CN111834250B - 一种半导体芯片生产制备系统的旋转蚀刻结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种半导体芯片生产制备系统的旋转蚀刻结构，旋转蚀刻结构部分设置有多组平均分布在硅片载盘及硅片举起机构四周并通过高压吹起结构和电镀结构提供高压空气喷吹气流和执行电镀铜制成工艺，每组旋转蚀刻机构都设置有稀释纯水进水管路冲洗旋转蚀刻工艺产生的化学溶液废液排放捕捉槽区，本发明结构简单，可与自动化控制系统连接实现自动化控制，本发明旋转蚀刻结构部分是本发明结构特征不可或缺的一个技术特征点，是对现有技术一次扩展性的技术创新，具有很好的推广和使用价值。

Description

一种半导体芯片生产制备系统的旋转蚀刻结构
技术领域
本发明涉及半导体加工和制造领域，具体为一种半导体芯片生产制备系统的旋转蚀刻结构。
背景技术
半导体硅材料的现状，在当今全球超过2000亿美元的半导体市场中，95％以上的半导体器件和99％以上的集成电路(LSI)都是用高纯优质的硅抛光片和外延片制作的。在未来30-50年内，它仍将是LSI工业最基本和最重要的功能材料。半导体硅材料以丰富的资源、优质的特性、日臻完善的工艺以及广泛的用途等综合优势而成为了当代电子工业中应用最多的半导体材料，它还是可获得的纯度最高的材料之一，其实验室纯度可达12个“9”的本征级，工业化大生产也能达到7～11个“9’的高纯度。产品应用半导体或芯片是由硅生产出来的。晶圆片上刻蚀出数以百万计的晶体管，这些晶体管比人的头发要细小上百倍。半导体通过控制电流来管理数据，形成各种文字、数字、声音、图象和色彩。它们被广泛用于集成电路，并间接被地球上的每个人使用。这些应用有些是日常应用，如计算机、电信和电视，还有的应用于先进的微波传送、激光转换系统、医疗诊断和治疗设备、防御系统和NASA航天飞机。
加工硅芯片的工艺包括长晶、切割、抛光、清洗等等工序，集成电路制造中的重复工艺步骤如下扩散→薄膜淀积→光刻→刻蚀→离子注入→CMP→金属化→热处理→测试等等细节步骤，其中离子注入过程到扩散在实际应用过程中进行检测并重复若干次是常态，在制备过程中因所需环境为洁净室要求极高，每个工位的机械化、自动化生产器材占用场地及其复杂和昂贵，此制备流程又较为复杂，成本相当高；就拿台积电在16nm和10nm技术上的投资预估要在115亿至120亿美元之间，为此如何节约成本是本领域技术面临革新的首要问题。
一种半导体芯片生产制备系统，能够将裸硅晶圆片原料在一个工作腔体内实现重复的加工步骤，且最终完成符合产品要求质量及规格的半导体硅芯片，从而可以节省晶圆制造和加工工具的成本，也可以降低工厂厂房的占地面积及成本的一种半导体芯片生产制备系统，在设备中旋转蚀刻结构设置在第三操作腔体内，第三操作腔体内以上结构分别完成湿式清洗光面硅片、底部抗反射材料涂布及洗边制成工艺、光刻胶涂布及洗边制成工艺、硅片光刻胶显影制成工艺、旋涂介电材料制成工艺、旋涂玻璃材料制成工艺、旋涂碳材料制成工艺、旋转溼式蚀刻硅片正面及反面制成工艺及执行电镀铜制成工艺。
发明内容
本发明的目的在于如何提供一种半导体芯片生产制备系统的旋转蚀刻结构。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种半导体芯片生产制备系统的旋转蚀刻结构，其特征在于：半导体芯片生产制备装置由上至下设置有第一操作腔体、第二操作腔体、第三操作腔体；第三操作腔体内部由上至下依次安装设置有加热结构部分、冰粒平坦化制程结构部分、旋转蚀刻结构部分；第三操作腔体内以上结构分别完成湿式清洗光面硅片、底部抗反射材料涂布及洗边制成工艺、光刻胶涂布及洗边制成工艺、硅片光刻胶显影制成工艺、旋涂介电材料制成工艺、旋涂玻璃材料制成工艺、旋涂碳材料制成工艺、旋转湿式蚀刻硅片正面及反面制成工艺及执行电镀铜制成工艺。
