TWI645913B - 液體製程裝置 - Google Patents

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吳庭宇
蔡文平
劉茂林
李威震
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辛耘企業股份有限公司
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Abstract

一種液體製程裝置,用以對一晶圓的表面供給一液體以進行液體製程。液體製程裝置包括一基座、一旋轉軸、一固定件、一液體供給件、一防漏件和一氣體供應件。旋轉軸連接基座且具有一軸內通道。固定件連接旋轉軸且用以固定晶圓,固定件具有一穿設的通孔,通孔與軸內通道連通。液體供給件提供液體至晶圓的表面。防漏件與通孔連通。氣體供應件連通防漏件且提供一氣體源至固定件。當液體從固定件的通孔進入旋轉軸時,液體流向防漏件中,以防止液體流向氣體供應件。

Description

液體製程裝置
本發明係關於一種液體製程裝置,特別是一種可防止液體不當的流進液體製程裝置內部而造成設備毀損的液體製程裝置。
在製作半導體晶圓的過程中,會需要將晶圓放在液體製程機台上,讓晶圓在液體製程機台上旋轉,並且使液體製程機台對晶圓之表面施加酸液以進行蝕刻;待蝕刻製程結束後,會再使液體製程機台對晶圓之表面施加清洗液以進行清潔。一般的液體製程機台具有一旋轉平台、一抽氣通道和一抽氣機。抽氣通道的一端連通抽氣機,另一端穿過旋轉平台,如此一來,當抽氣機抽氣時,抽氣通道設於旋轉平台的一端會產生吸引力;藉此,放置在旋轉平台上的晶圓會被該吸引力吸住,而不會在旋轉時被甩出旋轉平台。
然而,若是晶圓上有裂縫,則液體製程機台在對旋轉的晶圓之表面施加液體時,液體可能會穿過裂縫而被抽氣通道的吸引力吸住,此時,被抽氣通道吸到的液體,便會經由抽氣通道而滲入抽氣機或液體製程機台內部的其他元件內,而造成液體製程機台的元件毀損。
因此,有必要提供一種新的液體製程機台,其可防止液體不當的流進液體製程機台內部而造成設備毀損。
本發明之主要目的係在提供一種可防止液體不當的流進液體製程裝置內部而造成設備毀損的液體製程裝置。
為達成上述之目的,本發明之一種液體製程裝置,用以對一晶圓的表面供給一液體以進行液體製程。液體製程裝置包括一基座、一旋轉軸、一固定件、一液體供給件、一防漏件和一氣體供應件。旋轉軸連接基座且具有一軸內通道。固定件連接旋轉軸且用以固定晶圓,固定件具有一穿設的通孔,通孔與軸內通道連通。液體供給件提供液體至晶圓的表面。防漏件與通孔連通。氣體供應件連通防漏件且提供一氣體源至固定件。當液體從固定件的通孔進入旋轉軸時,液體流向防漏件中,以防止液體流向氣體供應件。
根據本發明之一實施例,防漏件包括一氣液分離單元以及一開關件,氣液分離單元與通孔連通,以使由通孔進入旋轉軸的液體儲存於氣液分離單元。開關件包括一排液通道,開關件透過排液通道與氣液分離單元連通,以控制由氣液分離單元排出的液體流量。
根據本發明之一實施例,氣體供應件包括一氣體通道,氣體供應件透過氣體通道與氣液分離單元連通。
根據本發明之一實施例,防漏件更包括一偵測件,偵測件設置於氣液分離單元之一側以偵測氣液分離單元內的液體之容量。
根據本發明之一實施例,其中偵測件為一液位偵測器或一液重偵測器。
根據本發明之一實施例,氣液分離單元設置於軸內通道,防漏件包括一第一氣液通道,且防漏件透過第一氣液通道與通孔連通。
根據本發明之一實施例,氣液分離單元設置於基座遠離旋轉軸的一側,防漏件包括一第二氣液通道,防漏件透過第二氣液通道與軸內通道的一端連通。
根據本發明之一實施例,其中防漏件透過第二氣液通道與通孔連通。
根據本發明之一實施例,該液體製程裝置更包括一驅動件,驅動件驅動該旋轉軸進行旋轉。
根據本發明之一實施例,氣體供應件提供的氣體源為一正壓氣體或一負壓氣體。
根據本發明之一實施例,其中該旋轉軸為一旋轉馬達。
根據本發明之一實施例,液體製程裝置更包括一液體收集件,液體收集件設置於基座且收集由旋轉軸帶動晶圓旋轉時所噴出之液體。
為能讓 貴審查委員能更瞭解本發明之技術內容,特舉較佳具體實施例說明如下。
