CN108682640A - 一种硅晶圆刻蚀装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于半导体技术领域，具体的说是一种硅晶圆刻蚀装置，包括电机、转盘、壳体和激励线圈，还包括晶圆固定模块和气体注入模块，所述的电机安装在壳体的正上方；所述的转盘安装在电机的电机轴上；所述的激励线圈环绕在壳体的外圈；所述的晶圆固定模块安装在转盘的下方，晶圆固定模块用于固定晶圆和通入干燥的热空气；所述的气体注入模块安装在壳体的底部，气体注入模块用于向壳体内通入刻蚀气体。本发明主要用于批量对晶圆进行刻蚀，本设备刻蚀的效率高，批量刻蚀速度快，对刻蚀气体方向可调节，刻蚀的精度高，刻蚀的更加均匀，提高产品的质量。
Description
技术领域
本发明属于半导体技术领域，具体的说是一种硅晶圆刻蚀装置。
背景技术
刻蚀技术(etching technique)，是在半导体工艺，按照掩模图形或设计要求对半导体衬底表面或表面覆盖薄膜进行选择性腐蚀或剥离的技术。刻蚀技术不仅是半导体器件和集成电路的基本制造工艺，而且还应用于薄膜电路、印刷电路和其他微细图形的加工。刻蚀还可分为湿法刻蚀和干法刻蚀。干刻蚀基本上包括离子轰击(ion-bombardment)与化学反应(chemical reaction)两部份刻蚀机制。偏离子轰击效应者使用氩气(argon)，加工出来之边缘侧向侵蚀现象极微。而偏化学反应效应者则采氟系或氯系气体(如四氟化碳CF4)，经激发出来的电浆，即带有氟或氯之离子团，可快速与芯片表面材质反应。
现有技术中也出现了一些晶圆刻蚀的技术方案，如申请号为201410356255.1的一项中国专利公开了一种刻蚀装置及刻蚀方法。其中刻蚀装置包括反应腔；晶圆固定装置，晶圆固定装置用于将晶圆固定在反应腔的顶部且晶圆的待刻蚀面朝向反应腔的底部；气体注入口，气体注入口设置在反应腔底部，用于向反应腔通入刻蚀气体；激励线圈，激励线圈环绕反应腔设置，用于将刻蚀气体激发成等离子体；以及偏压提供装置，偏压提供装置与晶圆固定装置相连，用于对晶圆固定装置中的晶圆施加偏压。但技术方案对晶圆刻蚀的精度不高，对晶圆的刻蚀不均匀，影响产品的质量，不能实现批量刻蚀，刻蚀效率慢。
鉴于此，本发明所述的一种硅晶圆刻蚀装置，可以提高晶圆刻蚀精度和均匀度，批量刻蚀，提高晶圆的刻蚀效率。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提出了一种硅晶圆刻蚀装置，本发明主要用于批量对晶圆进行刻蚀，本设备刻蚀的效率高，通过晶圆固定模块实现批量刻蚀，刻蚀速度快，晶圆固定模块还能通入干燥的热空气，进一步加快刻蚀效率，通过气体注入模块对刻蚀气体方向可调节，刻蚀的精度高，刻蚀的更加均匀，提高产品的质量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种硅晶圆刻蚀装置，包括电机、转盘、壳体和激励线圈，还包括晶圆固定模块和气体注入模块，所述的电机安装在壳体的正上方；所述的转盘安装在电机的电机轴上；所述的激励线圈环绕在壳体的外圈；所述的晶圆固定模块安装在转盘的下方，晶圆固定模块用于固定晶圆和通入干燥的热空气；所述的气体注入模块安装在壳体的底部，气体注入模块用于向壳体内通入刻蚀气体。
所述的转盘内开设有通道，通道数量为四，转盘内还开设有圆柱形空心腔室，圆柱形空心腔室数量为四，转盘还开设有凹槽一和圆柱形空心腔室相通，转盘上还安装有T型插销，T型插销上设有凸起。当需要将固定头取出时，将T型插销向上推动，将滑块顶出凹槽一内，即可取出固定头。
