TWM605375U - 晶圓處理裝置 - Google Patents

Abstract

本創作係提供一種晶圓處理裝置，該晶圓處理裝置包含第一腔體、第二腔體、外殼體、封蓋、第一排放通道、第二排放通道、至少一流體入口通道、至少一加熱元件及一第一真空區域裝置及一第二真空區域裝置。透過如上所述的晶圓處理裝置，可以解決晶圓在不同處理裝置之間的輸送過程會降低晶圓製程的工作效率的問題，並且降低晶圓在輸送過程中受損的風險。

Description

晶圓處理裝置

本創作係關於一種晶圓處理裝置，尤其是關於一種可在同一裝置中對晶圓進行加工、清洗及乾燥處理的晶圓處理裝置。

在晶圓製程中，包括蝕刻、清洗及乾燥等處理步驟，當晶圓在完成蝕刻步驟後接著進入清洗、乾燥等製程時，通常需要將加工處理過的晶圓由蝕刻設備輸送至晶圓清洗裝置及晶圓乾燥裝置，藉由將晶圓依序輸送到不同處理裝置進行各個晶圓處理步驟，進而完成整個晶圓製程。

然而，晶圓在前述不同處理裝置之間的輸送過程所耗費的時間將會降低晶圓製程的工作效率，並且晶圓在輸送過程中也會產生晶圓片受損的風險。

本創作之目的即針對上述問題，提供一種晶圓處理裝置，其包含：一第一腔體，包括一容置槽；一第二腔體，位於該容置槽內，該第二腔體包括一晶圓容置槽；一外殼體，其圍繞該第二腔體的外表面並與該第二腔體共同界定一液封槽；一封蓋，包括一蓋板及一圍板，該圍板連接於該蓋板的下表面，該蓋板蓋闔於該第一腔體的開口，該圍板伸入該液封槽中並環繞該第二腔體，該圍板與該液封槽的底部之間具有一縫隙；一第一排放通道，貫通該第一腔體及該第二腔體的底部以連通該晶圓容置槽；一第二排放通道，貫通該外殼體及該第一腔體以連通該液封槽；至少一流體入口通道，貫通該第一腔體及該第二腔體以連通該晶圓容置槽；至少一加熱元件，設置於該第一腔體的第一容槽內且位於該第二腔體的第二容槽外；及一第一真空區域裝置及一第二真空區域裝置，分別與該第一腔體的容置槽及該第二腔體的晶圓容置槽相連通。

如上所述的晶圓處理裝置，該第二腔體的底部具有一漏斗狀傾斜面或斜面設計，該第一排放通道連接於該漏斗狀傾斜面的最低處。

透過如上所述的晶圓處理裝置，可以解決晶圓在不同處理裝置之間的輸送過程會降低晶圓製程的工作效率的問題，並且降低晶圓在輸送過程中受損的風險。

為充分瞭解本創作之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本創作做一詳細說明，說明如後：

本創作之實施例提供一晶圓處理裝置1，參照圖1，該晶圓處理裝置1包含一第一腔體11、一第二腔體12、一外殼體13、一封蓋14、一第一排放通道15、一第二排放通道16、至少一流體入口通道17、至少一加熱元件18、一第一真空區域裝置191及一第二真空區域裝置192。

如圖1所示，該第一腔體11包括一容置槽110，在本實施例中，該第一腔體11係設計成矩形箱狀或圓形箱狀。該第二腔體12係位於該容置槽110內，該第二腔體12包括一晶圓容置槽120，在本實施例中，該第二腔體12係設計成矩形箱狀或圓形箱狀。該外殼體13係圍繞該第二腔體12的外表面並與該第二腔體12共同界定一液封槽130，在本實施例中，該液封槽130係呈環繞於該第二腔體12外的溝槽形狀。該封蓋14包括一蓋板141及一呈封閉圍繞狀的圍板142，該圍板142連接於該蓋板141的下表面。該第一排放通道15係貫通該第二腔體12的底部及該第一腔體11，亦即，該第一排放通道15連通該晶圓容置槽120至該晶圓處理裝置1外部，以供工作流體由該晶圓容置槽120通過該第一腔體11排出到外部。該第二排放通道16係貫通該外殼體13及該第一腔體11，亦即，該第二排放通道16連通該液封槽130至該晶圓處理裝置1外部，以供工作流體由該液封槽13通過該第一腔體11排出到外部。該流體入口通道17係貫通該第一腔體11及該第二腔體12，亦即，該流體入口通道17連通該晶圓容置槽120至該晶圓處理裝置1外部，以供工作流體由外部流入該晶圓容置槽120內，並且，該流體入口通道17的數量為二時，該等流體入口通道17係在空間上相對地設置。該加熱元件18係設置於該第一腔體11的內側壁上，該加熱元件18的數量可為二。該第一真空區域裝置191透過一管路T1與該容置槽110相連通。該第二真空區域裝置192透過一管路T2與該晶圓容置槽120相連通。