以下請一併參考圖1至圖2關於本發明之第一實施例之液體製程裝置。圖1係本發明之第一實施例之液體製程裝置之示意圖;圖2係本發明之第一實施例之液體和氣體在氣液分離單元中分離的示意圖。
在本發明之第一實施例之中,如圖1和圖2所示,本發明之液體製程裝置1是用以對一晶圓W的表面供給一液體L以進行液體製程。液體L例如為酸液或清洗液,其可施加在晶圓W的表面以進行蝕刻或清洗之液體製程。液體製程裝置1包括一固定件10、一旋轉軸20、一防漏件30、一氣體供應件40、一液體供給件50、一液體收集件60和一基座70。
在本發明之第一實施例之中,固定件10是用以固定和承載晶圓W的平台。固定件10具有一穿設的通孔11,通孔11連通旋轉軸20的內部。固定件10也可和旋轉軸20、防漏件30及氣體供應件40配合而在固定件10表面產生吸引力,該吸引力可吸引而固定晶圓W。然而,固定件10固定晶圓W的方式並不以上述為限,固定件10亦可設計為具有吹氣效能,以透過習知的吹氣懸浮方式來固定晶圓W,或是設計為具有爪夾,以夾取晶圓W周圍來固定晶圓W。
在本發明之第一實施例之中,旋轉軸20連接固定件10的底部,旋轉軸20用以帶動固定件10旋轉。旋轉軸20包括一軸內通道22。軸內通道22用以容納液體製程裝置1的一部分元件,軸內通道22頂端設有一開孔,開孔對齊通孔11,藉此,軸內通道22連通固定件10之通孔11。於本實施例中,僅以單個通孔11以及對齊設置作為舉例,可依實際需求而設置複數個通孔11和非對齊的方式設置,例如傾斜角度設置通孔11,並不以本案之舉例為限。於本發明中,液體製程裝置1更包括一驅動件90,驅動件90用以驅動旋轉軸20,以使旋轉軸20整體旋轉,以進而帶動固定件10旋轉,驅動件90位於軸內通道22之底部;但驅動件90所在位置不以上述為限,其亦可設計成位於旋轉軸20底部的外側。於本實施例中,驅動件90可為一旋轉馬達。於一實施例中,旋轉軸20可為一旋轉馬達,例如旋轉軸20本身為旋轉馬達。
在本發明之第一實施例之中,防漏件30用以收集從通孔11流入旋轉軸20內部的液體L,以防止液體L滲入液體製程裝置1的其他元件內而造成元件毀損。第一實施例之防漏件30連通固定件10之通孔11,並且一部分的防漏件30位於軸內通道22內,另一部分的防漏件30延伸至旋轉軸20外而位於基座70下方。防漏件30包括一氣液分離單元31、一開關件33、一偵測件34和一第一氣液通道35。氣液分離單元31例如為一瓶狀的結構,氣液分離單元31與通孔11連通,氣液分離單元31用以使從通孔11流入旋轉軸20內部的液體L和氣體互相分離,並用以使由通孔進入旋轉軸20的液體L儲存於氣液分離單元31內部。氣液分離單元31位於軸內通道22內。開關件33包括一排液通道331,開關件33透過排液通道331與氣液分離單元31連通,以控制由氣液分離單元31排出的液體流量,開關件33尾端具有閥門。排液通道331由軸內通道22延伸而穿過基座70,開關件33尾端之閥門顯露至基座70底部,開關件33用以供使用者開啟閥門而將氣液分離單元31所積存的液體L排出。偵測件34設置於氣液分離單元31之一側,以偵測氣液分離單元31內的液體L之容量,偵測件34例如為液重偵測器,其為具有偵測液體重量功能的電子訊號發射器,其用以偵測氣液分離單元31內部的液體L容量是否過高;當氣液分離單元31內部的液體L容量高達一定程度時,液重偵測器之偵測件34會對應得偵測到氣液分離單元31內部的液體L之重量已達到警示程度,此時,偵測件34會傳送電子訊號至外部的電腦(圖未示),以告知使用者必須開啟開關件33之閥門以排出氣液分離單元31所積存的液體L。然而,偵測件34的偵測功能並不限定為偵測液體重量功能,偵測件34也可以設計為液位偵測器,其為具有偵測液體的水位高度功能的電子訊號發射器;藉此,當氣液分離單元31內部的液體L的水位高到會碰觸到液位偵測器之偵測件34時,偵測件34會對應得偵測到液體L的水位,此時,偵測件34會傳送電子訊號至外部的電腦(圖未示),以告知使用者必須開啟開關件33之閥門以排出氣液分離單元31所積存的液體L。另外,開關件33之閥門也可以設計為電子式的閥門,電子式的閥門可接收偵測件34傳送的電子訊號,以使閥門自動開啟而讓氣液分離單元31所積存的液體L流出,如此一來可以更進一步得節省使用者的操作人力。第一氣液通道35用以使氣體和液體L流動,防漏件30之氣液分離單元31透過第一氣液通道35與通孔11連通。
