CN218887160U - 具备浸泡与清洗蚀刻功能的单晶圆旋转清洗设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型具备浸泡与清洗蚀刻功能的单晶圆旋转清洗设备，包括一旋转驱动装置、一晶圆转盘、以及一晶圆承接盘。所述晶圆转盘受旋转驱动装置而旋转。所述晶圆承接盘呈环状而围绕所述晶圆转盘，可相对所述晶圆转盘上下作动到晶圆承接位置或晶圆脱离位置，且包括一浸泡槽。所述晶圆承接盘可在所述晶圆承接位置时承托一晶圆以利所述晶圆浸泡在注入浸泡槽的药液中进行高效的清洗或蚀刻制程。

Description

具备浸泡与清洗蚀刻功能的单晶圆旋转清洗设备

技术领域

本实用新型涉及一种单晶圆清洗装置，尤指一种具备浸泡与清洗蚀刻功能的具备浸泡与清洗蚀刻功能的单晶圆旋转清洗设备。

背景技术

现有的清洗制程需要晶圆表面有充分浸泡于清洗用的化学药液中的时间，才能产生有效的化学清洗反应。一般的半导体单晶圆旋转清洗制程设备，无法在晶圆转盘上进行浸泡处理，因此晶圆必需先于专用的浸泡槽体(Soaking Tank)执行浸泡清洗制程，让药液与晶圆能产生充分化学反应，以进行初步清洗制程。接着，初步清洗后的晶圆经由机械手臂(Transfer Robot)传送到单晶圆旋转清洗腔体，再进行晶圆旋转清洗与旋干等后续制程。

上述多个清洗步骤须将晶圆分别置于不同设备处方能完成，这使得整体清洗制程趋于复杂，进而增加制程时间与生产成本。

因此，在当今晶圆清洗制程领域上，迫切需要能连续完成上述复杂清洗步骤，并且将多道清洗步骤整合在单一晶圆清洗装置上进行，以提高制程效率与降低生产成本。

实用新型内容

本实用新型主要目的在于提供一种具备浸泡与清洗蚀刻功能的具备浸泡与清洗蚀刻功能的单晶圆旋转清洗设备，其在晶圆转盘外围设置一环绕所述晶圆转盘的晶圆承接盘，所述晶圆承接盘可相对所述晶圆转盘升降，并在晶圆承接盘上升位置时让晶圆位于所述晶圆承接盘内的浸泡槽，以达到晶圆充分浸泡于药液中之目的。

为达上述目的，本实用新型提供一种具浸泡与清洗蚀刻功能的具备浸泡与清洗蚀刻功能的单晶圆旋转清洗设备，包括：

一旋转驱动装置；

一晶圆转盘，连接在所述旋转驱动装置上，经由所述旋转驱动装置的驱动而旋转，且用于固定一放置于所述晶圆转盘上表面的晶圆；以及

一晶圆承接盘，呈环状而环绕设置于所述晶圆转盘外侧，且用于相对所述晶圆转盘上升到一晶圆承接位置或相对所述晶圆转盘下降到一晶圆脱离位置，所述晶圆承接盘具有一底盘部以及一自所述底盘部的外缘突伸出的外环墙部，在所述底盘部与所述外环墙部之间形成一浸泡槽，以用于容纳所述晶圆，在所述晶圆承接盘上贯穿形成有一与所述浸泡槽相连通的容置孔以用于供所述晶圆转盘进出所述容置孔；

其中，当所述晶圆承接盘上升到所述晶圆承接位置时，所述底盘部的晶圆接触顶面对齐所述晶圆转盘的所述上表面；当所述晶圆承接盘下降到所述晶圆脱离位置时，所述底盘部的所述晶圆接触顶面低于所述晶圆转盘的所述上表面。