作为优选，所述第三操作腔体内底部旋转蚀刻结构部分一侧通过管道及阀件连接设置有稀释用纯水接入口，另一侧设置有电镀铜水溶液的帮浦输送管及回流管和排放管。
旋转蚀刻结构部分设置有多组平均分布在硅片载盘及硅片举起机构四周并通过高压吹起结构和电镀结构提供高压空气喷吹气流，每组旋转蚀刻机构都设置有稀释纯水进水管路冲洗旋转蚀刻工艺产生的化学溶液废液排放捕捉槽区，高压吹起结构分为顶部管路和底部管路，顶部管路高压空气喷吹使得湿液不至于跑到硅片正面，底部管路高压空气喷吹使得硅片在滚轮上悬浮但被带动旋转，
高压吹起结构左侧设置有具有缓冲机制的管轮用以使硅片固定在中心位置，右侧开口处之上设置有触控传感器，硅片碰触至触控传感器时停止高压空气喷吹；右侧开口处之下设置有滚轮，由马达控制用以在启动时使硅片转动；
作为优选，高压吹起结构外部四周安装有沉降盘结构。
硅片载盘及硅片举起机构正中央外可增加高压空气喷射口来维持液体在硅片正背面流动。旋转蚀刻结构部分四周设置有化学溶液排放捕捉槽；
旋转蚀刻制成工艺流程如下：
1)移动手臂伸出抓住硅片
2)化学溶液喷射手臂伸出
3)开始喷射湿式蚀刻化学溶液
4)高压空气同时开始吹气使液体保持在硅片背面向外流动。
本发明结构简单，可与自动化控制系统连接实现自动化控制，本发明旋转蚀刻结构部分是本发明结构特征不可或缺的一个技术特征点，是对现有技术一次扩展性的技术创新，具有很好的推广和使用价值。
附图说明
图1为本发明制备系统X方向结构示意图；
图2是本发明旋转蚀刻结构部分结构示意图；
图3是本发明高压吹起结构放大结构示意图；
图4是本发明图3所示A部与硅片关系结构示意图；
图5是本发明旋转蚀刻结构部分与硅片关系结构俯视图；
图6是本发明旋转蚀刻制成工艺流程状态结构图；
附图标记：
1-第一操作腔体；2-第二操作腔体；3-第三操作腔体；4-加热结构部分；5-冰粒平坦化制程结构部分；6-旋转蚀刻结构部分；6.1-高压吹起结构；6.11-顶部管路；6.12-底部管路；6.2-电镀结构；6.3-稀释纯水进水管路；6.4-滚轮；6.5-具有缓冲机制的管轮；6.6-触控传感器；6.7-沉降盘；7-稀释用纯水接入口；8-电镀铜水溶液的帮浦输送管及回流管和排放管；9-硅片载盘及硅片举起机构；9.1-高压空气喷射口；10-化学溶液排放捕捉槽；11-硅片。
具体实施方式
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做出创造性劳动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。
请参阅图1-6，本发明实施例中，半导体芯片生产制备装置由上至下设置有第一操作腔体1、第二操作腔体2、第三操作腔体3；第三操作腔体3内部由上至下依次安装设置有加热结构部分4、冰粒平坦化制程结构部分5、旋转蚀刻结构部分6；第三操作腔体3内以上结构分别完成湿式清洗光面硅片、底部抗反射材料涂布及洗边制成工艺、光刻胶涂布及洗边制成工艺、硅片光刻胶显影制成工艺、旋涂介电材料制成工艺、旋涂玻璃材料制成工艺、旋涂碳材料制成工艺、旋转湿式蚀刻硅片正面及反面制成工艺及执行电镀铜制成工艺。
具体实施过程中，第三操作腔体3内底部旋转蚀刻结构部分6一侧通过管道及阀件连接设置有稀释用纯水接入口7，另一侧设置有电镀铜水溶液的帮浦输送管及回流管和排放管8。