在本發明之第一實施例之中,如圖1和圖2所示,氣體供應件40包括一氣體通道41,氣體供應件40透過氣體通道41與氣液分離單元31之頂部連通。氣體供應件40用以經由氣體通道41、氣液分離單元31、第一氣液通道35和通孔11所形成的連通線路而提供一氣體源至固定件10,氣體供應件40提供的氣體源為一負壓氣體;藉此,氣體供應件40可以在固定件10的外表面產生吸引力,以固定位於固定件10上的晶圓W。然而,氣體供應件40提供的氣體源也可以是一正壓氣體,其可以在固定件10的外表面用吹氣懸浮的方式固定位於固定件10上的晶圓W。
需注意的是,防漏件30之氣液分離單元31、開關件33、偵測件34和第一氣液通道35以及氣體供應件40雖然位於軸內通道22,但氣液分離單元31、開關件33、偵測件34和第一氣液通道35以及氣體供應件40並未緊貼旋轉軸20,因此氣液分離單元31、開關件33、偵測件34和第一氣液通道35以及氣體供應件40不會受到旋轉軸20帶動而跟著旋轉。
在本發明之第一實施例之中,液體供給件50位於固定件10上方,液體供給件50用以供給液體L至晶圓W的表面,以對晶圓W的表面進行液體製程。基座70連接旋轉軸20、液體供給件50和液體收集件60。基座70包括一圓環型的側壁71,側壁71環繞旋轉軸20。基座70用以支撐固定件10、旋轉軸20、防漏件30、氣體供應件40、液體供給件50和液體收集件60。液體收集件60用以收集由旋轉軸20帶動晶圓W旋轉時所噴出之液體L。液體收集件60包括兩個環狀的收集環61、61a,該兩個收集環61、61a可以分別在側壁71上升降。當內側的收集環61a升起時,內側的收集環61a可以收集旋轉的晶圓W所甩出的液體L;當內側的收集環61a降下時,外側的收集環61可以收集旋轉的晶圓W所甩出的液體L;藉此,使用者可以控制兩個收集環61、61a升降而收集不同的液體製程所使用的液體L,於本實施例中,僅以兩個收集環61、61a作為舉例,可依實際需求而增減不同數量的收集還,並不以本案之舉例為限。
需注意的是,本發明之旋轉軸20、防漏件30、氣體供應件40、液體供給件50和液體收集件60皆和外部電腦電性連接,因此,使用者可以運用外部電腦以控制旋轉軸20、防漏件30、氣體供應件40、液體供給件50和液體收集件60運作。然而,使用外部電腦而控制元件運作係本領域之通常知識,且其並非本案之重點,故不多做贅述。
當使用者需要運用本發明之液體製程裝置1以對晶圓W進行液體製程時,使用者可以運用外部電腦控制氣體供應件40提供的負壓氣體之氣體源,此時,通孔11會產生吸收氣體的吸引力,使得外部氣體從通孔11進入旋轉軸20內的第一氣液通道35,再經由第一氣液通道35進入氣液分離單元31,再經由氣體通道41進入氣體供應件40(如圖2的氣體流動方向A所示)。接著,使用者可以將晶圓W放置在固定件10上,此時通孔11處產生的吸引力會吸住晶圓W。如此一來,可以使晶圓W穩固得位於固定件10,因此,使用者可以在使用外部電腦控制旋轉軸20旋轉以帶動固定件10旋轉,並控制液體供給件50對晶圓W噴灑液體L以進行液體製程。
如圖2所示,若是晶圓W上有裂縫Y時,液體供給件50對晶圓W噴灑的液體L可能會經由裂縫Y而被通孔11處產生的吸引力吸引,而流進旋轉軸20內的第一氣液通道35。當液體L從第一氣液通道35進入氣液分離單元31時,液體L會受重力影響而流向氣液分離單元31的底部,並流入開關件33。因此,流進旋轉軸20內的第一氣液通道35的液體L和氣體會彼此分開,且液體L會積存在氣液分離單元31和開關件33之排液通道331內,液體L不會再經由氣體通道41進入氣體供應件40及液體製程裝置1的其他元件內而使得元件毀損。若是氣液分離單元31和開關件33所積存的液體L過多而達到一定重量或水位,則偵測件34也可以偵測液體L已達到一定重量或水位,並傳送電子訊號給外部電腦,以告知使用者必須開啟開關件33之閥門而取出氣液分離單元31之底部所積存的液體L。
以下請一併參考圖3和圖3a關於本發明之第二實施例之液體製程裝置。圖3係本發明之第二實施例之液體製程裝置之示意圖。圖3a係本發明之第二實施例之具有另一態樣的第二氣液通道的液體製程裝置之示意圖。
