TWI747580B - 晶圓蝕刻裝置 - Google Patents

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TWI747580B
TWI747580B TW109137455A TW109137455A TWI747580B TW I747580 B TWI747580 B TW I747580B TW 109137455 A TW109137455 A TW 109137455A TW 109137455 A TW109137455 A TW 109137455A TW I747580 B TWI747580 B TW I747580B
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劉茂林
吳庭宇
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Abstract

本發明提供一種晶圓蝕刻裝置，其用於以一工作流體蝕刻一晶圓，且其包括一浸泡機構、一旋轉馬達、一開閉機構及一注液噴嘴。浸泡機構包括用於承載晶圓的一載具及用於圈套於晶圓外緣以供盛裝工作流體的一環壁。旋轉馬達連動載具而能夠驅動載具旋轉。開閉機構連動浸泡機構以驅動載具及環壁相對移動而使晶圓進出環壁。注液噴嘴用於供應工作流體，其設置在浸泡機構的一側且朝向環壁內配置。

Description

晶圓蝕刻裝置
本發明係有關於晶圓蝕刻裝置，尤其是一種用於蝕刻單一晶圓的晶圓蝕刻裝置。
現今的晶圓蝕刻製程之趨勢已逐漸朝向單晶圓加工的方向發展，藉此以符合產品多樣化的需求。現有的單晶圓蝕刻機係以在晶圓表面噴灑蝕刻液的方式進行蝕刻，其蝕刻液在晶圓邊緣的停留時間過短，造成晶圓邊緣的蝕刻良率不佳。針對前述的問題，現行的解決方法係先將晶圓堆疊後預浸晶圓使晶圓的表面各處與蝕刻液充分接觸後再移入蝕刻機進行蝕刻。然而，此方法需移動潮濕的晶圓，飛濺的蝕刻液難以管控。再者，批次預浸程序也失去單晶圓蝕刻的優點。
有鑑於此，本發明人遂針對上述現有技術，特潛心研究並配合學理的運用，盡力解決上述之問題點，即成為本發明人改良之目標。
本發明提供一種用於蝕刻單一晶圓的晶圓蝕刻裝置。
本發明提供一種晶圓蝕刻裝置，其用於以一工作流體蝕刻一晶圓，且其包括一浸泡機構、一旋轉馬達、一開閉機構及一注液噴嘴。浸泡機構包括用於承載晶圓的一載具及用於圈套於晶圓外緣以供盛裝工作流體的一環 壁。旋轉馬達連動載具而能夠驅動載具旋轉。開閉機構連動浸泡機構以驅動載具及環壁相對移動而使晶圓進出環壁。注液噴嘴用於供應工作流體，其設置在浸泡機構的一側且朝向環壁內配置。
本發明的晶圓蝕刻裝置更包含一排水外槽，浸泡機構容置在排水外槽內。排水外槽包含相互套疊的複數分流環罩，各分流環罩分別環繞浸泡機構並且能夠獨立升降。
本發明的晶圓蝕刻裝置，其開閉機構包含連接載具的一第一升降組件。開閉機構包含連接環壁的一第二升降組件。
本發明的晶圓蝕刻裝置，其環壁設有一止擋組件以止擋溢出晶圓表面的工作流體。止擋組件包含連通環壁之內壁面設有複數噴氣口以將氣體注入環壁與晶圓之間的空隙中。止擋組件包含設置在環壁的一密封環，載具包含有一底板，密封環抵壓於底板的邊緣。底板的頂面形成凸錐狀的一排水面。載具包含立設在底板頂面的複數夾爪，晶圓承載於些夾爪。
本發明的晶圓蝕刻裝置，其旋轉馬達連動環壁而能夠驅動環壁與載具同時旋轉。
本發明的晶圓蝕刻裝置，其載具旁設置有環繞該載具的複數清潔噴嘴，該些清潔噴嘴上仰配置。該些清潔噴嘴的噴射方向外發散。
本發明的晶圓蝕刻裝置其藉由環壁圈繞晶圓的邊緣在將工作流體注入環壁內再旋轉晶圓並進行蝕刻。因此使得工作流體能夠完全覆蓋晶圓的表面，故使蝕刻品質均勻穩定。
10:晶圓
20:工作流體
100:浸泡機構
101:底板
102:負壓管路
110:載具
111:夾爪
112:排水面
120:環壁
121:卡榫
122:環溝
130:止擋組件
131:密封環
132:噴氣口
200:旋轉馬達
210:旋轉軸
300:開閉機構
310:第一升降組件
311:伸縮桿
320:第二升降組件
321:伸縮桿
400:注液噴嘴
500:排水外槽
501:排水道
510:分流環罩
520:升降機構
600:清潔組件
601:清潔噴嘴