具体实施过程中，旋转蚀刻结构部分6设置有多组平均分布在硅片载盘及硅片举起机构9四周并通过高压吹起结构6.1和电镀结构6.2提供高压空气喷吹气流和执行电镀铜制成工艺，每组旋转蚀刻机构6都设置有稀释纯水进水管路6.3冲洗旋转蚀刻工艺产生的化学溶液废液排放捕捉槽区，高压吹起结构6.1分为顶部管路6.11和底部管路6.12，顶部管路6.11高压空气喷吹使得湿液不至于跑到硅片正面，底部管路6.12高压空气喷吹使得硅片在滚轮6.4上悬浮但被带动旋转，
具体实施过程中，高压吹起结构6.1左侧设置有具有缓冲机制的管轮6.5用以使硅片固定在中心位置，右侧开口处之上设置有触控传感器6.6，硅片碰触至触控传感器6.6时停止高压空气喷吹；右侧开口处之下设置有滚轮6.4，由马达控制用以在启动时使硅片转动；
具体实施过程中，高压吹起结构6.1外围四周安装有沉降盘结构6.7。
具体实施过程中，硅片载盘及硅片举起机构9正中央外可增加高压空气喷射口9.1来维持液体在硅片正背面流动。旋转蚀刻结构部分6四周设置有化学溶液排放捕捉槽10；
具体实施过程中，如图6所示旋转蚀刻制成工艺流程如下：
1)移动手臂伸出抓住硅片11
2)化学溶液喷射手臂伸出
3)开始喷射湿式蚀刻化学溶液
4)高压空气同时开始吹气使液体保持在硅片背面向外流动。
本发明结构简单，可与自动化控制系统连接实现自动化控制，本发明旋转蚀刻结构部分是本发明结构特征不可或缺的一个技术特征点，是对现有技术一次扩展性的技术创新，具有很好的推广和使用价值。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
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 (4)

1.一种半导体芯片生产制备系统的旋转蚀刻结构，其特征在于：半导体芯片生产制备装置由上至下设置有第一操作腔体、第二操作腔体、第三操作腔体；第三操作腔体内部由上至下依次安装设置有加热结构部分、冰粒平坦化制程结构部分、旋转蚀刻结构部分；第三操作腔体内底部旋转蚀刻结构部分一侧通过管道及阀件连接设置有稀释用纯水接入口，另一侧设置有电镀铜水溶液的帮浦输送管及回流管和排放管；
旋转蚀刻制成工艺流程如下：
1)移动手臂伸出抓住硅片
2)化学溶液喷射手臂伸出
3)开始喷射湿式蚀刻化学溶液
4)高压空气同时开始吹气使液体保持在硅片背面向外流动。
2.根据权利要求1所述的一种半导体芯片生产制备系统的旋转蚀刻结构，其特征在于：旋转蚀刻结构部分设置有多组平均分布在硅片载盘及硅片举起机构四周并通过高压吹起结构和电镀结构提供高压空气喷吹气流和执行电镀铜制成工艺，每组旋转蚀刻机构都设置有稀释纯水进水管路冲洗旋转蚀刻工艺产生的化学溶液废液排放捕捉槽区，高压吹起结构分为顶部管路和底部管路，顶部管路高压空气喷吹使得湿液不至于跑到硅片正面，底部管路高压空气喷吹使得硅片在滚轮上悬浮但被带动旋转。
3.根据权利要求2所述的一种半导体芯片生产制备系统的旋转蚀刻结构，其特征在于：高压吹起结构左侧设置有具有缓冲机制的管轮用以使硅片固定在中心位置，右侧开口处之上设置有触控传感器，硅片碰触至触控传感器时停止高压空气喷吹；右侧开口处之下设置有滚轮，由马达控制用以在启动时使硅片转动；
高压吹起结构外部四周安装有沉降盘结构。
4.根据权利要求1或2任意一项所述的一种半导体芯片生产制备系统的旋转蚀刻结构，其特征在于：旋转蚀刻结构部分四周设置有化学溶液排放捕捉槽；旋转蚀刻结构部分中间设置有硅片载盘及硅片举起机构，正中央外增加高压空气喷射口来维持液体在硅片正背面流动。
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