CN114446815A - 晶圆蚀刻装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种晶圆蚀刻装置，其用于以一工作流体蚀刻一晶圆，且其包括一浸泡机构、一旋转马达、一开闭机构及一注液喷嘴。浸泡机构包括用于承载晶圆的一载具及用于圈套于晶圆外缘以供盛装工作流体的一环壁。旋转马达连动载具而能够驱动载具旋转。开闭机构连动浸泡机构以驱动载具及环壁相对移动而使晶圆进出环壁。注液喷嘴用于供应工作流体，其设置在浸泡机构的一侧且朝向环壁内配置。

Description

晶圆蚀刻装置
技术领域
本发明有关于晶圆蚀刻装置，尤其是一种用于蚀刻单一晶圆的晶圆蚀刻装置。
背景技术
现今的晶圆蚀刻制程的趋势已逐渐朝向单晶圆加工的方向发展，借此以符合产品多样化的需求。现有的单晶圆蚀刻机以在晶圆表面喷洒蚀刻液的方式进行蚀刻，其蚀刻液在晶圆边缘的停留时间过短，造成晶圆边缘的蚀刻良率不佳。针对前述的问题，现行的解决方法先将晶圆堆叠后预浸晶圆使晶圆的表面各处与蚀刻液充分接触后再移入蚀刻机进行蚀刻。然而，此方法需移动潮湿的晶圆，飞溅的蚀刻液难以管控。再者，批次预浸程序也失去单晶圆蚀刻的优点。
有鉴于此，本发明人遂针对上述现有技术，特潜心研究并配合学理的运用，尽力解决上述的问题点，即成为本发明人改良的目标。
发明内容
本发明提供一种用于蚀刻单一晶圆的晶圆蚀刻装置。
本发明提供一种晶圆蚀刻装置，其用于以一工作流体蚀刻一晶圆，且其包括一浸泡机构、一旋转马达、一开闭机构及一注液喷嘴。浸泡机构包括用于承载晶圆的一载具及用于圈套于晶圆外缘以供盛装工作流体的一环壁。旋转马达连动载具而能够驱动载具旋转。开闭机构连动浸泡机构以驱动载具及环壁相对移动而使晶圆进出环壁。注液喷嘴用于供应工作流体，其设置在浸泡机构的一侧且朝向环壁内配置。
本发明的晶圆蚀刻装置更包含一排水外槽，浸泡机构容置在排水外槽内。排水外槽包含相互套叠的多个分流环罩，各分流环罩分别环绕浸泡机构并且能够独立升降。
本发明的晶圆蚀刻装置，其开闭机构包含连接载具的一第一升降组件。开闭机构包含连接环壁的至少一第二升降组件。
本发明的晶圆蚀刻装置，其环壁设有一止挡组件以止挡溢出晶圆表面的工作流体。止挡组件包含连通环壁之内壁面设有多个喷气口以将气体注入环壁与晶圆之间的空隙中。止挡组件包含设置在环壁的一密封环，载具包含有一底板，密封环抵压于底板的边缘。底板的顶面形成凸锥状的一排水面。载具包含立设在底板顶面的多个夹爪，晶圆承载于该些夹爪。
本发明的晶圆蚀刻装置，其旋转马达连动环壁而能够驱动环壁与载具同时旋转。
本发明的晶圆蚀刻装置，其载具旁设置有环绕该载具的多个清洁喷嘴，该些清洁喷嘴上仰配置。该些清洁喷嘴的喷射方向向外发散。
本发明的晶圆蚀刻装置其借由环壁圈绕晶圆的边缘在将工作流体注入环壁内再旋转晶圆并进行蚀刻。因此使得工作流体能够完全覆盖晶圆的表面，故使蚀刻品质均匀稳定。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1及图2为本发明第一实施例的晶圆蚀刻装置的示意图。
图3至图4为本发明第一实施例的晶圆蚀刻装置的使用状态示意图。
图5及图6为本发明第一实施例的晶圆蚀刻装置的变化方式示意图。
图7及图8为本发明第二实施例的晶圆蚀刻装置的示意图。
图9至图10为本发明第二实施例的晶圆蚀刻装置的使用状态示意图。
图11至图13为本发明第二实施例的晶圆蚀刻装置的变化方式示意图。
其中，附图标记：
10:晶圆
20:工作流体
100:浸泡机构
101:底板
102:负压管路
110:载具
111:夹爪
112:排水面
120:环壁
121:卡榫
122:环沟
130:止挡组件
131:密封环
132:喷气口
200:旋转马达
210:旋转轴
300:开闭机构
310:第一升降组件
311:伸缩杆
320:第二升降组件
321:伸缩杆
400:注液喷嘴
500:排水外槽
501:排水道
510:分流环罩
520:升降机构
600:清洁组件
601:清洁喷嘴