圖1及圖2係本發明第一實施例之晶圓蝕刻裝置之示意圖。
圖3至圖4係本發明第一實施例之晶圓蝕刻裝置之使用狀態示意圖。
圖5及圖6係本發明第一實施例之晶圓蝕刻裝置之變化態樣示意圖。
圖7及圖8係本發明第二實施例之晶圓蝕刻裝置之示意圖。
圖9至圖10係本發明第二實施例之晶圓蝕刻裝置之使用狀態示意圖。
圖11至圖13係本發明第二實施例之晶圓蝕刻裝置之變化態樣示意圖。
本發明的晶圓蝕刻裝置整體概呈圓柱狀且沿其中心軸對稱，因此各實施例中以其縱向剖視圖說明。
參閱圖1至圖3，本發明的第一實施例提供一種晶圓蝕刻裝置，其用於以一工作流體20蝕刻一晶圓10，且其至少包括一浸泡機構100、一旋轉馬達200、一開閉機構300及至少一注液噴嘴400。
浸泡機構100包括一載具110及一環壁120，載具110用於承載晶圓10，環壁120用於圈套於晶圓10之外緣以供盛裝工作流體20並使工作流體20覆蓋晶圓10之表面。載具110包含有一底板101以及複數夾爪111，底板101呈碟形，夾爪111立設在底板101的頂面，晶圓10則承載於該些夾爪111之上。載具110的底板101可以藉由卡榫121卡接環壁120而固定底板101與環壁120。底板101的頂 面還形成一排水面112，且排水面112較佳地呈凸錐狀，排水面112能夠將殘留在底板101頂面上的工作流體20向外排除。
環壁120設有一止擋組件130以止擋溢出晶圓10表面的工作流體20。於本實施例中，止擋組件130較佳地包含設置在環壁120的一密封環131，當晶圓10位於環壁120內時，密封環131抵壓於底板101的邊緣而與底板101閉合。
旋轉馬達200至少連動載具110而能夠驅動載具110，於本實施例中，旋轉馬達200更進一步連動環壁120而能夠驅動環壁120與載具110同時旋轉。具體而言，載具110及環壁120分別直接或間接連接至同一旋轉軸210，且旋轉馬達200嚙合旋轉軸210而驅動載具110及環壁120旋轉，旋轉馬達200可以直接嚙合旋轉軸210或者藉由減速齒輪間接嚙合旋轉軸210。
開閉機構300連動浸泡機構100以驅動載具110及環壁120相對升降移動而使晶圓10能夠進出環壁120。於本實施例中，開閉機構300包含連接載具110的一第一升降組件310以及連接環壁120的一第二升降組件320。第一升降組件310以及第二升降組件320分別至少包含直立設置的一伸縮桿311/321，伸縮桿311/321可以是電動缸(線性致動器)、液壓缸等動力元件，但本發明不以此限。具體而言，旋轉馬達200較佳地藉由旋轉軸210驅動一載台旋轉，第一升降組件310以及第二升降組件320分別立設在載台上，且載具110及環壁120分別設置在第一升降組件310上以及第二升降組件320上而藉此間接連接至旋轉軸210。
注液噴嘴400用於供應工作流體20，其設置在浸泡機構100的一側且朝向環壁120內配置。於本實施例中，其工作流體20可以為用於蝕刻晶圓10的蝕刻液或是用於去除晶圓10上殘留蝕刻液的清洗液。對應晶圓10上不同的鍍層需使用相對應的蝕刻液，因此本發明不限定蝕刻液的種類。清洗液則可以是水 或是其他揮發性溶液。較佳地可以配置多個注液噴嘴400以提供多種不同的工作流體20。
本發明的晶圓蝕刻裝置，較佳地更包含一排水外槽500，浸泡機構100容置在排水外槽500內。排水外槽500包含相互套疊的複數分流環罩510，各分流環罩510分別環繞浸泡機構100並且該些分流環罩510之中的至少一部份分別連接升降機構520而能夠獨立升降，藉此使得相套疊的分流環罩510皆能夠分離。當相套疊分流環罩510分離時，二者之間的間隙形成排水道501以供工作流體20通過而排出。藉由選擇性地升降該些分流環罩510而能夠開閉各排水道501。當使用多種工作流體20時，各工作流體20可以通過相對應的排水道501分別排除以避免各工作流體20被沾附在排水道501內壁的另一工作流體20汙染。
參閱圖2，本發明的晶圓蝕刻裝置使用時，載具110及環壁120先相對升降分離使載具110位為環壁120之外的上方，以便於將晶圓10水平置於載具110上。
參閱圖3，接著相對升降載具110及環壁120使將晶圓10移入環壁120內，且載具110的底板101抵壓於密封環131而使底板101閉合環壁120。再以注液噴嘴400將工作流體20注入環壁120內以淹沒環壁120內的晶圓10。藉由旋轉馬達200轉動載具110而帶動晶圓10旋轉以使晶圓10的表面能被適度地蝕刻。