在本發明之第二實施例之中,如圖3所示,第二實施例與第一實施例的差別在於,氣液分離單元31a並非設置於軸內通道22a,而是設置於基座70a遠離旋轉軸20a的一側。於此實施例,為設置於基座70a的下方。於另一實施例,為設置於旋轉軸20a之外。上述氣液分離單元31a設置位置可依實際需求而改變,並不以此為限。旋轉軸20a裡不需容納氣液分離單元31a,故旋轉軸20a之高度可設計為較短的高度,且基座70a的側壁71a也可以一併設計為較短的高度,故基座70a之上部結構的設計要求較為彈性。第二實施例的液體製程裝置1a之防漏件30a具有一第二氣液通道36,防漏件30a之氣液分離單元31a透過第二氣液通道36與軸內通道22a的一端連通。開關件33a之排液通道331a可以配合氣液分離單元31a位置的變更,而對應得設計為較短的長度。氣體供應件40a之位置和氣體通道41a的位置可以配合氣液分離單元31a位置的變更,而對應得改變位置而位於基座70a的下方。若是有液體L經由通孔11流入軸內通道22a,液體L會受重力帶動而流向第二氣液通道36,並落入氣液分離單元31a之底部。當氣體受到氣體供應件40a吸引而經由通孔11流入軸內通道22a,氣體會持續受吸引而流入第二氣液通道36和氣液分離單元31a,再經由氣體通道41a而被吸入氣體供應件40a。因此第二實施例之液體製程裝置1a也可以使流進旋轉軸20a內的液體L和氣體會彼此分離,讓液體L積存在氣液分離單元31a和開關件33a之排液通道331a內。
根據本發明之一實施例,如圖3a所示,第二氣液通道36a也可設計為具有較長的長度以連接通孔11。若是有液體L經由通孔11流入,將可直接經由第二氣液通道36a流入氣液分離單元31a。
以下請一併參考圖4關於本發明之第三實施例之液體製程裝置。圖4係本發明之第三實施例之液體和氣體在氣液分離單元中分離的示意圖。
在本發明之第三實施例之中,如圖4所示,第三實施例與第一實施例的差別在於,防漏件30b具有一L型的隔板37,L型的隔板37位於氣液分離單元31b裡,且L型的隔板37將氣液分離單元31b區隔為上層區域和下層區域。上層區域連通排液通道331b,上層區域用以承接從第一氣液通道35落下的液體L,偵測件34b位於上層區域。下層區域連通氣體供應件40b之氣體通道41b,下層區域用以形成一氣體管路,以供第一氣液通道35內的氣體流入氣體通道41b;如此一來,可以使第一氣液通道35內流動的氣體和液體L分離。其中防漏件30b也可設置於基座70遠離旋轉軸20的一側,設置於旋轉軸20之外,不以此為限(圖未示)。
以下請一併參考圖5關於本發明之第四實施例之液體製程裝置。圖5係本發明之第四實施例之液體和氣體在氣液分離單元中分離的示意圖。
在本發明之第四實施例之中,如圖5所示,第四實施例與第一實施例的差別在於,防漏件30c具有一長板狀的隔板37a,長板狀的隔板37a位於氣液分離單元31c裡,且長板狀的隔板37a將氣液分離單元31c區隔為左側區域和右側區域。右側區域連通排液通道331c,右側區域用以承接從第一氣液通道35落下的液體L,偵測件34c位於右側區域。左側區域連通氣體供應件40c之氣體通道41c,左側區域用以形成一氣體管路,以供第一氣液通道35內的氣體流入氣體通道41c;如此一來,可以使第一氣液通道35內流動的氣體和液體L分離。其中防漏件30c也可設置於基座70遠離旋轉軸20的一側,設置於旋轉軸20之外,不以此為限(圖未示)。於本發明中,僅以上述氣液分離單元作為舉例,只要能透過液體重量高於氣體重量且透過結構設計而使氣液分離者即可,並不以本案之舉例為限。
藉由本發明之液體製程裝置的結構,可以使流進旋轉軸內的液體和氣體會彼此分開,液體會妥善得積存在氣液分離單元和開關件內,且液體不會再滲入液體製程裝置的其他元件內,也不會流入氣體供應件而使得元件毀損。
需注意的是,上述僅為實施例,而非限制於實施例。譬如 此不脫離本發明基本架構者,皆應為本專利所主張之權利範圍,而應以專利申請範圍為準。
1、1a‧‧‧液體製程裝置
10‧‧‧固定件
11‧‧‧通孔
20、20a‧‧‧旋轉軸
22、22a‧‧‧軸內通道
30、30a、30b、30c‧‧‧防漏件
31、31a、31b、31c‧‧‧氣液分離單元
33、33a‧‧‧開關件
331、331a、331b、331c‧‧‧排液通道
34、34b、34c‧‧‧偵測件