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
本发明的晶圆蚀刻装置整体概呈圆柱状且沿其中心轴对称，因此各实施例中以其纵向剖视图说明。
参阅图1至图3，本发明的第一实施例提供一种晶圆蚀刻装置，其用于以一工作流体20蚀刻一晶圆10，且其至少包括一浸泡机构100、一旋转马达200、一开闭机构300及至少一注液喷嘴400。
浸泡机构100包括一载具110及一环壁120，载具110用于承载晶圆10，环壁120用于圈套于晶圆10的外缘以供盛装工作流体20并使工作流体20覆盖晶圆10的表面。载具110包含有一底板101以及多个夹爪111，底板101呈碟形，夹爪111立设在底板101的顶面，晶圆10则承载于该些夹爪111之上。载具110的底板101可以借由卡榫121卡接环壁120而固定底板101与环壁120。底板101的顶面还形成一排水面112，且排水面112较佳地呈凸锥状，排水面112能够将残留在底板101顶面上的工作流体20向外排除。
环壁120设有一止挡组件130以止挡溢出晶圆10表面的工作流体20。于本实施例中，止挡组件130较佳地包含设置在环壁120的密封环131，当晶圆10位于环壁120内时，密封环131抵压于底板101的边缘而与底板101闭合。
旋转马达200至少连动载具110而能够驱动载具110，于本实施例中，旋转马达200更进一步连动环壁120而能够驱动环壁120与载具110同时旋转。具体而言，载具110及环壁120分别直接或间接连接至同一旋转轴210，且旋转马达200啮合旋转轴210而驱动载具110及环壁120旋转，旋转马达200可以直接啮合旋转轴210或者借由减速齿轮间接啮合旋转轴210。
开闭机构300连动浸泡机构100以驱动载具110及环壁120相对升降移动而使晶圆10能够进出环壁120。于本实施例中，开闭机构300包含连接载具110的一第一升降组件310以及连接环壁120的第二升降组件320。第一升降组件310以及第二升降组件320分别至少包含直立设置的一伸缩杆311/321，伸缩杆311/321可以是电动缸(线性致动器)、液压缸等动力元件，但本发明不以此限。具体而言，旋转马达200较佳地借由旋转轴210驱动一载台旋转，第一升降组件310以及第二升降组件320分别立设在载台上，且载具110及环壁120分别设置在第一升降组件310上以及第二升降组件320上而借此间接连接至旋转轴210。
注液喷嘴400用于供应工作流体20，其设置在浸泡机构100的一侧且朝向环壁120内配置。于本实施例中，其工作流体20可以为用于蚀刻晶圆10的蚀刻液或是用于去除晶圆10上残留蚀刻液的清洗液。对应晶圆10上不同的镀层需使用相对应的蚀刻液，因此本发明不限定蚀刻液的种类。清洗液则可以是水或是其他挥发性溶液。较佳地可以配置多个注液喷嘴400以提供多种不同的工作流体20。
本发明的晶圆蚀刻装置，较佳地更包含一排水外槽500，浸泡机构100容置在排水外槽500内。排水外槽500包含相互套叠的多个分流环罩510，各分流环罩510分别环绕浸泡机构100并且该些分流环罩510之中的至少一部分分别连接升降机构520而能够独立升降，借此使得相套叠的分流环罩510皆能够分离。当相套叠的分流环罩510分离时，二者之间的间隙形成排水道501以供工作流体20通过而排出。借由选择性地升降该些分流环罩510而能够开闭各排水道501。当使用多种工作流体20时，各工作流体20可以通过相对应的排水道501分别排除以避免各工作流体20被沾附在排水道501内壁的另一工作流体20污染。
参阅图2，本发明的晶圆蚀刻装置使用时，载具110及环壁120先相对升降分离使载具110位为环壁120之外的上方，以便于将晶圆10水平置于载具110上。
参阅图3，接着相对升降载具110及环壁120使将晶圆10移入环壁120内，且载具110的底板101抵压于密封环131而使底板101闭合环壁120。再以注液喷嘴400将工作流体20注入环壁120内以淹没环壁120内的晶圆10。借由旋转马达200转动载具110而带动晶圆10旋转以使晶圆10的表面能被适度地蚀刻。
