等离子体扩散区位于未被屏蔽遮蔽的部分承载面上。
本发明实施例的另一实施例提出一种半导体制程设备，其包括晶圆洗边装置、制程腔体以及装卸站。制程腔体配置于晶圆洗边装置的一侧。装卸站配置于晶圆洗边装置的另一侧，以容置待加载或待载出的工件。
以上概述了多个实施例的特征，使本领域普通技术人员可更佳了解本发明的态样。本领域普通技术人员应理解，其可轻易地使用本发明作为设计或修改其他制程与结构的依据，以实行本文所介绍的实施例的相同目的和/或达到相同优点。本领域普通技术人员还应理解，这种等效的配置并不背离本发明的精神与范畴，且本领域普通技术人员在不背离本发明的精神与范畴的情况下可对本文做出各种改变、置换以及变更。
Claims (10)
1.一种装载腔体，其特征在于，包括：
一腔体，包括一上盖体及一下座体，且所述上盖体与所述下座体可分离地结合并共同形成一腔室，其中所述上盖体的底部具有多个定位柱，且所述多个定位柱朝所述下座体的方向垂直延伸；
一支撑载板，配置于所述腔室中，并具有一承载面，用以于承载一工件；
多个缓冲组件，分别耦接固定于所述多个定位柱，并且所述多个缓冲组件分别具有一套筒以及一弹性件，其中所述套筒的一端与所述弹性件彼此连接，而所述套筒的另一端具有一开口，且所述套筒经由所述开口套设于所述定位柱上；以及
一屏蔽，配置于所述支撑载板的所述承载面上。
2.根据权利要求1所述的装载腔体，其特征在于，还包括一第一进气管路，连接所述屏蔽，用以将一吹扫气体导引至所述承载面上。
3.根据权利要求1所述的装载腔体，其特征在于，所述屏蔽于所述承载面上的投影暴露出一部分的所述承载面。
4.根据权利要求1所述的装载腔体，其特征在于，所述上盖体还包括一进气口，贯穿所述上盖体，一等离子体经由所述进气口导引进入所述腔室中并抵达所述部分的所述承载面上。
5.根据权利要求1所述的装载腔体，其特征在于，所述上盖体还包括至少一凹沟，所述凹沟由所述上盖体的底部凹陷进入所述上盖体中，且所述多个定位柱配置于所述凹沟中，并且所述套筒的长度大于或等于所述凹沟的凹陷深度。
6.根据权利要求1所述的装载腔体，其特征在于，所述弹性件为一螺旋弹簧。
7.根据权利要求1所述的装载腔体，其特征在于，所述屏蔽的边缘具有一导角。
8.根据权利要求1所述的装载腔体，其特征在于，还包括一第二进气管路，由所述下座体的底部进入所述腔室中，用以于所述腔室中充填惰性气体。
9.一种晶圆洗边装置，其特征在于，包括：
一装载腔体，包括：
一腔体，包括一上盖体及一下座体，且所述上盖体与所述下座体可分离地共同形成一腔室，其中所述上盖体的底部具有多个定位柱，且所述多个定位柱朝所述下座体的方向垂直延伸；
一支撑载板，配置于所述腔室中，并具有一承载面，用以于承载一工件；
多个缓冲组件，分别耦接固定于所述多个定位柱，并且所述多个缓冲组件分别具有一套筒以及一弹性件，其中所述套筒的一端与所述弹性件彼此连接，而所述套筒的另一端具有一开口，所述套筒经由所述开口套设于所述定位柱上；以及
一屏蔽，配置于所述支撑载板的所述承载面上；
一吹扫气体扩散区，位于所述屏蔽与所述承载面之间；以及
一等离子体扩散区，位于未被所述屏蔽遮蔽的部分所述承载面上。
10.一种半导体制程设备，其特征在于，包括：
如权利要求9所述的晶圆洗边装置；
一制程腔体，配置于所述晶圆洗边装置的一侧；以及
一装卸站，配置于所述晶圆洗边装置的另一侧，以容置待加载或待载出的所述工件。
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| US20040108064A1 (en) * | 2001-07-25 | 2004-06-10 | Brown Nathan R. | Methods for polishing semiconductor device structures by differentially applying pressure to substrates that carry the semiconductor device structures |
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| CN104979264A (zh) * | 2014-04-14 | 2015-10-14 | 沈阳芯源微电子设备有限公司 | 一种全自动清洗晶圆边缘夹持机构 |
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