所述的晶圆固定模块包括固定头、弹簧、滑块、固定板、扇形齿轮一、扇形齿轮二、压紧块和夹紧块一，所述的固定头内开设有通道，固定头安装在转盘的圆柱形空心腔室内，固定头的通道和转盘内的通道相通，固定头开设有凹槽二；所述的弹簧的一端固定安装在凹槽二上；所述的滑块固定连接在弹簧的另一端上；所述的固定板安装在固定头上，固定板上开设有通道，固定板上的通道和固定头上的通道相通，固定板上还开设有凹槽三，固定板上还安装有夹紧块二；所述的扇形齿轮一安装在凹槽三内；所述的扇形齿轮二安装在凹槽三内，扇形齿轮二和扇形齿轮一啮合，扇形齿轮二内安装有扭簧；所述的压紧块安装在扇形齿轮一上；所述的夹紧块一安装在扇形齿轮二上。工作时，将固定头放到转盘的凹槽一后，将固定头旋转90度，滑块在弹簧的弹性作用下落到转盘的凹槽一内，将固定头卡在转盘内；将夹紧块一转动，夹紧块一带着扇形齿轮二转动，扇形齿轮二和扇形齿轮一啮合，扇形齿轮一带着压紧块向左上方运动，将晶圆放入到夹紧块二上，放开夹紧块一，扇形齿轮二在扭簧的作用下转动，夹紧块一将晶圆夹紧，压紧块在扇形齿轮一的带动下，压紧块向右下方运动，对晶圆进行压紧，同时固定板的通道内向壳体通入干燥的热空气。
所述的固定板内置有加热电阻丝，对通道内的干燥热空气进一步加热，固定板上还开设有通孔，通孔和固定板上的通道相连，该通孔为阶梯孔。加热电阻丝对干燥的热空气进行进一步加热，设有的阶梯孔为了提高干燥热空气喷射出的速度，有利于对壳体内部的热空气进行混匀，使的加热更加均匀。
所述的气体注入模块包括气体注入管、半球形壳罩和扇叶，所述的气体注入管位于壳体的底部；所述的半球形壳罩通过轴承转动安装在气体注入管的上端，半球形壳罩上均匀开设有开孔；所述的扇叶通过支杆安装在半球形壳罩上。刻蚀气体通过气体注入管通入到壳体内部，刻蚀气体带动扇叶转动，扇叶带动半球形壳罩转动，使刻蚀气体均匀对晶圆进行轰击，轰击的更加均匀。
所述的扇叶内开设有圆柱形空心腔室二，扇叶上还开设有圆形通孔，圆形通孔和圆柱形空心腔室二相通；所述的圆柱形空心腔室二内安装有圆盖、支杆、转盘二和电机二，所述的圆盖盖在圆形通孔上；所述的转盘二安装在圆形空心腔室二内；所述的支杆连接转盘二和圆盖；所述的电机二和转盘二固定连接。当半球形壳罩的速度过快时，需要减缓半球形壳罩的转动速度，电机二转动通过支杆将圆盖移动，将扇叶上的圆形通孔打开，减缓扇叶的转动速度，进而减缓半球形壳罩的速度。
所述的半球形壳罩上还安装有半圆锥板、圆销、绳子和微型电机，所述的半圆锥板圆销铰接在半球形壳罩上，半圆锥板上安装有磁块；所述的圆销内设有扭簧；所述的绳子一端和半圆锥板连接；所述的微型电机安装在半球形壳罩上，微型电机的电机轴和绳子的另一端固定连接。为了控制刻蚀气体的轰击方向使刻蚀气体尽量全部轰击到晶圆上，半圆锥板平时在磁块的磁力作用下，半圆锥板合在一体，形成密封，当通入刻蚀气体时，通过微型电机转动拉动绳子，配合磁块和圆销上的扭簧的作用，控制刻蚀气体喷射出的方向，对晶圆进行刻蚀。
本发明的有益效果是：
1.本发明所述的一种硅晶圆刻蚀装置，本设备可以批量对晶圆进行刻蚀，刻蚀速度快、效率高，利用晶圆固定模块对晶圆进行固定，方便对晶圆进行刻蚀，同时通过晶圆固定模块通入干燥的热空气，加速对晶圆的刻蚀，利用气体注入模块注入刻蚀气体，可以控制刻蚀气体的方向，提高刻蚀的精度和晶圆刻蚀面的均匀度。
2.本发明所述的晶圆固定模块利用扇形齿轮一、扇形齿轮二、压紧块、夹紧块二和夹紧块一相互配合，将晶圆固定好，然后跟随晶圆固定模块转动，晶圆固定模块对晶圆夹紧时不会损伤到晶圆的表面，此外晶圆固定模块还能向壳体内部注入干燥的热空气，加快刻蚀效率。