在本实用新型一较佳实施例中，所述晶圆承接盘的所述底盘部的所述晶圆接触顶面形成有一集液槽，且所述集液槽位于所述浸泡槽下方且与所述浸泡槽相连通。

在本实用新型一较佳实施例中，所述集液槽为环形，且在所述底盘部上形成有一介于所述集液槽与所述容置孔之间的内环墙部。

在本实用新型一较佳实施例中，所述内环墙部的顶端与所述晶圆接触顶面齐平。

在本实用新型一较佳实施例中，所述集液槽与所述外环墙部之间相隔一间距。

在本实用新型一较佳实施例中，所述底盘部贯穿形成有至少一与所述集液槽相连通的排液孔。

在本实用新型一较佳实施例中，在所述底盘部的底面上突伸形成有对应各所述排液孔的排放管。

在本实用新型一较佳实施例中，所述底盘部的所述晶圆接触顶面为平坦面。

在本实用新型一较佳实施例中，所述旋转驱动装置上设置一真空泵连接埠，且所述晶圆转盘上贯穿形成一与所述真空泵连接埠相连通的真空吸孔，且所述真空吸孔用于固定所述晶圆于所述晶圆转盘上。

在本实用新型一较佳实施例中，在所述晶圆承接盘的所述外环墙部上设置有至少一突伸入所述浸泡槽内的液体喷嘴。

在本实用新型一较佳实施例中，所述晶圆承接盘连接一升降驱动机构，且所述升降驱动机构用于驱动所述晶圆承接盘，相对所述晶圆转盘进行上升或下降。

在本实用新型一较佳实施例中，所述晶圆转盘连接一升降驱动机构，且所述升降驱动机构用于驱动所述晶圆转盘，相对所述晶圆承接盘进行上升或下降。

在本实用新型一较佳实施例中，所述升降驱动机构固定在所述旋转驱动装置上。

在本实用新型一较佳实施例中，所述升降驱动机构为气压缸、液压缸、电磁阀、以及马达的其中一种。

在本实用新型一较佳实施例中，所述旋转驱动装置包括一马达，所述马达以一转轴连接所述晶圆转盘以用于驱动所述晶圆转盘进行旋转。

本实用新型具浸泡与清洗蚀刻功能的具备浸泡与清洗蚀刻功能的单晶圆旋转清洗设备至少具有下列优点：

1、本实用新型具浸泡与清洗蚀刻功能的具备浸泡与清洗蚀刻功能的单晶圆旋转清洗设备，在晶圆转盘外围设置一环绕所述晶圆转盘的晶圆承接盘，所述晶圆承接盘呈环形而能容纳晶圆转盘，所述晶圆承接盘外缘为高起之外环墙部，当所述晶圆承接盘上升到所述晶圆承接位置而与所述晶圆转盘具相同高度时，所述晶圆承接盘恰可紧密支撑与包围晶圆侧面与底部，并使晶圆封闭所述晶圆承接盘中央的容置孔，使得喷洒在晶圆上方的药液能在所述浸泡槽中维持稳定液位而不会从所述容置孔泄漏流失，进而使药液在浸泡槽中发挥对晶圆进行充分浸泡效果。

2、当上述浸泡步骤完成后，所述晶圆承接盘可下降到所述晶圆脱离位置，以使晶圆相对所述晶圆承接盘升起，进而使药液流入所述晶圆承接盘的集液槽，并进一步自排液孔排出。或者，所述容置孔也可设计为具有引流、排液的效果。当所述晶圆承接盘下降到所述晶圆脱离位置后，所述旋转驱动装置可驱动所述晶圆转盘连同被真空吸力固定在所述晶圆转盘上的晶圆进行后续清洗与旋干步骤，以达到对晶圆的旋转清洗与干燥效果。

3、根据晶圆制程的需要，由晶圆上方制程喷嘴(Process Nozzle)注入到所述浸泡槽内到晶圆上的药液可以是清洗液或蚀刻液，也可以是去离子水(Deionized Water，DI水)。若所述药液为蚀刻液，则位于所述晶圆承接位置的所述晶圆承接盘能够维持蚀刻液的液位而使蚀刻液充分发挥清洗蚀刻效果。待清洗蚀刻步骤完成后，所述晶圆承接盘再下降至所述晶圆脱离位置以便使蚀刻液能够自所述晶圆承接盘处排出。

