CN213958925U - 边缘刻蚀设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种边缘刻蚀设备，包括设备腔体、一个氢氟酸刻蚀槽、至少两个去离子水清洗槽、干燥栈及晶圆移动装置；氢氟酸刻蚀槽、去离子水清洗槽、干燥栈及晶圆移动装置均位于设备腔体内，晶圆移动装置将在氢氟酸刻蚀槽内完成边缘刻蚀的晶圆移动到去离子水清洗槽中进行清洗，之后送到干燥栈进行干燥；氢氟酸刻蚀槽内设置有用于放置晶圆的第一载台及液体喷嘴，干燥栈内设置有用于放置晶圆的第二载台。本实用新型可以有效避免等待期间因晶圆表面残留的氢氟酸造成晶圆边缘的过度腐蚀，可以进一步提高晶圆表面清洁度，避免晶圆污染以及防止传送过程中液体滴落造成传送路径的污染，避免传片故障。

Description

边缘刻蚀设备

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，特别涉及一种湿法刻蚀设备，尤其涉及一种边缘刻蚀设备。

背景技术

在高集成度的器件制备工艺中，如果在栅氧化膜或者其他电性活性区(比如有源区)存在重金属不纯物的话，会导致器件电性能劣化，因此，硅晶圆本身及工艺过程中的清洁度、不纯物的吸附都是提升器件生产良率时的重要课题。

不纯物吸附是指将会导致器件的PN结特性或是载流子寿命劣化的有害不纯物自电性活性区去除或是使不纯物失去活性。因此在吸附过程中，需要形成有害不纯物的捕获区。吸附与工艺污染密不可分，称之为“缺陷工程”的研究正是一种代表性的将污染与结晶缺陷相融合进行综合研究的机制。

LTO(Low Temperature Oxidation低温氧化法)作为内部吸附方法中的一种，在晶圆制备过程中被用于在晶圆背面及边缘形成低温氧化物。外延片上如果没有热氧化膜的话，会产生自掺杂现象。自掺杂是指在外延层生长时，蒸发的掺杂离子通过晶圆的背面进行掺杂的现象。为阻止外延层的性能变化，而在晶圆背面形成二氧化硅层以防止自掺杂发生。但是，如果晶圆边缘存在氧化膜，外延生长时会因氧化物而产生异常生长，因此进行外延层沉积前必须将晶圆边缘的热氧化膜去除。根据不同客户的不同需要，边缘部位要去除的长度不同，通常去除边缘氧化物时，使用的化学液为稀释氢氟酸，刻蚀时间在30秒左右。

现有的边缘刻蚀设备由一个氢氟酸清洗槽和一个晶圆清洗站构成，晶圆完成氢氟酸刻蚀后被移至清洗站进行清洗。这种设备存在的问题是，由于氢氟酸刻蚀时间≤30s而晶圆清洗及自然风干时间＞60s，即氢氟酸刻蚀时间比清洗干燥时间更短，因而晶圆在完成氢氟酸刻蚀后需等待一段时间才能进行清洗，等待过程中，残留的氢氟酸会导致晶圆边缘发生过度刻蚀，导致产品品质问题。另外，现有的边缘刻蚀设备中没有干燥设施，晶圆在完全清洗后以潮湿的状态被传送至下一个设备站点，传送过程中极易发生污染，且潮湿的晶圆给传送作业带来诸多不便，比如晶圆容易滑落，晶圆表面的液体容易滴落，导致传送路径中的污染。