參閱圖4，蝕刻完成後將載具110及環壁120相對升降分離使晶圓10移出環壁120。環壁120內剩餘的工作流體20則向四周瀉流至排水外槽500內並通過相對應的排水道501排出。
第一實施例所示為本實施例中開閉機構300的一種配置方式，然而本發明不以此為限。開閉機構300之作用在於驅動載具110及環壁120相對升降，本實例中另列舉數種其他可能的配置方式進一步說明如後。
參閱圖5，開閉機構300可以只包含連接載具110的第一升降組件310。藉由第一升降組件310驅動載具110相對於環壁120升降即能夠將晶圓10置入或移出環壁120。
參閱圖6，開閉機構300可以只包含連接環壁120的第二升降組件320。藉由第二升降組件320驅動環壁120相對於載具110升降即能夠將晶圓10置入或移出環壁120。
參閱圖7至圖9，本發明的第二實施例提供一種晶圓蝕刻裝置，其用於以一工作流體20蝕刻一晶圓10，且其至少包括一浸泡機構100、一旋轉馬達200、一開閉機構300及如同第一實施的至少一注液噴嘴400。
浸泡機構100包括一載具110及一環壁120，載具110用於承載晶圓10，環壁120用於圈套於晶圓10之外緣以供盛裝工作流體20並使工作流體20覆蓋晶圓10之表面。載具110包含有一底板101，底板101呈碟形且其頂呈平面，晶圓10則承載於底板101的頂面上。當晶圓10置入環壁120時，載具110及晶圓10皆與環壁120分離，因此載具110及晶圓10能夠獨立作動而不連動環壁120。環壁120設有一止擋組件130以止擋溢出晶圓10表面的工作流體20。止擋組件130包含連通環壁120之內壁面的複數噴氣口132，各噴氣口132分別連通至一正壓氣源以將氣體注入環壁120與晶圓10之間的空隙中，藉此以阻擋工作流體20。環壁120的底緣可以對應空隙的下方設有一環溝122以盛接漏出的工作流體20並進一步回收或排放。
旋轉馬達200連動載具110而能夠驅動載具110旋轉，具體而言，載具110直接或間接連接至一旋轉軸210，且旋轉馬達200嚙合旋轉軸210而驅動載具110旋轉，旋轉馬達200可以直接嚙合旋轉軸210或者藉由減速齒輪間接嚙合旋轉軸210。
開閉機構300連動浸泡機構100以驅動載具110及環壁120相對升降移動而使晶圓10能夠進出環壁120。於本實施例中，開閉機構300包含連接載具110的一第一升降組件310以及連接環壁120的一第二升降組件320。第一升降組件310以及第二升降組件320分別至少包含直立設置的一伸縮桿311/321，伸縮桿311/321可以是電動缸(線性致動器)、液壓缸等動力元件，但本發明不以此限。
注液噴嘴400用於供應工作流體20，其設置在浸泡機構100的一側且朝向環壁120內配置
本發明的晶圓蝕刻裝置，較佳地更包含一排水外槽500，浸泡機構100容置在排水外槽500內。排水外槽500包含相互套疊的複數分流環罩510，各分流環罩510分別環繞浸泡機構100並且該些分流環罩510之中的至少一部份分別連升降機構520而能夠獨立升降，藉此使得相套疊的分流環罩510皆能夠分離。升降機構520可以是電動缸(線性致動器)、液壓缸等動力元件，但本發明不以此限。當相套疊分流環罩510分離時，二者之間的間隙形成排水道501以供工作流體20通過而排出。藉由選擇性地升降該些分流環罩510而能夠開閉各排水道501。當使用多種工作流體20時，各工作流體20可以通過相對應的排水道501分別排除以避免各工作流體20被沾附在排水道501內壁的另一各工作流體20汙染。
參閱圖8，本發明的晶圓蝕刻裝置使用時，載具110及環壁120先相對升降分離使載具110位為環壁120之外的上方，以便於將晶圓10水平置於載具110上。
參閱圖9，接著相對升降載具110及環壁120使將晶圓10移入環壁120內，且載具110的底板101抵壓於密封環131而使底板101閉合環壁120。再以注液噴嘴400將工作流體20注入環壁120內以淹沒環壁120內的晶圓10。藉由旋轉馬達200轉動載具110而帶動晶圓10旋轉以使晶圓10的表面能被適度地蝕刻。