透過上述設置，在該晶圓處理裝置1內便可以完成晶圓加工、清洗及乾燥等完整製程，而不需要將晶圓因應不同製程處理階段而在多個裝置之間輸送，藉此提高晶圓製程的工作效率並且降低晶圓在輸送過程中受損的風險。

前述之第一排放通道15、第二排放通道16及流體入口通道17的數量皆分別可依使用需求而設計為一個或多個。

在本實施例中，該第一腔體11係以不銹鋼材料製成，該第二腔體12、該外殼體13及該封蓋14係以石英材料製成，在其他實施例亦可視需求選用現有已知的其他材料來製備該晶圓處理裝置1中之各元件。

下列參照圖2詳述本實施例之晶圓處理裝置1的具體運作方式以及以晶圓處理裝置1來進行晶圓製程的方法。

首先，進行晶圓製程蝕刻加工步驟。將一晶舟盒（圖2中未示）放入該第二腔體12的晶圓容置槽120中的承載平台121上，該承載平台121可藉由支架設置於該第二腔體12的晶圓容置槽120中，該晶舟盒中承載至少一晶圓。接著，將蝕刻液體由兩流體入口通道17通過該第一腔體11注入到該晶圓容置槽120中，兩流體入口通道17的設置有助於分散進入該晶圓容置槽120中的蝕刻液體之液壓。再以該封蓋14蓋闔於該第一腔體11的開口以封閉該第一腔體11的開口，當該蓋板141封閉該第一腔體11的開口時，該圍板142伸入該液封槽130中並環繞該第二腔體12，該圍板142與該液封槽130的底部之間具有一縫隙。此時，便開始進行晶圓蝕刻製程。

該第二密封空間B透過前述液體密封結構可阻止進入到該第一腔體11內的外部粒子進入到該第二腔體12內，當外部粒子接近該第二腔體12時，會先浸入液體密封結構的液體中，而無法再進到該第二腔體12內。前述透過液體密封作用形成之雙層密封空間，可以阻絕外部粒子進入正在進行加工製程的晶圓容置槽120內。

在此蝕刻步驟中，該晶圓容置槽120中的蝕刻液體係經由抽液管產生連通虹吸現象，將液體穩定抽排出晶圓容置槽，待液面脫離晶圓表面下緣，再由該第一排放通道15緩慢排放，由於該第二腔體12的底部具有一呈漏斗狀的傾斜面，因此，蝕刻液體可以沿著該第二腔體12的傾斜底面流入該第一排放通道15中，而不會殘留於該第二腔體12的底部，但在其他實施例中，該第二腔體12的底部仍可視需求設計為平面或其他形狀。並且，該液封槽130中的蝕刻液體係經由該第二排放通道16排出。

在本實施例中，該晶圓加工步驟為晶圓製程加工蝕刻步驟，但在其他實施例中，可將該晶圓處理裝置1應用於其他晶圓加工製程。

當晶圓加工完成後，接著進行晶圓清洗步驟。在此步驟中，係將去離子水作為清洗液由兩流體入口通道17注入該晶圓容置槽120內清洗晶圓，兩流體入口通道17的設置使得晶圓可以被清洗液均勻地清洗，並且有助於分散進入該晶圓容置槽120中的清洗液水壓，避免清洗液在清洗晶圓的過程中，因清洗液集中出水導致水壓太強沖破晶圓。當注入該晶圓容置槽120中的去離子水滿出該晶圓容置槽120而溢入到該液封槽130中時，去離子水會將從晶圓上洗下的雜質粒子同時帶到該液封槽130中，讓留在該晶圓容置槽120中的去離子水更為乾淨而可充分清洗晶圓。並且，當該液封槽130中的去離子水的水位高於該圍板142的最低點時，會形成液體密封作用，進而形成如前所述之雙層密封空間，可以有效防止外部粒子進入正在進行加工製程的晶圓容置槽120內。