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边缘刻蚀设备，用于解决现有技术中的边缘刻蚀设备仅由单个氢氟酸清洗槽和单个晶圆清洗站构成，由于氢氟酸刻蚀时间小于清洗时间，晶圆完成氢氟酸刻蚀后需待机一段时间才能进入清洗站，待机过程中，残留的氢氟酸会导致晶圆边缘发生过度刻蚀，且因没有干燥设施，晶圆以潮湿状态传送到下一设备栈点的过程中容易产生新的污染，且潮湿的晶圆给传送作业带来诸多不便等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种边缘刻蚀设备，包括设备腔体、一个氢氟酸刻蚀槽、至少两个去离子水清洗槽、干燥栈及晶圆移动装置；所述氢氟酸刻蚀槽、去离子水清洗槽、干燥栈及晶圆移动装置均位于所述设备腔体内，晶圆移动装置用于将在氢氟酸刻蚀槽内完成边缘刻蚀的晶圆移动到去离子水清洗槽中进行清洗，之后送到干燥栈进行干燥；所述氢氟酸刻蚀槽内设置有用于放置晶圆的第一载台及用于向晶圆边缘喷洒氢氟酸刻蚀液的液体喷嘴，干燥栈内设置有用于放置晶圆的第二载台。

可选地，所述边缘刻蚀设备还包括第一旋转装置，与液体喷嘴和/或第一载台相连接。

可选地，第一载台为卡盘，所述卡盘通过真空管路连接至真空泵，所述卡盘的表面积小于晶圆的表面积，使得当晶圆被吸附于所述卡盘的下方时，晶圆的待刻蚀边缘暴露在卡盘之外。

可选地，所述去离子水清洗槽位于所述氢氟酸刻蚀槽的相对两侧。

可选地，所述卡盘的表面设置有多个橡胶圈，晶圆吸附于橡胶圈的表面。

可选地，所述氢氟酸刻蚀槽的刻蚀槽体底部呈漏斗状。

可选地，所述干燥栈位于去离子水清洗槽的一侧，干燥栈内还设置有位于第二载台上方，用于向晶圆表面喷洒干燥气体的气体喷嘴。

可选地，所述干燥栈及晶圆移动装置均为两个，两个干燥栈与两个去离子水清洗槽分别对应设置。

可选地，所述干燥栈内设置有第二旋转装置，与第二载台相连接，用于驱动第二载台旋转以对晶圆进行旋转干燥。

可选地，所述边缘刻蚀设备还包括晶圆存储栈，位于所述设备腔体内，且与所述干燥栈相邻，所述晶圆移动装置还用于将待清洗的晶圆自晶圆存储栈传送至氢氟酸刻蚀槽，并将完成干燥的晶圆传送回晶圆存储栈。

如上所述，本实用新型的边缘刻蚀设备，具有以下有益效果：本实用新型的边缘刻蚀设备，在单个氢氟酸刻蚀槽的两侧均设置至少两个去离子水清洗槽，使得完成氢氟酸边缘刻蚀的晶圆可以立即传送至去离子水清洗槽中进行清洗而无需等待，可以有效避免等待期间因晶圆表面残留的氢氟酸造成晶圆边缘的过度腐蚀，并且还设置干燥栈以对清洗完后的晶圆进行干燥，可以进一步提高晶圆表面清洁度，避免晶圆污染以及防止晶圆表面的液体在传送过程中滴落造成传送路径的污染，避免传片故障。

附图说明

图1显示为本实用新型提供的边缘刻蚀设备的结构示意图。

图2显示为本实用新型提供的边缘刻蚀设备中的氢氟酸刻蚀槽的结构示意图。

图3显示为本实用新型提供的边缘刻蚀设备中的干燥栈的结构示意图。

元件标号说明

10 晶圆

11 设备腔体

12 氢氟酸刻蚀槽

120 刻蚀槽体

121 第一载台

122 液体喷嘴

123 液体管路

124 氢氟酸供应源

125 橡胶圈

126 真空管路

13 去离子水清洗槽

14 晶圆移动装置

15 干燥栈

150 干燥槽体

151 第二载台

152 气体喷嘴

153 气体管路

154 干燥气体源

155 气动阀

16 晶圆存储栈

17 装载栈

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3。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所能涵盖的范围内。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，在无实质技术内容的变更下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