3.本发明所述的扇叶的圆柱形空心腔室二内安装有的圆盖、支杆、转盘二和电机二，相互配合实现对扇叶的转动速度进行控制，进而可以调节半球形壳罩的转动速度，对晶圆的刻蚀面刻蚀得更加均匀。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的主视图；
图2是本发明图1中A处的放大图；
图3是本发明图1中B处的放大图；
图4是本发明图1中C处的放大图；
图5是本发明图1中D-D处剖视图；
图中：电机1、转盘2、T型插销21、壳体3、激励线圈4、晶圆固定模块5、固定头51、弹簧52、滑块53、固定板54、扇形齿轮一55、扇形齿轮二56、压紧块57、夹紧块一58、夹紧块二59、阶梯孔60、气体注入模块6、气体注入管61、半球形壳罩62、扇叶63、圆柱形空心腔室二64、圆盖65、支杆66、转盘二67、半圆锥板68、绳子69、微型电机70。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图5所示，本发明所述的一种硅晶圆刻蚀装置，包括电机1、转盘2、壳体3和激励线圈4，还包括晶圆固定模块5和气体注入模块6，所述的电机1安装在壳体3的正上方；所述的转盘2安装在电机1的电机轴上；所述的激励线圈4环绕在壳体3的外圈；所述的晶圆固定模块5安装在转盘2的下方，晶圆固定模块5用于固定晶圆和通入干燥的热空气；所述的气体注入模块6安装在壳体3的底部，气体注入模块6用于向壳体3内通入刻蚀气体。
作为本发明的一种实施方式,所述的转盘2内开设有通道，通道数量为四，转盘2内还开设有圆柱形空心腔室，圆柱形空心腔室数量为四，转盘2还开设有凹槽一和圆柱形空心腔室相通，转盘2上还安装有T型插销21，T型插销21上设有凸起。当需要将固定头51取出时，将T型插销21向上推动，将滑块53顶出凹槽一内，即可取出固定头51。
作为本发明的一种实施方式,所述的晶圆固定模块5包括固定头51、弹簧52、滑块53、固定板54、扇形齿轮一55、扇形齿轮二56、压紧块57和夹紧块一58，所述的固定头51内开设有通道，固定头51安装在转盘2的圆柱形空心腔室内，固定头51的通道和转盘2内的通道相通，固定头51开设有凹槽二；所述的弹簧52的一端固定安装在凹槽二上；所述的滑块53固定连接在弹簧52的另一端上；所述的固定板54安装在固定头51上，固定板54上开设有通道，固定板54上的通道和固定头51上的通道相通，固定板54上还开设有凹槽三，固定板54上还安装有夹紧块二59；所述的扇形齿轮一55安装在凹槽三内；所述的扇形齿轮二56安装在凹槽三内，扇形齿轮二56和扇形齿轮一55啮合，扇形齿轮二56内安装有扭簧；所述的压紧块57安装在扇形齿轮一55上；所述的夹紧块一58安装在扇形齿轮二56上。工作时，将固定头51放到转盘2的凹槽一后，将固定头51旋转90度，滑块53在弹簧52的弹性作用下落到转盘2的凹槽一内，将固定头51卡在转盘2内；将夹紧块一58转动，夹紧块一58带着扇形齿轮二56转动，扇形齿轮二56和扇形齿轮一55啮合，扇形齿轮一55带着压紧块57向左上方运动，将晶圆放入到夹紧块二59上，放开夹紧块一58，扇形齿轮二56在扭簧的作用下转动，夹紧块一58将晶圆夹紧，压紧块57在扇形齿轮一55的带动下，压紧块57向右下方运动，对晶圆进行压紧，同时固定板54的通道内向壳体3通入干燥的热空气。
作为本发明的一种实施方式,所述的固定板54内置有加热电阻丝，对通道内的干燥热空气进一步加热，固定板54上还开设有通孔，通孔和固定板54上的通道相连，该通孔为阶梯孔60。加热电阻丝对干燥的热空气进行进一步加热，设有的阶梯孔60为了提高干燥热空气喷射出的速度，有利于对壳体3内部的热空气进行混匀，使的加热更加均匀。