4、由上述三点可知，本实用新型的具备浸泡与清洗蚀刻功能的单晶圆旋转清洗设备可在相同晶圆转盘上执行单晶圆浸泡、旋转清洗、蚀刻与旋干等连续制程，因此本实用新型可有效避免上述多个连续制程之间须仰赖机械手臂不断移动晶圆到相应的独立装置上进行对应制程步骤的问题，进而达到简化晶圆清洗或蚀刻制程，避免制程间繁复移动晶圆而对晶圆造成损伤的缺点，并进而提升晶圆制程的效率与产率。

附图说明

下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1为本实用新型具浸泡与清洗蚀刻功能的具备浸泡与清洗蚀刻功能的单晶圆旋转清洗设备的立体外观图。

图2为本实用新型具备浸泡与清洗蚀刻功能的单晶圆旋转清洗设备上放置晶圆及药液的立体示意图，其中一制程喷嘴位于所述具备浸泡与清洗蚀刻功能的单晶圆旋转清洗设备上方。

图3为本实用新型具备浸泡与清洗蚀刻功能的单晶圆旋转清洗设备的侧面视图。

图4为本实用新型的具备浸泡与清洗蚀刻功能的单晶圆旋转清洗设备的侧面剖视图。

图5为本实用新型的具备浸泡与清洗蚀刻功能的单晶圆旋转清洗设备省略旋转驱动装置的马达的侧面剖视图，其中晶圆承接盘位于晶圆承接位置。

图6为本实用新型的具备浸泡与清洗蚀刻功能的单晶圆旋转清洗设备省略旋转驱动装置的马达的另一侧面剖视图，其中所述晶圆承接盘位于晶圆脱离位置。

图7为本实用新型的具备浸泡与清洗蚀刻功能的单晶圆旋转清洗设备的一实施例的侧面剖视图。

图8为本实用新型的具备浸泡与清洗蚀刻功能的单晶圆旋转清洗设备的另一实施例的侧面剖视图。

具体实施方式

请参照图1至图3，本实用新型具备浸泡与清洗蚀刻功能的具备浸泡与清洗蚀刻功能的单晶圆旋转清洗设备1包括：一旋转驱动装置10、一晶圆转盘20、以及一晶圆承接盘30。

所述晶圆转盘20连接在所述旋转驱动装置10上，经由所述旋转驱动装置10的驱动而旋转，且用于固定一放置于所述晶圆转盘20上表面21的晶圆40。

所述晶圆承接盘30呈环状而环绕设置于所述晶圆转盘20外侧，且用于相对所述晶圆转盘20上升到一晶圆40承接位置或相对所述晶圆转盘20下降到一晶圆脱离位置，所述晶圆承接盘30具有一底盘部31以及一自所述底盘部31的外缘突伸出的外环墙部32。在所述底盘部31与所述外环墙部32之间形成一浸泡槽305，用于容纳所述晶圆40，且所述浸泡槽305能够通过一位于所述晶圆转盘20上方的制程喷嘴80注入药液50或是纯水，以便使药液50涂布于所述晶圆40上而进行清洁或蚀刻等制程。在所述晶圆承接盘30上贯穿形成有一与所述浸泡槽305相连通的容置孔300以用于供所述晶圆转盘20进出所述容置孔300。此外，上述注入到浸泡槽305的药液50可为清洁药液50或是蚀刻药液50，视晶圆制程的需要而变化。此外，上述制程喷嘴80通常为主要的药液50或纯水喷洒装置，可连接一药液或纯水储存容器，并用于在对晶圆40进行浸泡及旋转清洗的步骤中进行药液50或纯水的喷洒。

其中，当所述晶圆承接盘30上升到所述晶圆40承接位置时，所述底盘部31的晶圆接触顶面311对齐所述晶圆转盘20的所述上表面21；当所述晶圆承接盘30下降到所述晶圆脱离位置时，所述底盘部31的所述晶圆接触顶面311低于所述晶圆转盘20的所述上表面21。

