一种夹装部件的制作方法

[0001]
本实用新型涉及半导体设备领域，尤其涉及一种夹装部件。


背景技术：

[0002]
在半导体制造领域，经常使用蚀刻速率和蚀刻非均匀性来表示蚀刻程度。其中蚀刻速率是用来测量物质从晶圆表面被移除的速率，通常用δd/t表示，其中δd为蚀刻厚度变化埃，t为蚀刻时间，例如每分钟(min)。此外，蚀刻非均匀性(non-uniformity，nu)可由下列方程式计算，所称蚀刻非均匀性nu(％)＝(e max-e min)/(2e ave)
×
100％。其中e max为量测最大蚀刻速率，e min为量测最小蚀刻速率，e ave为平均蚀刻速率。蚀刻非均匀性nu的值越小，代表晶圆表面任一点的蚀刻速率越接近平均蚀刻速率。
[0003]
在现有技术中，通常是由夹抓一次性夹持多个晶圆放到盛装有蚀刻液的蚀刻槽中，为避免影响蚀刻液的流动性，夹抓将晶圆放置到蚀刻槽中的晶圆托盘上后会先行移出蚀刻槽，待一定时间后将晶圆从蚀刻槽中取出。由于晶圆进出蚀刻槽的方向固定，造成晶圆上半部分与蚀刻液接触时间始终小于晶圆下半部分与蚀刻液接触时间，晶圆蚀刻程度不一致，导致晶圆后期性能不均匀。
[0004]
图1示意性地示出了现有技术中的这种情况，其中1为晶圆，2为蚀刻槽，3为蚀刻液。在进行蚀刻时，通过夹抓(未示出)将晶圆1沿进槽方向a垂直放置到蚀刻槽中；在蚀刻结束后，再次通过夹抓将晶圆1沿出槽方向b垂直取出。由于晶圆下半部分先进入蚀刻槽且后从蚀刻槽移出，而晶圆上半部分后进入蚀刻槽且先从蚀刻槽中移出，导致晶圆上半部分与蚀刻液接触时间始终小于晶圆下半部分与蚀刻液接触时间，进而导致晶圆上半部分的蚀刻速率小于晶圆下半部分的蚀刻速率。
[0005]
鉴于此，本领域急需一种能够改善晶圆蚀刻均匀性的装置及方法。