參閱圖10，蝕刻完成後將載具110及環壁120相對升降分離使晶圓10移出環壁120。環壁120內剩餘的工作流體20則向四周瀉流至排水外槽500內並通過相對應的排水道501排出。
第二實施例所示為本實施例中開閉機構300的一種配置方式，然而本發明不以此為限。開閉機構300之作用在於驅動載具110及環壁120相對升降，本實例中另列舉數種其他可能的配置方式進一步說明如後。
參閱圖11，開閉機構300可以只包含連接載具110的第一升降組件310。藉由第一升降組件310驅動載具110相對於環壁120升降即能夠將晶圓10置入或移出環壁120。
參閱圖12，開閉機構300可以只包含連接環壁120的第二升降組件320。藉由第二升降組件320驅動環壁120相對於載具110升降即能夠將晶圓10置入或移出環壁120。
參閱圖13，載具110內可以設置有連通底板頂面面的負壓管路102，藉此以及吸附固定晶圓10。再者，載具110旁可以設置有清潔組件600，清潔組件600較佳地可以是環繞載具110的環體，且清潔組件600上有複數清潔噴嘴 601，該些清潔噴嘴601環繞載具110排列，該些清潔噴嘴601上仰對應晶圓的底面配置，且該些清潔噴嘴601的噴射方向外發散。清潔噴嘴601可以用於供應清洗液或是用於吹氣，藉此能夠清洗晶圓10的底面以及將晶圓10底面的上殘留的工作流體20吹向晶圓10的邊緣而排除。清潔組件600與載具110分離不連動且與晶圓10分離配置。
本發明的晶圓蝕刻裝置其藉由環壁120圈繞晶圓10的邊緣在將工作流體20注入環壁120內再旋轉晶圓10並進行蝕刻。因此使得工作流體20能夠完全覆蓋晶圓10的表面，特別是晶圓10的邊緣，故使蝕刻品質均勻穩定。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，非用以限定本發明之專利範圍，其他運用本發明之專利精神之等效變化，均應俱屬本發明之專利範圍。
10:晶圓
20:工作流體
100:浸泡機構
101:底板
110:載具
120:環壁
122:環溝
130:止擋組件
132:噴氣口
200:旋轉馬達
210:旋轉軸
300:開閉機構
310:第一升降組件
311:伸縮桿
320:第二升降組件
321:伸縮桿
400:注液噴嘴
500:排水外槽
501:排水道
510:分流環罩
520:升降機構

Claims (12)

  1. 一種晶圓蝕刻裝置，用於以一工作流體蝕刻一晶圓，包括：一浸泡機構，包括用於承載所述晶圓的一載具及用於圈套於所述晶圓外緣以供盛裝所述工作流體的一環壁；一旋轉馬達，連動該載具而能夠驅動該載具旋轉；一開閉機構，連動該浸泡機構以驅動該載具及該環壁相對移動而使所述晶圓進出該環壁；及用於供應所述工作流體的一注液噴嘴，設置在該浸泡機構的一側且朝向該環壁內配置，其中該環壁設有一止擋組件以止擋溢出所述晶圓表面的工作流體。
  2. 如請求項1所述的晶圓蝕刻裝置，更包含一排水外槽，該浸泡機構容置在該排水外槽內。
  3. 如請求項2所述的晶圓蝕刻裝置，其中該排水外槽包含相互套疊的複數分流環罩，各該分流環罩分別環繞該浸泡機構並且能夠獨立升降。
  4. 如請求項1所述的晶圓蝕刻裝置，其中該開閉機構包含連接該載具的一第一升降組件。
  5. 如請求項1所述的晶圓蝕刻裝置，其中該開閉機構包含連接該環壁的一第二升降組件。
  6. 如請求項1所述的晶圓蝕刻裝置，其中該止擋組件包含連通該環壁之內壁面設有複數噴氣口以將氣體注入該環壁與所述晶圓之間的空隙中。
  7. 如請求項1所述的晶圓蝕刻裝置，其中該止擋組件包含設置在該環壁的一密封環，該載具包含有一底板，該密封環抵壓於該底板的邊緣。
  8. 如請求項7所述的晶圓蝕刻裝置，其中該底板的頂面形成凸錐狀的一排水面。
  9. 如請求項7所述的晶圓蝕刻裝置，其中該載具包含立設在該底板頂面的複數夾爪，所述晶圓承載於該些夾爪。
  10. 如請求項1所述的晶圓蝕刻裝置，其中該旋轉馬達連動該環壁而能夠驅動該環壁與該載具同時旋轉。
  11. 如請求項1所述的晶圓蝕刻裝置，其中該載具旁設置有環繞該載具的複數清潔噴嘴，該些清潔噴嘴上仰配置。
  12. 如請求項11所述的晶圓蝕刻裝置，其中該些清潔噴嘴的噴射方向外發散。
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