35‧‧‧第一氣液通道
36、36a‧‧‧第二氣液通道
37、37a‧‧‧隔板
40、40a、40b、40c‧‧‧氣體供應件
41、41a、41b、41c‧‧‧氣體通道
50‧‧‧液體供給件
60‧‧‧液體收集件
61、61a‧‧‧收集環
70、70a‧‧‧基座
71、71a‧‧‧側壁
90‧‧‧驅動件
A‧‧‧氣體流動方向
L‧‧‧液體
W‧‧‧晶圓
Y‧‧‧裂縫
圖1係本發明之第一實施例之液體製程裝置之示意圖。 圖2係本發明之第一實施例之液體和氣體在氣液分離單元中分離的示意圖。 圖3係本發明之第二實施例之液體製程裝置之示意圖。 圖3a係本發明之第二實施例之具有另一態樣的第二氣液通道的液體製程裝置之示意圖。 圖4係本發明之第三實施例之液體和氣體在氣液分離單元中分離的示意圖。 圖5係本發明之第四實施例之液體和氣體在氣液分離單元中分離的示意圖。

Claims (12)

  1. 一種液體製程裝置,用以對一晶圓的表面供給一液體以進行液體製程,該液體製程裝置包括: 一基座; 一旋轉軸,連接該基座且具有一軸內通道; 一固定件,連接該旋轉軸且用以固定該晶圓,該固定件具有一穿設的通孔,該通孔與該軸內通道連通; 一液體供給件,提供該液體至該晶圓的表面; 一防漏件,與該通孔連通;以及 一氣體供應件,連通該防漏件且提供一氣體源至該固定件; 其中當該液體從該固定件的該通孔進入該旋轉軸時,該液體流向該防漏件中,以防止該液體流向該氣體供應件。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之液體製程裝置,其中該防漏件包括一氣液分離單元以及一開關件,該氣液分離單元與該通孔連通,以使由該通孔進入該旋轉軸的該液體儲存於該氣液分離單元,該開關件包括一排液通道,該開關件透過該排液通道與該氣液分離單元連通,以控制由該氣液分離單元排出的該液體流量。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之液體製程裝置,其中該氣體供應件包括一氣體通道,該氣體供應件透過該氣體通道與該氣液分離單元連通。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之液體製程裝置,其中該防漏件更包括一偵測件,該偵測件設置於該氣液分離單元之一側以偵測該氣液分離單元內的該液體之容量。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之液體製程裝置,其中該偵測件為一液位偵測器或一液重偵測器。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之液體製程裝置,其中該氣液分離單元設置於該軸內通道,該防漏件包括一第一氣液通道,且該防漏件透過該第一氣液通道與該通孔連通。
  7. 如申請專利範圍第2項所述之液體製程裝置,其中該氣液分離單元設置於該基座遠離該旋轉軸的一側,該防漏件包括一第二氣液通道,該防漏件透過該第二氣液通道與該軸內通道的一端連通。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之液體製程裝置,其中該防漏件透過該第二氣液通道與該通孔連通。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之液體製程裝置,其中該液體製程裝置更包括一驅動件,該驅動件驅動該旋轉軸進行旋轉。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之液體製程裝置,其中該氣體供應件提供的該氣體源為一正壓氣體或一負壓氣體。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之液體製程裝置,其中該旋轉軸為一旋轉馬達。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之液體製程裝置,其中該液體製程裝置更包括一液體收集件,該液體收集件設置於該基座且收集由該旋轉軸帶動該晶圓旋轉時所噴出之該液體。
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