CN111063638A - 一种晶圆刻蚀设备 - Google Patents

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CN111063638A CN201911322531.1A CN201911322531A CN111063638A CN 111063638 A CN111063638 A CN 111063638A CN 201911322531 A CN201911322531 A CN 201911322531A CN 111063638 A CN111063638 A CN 111063638A
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谢永宁
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Abstract

本发明公开了一种晶圆刻蚀设备,其结构包括顶喷、排液管、蚀刻装置、外固定框架、转盘、电机、底座、顶升油缸,本发明具有的效果:蚀刻装置主要由晶圆固定机构和蚀刻引流机构以及蚀刻回液机构组成,通过泵机形成的输送压力,将液箱内部的蚀刻液传输至顶喷,通过顶喷将蚀刻液以喷淋的方式垂直向下输出,使蚀刻液在泵机作用下,在蚀刻框和液箱之间循环,通过晶圆固定机构和蚀刻引流机构以及蚀刻回液机构形成的晶圆蚀刻结构,能够在蚀刻中使晶圆旋转,并且晶圆外圈会产生一定的外甩引力,使蚀刻液快速充分从晶圆的蚀刻面经过,减少蚀刻液在晶圆中停留的时间,大大提高晶圆的蚀刻效果,使晶圆蚀刻的线路精度高。

Description

一种晶圆刻蚀设备
技术领域
本发明涉及晶圆蚀刻领域,尤其是涉及到一种晶圆刻蚀设备。
背景技术
晶圆蚀刻,是以化学蚀刻的方法,去掉经上几道工序加工后在晶片表面因加工应力而产生的一层损伤层,晶圆制造工艺中,在曝光及显影后,接下来的蚀刻工序采用湿法时,是采用氢氟酸(HF)缓冲溶液除去未受保护的SiO2层面,再在后道工序中形成线路,通常的晶圆蚀刻采用的方式为蚀刻液浸泡式或鼓泡式对晶圆进行蚀刻,浸泡式或鼓泡式的蚀刻方式会使晶圆长时间待在蚀刻液中,会对晶圆造成较大的侧蚀,严重影响印制线路精度,因此需要研制一种晶圆刻蚀设备,以此来解决现有的晶圆蚀刻方式通常采用蚀刻液浸泡式或鼓泡式对晶圆进行蚀刻,浸泡式或鼓泡式的蚀刻方式会使晶圆长时间待在蚀刻液中,会对晶圆造成较大的侧蚀,严重影响印制线路精度的问题。
本发明内容
针对现有技术的不足,本发明是通过如下的技术方案来实现:一种晶圆刻蚀设备,其结构包括顶喷、排液管、蚀刻装置、外固定框架、转盘、电机、底座、顶升油缸,所述的底座顶部设有外固定框架,所述的外固定框架垂直固定在底座上,所述的外固定框架前端设有蚀刻装置,所述的蚀刻装置安装在外固定框架上,所述的蚀刻装置下方设有转盘,所述的转盘和底座采用滑动配合,所述的转盘底部中心位置设有电机,所述的电机安装在底座上,所述的转盘通过电机产生转动力矩,所述的转盘顶部中心位置设有顶升油缸,所述的顶升油缸垂直安装在转盘上,所述的顶升油缸和蚀刻装置相配合,所述的外固定框架顶部设有顶喷,所述的蚀刻装置两侧设有排液管,所述的顶喷通过排液管和蚀刻装置连接。
作为本技术方案的进一步优化,所述的蚀刻装置由晶圆固定机构、蚀刻引流机构、蚀刻回液机构、液箱、泵机组成,所述的蚀刻回液机构内部设有蚀刻引流机构,所述的蚀刻引流机构和蚀刻回液机构相配合,所述的蚀刻引流机构内部中心位置设有晶圆固定机构,所述的晶圆固定机构和蚀刻引流机构相配合,所述的蚀刻回液机构下方设有液箱,所述的液箱安装在外固定框架上,所述的液箱和蚀刻回液机构相配合,所述的液箱底部设有泵机。
作为本技术方案的进一步优化,所述的晶圆固定机构由导流圈、限位座、弹簧、限位杆、限位垫片组成,所述的导流圈顶部设有限位座,所述的限位座上设有限位杆,所述的限位杆和限位座采用滑动配合,所述的限位座后端设有弹簧,所述的弹簧和限位杆相配合,所述的限位座前端设有限位垫片。