作为本发明的一种实施方式,所述的气体注入模块6包括气体注入管61、半球形壳罩62和扇叶63，所述的气体注入管61位于壳体3的底部；所述的半球形壳罩62通过轴承转动安装在气体注入管61的上端，半球形壳罩62上均匀开设有开孔；所述的扇叶63通过支杆66安装在半球形壳罩62上。刻蚀气体通过气体注入管61通入到壳体3内部，刻蚀气体带动扇叶63转动，扇叶63带动半球形壳罩62转动，使刻蚀气体均匀对晶圆进行轰击，轰击的更加均匀。
作为本发明的一种实施方式,所述的扇叶63内开设有圆柱形空心腔室二64，扇叶63上还开设有圆形通孔，圆形通孔和圆柱形空心腔室二64相通；所述的圆柱形空心腔室二64内安装有圆盖65、支杆66、转盘二67和电机二，所述的圆盖65盖在圆形通孔上；所述的转盘二67安装在圆形空心腔室二64内；所述的支杆66连接转盘二67和圆盖65；所述的电机二和转盘二67固定连接。当半球形壳罩62的速度过快时，需要减缓半球形壳罩62的转动速度，电机二转动通过支杆66将圆盖65移动，将扇叶63上的圆形通孔打开，减缓扇叶63的转动速度，进而减缓半球形壳罩62的速度。
作为本发明的一种实施方式,所述的半球形壳罩62上还安装有半圆锥板68、圆销、绳子69和微型电机70，所述的半圆锥板68圆销铰接在半球形壳罩62上，半圆锥板68上安装有磁块；所述的圆销内设有扭簧；所述的绳子69一端和半圆锥板68连接；所述的微型电机70安装在半球形壳罩62上，微型电机70的电机轴和绳子69的另一端固定连接。为了控制刻蚀气体的轰击方向使刻蚀气体尽量全部轰击到晶圆上，半圆锥板68平时在磁块的磁力作用下，半圆锥板68合在一体，形成密封，当通入刻蚀气体时，通过微型电机70转动拉动绳子69，配合磁块和圆销上的扭簧的作用，控制刻蚀气体喷射出的方向，对晶圆进行刻蚀。
工作时，工作人员将晶圆放到晶圆固定模块5上，将夹紧块一58转动，夹紧块一58带着扇形齿轮二56转动，扇形齿轮二56和扇形齿轮一55啮合，扇形齿轮一55带着压紧块57向左上方运动，将晶圆放入到夹紧块二59上，放开夹紧块一58，扇形齿轮二56在扭簧的作用下转动，夹紧块一58将晶圆夹紧，压紧块57在扇形齿轮一55的带动下，压紧块57向右下方运动，对晶圆进行压紧；晶圆固定好之后，将固定头51放到转盘2的凹槽一后，将固定头51旋转90度，滑块53在弹簧52的弹性作用下落到转盘2的凹槽一内，将固定头51卡在转盘2内，电机1转动，带动晶圆固定模块5转动，同时向壳体3通入干燥的热空气；刻蚀气体通过气体注入管61通入到壳体3内部，刻蚀气体带动扇叶63转动，扇叶63带动半球形壳罩62转动，使刻蚀气体均匀对晶圆进行轰击，轰击的更加均匀；当半球形壳罩62的速度过快时，需要减缓半球形壳罩62的转动速度，电机二转动通过支杆66将圆盖65移动，将扇叶63上的圆形通孔打开，减小扇叶63受到的推力，减缓扇叶63的转动速度，进而减缓半球形壳罩62的速度；为了控制刻蚀气体的轰击方向使刻蚀气体尽量全部轰击到晶圆上，半圆锥板68平时在磁块的磁力作用下，半圆锥板68合在一体，形成密封，当通入刻蚀气体时，通过微型电机70转动拉动绳子69，配合磁块和圆销上的扭簧的作用，控制刻蚀气体喷射出的方向，对晶圆进行刻蚀。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种硅晶圆刻蚀装置，包括电机(1)、转盘(2)、壳体(3)和激励线圈(4)，其特征在于：还包括晶圆固定模块(5)和气体注入模块(6)，所述的电机(1)安装在壳体(3)的正上方；所述的转盘(2)安装在电机(1)的电机轴上；所述的激励线圈(4)环绕在壳体(3)的外圈；所述的晶圆固定模块(5)安装在转盘(2)的下方，晶圆固定模块(5)用于固定晶圆和通入干燥的热空气；所述的气体注入模块(6)安装在壳体(3)的底部，气体注入模块(6)用于向壳体(3)内通入刻蚀气体。
