CN209487480U - 一种保护装置及采用该保护装置的湿法刻蚀设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种保护装置及采用该保护装置的湿法刻蚀设备，该保护装置包括上挡板、下挡板及环绕式侧面防护罩，其中，下挡板与上挡板上下相对设置，下挡板中设有一容许旋转轴穿过的通孔，旋转轴上端连接有晶圆托盘，晶圆托盘用于承载晶圆；环绕式侧面防护罩连接于上挡板与下挡板之间，与上挡板、下挡板共同围成一收容空间，用于收容晶圆托盘及晶圆，并收集晶圆发生破片时的碎片。本实用新型在晶圆发生破片时，能够将各个方向的碎片都收集在保护装置内，腔室壁不会受到损坏，同时也减少了受到损坏的喷头及旋转臂的数量，从而节约维修成本及维修时间，节省人力物力，有利于提高机台产出效率。
Description
技术领域
本实用新型属于半导体集成电路领域，涉及一种保护装置及采用该保护装置的湿法刻蚀设备。
背景技术
目前的湿法刻蚀机台中，晶圆(wafer)在工艺(process)以及甩干(Spin dry)时，甩出去的化学(chemical)废液与去离子水(DIW)会被一个两层杯状物(Cup)收集，其中第一层用于收集异丙醇(IPA)。在某些湿法刻蚀工艺中，第一层收集异丙醇的功能可以不使用。除此以外，杯状物还具有晶圆破片时阻挡碎片，防止碎片对腔体(chamber)造成更大伤害的功能。但是一旦发生破片，晶圆由于受力情况不同，可能会飞向各个方向，对腔室壁，喷头(nozzle)以及旋转臂(scan arm)都造成损伤，对腔室内环境造成极大污染，处理时间长达10个小时以上，降低机台效率。
因此如何提供一种新的保护装置及采用该保护装置的湿法刻蚀设备，以避免上述情况的发生，成为本领域技术人员亟待解决的一个重要技术问题。
实用新型内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种保护装置及采用该保护装置的湿法刻蚀设备，用于解决现有技术中在湿法刻蚀时，一旦发生破片，将对腔室内环境造成极大污染，导致机台效率降低的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种保护装置，包括：
上挡板；
下挡板，与所述上挡板上下相对设置，所述下挡板中设有一容许旋转轴穿过的通孔，所述旋转轴上端连接有晶圆托盘，所述晶圆托盘用于承载晶圆；
环绕式侧面防护罩，连接于所述上挡板与所述下挡板之间，所述环绕式侧面防护罩与所述上挡板、所述下挡板围成一收容空间，用于收容所述晶圆托盘及所述晶圆，并收集所述晶圆发生破片时的碎片。
可选地，所述上挡板中设有至少一个进风口，所述进风口贯穿所述上挡板的上表面与下表面。
可选地，所述下挡板中设有至少一个出风口，所述出风口贯穿所述下挡板的上表面与下表面。
可选地，所述环绕式侧面防护罩的侧壁设有至少一个开口，以容许喷头及与所述喷头相连的液体输送管路由所述开口进入所述收容空间，向所述晶圆表面喷洒湿法刻蚀溶液或清洗液。
可选地，所述环绕式侧面防护罩的侧壁设有一可开合的窗口，以容许所述晶圆进出所述收容空间。
可选地，所述环绕式侧面防护罩至少有一部分采用中空双层结构，所述环绕式侧面防护罩还包括与所述中空双层结构配合的移门，当所述移门至少有一部分进入所述中空双层结构内部时，所述窗口开启时，当所述移门移出所述中空双层结构内部时，所述窗口关闭。
可选地，所述保护装置包括一废液导流盘，所述废液收集盘具有上部开口及下部开口，所述上部开口与所述下部开口之间连接有一环绕式导流侧壁，所述下部开口的外缘连接于所述环绕式侧面防护罩的内壁，所述上部开口的面积小于所述下部开口的面积，所述环绕式导流侧壁相对于水平面倾斜设置，以将湿法刻蚀过程中产生的废液导流至所述废液导流盘的底端，并通过设置于所述环绕式侧面防护罩侧壁的排液口排出。
可选地，所述环绕式导流侧壁包括内凹弧面。
可选地，所述环绕式导流侧壁至少有一部分采用中空双层结构，所述环绕式导流侧壁还包括与所述中空双层结构配合的移门，当所述移门至少有一部分进入所述中空双层结构内部时，所述环绕式导流侧壁呈现一窗口，当所述移门移出所述中空双层结构内部时，所述窗口关闭。