传统的边缘刻蚀设备仅包括单个的氢氟酸清洗槽及单个去离子水清洗槽，氢氟酸刻蚀时间≤30s而晶圆清洗与自然风干时间＞60s(晶圆在清洗槽内原位风干)，即氢氟酸刻蚀时间比清洗干燥时间更短，因而晶圆在完成氢氟酸刻蚀后需等待一段时间才能进行清洗，等待过程中，残留的氢氟酸会导致晶圆边缘发生过度刻蚀，导致产品品质问题。为此，本实用新型提供了一种改善对策。

具体地，如图1至图3所示，本实用新型提供一种边缘刻蚀设备，包括设备腔体11、一个氢氟酸刻蚀槽12、至少两个去离子水清洗槽13(去离子水清洗槽13的数量至少大于氢氟酸刻蚀槽12的数量)、干燥栈15及晶圆移动装置14；所述氢氟酸刻蚀槽12、去离子水清洗槽13、干燥栈15及晶圆移动装置14均位于所述设备腔体11内，所述去离子水清洗槽13与所述氢氟酸刻蚀槽12相邻设置，优选位于所述氢氟酸刻蚀槽12的相对两侧，晶圆移动装置14用于将在氢氟酸刻蚀槽12内完成边缘刻蚀的晶圆移动到去离子水清洗槽13中进行清洗，之后送到干燥栈15进行干燥；所述氢氟酸刻蚀槽12内设置有用于放置晶圆的第一载台121及用于向晶圆边缘喷洒氢氟酸刻蚀液的液体喷嘴122，液体喷嘴122通过液体管路123连通至氢氟酸供应源124，液体喷嘴122通常位于第一载台121的外围；干燥栈15内设置有用于放置晶圆的第二载台151，氢氟酸刻蚀槽12、去离子水清洗槽13及干燥栈15相互隔离且均优选工作在惰性气体氛围中或是真空氛围中。本实用新型的边缘刻蚀设备，在单个氢氟酸刻蚀槽的两侧均设置两个去离子水清洗槽，使得完成氢氟酸边缘刻蚀的晶圆可以立即传送至去离子水清洗槽中进行清洗而无需等待，可以有效避免等待期间因晶圆表面残留的氢氟酸造成晶圆边缘的过度腐蚀，并且还设置干燥栈以对清洗完后的晶圆进行干燥，可以进一步提高晶圆表面清洁度，避免晶圆污染以及防止晶圆表面的液体在传送过程中滴落造成传送路径的污染，避免传片故障。

所述设备腔体11通常为具有可开闭窗口的密闭腔体，材质优选为透明材质，氢氟酸刻蚀槽12的刻蚀槽体120、去离子水清洗槽13的清洗槽体均同样优选为耐腐蚀的透明材质，且刻蚀槽体120上可设置槽盖(未示出)以减少氢氟酸的挥发。在一示例中，所述刻蚀槽体120底部呈漏斗状，即其上部开口大于下部开口，底部可设置排液口，有助于促进残余刻蚀液的排放，避免刻蚀液撞击槽体侧壁后溅射到晶圆表面。

作为示例，所述边缘刻蚀设备还包括第一旋转装置(未示出)，与液体喷嘴122和/或第一载台121相连接，以在需要时驱动液体喷嘴122和/或第一载台121旋转，确保氢氟酸液体均匀喷洒到晶圆边缘。