详细而言，所述晶圆40承接位置高于所述晶圆脱离位置。当所述晶圆承接盘30在所述晶圆40承接位置时，所述底盘部31能够紧密接触所述晶圆40的底部，以在所述底盘部31与所述晶圆40底部之间形成近似或完全气密或水密状态，藉此避免药液50自所述晶圆40底部下方泄漏到所述晶圆承接盘30之外。当所述晶圆承接盘30位于较低的所述晶圆脱离位置时，所述底盘部31与所述晶圆40底部之间分离而解除气密或水密状态，此时药液50能够流淌入所述晶圆40底部下方，进而被所述晶圆承接盘30所述处的孔隙排放出。

请进一步参照图3,4在本实用新型一较佳实施例中，所述晶圆承接盘30的所述底盘部31的所述晶圆接触顶面311形成有一集液槽33，且所述集液槽33位于所述浸泡槽305下方且与所述浸泡槽305相连通。在本实用新型一较佳实施例中，所述集液槽33为环形，且在所述底盘部31上形成有一介于所述集液槽33与所述容置孔300之间的内环墙部34，以避免药液50或水从所述集液槽33处渗漏到所述容置孔300中。由于所述容置孔300下方对应所述旋转驱动装置10，此处未必会有用于集水的设备，因此所述内环墙部34能够有效避免药液50或水意外从所述容置孔300渗漏。此外，所述集液槽33也可以是复数个而环绕排列在所述容置孔300外围。所述集液槽33主要用来搜集施加在所述晶圆40上的药液50或水，以便进一步从所述晶圆40乘接盘排放及回收药液50或水。

在本实用新型一较佳实施例中，所述内环墙部34的顶端与所述晶圆接触顶面311齐平。

在本实用新型一较佳实施例中，所述集液槽33与所述外环墙部32之间相隔一间距D，如图4所示。通过所述间距D，可使所述底盘部31的所述晶圆接触顶面311具有充分面积来接触所述晶圆40。

在本实用新型一较佳实施例中，所述底盘部31贯穿形成有至少一与所述集液槽33相连通的排液孔35，以用于排放所述集液槽33内的药液50或水。

在本实用新型一较佳实施例中，在所述底盘部31的底面上突伸形成有对应各所述排液孔35的排放管36。所述排放管36可进一步连接外部管线，以用于排放所述集液槽33内的药液50或水到外部的药液50回收设备。

在本实用新型一较佳实施例中，所述底盘部31的所述晶圆接触顶面311为平坦面。所述平坦面能够良好地以大面积接触所述晶圆40底部，形成近似气密或水密的状态，避免药液50或水在还没完全与所述晶圆40表面充分作用达到清洗或蚀刻等用途的状况下就流入所述晶圆40下方的所述集液槽33内，藉此提升晶圆制程的效率。

在本实用新型一较佳实施例中，所述旋转驱动装置10上设置一真空泵连接埠13，且所述晶圆转盘上贯穿形成一与所述真空泵连接埠13相连通的真空吸孔200，且所述真空吸孔200用于固定所述晶圆于所述晶圆转盘20上。

在本实用新型一较佳实施例中，在所述晶圆承接盘30的所述外环墙部32上设置有至少一突伸入所述浸泡槽305内的液体喷嘴37。所述液体喷嘴37用于连接一盛装有纯水的外部注液装置以向浸泡槽305内喷洒纯水而进行清洗晶圆承接盘30。此外，所述液体喷嘴37与所述制程喷嘴80互为独立的装置，可视晶圆清洗蚀刻制程的需要而通过所述液体喷嘴37及所述制程喷嘴80的其一喷洒药液50或纯水，或者，两者也分别在不同清洗步骤中喷洒不同种类的药液50或纯水。

请参照图7，在本实用新型一较佳实施例中，所述晶圆承接盘30连接一升降驱动机构60，且所述升降驱动机构60用于驱动所述晶圆承接盘30相对所述晶圆转盘20进行上升或下降。