可选地，所述保护装置包括排液管路及排液箱，所述排液管路及所述排液箱设于所述环绕式侧面防护罩外部，所述排液管路的一端连接于所述排液口，所述排液管路的另一端连接于所述排液箱。
可选地，所述排液箱设有至少一路废液清除管道，所述废液清除管道上设有阀门。
可选地，所述环绕式侧面防护罩的内壁设有压力传感器，用于在所述晶圆发生破片后发出警报。
可选地，所述环绕式侧面防护罩的外壁包括弧面。
本实用新型还提供一种湿法刻蚀设备，所述湿法刻蚀设备包括一刻蚀腔室及如上任意一项所述的保护装置，所述保护装置位于所述刻蚀腔室中，并连接于所述刻蚀腔室的底面。
可选地，所述下挡板的下表面设有第一螺纹连接件，所述刻蚀腔室的底面设有与所述第一螺纹连接件相配合的第二螺纹连接件，所述保护装置通过紧固方式固定于所述刻蚀腔室的底面。
可选地，所述保护装置通过卡固方式固定于所述刻蚀腔室的底面。
如上所述，本实用新型的保护装置及采用该保护装置的湿法刻蚀设备在晶圆发生破片时，能够将各个方向的碎片都收集在保护装置内，腔室壁不会受到损坏，同时也减少了受到损坏的喷头及旋转臂的数量，从而节约维修成本及维修时间，节省人力物力，有利于提高机台产出效率。
附图说明
图1显示为本实用新型的保护装置的结构示意图。
图2显示为本实用新型的保护装置的气流流通示意图。
图3显示为本实用新型的保护装置中环绕式侧面防护罩的窗口示意图。
图4显示为喷头及液体输送管路由环绕式侧面防护罩侧壁上的开口进入保护装置的收容空间，向晶圆表面喷洒湿法刻蚀溶液或清洗液的示意图。
图5显示为湿法刻蚀时产生的废液通过废液导流盘导出的示意图。
图6显示为本实用新型的保护装置通过设置于下挡板下表面的第一螺纹连接件固定于刻蚀腔室的底面的示意图。
元件标号说明
1 上挡板
2 下挡板
3 环绕式侧面防护罩
4 通孔
5 进风口
6 出风口
7 开口
8 窗口
9 第一螺纹连接件
10 废液导流盘
10a 上部开口
10b 下部开口
10c 环绕式导流侧壁
11 排液口
12 排液管路
13 排液箱
14 废液清除管道
15 阀门
16 压力传感器
17 风机过滤机组
18 旋转轴
19 晶圆托盘
20 晶圆
21 固定针
22 伺服电机
23 皮带
24 中空双层结构
25 移门
26 喷头
27 液体输送管路
28 刻蚀腔室的底面
29 第二螺纹连接件
30 孔
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
请参阅图1至图6。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
实施例一
请参阅图1，本实用新型提供一种保护装置，包括上挡板1、下挡板2及环绕式侧面防护罩3，其中，所述下挡板2与所述上挡板1上下相对设置，所述环绕式侧面防护罩3连接于所述上挡板1与所述下挡板2之间，所述环绕式侧面防护罩3与所述上挡板1、所述下挡板2共同围成一收容空间。
作为示例，所述环绕式侧面防护罩3的外壁包括弧面。本实施例中，所述上挡板1、下挡板2及环绕式侧面防护罩3大致围成桶状，有利于节省空间。当然，在其它实施例中，所述上挡板1、下挡板2及环绕式侧面防护罩3也可以围成其它形状，例如多边形，此处不应过分限制本实用新型的保护范围。
具体的，所述下挡板2中设有一通孔4。如图2所示，所述通孔4用于容许旋转轴18穿过，所述旋转轴18上端连接有晶圆托盘19，所述晶圆托盘19用于承载晶圆20，所述晶圆托盘19上设有用于固定晶圆的固定针21(通常称为chuck pin)。
作为示例，所述固定针21固定所述晶圆20后，伺服电机22拖动皮带23驱动所述旋转轴18旋转，进而驱动所述晶圆托盘19旋转，最终驱动所述晶圆20旋转。
具体的，所述环绕式侧面防护罩3与所述上挡板1、所述下挡板2共同围成的收容空间用于收容所述晶圆托盘19及所述晶圆20，并收集所述晶圆20发生破片时的碎片。
作为示例，所述收容空间的体积约为50L。所述上挡板1、下挡板2及环绕式侧面防护罩3采用聚四氟乙烯(PTFE)材质。当然，在其它实施例中，所述收容空间的体积也可以根据需要进行调整，所述上挡板1、下挡板2及环绕式侧面防护罩3也可以采用其它耐腐蚀、具有一定强度的材质。