作为本技术方案的进一步优化,所述的导流圈由导流槽、导流外环、晶圆转盘组成,所述的晶圆转盘外圈上设有导流外环,所述的导流外环和晶圆转盘相扣合,所述的导流外环内圈上设有导流槽,所述的导流槽和导流外环为一体化结构。
作为本技术方案的进一步优化,所述的蚀刻引流机构由滑块、阻流立板、支杆、转环、分流叶片组成,所述的滑块和转环连接,所述的转环内圈上设有分流叶片,所述的分流叶片顶部中心位置设有阻流立板,所述的阻流立板垂直固定在分流叶片上,所述的分流叶片下方设有支杆。
作为本技术方案的进一步优化,所述的蚀刻回液机构由滑槽、蚀刻框、回液管、限位轨道、滑套组成,所述的蚀刻框内圈上设有滑槽,所述的滑槽和滑块采用滑动配合,所述的蚀刻框底部设有限位轨道,所述的限位轨道与晶圆转盘底部采用滑动配合,所述的限位轨道中心位置设有滑套,所述的限位轨道两侧设有回液管。
有益效果
本发明一种晶圆刻蚀设备,设计合理,功能性强,具有以下有益效果:
本发明蚀刻装置主要由晶圆固定机构和蚀刻引流机构以及蚀刻回液机构组成,通过泵机形成的输送压力,将液箱内部的蚀刻液传输至顶喷,通过顶喷将蚀刻液以喷淋的方式垂直向下输出,使蚀刻液在泵机作用下,在蚀刻框和液箱之间循环,通过晶圆固定机构和蚀刻引流机构以及蚀刻回液机构形成的晶圆蚀刻结构,能够在蚀刻中使晶圆旋转,并且晶圆外圈会产生一定的外甩引力,使蚀刻液快速充分从晶圆的蚀刻面经过,减少蚀刻液在晶圆中停留的时间,大大提高晶圆的蚀刻效果,使晶圆蚀刻的线路精度高;
本发明各个限位垫片在限位座和弹簧以及限位杆的结构配合下,能够在蚀刻中固定不同大小的晶圆,晶圆在电机和晶圆转盘以及顶升油缸形成的回转提升结构下,在蚀刻中进行回转运动,蚀刻液从顶喷中以喷淋的方式垂直向下输出,在晶圆转盘和导流槽以及导流外环同步进行回转运动中,进入晶圆蚀刻面的蚀刻液能够充分快速从晶圆经过,同时提高蚀刻液的回流速度,在顶升油缸形成的顶升作用力下,能够使晶圆在旋转过程中进行上下往复的直线运动,在一定环境中增加或减少蚀刻液落入晶圆表面的压力,从而增加晶圆的蚀刻压力,提高晶圆蚀刻速度;
本发明转环随晶圆转盘转动的导程进行旋转,通过各个分流叶片和阻流立板在转环中形成的环状整流结构作用下,转动中能够在蚀刻框内部产生定向涡流,使垂直喷淋而下的蚀刻液,集中落入晶圆表面中心位置,提高晶圆的受液量,并在回转运动中由晶圆蚀刻面中心位置向周围等量分散开来,使蚀刻液多向等量从晶圆蚀刻面经过,提高蚀刻液经过晶圆的速度,同时提高晶圆线路蚀刻精度和效果。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本发明一种晶圆刻蚀设备的前视结构示意图;
图2为本发明蚀刻装置的侧视剖面结构示意图;
图3为本发明晶圆固定机构的俯视结构示意图;
图4为本发明导流圈的俯视结构示意图;
图5为本发明蚀刻引流机构的俯视结构示意图;
图6为本发明蚀刻回液机构的侧视结构示意图。
图中:顶喷-1、排液管-2、蚀刻装置-3、晶圆固定机构-31、导流圈-31a、导流槽-31a1、导流外环-31a2、晶圆转盘-31a3、限位座-31b、弹簧-31c、限位杆-31d、限位垫片-31e、蚀刻引流机构-32、滑块-32a、阻流立板-32b、支杆-32c、转环-32d、分流叶片-32e、蚀刻回液机构-33、滑槽-33a、蚀刻框-33b、回液管-33c、限位轨道-33d、滑套-33e、液箱-34、泵机-35、外固定框架-4、转盘-5、电机-6、底座-7、顶升油缸-8。
具体实施方式
为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以及附图说明,进一步阐述本发明的优选实施方案。
实施例1
请参阅图1-4,本发明提供一种晶圆刻蚀设备的具体实施方式;