在此清洗步驟中，該晶圓容置槽120中的清洗液同樣經由該第一排放通道15緩慢排放，該液封槽130中的清洗液同樣經由該第二排放通道16排出。並且，上述之清洗液的注入、清洗、排出過程可以重複數次，以利於晶圓的充分清潔。

當晶圓清洗完成後，接著進行晶圓乾燥步驟。在此步驟中，以設置於該第一腔體11的內壁上之加熱元件18對該第二腔體12進行加熱，在本實施例中，加熱溫度約在室溫25℃至100℃的溫度範圍間，足以對該第二腔體12產生輻射熱，進而加速殘留在該晶圓表面上的液體氣化，並進一步增加液體氣化後形成的氣體分子的動能。在本實施例中，為避免兩加熱元件18的熱輻射直接照射該第二腔體12而對該第二腔體12造成破壞，在該外殼體13的外表面上設置一保護層131，該保護層131包覆該外殼體13的底壁跟側壁，以避免該第二腔體12直接受到熱輻射。該保護層131的覆蓋面積及設置位置可視使用需求而調整，該保護層131的材料為耐溫材料聚四氟乙烯(PTFE)，該保護層131亦可選用其他現有已知的適合材料，並且，在其他實施例中亦可選擇不設置該保護層131。

在兩加熱元件18進行加熱的同時，以該第一真空區域裝置191對該第一密封空間A抽取真空，並以該第二真空區域裝置192對該第二密封空間B抽取真空。該第二真空區域裝置192會將該晶圓容置槽120內的氣體（含液體氣化形成的氣體）及雜質粒子從該晶圓容置槽120內抽離，使該晶圓容置槽120內形成真空狀態，在形成真空狀態的過程中，由於該晶圓容置槽120內的氣壓下降，該晶圓容置槽120內的液體的沸點也會隨之下降，同時，兩加熱元件18也在對該第二腔體12加熱升溫，因此，可以使晶圓W表面上殘留的水或化學溶劑更容易揮發為氣體而被該第二真空區域裝置192抽離，亦即，透過該第二真空區域裝置192係以真空乾燥方法來對放置於該晶圓容置槽120內的晶圓W進行乾燥處理，另一方面，由於該晶圓容置槽120內保持為真空狀態，可以避免該晶圓容置槽120中有雜質粒子汙染晶圓。並且，透過該第一真空區域裝置191對該第一密封空間A抽取真空，便可在該晶圓容置槽120的外部形成第二層的真空隔絕環境，此雙層真空環境可以更充分地避免外部粒子進入該晶圓容置槽120中。在本實施例中，該第一密封空間A可抽負壓至大約在-50 kpa範圍的粗略真空狀態，該第二密封空間B可抽負壓至大約在-55 kpa範圍的粗略真空狀態，以防止外部粒子進入該晶圓容置槽120內，前述之真空負壓範圍可視使用需求調整。

在本實施例中，兩加熱元件18為陶瓷加熱器，在其他實施例中亦可選用紅外線燈、可注入熱水的熱管或其他加熱裝置。在本實施例中，兩加熱元件18係在空間上相對地設置於該第一腔體11的內壁兩側，在其他實施例中，兩加熱元件18亦可視功能或結構配置需求而選擇設置於該容置槽110內且在該第二腔體12以外之任意適當位置，且加熱元件18之數量可視需求而配置為單一加熱元件18或多個加熱元件18。

在本實施例中，該第一真空區域裝置191及該第二真空區域裝置192係設置於該第一腔體11及該第二腔體12的上方，以利於該第一真空區域裝置191及該第二真空區域裝置192抽取因受熱輻射作用而向上移動的氣體分子和其他粒子，該第一真空區域裝置191及該第二真空區域裝置192較佳可視功能或結構設計需求，而選擇設置在位於該第一腔體11及該第二腔體12之上部的任何適當位置。