作为示例，所述上挡板1中设有至少一个进风口5，所述进风口5贯穿所述上挡板1的上表面与下表面，以便风机过滤机组(通常称为FFU)吹空气。所述下挡板2同样采用中空设计，其中设有至少一个出风口6，所述出风口6贯穿所述下挡板2的上表面与下表面。如图2所示，所述保护装置上方的风机过滤机组17通过所述进风口5及所述出风口6吹走酸液的废气，使所述收容空间内部气压稳定。其中，图2中采用箭头示出了气流的大致方向。
请回头参阅图1，本实施例中，所述环绕式侧面防护罩3的侧壁设有一可开合的窗口8，以容许所述晶圆20进出所述收容空间。所述窗口8的大小可根据实际需要进行调整。其中，所述晶圆托盘固定在旋转轴上，安装所述保护装置之前先安装晶圆托盘，拆所述保护装置前先打开所述窗口8，然后拆晶圆托盘，最后拆所述保护装置。
作为示例，如图3所示，所述环绕式侧面防护罩3至少有一部分采用中空双层结构24，所述环绕式侧面防护罩3还包括与所述中空双层结构24配合的移门25，当所述移门25至少有一部分进入所述中空双层结构24内部时，所述窗口8开启时，当所述移门25移出所述中空双层结构24内部时，所述窗口8关闭。
作为示例，所述上挡板1或所述下挡板2也可以采用与所述环绕式侧面防护罩3类似的窗口设计，以与所述环绕式侧面防护罩3同步开启或关闭。
当然，在其它实施例中，所述窗口8也可以采用其它现有的开合方式，此处不应过分限制本实用新型的保护范围。
作为示例，所述环绕式侧面防护罩3的侧壁设有至少一个开口7。所述开口7可开合。如图4所示，所述开口7用以容许喷头26及与所述喷头26相连的液体输送管路27由所述开口7进入所述收容空间，向所述晶圆20表面喷洒湿法刻蚀溶液或清洗液。例如，当湿法刻蚀过程中需要使用DHF(稀氢氟酸)、SPM(浓硫酸与过氧化氢混合溶液)、SC1(氢氧化铵、双氧水、水的混合物)、SC2(盐酸、双氧水、水的混合物)以及DICO2(溶有二氧化碳的去离子水)这五种溶液时，所述开口7的数目可设置为五个，每种化学溶液以及DICO2各使用一个开口，每一种化学溶液以及DICO2喷完后会沿原路返回。当然，也可以多种溶液共用一个开口。此外，所述开口7的形状可以根据喷头的运动路径改变，不限于图4所呈现的方形。
作为示例，所述保护装置包括一废液导流盘10，所述废液收集盘10具有上部开口10a及下部开口10b，所述上部开口10a与所述下部开口10b之间连接有一环绕式导流侧壁10c，所述下部开口10b的外缘连接于所述环绕式侧面防护罩3的内壁，所述上部开口10a的面积小于所述下部开口10b的面积，所述环绕式导流侧壁10c相对于水平面倾斜设置，以将湿法刻蚀过程中产生的废液导流至所述废液导流盘10的底端，并通过设置于所述环绕式侧面防护罩侧壁3的排液口11排出。其中，上部开口10a及下部开口10b使得所述废液导流盘10为中空结构，可以给旋转轴留足够的空间，同时，FFU吹下的空气可以从下面排出。
作为示例，所述环绕式导流侧壁10c包括内凹弧面，以便收集废液，减少废液从所述废液导流盘10的中间开口溢出的概率。
作为示例，与所述环绕式侧面防护罩3侧壁的可开合窗口8相配合，所述废液导流盘10的环绕式导流侧壁10c也至少有一部分采用中空双层结构(未图示)，所述环绕式导流侧壁10c还包括与所述中空双层结构配合的移门(未图示)，当所述移门至少有一部分进入所述中空双层结构内部时，所述环绕式导流侧壁呈现一窗口(未图示)，当所述移门移出所述中空双层结构内部时，所述窗口关闭。
作为示例，机台后端机械手臂(Center Robot)负责将晶圆放入反应腔，并在晶圆处理完毕之后将晶圆取出。其中，当机台后端机械手臂将晶圆送至湿法刻蚀设备的腔室(chamber)后，所述保护装置会由伺服电机控制，其环绕式侧面防护罩3侧壁的可开合窗口8由关(close)状态变为开(Open)状态，以方便晶圆进入所述保护装置内部收容空间，而当晶圆处理完毕之后，机台后端机械手臂取晶圆时，顺序相反。所述废液导流盘10也是采用同样设计进行开合的控制，且在排废液时不会出现问题。
当然，所述废液导流盘10的环绕式导流侧壁10c的窗口开合方式也可以采用其它现有设计，此处不应过分限制本实用新型的保护范围。
