TW201725641A - 單晶圓溼式處理裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供之單晶圓溼式處理裝置,用於防止晶圓邊緣之底面遭受化學液或腐蝕性氣體之腐蝕,其包括一旋轉夾頭、一背洗座及一環形氣體噴嘴。該背洗座包括一環形平面,該環形平面與該晶圓之一底面具有一預定間距。該環形氣體噴嘴開設於該背洗座之該環形平面上,並與該晶圓邊緣距離一預定距離,且噴出氣體之方向與該環形平面夾一預定夾角,用以在該環形平面與該晶圓之該底面之間形成氣牆。該預定間距介於2mm至5mm,該預定距離介於10mm至15mm,該預定夾角介於30度至45度,可得最佳的晶圓底面保護效果。
Description
本發明係關於一種晶圓處理裝置,尤指一種適用於用於防止晶圓邊緣之底面腐蝕之單晶圓溼式處理裝置。
一般微電子元件是製造於半導體晶圓之正面或裝置面。在半導體晶圓的製程中,需要對半導體晶圓之正面進行多道製程處理步驟,例如對晶圓的表面噴灑處理液(例如化學品或去離子水等),以進行晶圓之蝕刻、清洗等濕式處理程序。請參照第1圖,第1圖為習知的旋轉蝕刻清洗機台之剖面示意圖。習知的旋轉蝕刻清洗機台10包括一蝕刻腔體12,蝕刻腔體12中設有一載台14用以承載及固定一晶圓W,載台14下方之轉軸16可依各種製程參數之設定需求,進行高低速旋轉,進而帶動晶圓W旋轉,蝕刻液19則由晶圓W上方的液體供給單元18流下,以對晶圓W之正面進行蝕刻。
再進行上述蝕刻時,如果是在晶圓W低轉速之製程參數條件下,則晶圓W正面之化學液膜或腐蝕性氣體,有可能因旋轉離心力降低,會由晶圓W邊緣流到晶圓W之底面及載台14上,進而產生腐蝕現象,而且在晶圓W底面形成腐蝕污染物,例如金屬微粒、殘留物或薄膜等等。若上述物質未移除,將會破壞或污染晶圓正面之元件。舉例來說,某些用於製程之金屬材質,例如銅,可能自晶圓底面回沾至晶圓正面,如此將造成微電
子元件產生缺陷,以及降低製造上之良率。故進行上述溼式製程時,針對晶圓W底面之保護措施是設備在設計上至關重要的考量點。
有鑑於此,為了防止晶圓邊緣之底面腐蝕,本發明之目的在於提供一種單晶圓溼式處理裝置,其透過環形氣體噴嘴對晶圓邊緣之底面產生氣牆,以隔離蝕刻液或腐蝕性氣體對晶圓底面之腐蝕,克服了習知技術中晶圓背面污染的問題。
為達成上述目的,本發明提供之單晶圓溼式處理裝置用於防止晶圓邊緣之底面腐蝕,其包括一旋轉夾頭、一背洗座及一環形氣體噴嘴。該旋轉夾頭用於固持並旋轉一晶圓。該背洗座設置於該旋轉夾頭周圍,包括一環形平面,該環形平面與該晶圓之一底面具有一預定間距,背洗座於該環形平面之外週緣處為一直角結構。該環形氣體噴嘴開設於該背洗座之該環形平面上,並與該晶圓邊緣相距一預定距離,且噴出氣體之方向與該環形平面夾一預定夾角,用以在該環形平面與該晶圓之該底面之間形成氣牆。該預定間距介於2mm至5mm,該預定距離介於10mm至15mm,該預定夾角介於30度至45度。
在一較佳實施例中,該環形平面之外週緣約等於該晶圓邊緣,且該直角結構約切齊該晶圓邊緣。
在一較佳實施例中,該預定間距為3mm。
在一較佳實施例中,該預定距離為13mm。
在一較佳實施例中,該預定夾角為40度。
在一較佳實施例中,該環形氣體噴嘴為在該背洗座上之一
環形斜縫結構。
在一較佳實施例中,該環形氣體噴嘴用於噴出氮氣,且噴出氮氣之流量介於100LPM(公升/分鐘)至150LPM。較佳地,噴出氮氣之流量為120LPM。
在一較佳實施例中,該單晶圓溼式處理裝置進一步包括一內環形氣體噴嘴,其開設於該背洗座之該環形平面上,並與該環形氣體噴嘴呈同心圓,用以在該環形平面與該晶圓之該底面之間形成氣牆。
在一較佳實施例中,該單晶圓溼式處理裝置進一步包括一純水噴頭,該純水噴頭開設於該背洗座之該環形平面上,用於對該晶圓邊緣之該底面沖洗。
相較於習知技術,本發明之單晶圓溼式處理裝置透過設置該預定間距介於2mm至5mm,該預定距離介於10mm至15mm,該預定夾角介於30度至45度,而可最佳化阻隔欲流到晶圓底面的蝕刻液或腐蝕性氣體,而得到極佳的保護效果。另外,較佳地,設定該預定間距為3mm、該預定距離為13mm、預定夾角為40度及噴出氮氣之流量為120LPM,可得最佳的晶圓底面保護效果。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂,配合所附圖式,作詳細說明如下:
10‧‧‧習知的旋轉蝕刻清洗機台
12‧‧‧蝕刻腔體
14‧‧‧載台
16‧‧‧轉軸
18‧‧‧液體供給單元
19‧‧‧蝕刻液
20‧‧‧第一較佳實施例之單晶圓溼式處理裝置
22‧‧‧旋轉夾頭
24‧‧‧背洗座
26‧‧‧環形氣體噴嘴
27‧‧‧內環形氣體噴嘴
28‧‧‧純水噴頭
32‧‧‧邊緣
34‧‧‧底面
40‧‧‧第二較佳實施例之單晶圓溼式處理裝置
242‧‧‧環形平面
244‧‧‧外週緣
262‧‧‧環形斜縫結構
271‧‧‧第一氣源
272‧‧‧第二氣源
C‧‧‧預定夾角
D‧‧‧預定距離
R‧‧‧直角結構
P‧‧‧預定間距
W‧‧‧晶圓
第1圖為習知的旋轉蝕刻清洗機台之剖面示意圖。
第2圖為本發明之第一較佳實施例之單晶圓溼式處理裝置之俯視示意
圖。
第3圖為第2圖沿A-A’線段之剖面示意圖。
第4圖為第3圖之背洗座與晶圓之局部放大圖。
第5圖為本發明之第二較佳實施例之單晶圓溼式處理裝置之俯視示意圖。
第6圖為第5圖沿B-B’線段之剖面示意圖。
本發明之數個較佳實施例藉由所附圖式與下面之說明作詳細描述,在不同的圖式中,相同的元件符號表示相同或相似的元件。
請參照第2圖及第3圖,第2圖為本發明之第一較佳實施例之單晶圓溼式處理裝置之俯視示意圖,第3圖為第2圖沿A-A’線段之剖面示意圖。如圖所示,本第一較佳實施例之單晶圓溼式處理裝置20用於防止晶圓邊緣32之底面34受到蝕刻液19或氣體腐蝕。為了清楚表示,第2圖未示出晶圓W。詳細而言,如第3圖所示,本實施例之單晶圓溼式處理裝置20包括一旋轉夾頭22、一背洗座24、一環形氣體噴嘴26及一純水噴頭28。上述元件可設置於一蝕刻腔體(圖未示)中,旋轉夾頭22上還設有液體供給單元18,以提供蝕刻液19或清潔液等流體。
如第3圖所示,該旋轉夾頭(Chuck)22用於固持並旋轉晶圓W,較佳地,旋轉夾頭22可產生一真空負壓以吸取固定住晶圓W。此外,旋轉夾頭22連接至一可作高低速旋轉的轉軸16,用以旋轉晶圓W。
如第2圖及第3圖所示,該背洗座24設置於該旋轉夾頭22周圍,背洗座24包括一環形平面242,該環形平面242與該晶圓W之底面34具
有一預定間距P,即環形平面242稍低於旋轉夾頭22之平面,使得晶圓W不會接觸到環形平面242。該預定間距P介於2mm至5mm,可得較佳的防止侵蝕效果,在本實施例中,該預定間距P為3mm。背洗座24於該環形平面242之外週緣244處為一直角結構R,也就是說,本實施例的背洗座24於該環形平面242之外週緣244不會有弧形或導角的結構,以防止氣流擾流而侵蝕晶圓W之底面34。值得注意的是,該環形平面242之外週緣244約等於該晶圓邊緣32,且該直角結構R約切齊該晶圓邊緣32,即環形平面242之外週緣244約等於晶圓W之直徑定義出之圓形。
請參照第4圖,第4圖為第3圖之背洗座24與晶圓之局部放大圖。該環形氣體噴嘴26開設於該背洗座24之該環形平面242上,並與該晶圓邊緣32相距一預定距離D,且噴出氣體(圖未示)之方向(即開口之切線方向)與該環形平面242夾一預定夾角C,用以在該環形平面242與該晶圓W之該底面34之間形成氣牆或氣墊,而可阻隔蝕刻液19或者氣體對晶圓之底面34的侵蝕。具體而言,該環形氣體噴嘴26為在該背洗座24上之一環形斜縫結構262。進一步而言,該預定距離D介於10mm至15mm,可得較佳的氣牆或氣墊效果,在本實施例中,該預定距離D為13mm。此外,預定夾角C夾角介於30度至45度,同樣可得較佳的氣牆或氣墊效果,在本實施例中,該預定夾角C為40度。值得一提的是,該環形氣體噴嘴26用於噴出氮氣,且噴出氮氣之流量介於100LPM(公升/分鐘)至150LPM,可得較佳地氣牆形成效果。在此實施例中,噴出氮氣之流量為120LPM。
請參照第2圖,除了利用上述環形氣體噴嘴26阻隔蝕刻液19或者氣體外,本實施例之單晶圓溼式處理裝置20進一步包括純水噴頭28,
該純水噴頭28開設於該背洗座24之該環形平面上242,用於噴出去離子水(DI water)對該晶圓邊緣32之該底面34沖洗,進一步保護底面34。