参阅图4，蚀刻完成后将载具110及环壁120相对升降分离使晶圆10移出环壁120。环壁120内剩余的工作流体20则向四周泻流至排水外槽500内并通过相对应的排水道501排出。
第一实施例所示为本实施例中开闭机构300的一种配置方式，然而本发明不以此为限。开闭机构300的作用在于驱动载具110及环壁120相对升降，本实例中另列举数种其他可能的配置方式进一步说明如后。
参阅图5，开闭机构300可以只包含连接载具110的第一升降组件310。借由第一升降组件310驱动载具110相对于环壁120升降即能够将晶圆10置入或移出环壁120。
参阅图6，开闭机构300可以只包含连接环壁120的第二升降组件320。借由第二升降组件320驱动环壁120相对于载具110升降即能够将晶圆10置入或移出环壁120。
参阅图7至图9，本发明的第二实施例提供一种晶圆蚀刻装置，其用于以一工作流体20蚀刻一晶圆10，且其至少包括一浸泡机构100、一旋转马达200、一开闭机构300及如同第一实施的至少一注液喷嘴400。
浸泡机构100包括一载具110及一环壁120，载具110用于承载晶圆10，环壁120用于圈套于晶圆10的外缘以供盛装工作流体20并使工作流体20覆盖晶圆10的表面。载具110包含有一底板101，底板101呈碟形且其顶呈平面，晶圆10则承载于底板101的顶面上。当晶圆10置入环壁120时，载具110及晶圆10皆与环壁120分离，因此载具110及晶圆10能够独立动作而不连动环壁120。环壁120设有一止挡组件130以止挡溢出晶圆10表面的工作流体20。止挡组件130包含连通环壁120的内壁面的多个喷气口132，各喷气口132分别连通至一正压气源以将气体注入环壁120与晶圆10之间的空隙中，借此以阻挡工作流体20。环壁120的底缘可以对应空隙的下方设有一环沟122以盛接漏出的工作流体20并进一步回收或排放。
旋转马达200连动载具110而能够驱动载具110旋转，具体而言，载具110直接或间接连接至一旋转轴210，且旋转马达200啮合旋转轴210而驱动载具110旋转，旋转马达200可以直接啮合旋转轴210或者借由减速齿轮间接啮合旋转轴210。
开闭机构300连动浸泡机构100以驱动载具110及环壁120相对升降移动而使晶圆10能够进出环壁120。于本实施例中，开闭机构300包含连接载具110的一第一升降组件310以及连接环壁120的第二升降组件320。第一升降组件310以及第二升降组件320分别至少包含直立设置的一伸缩杆311/321，伸缩杆311/321可以是电动缸(线性致动器)、液压缸等动力元件，但本发明不以此限。
注液喷嘴400用于供应工作流体20，其设置在浸泡机构100的一侧且朝向环壁120内配置
本发明的晶圆蚀刻装置，较佳地更包含一排水外槽500，浸泡机构100容置在排水外槽500内。排水外槽500包含相互套叠的多个分流环罩510，各分流环罩510分别环绕浸泡机构100并且该些分流环罩510之中的至少一部分分别连接升降机构520而能够独立升降，借此使得相套叠的分流环罩510皆能够分离。升降机构520可以是电动缸(线性致动器)、液压缸等动力元件，但本发明不以此限。当相套叠的分流环罩510分离时，二者之间的间隙形成排水道501以供工作流体20通过而排出。借由选择性地升降该些分流环罩510而能够开闭各排水道501。当使用多种工作流体20时，各工作流体20可以通过相对应的排水道501分别排除以避免各工作流体20被沾附在排水道501内壁的另一工作流体20污染。
参阅图8，本发明的晶圆蚀刻装置使用时，载具110及环壁120先相对升降分离使载具110位为环壁120之外的上方，以便于将晶圆10水平置于载具110上。
参阅图9，接着相对升降载具110及环壁120使晶圆10移入环壁120内，且闭合环壁120。再以注液喷嘴400将工作流体20注入环壁120内以淹没环壁120内的晶圆10。借由旋转马达200转动载具110而带动晶圆10旋转以使晶圆10的表面能被适度地蚀刻。