作为示例，所述保护装置包括排液管路12及排液箱13，所述排液管路12及所述排液箱13设于所述环绕式侧面防护罩3外部，所述排液管路12的一端连接于所述排液口11，所述排液管路12的另一端连接于所述排液箱13。
作为示例，所述排液管路与所述废液导流盘不是固定相连的。在本实施例中，当所述环绕式侧面防护罩的窗口打开时，所述废液导流盘在所述排液口11的区域也会动作，所述排液管路会和所述废液导流盘上的底端开口错开，这会导致所述排液管路磨损，这种情况下需要定期更换所述排液管路。在其它实施例中，当所述环绕式侧面防护罩的窗口及所述环绕式导流侧壁的窗口的活动区域避开所述排液口时，所述排液管路与所述废液导流盘也可以固定相连，此处不应过分限制本实用新型的保护范围。
作为示例，所述排液箱13设有至少一路废液清除管道14，所述废液清除管道14上设有阀门15。其中，图5中的虚线代表可以有更多的废液清除管道。
作为示例，所述环绕式侧面防护罩3的内壁设有压力传感器16，用于在所述晶圆发生破片后发出警报。
本实用新型的保护装置能够在晶圆发生破片时收集各个方向的碎片，腔室壁不会受到损坏，同时也减少了受到损坏的喷头及旋转臂的数量，从而节约维修成本及维修时间，节省人力物力，有利于提高机台产出效率。
实施例二
本实施例中提供一种湿法刻蚀设备，所述湿法刻蚀设备包括一刻蚀腔室及实施例一中所述的保护装置，其中所述保护装置位于所述刻蚀腔室中，并连接于所述刻蚀腔室的底面。
作为示例，保护装置的下挡板2的下表面设有第一螺纹连接件9，例如外螺纹圈，刻蚀腔室的底面28设有与所述第一螺纹连接件9相配合的第二螺纹连接件29，例如内螺纹圈，所述保护装置通过旋转后进入所述第二螺纹连接件29，通过紧固方式固定于所述刻蚀腔室的底面，方便拆卸。其中，所述腔室的底面还设置有一个孔30，是留给机台底部电机控制的旋转轴的空间。
当然，在其它实施例中，所述保护装置也可以通过卡固方式或其它可拆卸方式固定于所述刻蚀腔室的底面，此处不应过分限制本实用新型的保护范围。
作为示例，机台后端机械手臂(CR)将晶圆送至刻蚀腔室时，伺服电机控制所述保护装置打开。CR退出后，所述保护装置关闭。取晶圆时顺序相反。
作为示例，当固定针固定晶圆后，另一伺服电机拖动皮带驱动晶圆托盘，最终驱动晶圆旋转，此时根据工艺菜单(recipe)，喷头进入保护装置，向晶圆上喷洒化学溶液及清洗液。
作为示例，所有废液从排液口排走，进入排液箱，通过不同阀门开断实现不同废液的排走次序。
作为示例，整个过程中，FFU一直工作。
作为示例，破片后，所述保护装置上的压力传感器会发出警报(alarm)。
本实施例的湿法刻蚀设备在晶圆发生破片时，能够将各个方向的碎片都收集在保护装置内，腔室壁不会受到损坏，同时也减少了受到损坏的喷头及旋转臂的数量，从而节约维修成本及维修时间，节省人力物力，有利于提高机台产出效率。
综上所述，本实用新型的保护装置及采用该保护装置的湿法刻蚀设备在晶圆发生破片时，能够将各个方向的碎片都收集在保护装置内，腔室壁不会受到损坏，同时也减少了受到损坏的喷头及旋转臂的数量，从而节约维修成本及维修时间，节省人力物力，有利于提高机台产出效率。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
Claims (16)
1.一种保护装置，其特征在于，包括：
上挡板；
下挡板，与所述上挡板上下相对设置，所述下挡板中设有一容许旋转轴穿过的通孔，所述旋转轴上端连接有晶圆托盘，所述晶圆托盘用于承载晶圆；
环绕式侧面防护罩，连接于所述上挡板与所述下挡板之间，所述环绕式侧面防护罩与所述上挡板、所述下挡板围成一收容空间，用于收容所述晶圆托盘及所述晶圆，并收集所述晶圆发生破片时的碎片。
2.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于：所述上挡板中设有至少一个进风口，所述进风口贯穿所述上挡板的上表面与下表面。
3.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于：所述下挡板中设有至少一个出风口，所述出风口贯穿所述下挡板的上表面与下表面。