在本實施例中，該第一真空區域裝置191及該第二真空區域裝置192係分別透過管路T1和管路T2而連通至容置槽110和晶圓容置槽120，但在其他實施例中，該第一真空區域裝置191及該第二真空區域裝置192亦可透過其他現有已知的配置方式或裝置而連通至容置槽110和晶圓容置槽120。

該第一真空區域裝置191及該第二真空區域裝置192為同步抽真空環境(在本實施例中其為一種幫浦)，其透過抽取該第一密封空間A和該第二密封空間B內的空氣之方式，來使該第一密封空間A和該第二密封空間B保持於真空狀態。但在其他實施例中，亦可採用一般的機械式幫浦或是其他真空裝置進行真空抽氣，而不以本實施例為限。

如上所述，透過上述晶圓處理裝置的真空裝置之設置，可以解決晶圓在不同處理裝置之間的輸送過程會降低晶圓製程的工作效率的問題，並且降低晶圓在輸送過程中受損的風險。另一方面，透過由該封蓋及該液封槽形成的液體密封結構，可以使晶圓處理裝置形成內外隔絕的雙層密封空間。再者，該第二腔體的底部的漏斗狀傾斜面可以避免液體殘留於該第二腔體的底部。其次，在空間上相對設置的兩流體入口通道可以降低進入該第二腔體內的流體之液壓。此外，對應於兩獨立密封空間的兩真空裝置，可使兩密封空間分別形成雙層真空環境，可以更充分地避免外部粒子進入該晶圓容置槽中。

本創作在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本創作，而不應解讀為限制本創作之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本創作之範疇內。因此，本創作之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。

1:晶圓處理裝置 11:第一腔體 110:容置槽 12:第二腔體 120:晶圓容置槽 121:承載平台 13:外殼體 130:液封槽 131:保護層 14:封蓋 141:蓋板 142:圍板 15:第一排放通道 16:第二排放通道 17:流體入口通道 18:加熱元件 191:第一真空區域裝置 192:第二真空區域裝置 A:第一密封空間 B:第二密封空間 T1:管路 T2:管路 W:晶圓

圖1為本創作實施例之晶圓處理裝置的剖面示意圖。 圖2為圖1之晶圓處理裝置的作動示意圖。

1:晶圓處理裝置

11:第一腔體

110:容置槽

12:第二腔體

120:晶圓容置槽

121:承載平台

13:外殼體

130:液封槽

131:保護層

14:封蓋

141:蓋板

142:圍板

15:第一排放通道

16:第二排放通道

17:流體入口通道

18:加熱元件

191:第一真空區域裝置

192:第二真空區域裝置

A:第一密封空間

B:第二密封空間

T1:管路

T2:管路

Claims (2)

1. 一種晶圓處理裝置，包含： 一第一腔體，包括一容置槽； 一第二腔體，位於該容置槽內，該第二腔體包括一晶圓容置槽； 一外殼體，其圍繞該第二腔體的外表面並與該第二腔體共同界定一液封槽； 一封蓋，包括一蓋板及一圍板，該圍板連接於該蓋板的下表面，該蓋板蓋闔於該第一腔體的開口，該圍板伸入該液封槽中並環繞該第二腔體，該圍板與該液封槽的底部之間具有一縫隙； 一第一排放通道，貫通該第一腔體及該第二腔體的底部以連通該晶圓容置槽； 一第二排放通道，貫通該外殼體及該第一腔體以連通該液封槽； 至少一流體入口通道，貫通該第一腔體及該第二腔體以連通該晶圓容置槽； 至少一加熱元件，設置於該第一腔體的第一容槽內且位於該第二腔體的第二容槽外；及 一第一真空區域裝置及一第二真空區域裝置，分別與該第一腔體的容置槽及該第二腔體的晶圓容置槽相連通。
2. 如請求項1所述的晶圓處理裝置，其中該第二腔體的底部具有一漏斗狀傾斜面或斜面，該第一排放通道連接於該漏斗狀傾斜面或斜面的最低處，或搭配虹吸式將槽內液體排出。

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