参阅图10，蚀刻完成后将载具110及环壁120相对升降分离使晶圆10移出环壁120。环壁120内剩余的工作流体20则向四周泻流至排水外槽500内并通过相对应的排水道501排出。
第二实施例所示为本实施例中开闭机构300的一种配置方式，然而本发明不以此为限。开闭机构300的作用在于驱动载具110及环壁120相对升降，本实例中另列举数种其他可能的配置方式进一步说明如后。
参阅图11，开闭机构300可以只包含连接载具110的第一升降组件310。借由第一升降组件310驱动载具110相对于环壁120升降即能够将晶圆10置入或移出环壁120。
参阅图12，开闭机构300可以只包含连接环壁120的第二升降组件320。借由第二升降组件320驱动环壁120相对于载具110升降即能够将晶圆10置入或移出环壁120。
参阅图13，载具110内可以设置有连通底板101顶面的负压管路102，借此吸附以及固定晶圆10。再者，载具110旁可以设置有清洁组件600，清洁组件600较佳地可以是环绕载具110的环体，且清洁组件600上有多个清洁喷嘴601，该些清洁喷嘴601环绕载具110排列，该些清洁喷嘴601上仰对应晶圆10的底面配置，且该些清洁喷嘴601的喷射方向向外发散。清洁喷嘴601可以用于供应清洗液或是用于吹气，借此能够清洗晶圆10的底面以及将晶圆10底面的上残留的工作流体20吹向晶圆10的边缘而排除。清洁组件600与载具110分离不连动且与晶圆10分离配置。
本发明的晶圆蚀刻装置其借由环壁120圈绕晶圆10的边缘在将工作流体20注入环壁120内再旋转晶圆10并进行蚀刻。因此使得工作流体20能够完全覆盖晶圆10的表面，特别是晶圆10的边缘，故使蚀刻品质均匀稳定。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (13)

1.一种晶圆蚀刻装置，用于以一工作流体蚀刻一晶圆，其特征在于，包括：
一浸泡机构，包括用于承载该晶圆的一载具及用于圈套于该晶圆外缘以供盛装该工作流体的一环壁；
一旋转马达，连动该载具而能够驱动该载具旋转；
一开闭机构，连动该浸泡机构以驱动该载具及该环壁相对移动而使该晶圆进出该环壁；及
用于供应该工作流体的一注液喷嘴，设置在该浸泡机构的一侧且朝向该环壁内配置。
2.如权利要求1所述的晶圆蚀刻装置，其特征在于，更包含一排水外槽，该浸泡机构容置在该排水外槽内。
3.如权利要求2所述的晶圆蚀刻装置，其特征在于，该排水外槽包含相互套叠的多个分流环罩，各该分流环罩分别环绕该浸泡机构并且能够独立升降。
4.如权利要求1所述的晶圆蚀刻装置，其特征在于，该开闭机构包含连接该载具的一第一升降组件。
5.如权利要求1所述的晶圆蚀刻装置，其特征在于，该开闭机构包含连接该环壁的至少一第二升降组件。
6.如权利要求1所述的晶圆蚀刻装置，其特征在于，该环壁设有一止挡组件以止挡溢出该晶圆表面的该工作流体。
7.如权利要求6所述的晶圆蚀刻装置，其特征在于，该止挡组件包含连通该环壁的内壁面设有多个喷气口以将气体注入该环壁与该晶圆之间的空隙中。
8.如权利要求6所述的晶圆蚀刻装置，其特征在于，该止挡组件包含设置在该环壁的一密封环，该载具包含有一底板，该密封环抵压于该底板的边缘。
9.如权利要求8所述的晶圆蚀刻装置，其特征在于，该底板的顶面形成凸锥状的一排水面。
10.如权利要求8所述的晶圆蚀刻装置，其特征在于，该载具包含立设在该底板顶面的多个夹爪，所述晶圆承载于该多个夹爪。
11.如权利要求1所述的晶圆蚀刻装置，其特征在于，该旋转马达连动该环壁而能够驱动该环壁与该载具同时旋转。
12.如权利要求1所述的晶圆蚀刻装置，其特征在于，该载具旁设置有环绕该载具的多个清洁喷嘴，该多个清洁喷嘴上仰配置。
13.如权利要求12所述的晶圆蚀刻装置，其特征在于，该多个清洁喷嘴的喷射方向向外发散。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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