请参阅图1,一种晶圆刻蚀设备,其结构包括顶喷1、排液管2、蚀刻装置3、外固定框架4、转盘5、电机6、底座7、顶升油缸8,所述的底座7顶部设有外固定框架4,所述的外固定框架4垂直固定在底座7上,所述的外固定框架4前端设有蚀刻装置3,所述的蚀刻装置3安装在外固定框架4上,所述的蚀刻装置3下方设有转盘5,所述的转盘5和底座7采用滑动配合,所述的转盘5底部中心位置设有电机6,所述的电机6安装在底座7上,所述的转盘5通过电机6产生转动力矩,所述的转盘5顶部中心位置设有顶升油缸8,所述的顶升油缸8垂直安装在转盘5上,所述的顶升油缸8和蚀刻装置3相配合,所述的外固定框架4顶部设有顶喷1,所述的顶喷1水平设置在外固定框架4上,所述的蚀刻装置3两侧呈轴对称设有两根排液管2,所述的顶喷1通过排液管2和蚀刻装置3连接。
请参阅图2,所述的蚀刻装置3由晶圆固定机构31、蚀刻引流机构32、蚀刻回液机构33、液箱34、泵机35组成,所述的蚀刻回液机构33内部设有蚀刻引流机构32,所述的蚀刻引流机构32和蚀刻回液机构33相配合,所述的蚀刻引流机构32内部中心位置设有晶圆固定机构31,所述的晶圆固定机构31和蚀刻引流机构32相配合,所述的蚀刻回液机构33下方设有两个液箱34,所述的液箱34安装在外固定框架4上,所述的液箱34和蚀刻回液机构33相配合,所述的液箱34底部设有泵机35。
请参阅图3,所述的晶圆固定机构31由导流圈31a、限位座31b、弹簧31c、限位杆31d、限位垫片31e组成,所述的导流圈31a顶部均匀等距设有四个限位座31b,所述的限位座31b水平设置在导流圈31a上,所述的限位座31b上设有限位杆31d,所述的限位杆31d和限位座31b采用滑动配合,所述的限位座31b后端设有弹簧31c,所述的弹簧31c和限位杆31d相配合,所述的限位座31b前端设有限位垫片31e。
请参阅图4,所述的导流圈31a由导流槽31a1、导流外环31a2、晶圆转盘31a3组成,所述的晶圆转盘31a3外圈上设有导流外环31a2,所述的导流外环31a2和晶圆转盘31a3相扣合,所述的导流外环31a2内圈上均匀等距设有四条导流槽31a1,所述的导流槽31a1和导流外环31a2为一体化结构。
还包括所述的液箱34通过泵机35与排液管2连接。
还包括所述的限位垫片31e呈圆弧形结构并且内侧设置有水平卡槽。
还包括所述的晶圆转盘31a3底部和顶升油缸8可延伸端连接,各导流槽31a1沿导流外环31a2围成内旋结构。
在使用时,各个限位垫片31e在限位座31b和弹簧31c以及限位杆31d的结构配合下,能够在蚀刻中固定不同大小的晶圆,晶圆在电机6和晶圆转盘31a3以及顶升油缸8形成的回转提升结构下,在蚀刻中进行回转运动,蚀刻液从顶喷1中以喷淋的方式垂直向下输出,在晶圆转盘31a3和导流槽31a1以及导流外环31a2同步进行回转运动中,进入晶圆蚀刻面的蚀刻液能够充分快速从晶圆经过,同时提高蚀刻液的回流速度,在顶升油缸8形成的顶升作用力下,能够使晶圆在旋转过程中进行上下往复的直线运动,在一定环境中增加或减少蚀刻液落入晶圆表面的压力,从而增加晶圆的蚀刻压力,提高晶圆蚀刻速度。
实施例2
请参阅图1-6,本发明提供一种晶圆刻蚀设备的具体实施方式:
请参阅图1,一种晶圆刻蚀设备,其结构包括顶喷1、排液管2、蚀刻装置3、外固定框架4、转盘5、电机6、底座7、顶升油缸8,所述的底座7顶部设有外固定框架4,所述的外固定框架4垂直固定在底座7上,所述的外固定框架4前端设有蚀刻装置3,所述的蚀刻装置3安装在外固定框架4上,所述的蚀刻装置3下方设有转盘5,所述的转盘5和底座7采用滑动配合,所述的转盘5底部中心位置设有电机6,所述的电机6安装在底座7上,所述的转盘5通过电机6产生转动力矩,所述的转盘5顶部中心位置设有顶升油缸8,所述的顶升油缸8垂直安装在转盘5上,所述的顶升油缸8和蚀刻装置3相配合,所述的外固定框架4顶部设有顶喷1,所述的顶喷1水平设置在外固定框架4上,所述的蚀刻装置3两侧呈轴对称设有两根排液管2,所述的顶喷1通过排液管2和蚀刻装置3连接。
请参阅图2,所述的蚀刻装置3由晶圆固定机构31、蚀刻引流机构32、蚀刻回液机构33、液箱34、泵机35组成,所述的蚀刻回液机构33内部设有蚀刻引流机构32,所述的蚀刻引流机构32和蚀刻回液机构33相配合,所述的蚀刻引流机构32内部中心位置设有晶圆固定机构31,所述的晶圆固定机构31和蚀刻引流机构32相配合,所述的蚀刻回液机构33下方设有两个液箱34,所述的液箱34安装在外固定框架4上,所述的液箱34和蚀刻回液机构33相配合,所述的液箱34底部设有泵机35。