請參照第5圖及第6圖,第5圖為本發明之第二較佳實施例之單晶圓溼式處理裝置之俯視示意圖,第6圖為第5圖沿B-B’線段之剖面示意圖。本實施例之單晶圓溼式處理裝置40用於防止晶圓邊緣32之底面34受到蝕刻液19或氣體腐蝕。本實施例之單晶圓溼式處理裝置40包括旋轉夾頭22、背洗座24、環形氣體噴嘴26、純水噴頭28及一內環形氣體噴嘴27。上述元件可設置於蝕刻腔體(圖未示)中,旋轉夾頭22上還設有液體供給單元18,以提供蝕刻液19或清潔液等流體。與上述第一實施例不同的是,本實施例之單晶圓溼式處理裝置40進一步包括內環形氣體噴嘴27,內環形氣體噴嘴27開設於該背洗座24之該環形平面242上,並與該環形氣體噴嘴26呈同心圓,用以在該環形平面242與該晶圓W之該底面34之間形成氣牆,以進一步加強氣體(如酸氣)的阻隔。
進一步而言,透過設置於環形氣體噴嘴26內圈的內環形氣體噴嘴27,第二較佳實施例之單晶圓溼式處理裝置40可用於大尺寸的晶圓如12、18吋等,而得到較佳的防止侵蝕效果。另外,該環形氣體噴嘴26及內環形氣體噴嘴27可分別連接至第一氣源271及第二氣源272。第一氣源271及第二氣源272可同時供給氮氣給環形氣體噴嘴26及內環形氣體噴嘴27,也可分別控制第一氣源271及第二氣源272,而不同時供給氮氣,或者只供給環形氣體噴嘴26及內環形氣體噴嘴27兩者其中之一。
綜上所述,本發明之單晶圓溼式處理裝置20、40透過設置該預定間距P介於2mm至5mm,該預定距離D介於10mm至15mm及該預定夾
角C介於30度至45度,而可最佳化阻隔欲流到晶圓W之底面34的蝕刻液19或氣體,而得到極佳的保護效果。另外,較佳地,設定該預定間距為3mm、該預定距離為13mm、預定夾角為40度及噴出氮氣之流量為120LPM,可得最佳的底面34保護效果。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作各種之變更和潤飾。因此,本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
16‧‧‧轉軸
18‧‧‧液體供給單元
19‧‧‧蝕刻液
20‧‧‧第一較佳實施例之單晶圓溼式處理裝置
22‧‧‧旋轉夾頭
24‧‧‧背洗座
26‧‧‧環形氣體噴嘴
32‧‧‧邊緣
34‧‧‧底面
242‧‧‧環形平面
R‧‧‧直角結構
P‧‧‧預定間距
W‧‧‧晶圓
Claims (10)
- 一種單晶圓溼式處理裝置,用於防止晶圓邊緣之底面腐蝕,包括:一旋轉夾頭,用於固持並旋轉一晶圓;一背洗座,設置於該旋轉夾頭周圍,包括一環形平面,該環形平面與該晶圓之一底面具有一預定間距,背洗座於該環形平面之外週緣處為一直角結構;以及一環形氣體噴嘴,開設於該背洗座之該環形平面上,並與該晶圓邊緣相距一預定距離,且噴出氣體之方向與該環形平面夾一預定夾角,用以在該環形平面與該晶圓之該底面之間形成氣牆;其中該預定間距介於2mm至5mm,該預定距離介於10mm至15mm,該預定夾角介於30度至45度。
- 如申請專利範圍第1項所述之單晶圓溼式處理裝置,其中該環形平面之外週緣約等於該晶圓邊緣,且該直角結構約切齊該晶圓邊緣。
- 如申請專利範圍第1項所述之單晶圓溼式處理裝置,其中該預定間距為3mm。
- 如申請專利範圍第1項所述之單晶圓溼式處理裝置,其中該預定距離為13mm。
- 如申請專利範圍第1項所述之單晶圓溼式處理裝置,其中該預定夾角為40度。
- 如申請專利範圍第1項所述之單晶圓溼式處理裝置,其中該環形氣體噴嘴為在該背洗座上之一環形斜縫結構。
- 如申請專利範圍第1項所述之單晶圓溼式處理裝置,其中該環形氣體噴嘴用於噴出氮氣,且噴出氮氣之流量介於100LPM(公升/分鐘)至150LPM。
- 如申請專利範圍第7項所述之單晶圓溼式處理裝置,其中噴出氮氣之流量為120LPM。
- 如申請專利範圍第1項所述之單晶圓溼式處理裝置,進一步包括一內環形氣體噴嘴,其開設於該背洗座之該環形平面上,並與該環形氣體噴嘴呈同心圓,用以在該環形平面與該晶圓之該底面之間形成氣牆。
- 如申請專利範圍第1項所述之單晶圓溼式處理裝置,進一步包括一純水噴頭,該純水噴頭開設於該背洗座之該環形平面上,用於對該晶圓邊緣之該底面作沖洗。
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2016
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