请参照图8，在本实用新型另一较佳实施例中，所述晶圆转盘20连接一升降驱动机构60，且所述升降驱动机构60用于驱动所述晶圆转盘20相对所述晶圆承接盘30进行上升或下降。此时，所述晶圆转盘20通过滑动件(气压缸、伸缩管等)等机构而能相对旋转驱动装置10上下滑动，例如通过滑动套筒套设在所述旋转驱动装置10的转轴上下滑动。此时，所述晶圆承接盘30通过其他固定件固定到所述驱动旋转装置或是地面上而不上下作动。

在本实用新型一较佳实施例中，所述升降驱动机构60通过一支架12固定在所述旋转驱动装置10上，如图8所示。此外，在本实用新型一较佳实施例中，所述升降驱动机构60为气压缸、液压缸、电磁阀、以及马达的其中一种。

在本实用新型一较佳实施例中，所述旋转驱动装置10包括一马达11，所述马达11以一转轴111连接所述晶圆转盘20以用于驱动所述晶圆转盘20进行旋转。所述马达11可为变速马达11以便根据所采用的晶圆40、药液50、制程的种类不同而调整转速，让所述晶圆转盘20能够以适当的速度进行旋转并达到高效的药液50涂布或旋干效果。

本实用新型具备浸泡与清洗蚀刻功能的单晶圆旋转清洗设备1至少具有下列优点：

1、本实用新型具备浸泡与清洗蚀刻功能的单晶圆旋转清洗设备1，在晶圆转盘20外围设置一环绕所述晶圆转盘20的晶圆承接盘30，所述晶圆承接盘30呈环形而能容纳晶圆转盘20，所述晶圆承接盘30外缘为高起之外环墙部32，当所述晶圆承接盘30上升到所述晶圆40承接位置而与所述晶圆转盘20具相同高度时，所述晶圆承接盘30恰可紧密支撑与包围晶圆40侧面与底部并使晶圆40封闭所述晶圆承接盘30中央的容置孔300，使得喷洒在晶圆40上方的药液50能在所述浸泡槽305中维持稳定液位而不会从所述容置孔300泄漏流失，进而使药液50在浸泡槽305中发挥对晶圆40进行充分浸泡效果。

2、当上述浸泡步骤完成后，所述晶圆承接盘30可下降到所述晶圆脱离位置，以使晶圆40相对所述晶圆承接盘30升起，进而使药液50流入所述晶圆承接盘30的集液槽33，并进一步自排液孔35排出。或者，所述容置孔300也可设计为具有引流、排液的效果。当所述晶圆承接盘30下降到所述晶圆脱离位置后，所述旋转驱动装置10可驱动所述晶圆转盘20连同被真空吸力固定在所述晶圆转盘20上的晶圆40进行后续清洗与旋干步骤，以达到对晶圆40的旋转清洗与干燥效果。

3、根据晶圆制程的需要，由晶圆40上方制程喷嘴80注入到所述浸泡槽305内到晶圆40上的药液50可以是清洗液或蚀刻液，也可以是去离子水(Deionized Water，DI水)。若所述药液50为蚀刻液，则位于所述晶圆40承接位置的所述晶圆承接盘30能够维持蚀刻液的液位而使蚀刻液充分发挥清洗蚀刻效果。待清洗蚀刻步骤完成后，所述晶圆承接盘30再下降至所述晶圆脱离位置以便使蚀刻液能够自所述晶圆承接盘30处排出。

Claims (15)

1.一种具备浸泡与清洗蚀刻功能的单晶圆旋转清洗设备，其特征在于，包括：

一旋转驱动装置；

一晶圆转盘，连接在所述旋转驱动装置上，经由所述旋转驱动装置的驱动而旋转，且用于固定一放置于所述晶圆转盘的上表面的晶圆；以及

一晶圆承接盘，呈环状而环绕设置于所述晶圆转盘外侧，且用于相对所述晶圆转盘上升到一晶圆承接位置或相对所述晶圆转盘下降到一晶圆脱离位置，所述晶圆承接盘具有一底盘部以及一自所述底盘部的外缘突伸出的外环墙部，在所述底盘部与所述外环墙部之间形成一浸泡槽，用于容纳所述晶圆，在所述晶圆承接盘上贯穿形成有一与所述浸泡槽相连通的容置孔以用于供所述晶圆转盘进出所述容置孔；