请参阅图3,所述的晶圆固定机构31由导流圈31a、限位座31b、弹簧31c、限位杆31d、限位垫片31e组成,所述的导流圈31a顶部均匀等距设有四个限位座31b,所述的限位座31b水平设置在导流圈31a上,所述的限位座31b上设有限位杆31d,所述的限位杆31d和限位座31b采用滑动配合,所述的限位座31b后端设有弹簧31c,所述的弹簧31c和限位杆31d相配合,所述的限位座31b前端设有限位垫片31e。
请参阅图4,所述的导流圈31a由导流槽31a1、导流外环31a2、晶圆转盘31a3组成,所述的晶圆转盘31a3外圈上设有导流外环31a2,所述的导流外环31a2和晶圆转盘31a3相扣合,所述的导流外环31a2内圈上均匀等距设有四条导流槽31a1,所述的导流槽31a1和导流外环31a2为一体化结构。
请参阅图5,所述的蚀刻引流机构32由滑块32a、阻流立板32b、支杆32c、转环32d、分流叶片32e组成,所述的转环32d外圈上设有滑块32a,所述的滑块32a和转环32d连接,所述的转环32d内圈上均匀等距设有四个分流叶片32e,所述的分流叶片32e顶部中心位置设有阻流立板32b,所述的阻流立板32b垂直固定在分流叶片32e上,所述的分流叶片32e下方设有支杆32c。
请参阅图6,所述的蚀刻回液机构33由滑槽33a、蚀刻框33b、回液管33c、限位轨道33d、滑套33e组成,所述的蚀刻框33b呈圆形结构并且内圈上设有滑槽33a,所述的滑槽33a呈圆形结构和滑块32a采用滑动配合,所述的蚀刻框33b底部设有限位轨道33d,所述的限位轨道33d呈圆形结构并且与晶圆转盘31a3底部采用滑动配合,所述的限位轨道33d中心位置设有滑套33e,所述的滑套33e和顶升油缸8延伸端采用滑动配合,所述的限位轨道33d两侧设有回液管33c。
还包括所述的液箱34通过泵机35与排液管2连接。
还包括所述的限位垫片31e呈圆弧形结构并且内侧设置有水平卡槽。
还包括所述的晶圆转盘31a3底部和顶升油缸8可延伸端连接,各导流槽31a1沿导流外环31a2围成内旋结构。
还包括所述的分流叶片32e呈三角锥形结构并且倾斜设置在转环32d内圈上。
还包括所述的蚀刻框33b通过回液管33c与液箱34连接,所述的转环32d通过支杆32c与晶圆转盘31a3连接。
在使用时,结合实施一,转环32d随晶圆转盘31a3转动的导程进行旋转,通过各个分流叶片32e和阻流立板32b在转环32d中形成的环状整流结构作用下,转动中能够在蚀刻框33b内部产生定向涡流,使垂直喷淋而下的蚀刻液,集中落入晶圆表面中心位置,提高晶圆的受液量,并在回转运动中由晶圆蚀刻面中心位置向周围等量分散开来,使蚀刻液多向等量从晶圆蚀刻面经过,提高蚀刻液经过晶圆的速度,同时提高晶圆线路蚀刻精度和效果。
其具体实现原理如下:
通过泵机35形成的输送压力,将液箱34内部的蚀刻液传输至顶喷1,通过顶喷1将蚀刻液以喷淋的方式垂直向下输出,使蚀刻液在泵机35作用下,在蚀刻框33b和液箱34之间循环,通过晶圆固定机构31和蚀刻引流机构32以及蚀刻回液机构33形成的晶圆蚀刻结构,能够在蚀刻中使晶圆旋转,并且晶圆外圈会产生一定的外甩引力,使蚀刻液快速充分从晶圆的蚀刻面经过,减少蚀刻液在晶圆中停留的时间,大大提高晶圆的蚀刻效果,使晶圆蚀刻的线路精度高,因为各个限位垫片31e在限位座31b和弹簧31c以及限位杆31d的结构配合下,能够在蚀刻中固定不同大小的晶圆,晶圆在电机6和晶圆转盘31a3以及顶升油缸8形成的回转提升结构下,在蚀刻中进行回转运动,蚀刻液从顶喷1中以喷淋的方式垂直向下输出,在晶圆转盘31a3和导流槽31a1以及导流外环31a2同步进行回转运动中,进入晶圆蚀刻面的蚀刻液能够充分快速从晶圆经过,同时提高蚀刻液的回流速度,在顶升油缸8形成的顶升作用力下,能够使晶圆在旋转过程中进行上下往复的直线运动,在一定环境中增加或减少蚀刻液落入晶圆表面的压力,从而增加晶圆的蚀刻压力,提高晶圆蚀刻速度,因为转环32d随晶圆转盘31a3转动的导程进行旋转,通过各个分流叶片32e和阻流立板32b在转环32d中形成的环状整流结构作用下,转动中能够在蚀刻框33b内部产生定向涡流,使垂直喷淋而下的蚀刻液,集中落入晶圆表面中心位置,提高晶圆的受液量,并在回转运动中由晶圆蚀刻面中心位置向周围等量分散开来,使蚀刻液多向等量从晶圆蚀刻面经过,提高蚀刻液经过晶圆的速度,同时提高晶圆线路蚀刻精度和效果。