2.根据权利要求1所述的一种硅晶圆刻蚀装置，其特征在于：所述的转盘(2)内开设有通道，通道数量为四，转盘(2)内还开设有圆柱形空心腔室，圆柱形空心腔室数量为四，转盘(2)还开设有凹槽一和圆柱形空心腔室相通，转盘(2)上还安装有T型插销(21)，T型插销(21)上设有凸起。
3.根据权利要求1所述的一种硅晶圆刻蚀装置，其特征在于：所述的晶圆固定模块(5)包括固定头(51)、弹簧(52)、滑块(53)、固定板(54)、扇形齿轮一(55)、扇形齿轮二(56)、压紧块(57)和夹紧块一(58)，所述的固定头(51)内开设有通道，固定头(51)安装在转盘(2)的圆柱形空心腔室内，固定头(51)的通道和转盘(2)内的通道相通，固定头(51)开设有凹槽二；所述的弹簧(52)的一端固定安装在凹槽二上；所述的滑块(53)固定连接在弹簧(52)的另一端上；所述的固定板(54)安装在固定头(51)上，固定板(54)上开设有通道，固定板(54)上的通道和固定头(51)上的通道相通，固定板(54)上还开设有凹槽三，固定板(54)上还安装有夹紧块二(59)；所述的扇形齿轮一(55)安装在凹槽三内；所述的扇形齿轮二(56)安装在凹槽三内，扇形齿轮二(56)和扇形齿轮一(55)啮合，扇形齿轮二(56)内安装有扭簧；所述的压紧块(57)安装在扇形齿轮一(55)上；所述的夹紧块一(58)安装在扇形齿轮二(56)上。
4.根据权利要求3所述的一种硅晶圆刻蚀装置，其特征在于：所述的固定板(54)内置有加热电阻丝，对通道内的干燥热空气进一步加热，固定板(54)上还开设有通孔，通孔和固定板(54)上的通道相连，该通孔为阶梯孔(60)。
5.根据权利要求1所述的一种硅晶圆刻蚀装置，其特征在于：所述的气体注入模块(6)包括气体注入管(61)、半球形壳罩(62)和扇叶(63)，所述的气体注入管(61)位于壳体(3)的底部；所述的半球形壳罩(62)通过轴承转动安装在气体注入管(61)的上端，半球形壳罩(62)上均匀开设有开孔；所述的扇叶(63)通过支杆(66)安装在半球形壳罩(62)上。
6.根据权利要求5所述的一种硅晶圆刻蚀装置，其特征在于：所述的扇叶(63)内开设有圆柱形空心腔室二(64)，扇叶(63)上还开设有圆形通孔，圆形通孔和圆柱形空心腔室二(64)相通；所述的圆柱形空心腔室二(64)内安装有圆盖(65)、支杆(66)、转盘二(67)和电机二，所述的圆盖(65)盖在圆形通孔上；所述的转盘二(67)安装在圆柱形空心腔室二(64)内；所述的支杆(66)连接转盘二(67)和圆盖(65)；所述的电机二和转盘二(67)固定连接。
7.根据权利要求5所述的一种硅晶圆刻蚀装置，其特征在于：所述的半球形壳罩(62)上还安装有半圆锥板(68)、圆销、绳子(69)和微型电机(70)，所述的半圆锥板(68)圆销铰接在半球形壳罩(62)上，半圆锥板(68)上安装有磁块；所述的圆销内设有扭簧；所述的绳子(69)一端和半圆锥板(68)连接；所述的微型电机(70)安装在半球形壳罩(62)上，微型电机(70)的电机轴和绳子(69)的另一端固定连接。
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