在一示例中，第一载台121为卡盘(Chuck)，所述卡盘通过真空管路126连接至真空泵(未示出)，所述卡盘的表面积小于晶圆10的表面积，使得当晶圆10被吸附于所述卡盘的下方时，晶圆10的待刻蚀边缘暴露在卡盘之外。卡盘上可以设置多个真空吸附孔或是导气槽(未示出)，以在真空泵的作用下产生真空吸附力。晶圆可以为正面(制作有器件的表面)吸附或背面(没有器件的表面)吸附。即本实施例中，卡盘位于晶圆10的上方，晶圆10被吸附后仅暴露出待刻蚀的边缘部分，从而可以最大程度减少刻蚀液流到晶圆的其他表面，避免其他部分的不必要刻蚀。当然，在其他示例中，第一载台也可以为其他结构，比如采用静电吸附方式，或者也可以是晶圆放置于第一载台上方的结构，本实施例中不做严格限制，但较优地为方式为前一种。

为减少卡盘吸附过程中造成晶圆10的损伤，作为示例，所述卡盘的表面设置有多个橡胶圈125，多个橡胶圈均匀间隔分布于卡盘的表面(比如与卡盘上的真空吸附孔一一对应设置)，晶圆10吸附于橡胶圈125的表面。

作为示例，所述边缘刻蚀设备还包括升降装置(未示出)，与所述液体喷嘴122或液体管路123相连接，以在需要时对液体喷嘴122的高度进行调节，由此可以调节其喷洒范围。当然，升降装置还可与第一载台相连接，以在需要时对第一载台的高度进行调节。

所述去离子水清洗槽13包括清洗槽体及位于清洗槽内的晶圆载台(未示出)，其可以为喷洒式清洗或浸入式清洗，当为喷洒式清洗时，清洗槽体上方还包括位于晶圆载台上方的去离子水喷嘴，去离子水喷嘴通过供应管路与去离子水源相连接。

所述晶圆移动装置14通常为机械手臂，更具体地，比如为陶瓷机械手臂。

作为示例，所述干燥栈15位于去离子水清洗槽13的一侧，干燥栈15通常包括一干燥槽体150。在一示例中，其干燥槽体150内设置有放置晶圆的第二载台151以及位于第二载台151上方，用于向晶圆表面喷洒干燥气体的气体喷嘴152，气体喷嘴152通过气体管路153连接至干燥气体源154，包括但不限于氮气源，通过喷洒氮气以加速晶圆的干燥，且气体管路153上可以设置气动阀155。在进一步的示例中，所述干燥栈15内设置有第二旋转装置(未示出)，与第二载台151相连接，用于驱动第二载台151旋转以对晶圆进行旋转干燥。当然，第二旋转装置也可以与气体喷嘴152或气体管路153相连接，以驱动气体喷嘴152旋转，或同时与气体管路152及第二载台151相连接，具体不做限制。当然，在其他示例中，所述干燥栈15也可以不设置干燥气体工艺装置而仅通过旋转干燥方式(即仅具有第二载台和第二旋转装置)，利用离心力将晶圆表面的水分去除，本实施例中不做严格限制。

为提高设备运转效率，作为示例，所述干燥栈15及晶圆移动装置14均为两个，两个干燥栈15与两个去离子水清洗槽13分别对应设置。

作为示例，所述边缘刻蚀设备还包括晶圆存储栈16，位于所述设备腔体11内，且与所述干燥栈15相邻，所述晶圆移动装置14还用于将待清洗的晶圆自晶圆存储栈16传送至氢氟酸刻蚀槽12，并将完成干燥的晶圆传送回晶圆存储栈16。晶圆存储栈16可以包括载台及位于载台上的前端开口晶圆盒(未示出)，前端开口晶圆盒单次可以存储单批次或多批次的晶圆。待所有晶圆都完成干燥后，将晶圆自晶圆存储栈16移至设备腔体11外的装载栈17并传送至下一个工艺栈点。