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点,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或基本特征的前提下,不仅能够以其他的具体形式实现本发明,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,因此本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定,而不是上述说明限定。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种晶圆刻蚀设备,其结构包括顶喷(1)、排液管(2)、蚀刻装置(3)、外固定框架(4)、转盘(5)、电机(6)、底座(7)、顶升油缸(8),其特征在于:
所述的底座(7)顶部设有外固定框架(4),所述的外固定框架(4)前端设有蚀刻装置(3),所述的蚀刻装置(3)下方设有转盘(5),所述的转盘(5)底部设有电机(6),所述的转盘(5)顶部设有顶升油缸(8),所述的外固定框架(4)顶部设有顶喷(1),所述的蚀刻装置(3)两侧设有排液管(2)。
2.根据权利要求1所述的一种晶圆刻蚀设备,其特征在于:所述的蚀刻装置(3)由晶圆固定机构(31)、蚀刻引流机构(32)、蚀刻回液机构(33)、液箱(34)、泵机(35)组成,所述的蚀刻回液机构(33)内部设有蚀刻引流机构(32),所述的蚀刻引流机构(32)内部设有晶圆固定机构(31),所述的蚀刻回液机构(33)下方设有液箱(34),所述的液箱(34)底部设有泵机(35)。
3.根据权利要求2所述的一种晶圆刻蚀设备,其特征在于:所述的晶圆固定机构(31)由导流圈(31a)、限位座(31b)、弹簧(31c)、限位杆(31d)、限位垫片(31e)组成,所述的导流圈(31a)顶部设有限位座(31b),所述的限位座(31b)上设有限位杆(31d),所述的限位座(31b)后端设有弹簧(31c),所述的限位座(31b)前端设有限位垫片(31e)。
4.根据权利要求3所述的一种晶圆刻蚀设备,其特征在于:所述的导流圈(31a)由导流槽(31a1)、导流外环(31a2)、晶圆转盘(31a3)组成,所述的晶圆转盘(31a3)外圈上设有导流外环(31a2),所述的导流外环(31a2)内圈上设有导流槽(31a1)。
5.根据权利要求2所述的一种晶圆刻蚀设备,其特征在于:所述的蚀刻引流机构(32)由滑块(32a)、阻流立板(32b)、支杆(32c)、转环(32d)、分流叶片(32e)组成,所述的转环(32d)外圈上设有滑块(32a),所述的转环(32d)内圈上设有分流叶片(32e),所述的分流叶片(32e)顶部设有阻流立板(32b),所述的分流叶片(32e)下方设有支杆(32c)。
6.根据权利要求2所述的一种晶圆刻蚀设备,其特征在于:所述的蚀刻回液机构(33)由滑槽(33a)、蚀刻框(33b)、回液管(33c)、限位轨道(33d)、滑套(33e)组成,所述的蚀刻框(33b)内圈上设有滑槽(33a),所述的蚀刻框(33b)底部设有限位轨道(33d),所述的限位轨道(33d)中心位置设有滑套(33e),所述的限位轨道(33d)两侧设有回液管(33c)。
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