其中，当所述晶圆承接盘上升到所述晶圆承接位置时，所述底盘部的晶圆接触顶面对齐所述晶圆转盘的所述上表面；当所述晶圆承接盘下降到所述晶圆脱离位置时，所述底盘部的所述晶圆接触顶面低于所述晶圆转盘的所述上表面。

2.根据权利要求1所述的具备浸泡与清洗蚀刻功能的单晶圆旋转清洗设备，其中所述晶圆承接盘的所述底盘部的所述晶圆接触顶面形成有一集液槽，且所述集液槽位于所述浸泡槽下方且与所述浸泡槽相连通。

3.根据权利要求2所述的具备浸泡与清洗蚀刻功能的单晶圆旋转清洗设备，其中所述集液槽为环形，且在所述底盘部上形成有一介于所述集液槽与所述容置孔之间的内环墙部。

4.根据权利要求3所述的具备浸泡与清洗蚀刻功能的单晶圆旋转清洗设备，其中所述内环墙部的顶端与所述晶圆接触顶面齐平。

5.根据权利要求2所述的具备浸泡与清洗蚀刻功能的单晶圆旋转清洗设备，其中所述集液槽与所述外环墙部之间相隔一间距。

6.根据权利要求2所述的具备浸泡与清洗蚀刻功能的单晶圆旋转清洗设备，其中所述底盘部贯穿形成有至少一与所述集液槽相连通的排液孔。

7.根据权利要求6所述的具备浸泡与清洗蚀刻功能的单晶圆旋转清洗设备，其中在所述底盘部的底面上突伸形成有对应各所述排液孔的排放管。

8.根据权利要求1所述的具备浸泡与清洗蚀刻功能的单晶圆旋转清洗设备，其中所述底盘部的所述晶圆接触顶面为平坦面。

9.根据权利要求1所述的具备浸泡与清洗蚀刻功能的单晶圆旋转清洗设备，其中所述旋转驱动装置上设置一真空泵连接埠，且所述晶圆转盘上贯穿形成一与所述真空泵连接埠相连通的真空吸孔，且所述真空吸孔用于固定所述晶圆于所述晶圆转盘上。

10.根据权利要求1所述的具备浸泡与清洗蚀刻功能的单晶圆旋转清洗设备，其中在所述晶圆承接盘的所述外环墙部上设置有至少一突伸入所述浸泡槽内的液体喷嘴。

11.根据权利要求1所述的具备浸泡与清洗蚀刻功能的单晶圆旋转清洗设备，其中所述晶圆承接盘连接一升降驱动机构，且所述升降驱动机构用于驱动所述晶圆承接盘，相对所述晶圆转盘进行上升或下降。

12.根据权利要求1所述的具备浸泡与清洗蚀刻功能的单晶圆旋转清洗设备，其中所述晶圆转盘连接一升降驱动机构，且所述升降驱动机构用于驱动所述晶圆转盘，相对所述晶圆承接盘进行上升或下降。

13.根据权利要求11或12所述的具备浸泡与清洗蚀刻功能的单晶圆旋转清洗设备，其中所述升降驱动机构固定在所述旋转驱动装置上。

14.根据权利要求11或12所述的具备浸泡与清洗蚀刻功能的单晶圆旋转清洗设备，其中所述升降驱动机构为气压缸、液压缸、电磁阀、以及马达的其中一种。

15.根据权利要求1至10项中任一项所述的具备浸泡与清洗蚀刻功能的单晶圆旋转清洗设备，其中所述旋转驱动装置包括一马达，所述马达以一转轴连接所述晶圆转盘以用于驱动所述晶圆转盘进行旋转。

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