综上所述，本实用新型提供一种边缘刻蚀设备，包括设备腔体、一个氢氟酸刻蚀槽、至少两个去离子水清洗槽、干燥栈及晶圆移动装置；所述氢氟酸刻蚀槽、去离子水清洗槽、干燥栈及晶圆移动装置均位于所述设备腔体内，所述去离子水清洗槽与所述氢氟酸刻蚀槽相邻设置，晶圆移动装置用于将在氢氟酸刻蚀槽内完成边缘刻蚀的晶圆移动到去离子水清洗槽中进行清洗，之后送到干燥栈进行干燥；所述氢氟酸刻蚀槽内设置有用于放置晶圆的第一载台及用于向晶圆边缘喷洒氢氟酸刻蚀液的液体喷嘴，干燥栈内设置有用于放置晶圆的第二载台。本实用新型的边缘刻蚀设备，在单个氢氟酸刻蚀槽的两侧设置至少两个去离子水清洗槽，使得完成氢氟酸边缘刻蚀的晶圆可以立即传送至去离子水清洗槽中进行清洗而无需等待，可以有效避免等待期间因晶圆表面残留的氢氟酸造成晶圆边缘的过度腐蚀，并且还设置干燥栈以对清洗完后的晶圆进行干燥，可以进一步提高晶圆表面清洁度，避免晶圆污染以及防止晶圆表面的液体在传送过程中滴落造成传送路径的污染，避免传片故障。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 (10)

1.一种边缘刻蚀设备，其特征在于，包括设备腔体、一个氢氟酸刻蚀槽、至少两个去离子水清洗槽、干燥栈及晶圆移动装置；所述氢氟酸刻蚀槽、去离子水清洗槽、干燥栈及晶圆移动装置均位于所述设备腔体内，晶圆移动装置用于将在氢氟酸刻蚀槽内完成边缘刻蚀的晶圆移动到去离子水清洗槽中进行清洗，之后送到干燥栈进行干燥；所述氢氟酸刻蚀槽内设置有用于放置晶圆的第一载台及用于向晶圆边缘喷洒氢氟酸刻蚀液的液体喷嘴，干燥栈内设置有用于放置晶圆的第二载台。

2.根据权利要求1所述的边缘刻蚀设备，其特征在于，所述边缘刻蚀设备还包括第一旋转装置，与液体喷嘴和/或第一载台相连接。

3.根据权利要求1所述的边缘刻蚀设备，其特征在于，第一载台为卡盘，所述卡盘通过真空管路连接至真空泵，所述卡盘的表面积小于晶圆的表面积，使得当晶圆被吸附于所述卡盘的下方时，晶圆的待刻蚀边缘暴露在卡盘之外。

4.根据权利要求3所述的边缘刻蚀设备，其特征在于，所述去离子水清洗槽位于所述氢氟酸刻蚀槽的相对两侧。

5.根据权利要求3所述的边缘刻蚀设备，其特征在于，所述卡盘的表面设置有多个橡胶圈，晶圆吸附于橡胶圈的表面。

6.根据权利要求1所述的边缘刻蚀设备，其特征在于，所述氢氟酸刻蚀槽的刻蚀槽体底部呈漏斗状。

7.根据权利要求1所述的边缘刻蚀设备，其特征在于，所述干燥栈位于去离子水清洗槽的一侧，干燥栈内还设置有位于第二载台上方，用于向晶圆表面喷洒干燥气体的气体喷嘴。

8.根据权利要求1所述的边缘刻蚀设备，其特征在于，所述干燥栈及晶圆移动装置均为两个，两个干燥栈与两个去离子水清洗槽分别对应设置。

9.根据权利要求1所述的边缘刻蚀设备，其特征在于，所述干燥栈内设置有第二旋转装置，与第二载台相连接，用于驱动第二载台旋转以对晶圆进行旋转干燥。

10.根据权利要求1-9任一项所述的边缘刻蚀设备，其特征在于，所述边缘刻蚀设备还包括晶圆存储栈，位于所述设备腔体内，且与所述干燥栈相邻，所述晶圆移动装置还用于将待清洗的晶圆自晶圆存储栈传送至氢氟酸刻蚀槽，并将完成干燥的晶圆传送回晶圆存储栈。

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