4.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于：所述环绕式侧面防护罩的侧壁设有至少一个开口，以容许喷头及与所述喷头相连的液体输送管路由所述开口进入所述收容空间，向所述晶圆表面喷洒湿法刻蚀溶液或清洗液。
5.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于：所述环绕式侧面防护罩的侧壁设有一可开合的窗口，以容许所述晶圆进出所述收容空间。
6.根据权利要求5所述的保护装置，其特征在于：所述环绕式侧面防护罩至少有一部分采用中空双层结构，所述环绕式侧面防护罩还包括与所述中空双层结构配合的移门，当所述移门至少有一部分进入所述中空双层结构内部时，所述窗口开启时，当所述移门移出所述中空双层结构内部时，所述窗口关闭。
7.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于：所述保护装置包括一废液导流盘，所述废液收集盘具有上部开口及下部开口，所述上部开口与所述下部开口之间连接有一环绕式导流侧壁，所述下部开口的外缘连接于所述环绕式侧面防护罩的内壁，所述上部开口的面积小于所述下部开口的面积，所述环绕式导流侧壁相对于水平面倾斜设置，以将湿法刻蚀过程中产生的废液导流至所述废液导流盘的底端，并通过设置于所述环绕式侧面防护罩侧壁的排液口排出。
8.根据权利要求7所述的保护装置，其特征在于：所述环绕式导流侧壁包括内凹弧面。
9.根据权利要求7所述的保护装置，其特征在于：所述环绕式导流侧壁至少有一部分采用中空双层结构，所述环绕式导流侧壁还包括与所述中空双层结构配合的移门，当所述移门至少有一部分进入所述中空双层结构内部时，所述环绕式导流侧壁呈现一窗口，当所述移门移出所述中空双层结构内部时，所述窗口关闭。
10.根据权利要求7所述的保护装置，其特征在于：所述保护装置包括排液管路及排液箱，所述排液管路及所述排液箱设于所述环绕式侧面防护罩外部，所述排液管路的一端连接于所述排液口，所述排液管路的另一端连接于所述排液箱。
11.根据权利要求10所述的保护装置，其特征在于：所述排液箱设有至少一路废液清除管道，所述废液清除管道上设有阀门。
12.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于：所述环绕式侧面防护罩的内壁设有压力传感器，用于在所述晶圆发生破片后发出警报。
13.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于：所述环绕式侧面防护罩的外壁包括弧面。
14.一种湿法刻蚀设备，其特征在于：所述湿法刻蚀设备包括一刻蚀腔室及如权利要求1至9任意一项所述的保护装置，所述保护装置位于所述刻蚀腔室中，并连接于所述刻蚀腔室的底面。
15.根据权利要求14所述的湿法刻蚀设备，其特征在于：所述下挡板的下表面设有第一螺纹连接件，所述刻蚀腔室的底面设有与所述第一螺纹连接件相配合的第二螺纹连接件，所述保护装置通过紧固方式固定于所述刻蚀腔室的底面。
16.根据权利要求14所述的湿法刻蚀设备，其特征在于：所述保护装置通过卡固方式固定于所述刻蚀腔室的底面。
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| CN201920613622.XU CN209487480U (zh) | 2019-04-29 | 2019-04-29 | 一种保护装置及采用该保护装置的湿法刻蚀设备 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI819718B (zh) * | 2021-11-04 | 2023-10-21 | 大陸商至微半導體（上海）有限公司 | 一種用於ｓｐｍ清洗工藝的噴頭機構及其使用方法 |
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2019
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