技术实现要素：

[0006]
为解决现有技术的问题，本实用新型提出一种使晶圆蚀刻均匀的夹装部件。
[0007]
基于上述目的，采用如下技术方案：
[0008]
根据本实用新型，提供一种夹装部件，所述夹装部件包括：
[0009]
三轴移动模组，所述三轴移动模组包括x轴移动机构、y轴移动机构和z轴移动机构，其中所述x轴移动机构设置在所述y轴移动机构上，所述y轴移动机构设置在所述z轴移动机构上；
[0010]
设置在所述三轴移动模组的所述z轴移动机构上的旋转组件；以及
[0011]
设置在所述旋转组件上的用于夹持物体的机械手臂。
[0012]
根据本实用新型的一个实施例，所述x轴移动机构、所述y轴移动机构和所述z轴移动机构均包括导轨、沿所述导轨移动的滑块以及驱动所述滑块沿所述导轨移动的驱动部件，其中所述x轴移动机构的所述滑块连接到所述y轴移动机构的导轨，所述y轴移动机构的所述滑块连接到所述z轴移动机构的所述导轨。
[0013]
根据本实用新型的一个实施例，所述旋转组件设置在所述z轴移动机构的所述滑块上。
[0014]
根据本实用新型的一个实施例，所述旋转组件包括传动组件、驱动所述传动组件旋转的驱动部件以及与所述传动组件连接以随着所述传动组件旋转的转盘，其中所述机械手臂与所述转盘固定连接。
[0015]
根据本实用新型的一个实施例，所述传动组件包括由所述驱动部件驱动的主动轮、与所述主动轮啮合的8字形齿轮组以及与所述8字形齿轮组啮合的传动齿轮，所述8字形齿轮组包括彼此啮合的上齿轮和下齿轮，其中所述转盘与所述传动齿轮连接。
[0016]
根据本实用新型的一个实施例，所述传动组件包括由所述驱动部件驱动的主动轮、与所述主动轮啮合的弧形齿轮以及与所述弧形齿轮啮合的传动齿轮，其中所述转盘与所述传动齿轮连接。
[0017]
根据本实用新型的一个实施例，所述传动组件包括由所述驱动部件带动的第一棘轮和第二棘轮、分别与所述第一棘轮和第二棘轮啮合的弧形齿轮以及与所述弧形齿轮啮合的传动齿轮，其中所述转盘与所述传动齿轮连接。
[0018]
根据本实用新型的一个实施例，所述驱动部件安装在所述z轴移动机构的所述滑块的侧面，所述传动组件安装在所述滑块的正面。
[0019]
根据本实用新型的一个实施例，所述驱动部件设置为伺服电机。
[0020]
根据本实用新型的一个实施例，所述夹装部件通过机械限位的方式或者电信号限位和机械限位相结合的方式来控制所述旋转组件的旋转角度。
[0021]
采用上述技术方案，本实用新型可以实现如下有益效果：
[0022]
本实用新型提供的夹装部件允许晶圆发生转动，由此使先进入蚀刻槽的晶圆的一部分先从蚀刻槽中移出，后进入蚀刻槽的晶圆的一部分后从蚀刻槽中移出，从而保证了晶圆各部分的蚀刻速率或蚀刻程度基本一致。
附图说明
[0023]
为了更清楚地说明现有技术以及本实用新型实施例的技术方案，下面将对现有技术以及实施例所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施案例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0024]
图1a和1b分别为现有技术中晶圆进入蚀刻槽和离开蚀刻槽时的示意图；
[0025]
图2为本实用新型提供的夹装部件的示意图；
[0026]
图3为本实用新型提供的夹装部件的一部分的示意图，其中移除了转盘以露出根据本实用新型的一个实施例提供的传动组件；
[0027]
图4为本实用新型的另一个实施例提供的传动组件的示意图；
[0028]
图5为本实用新型的另一个实施例提供的传动组件的示意图；
[0029]
图6为使用本实用新型提供的夹装部件来改进晶圆蚀刻均匀度的方法的示意性流程图。
[0030]
附图标记列表
[0031]
1-晶圆；2-蚀刻槽；3-蚀刻液；a-进槽方向；b-出槽方向；
[0032]
10-夹装部件；20-三轴移动模组；22-x轴移动机构；222-导轨；224-滑块；24-y轴移动机构；242-导轨；244-滑块；26-z轴移动机构；262-导轨；264-滑块；266-侧面；268-正面；40-旋转组件；42-传动组件；422-主动轮；424-传动齿轮；426-8字形齿轮组；4261-8字形齿轮组的上齿轮；4262-8字形齿轮组的下齿轮；42
’-
传动组件；422
’-
主动轮；426
’-
弧形齿轮；424
’-
传动齿轮；428
’-
弧形槽；429
’-
限位杆；42
”-
传动组件；422
”-
轴；423
”-
第一棘轮；425
”-
第二棘轮；426
”-
弧形齿轮；424
”-
传动齿轮；428
”-
弧形槽；44-驱动部件；46-转盘；48-杆；49-滚动轴承；60-机械手臂；62-臂；64-臂。
具体实施方式
[0033]
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型实施例进一步详细说明。
[0034]
在以下描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对实用新型的限制。
[0035]
本实用新型提供了一种用于改进晶圆蚀刻均匀度的夹装部件。如图2-5所示，夹装部件10包括：三轴移动模组20、设置在三轴移动模组20上的旋转组件40以及设置在旋转组件40上用于夹持晶圆的机械手臂60。三轴移动模组20包括x轴移动机构22、y轴移动机构24和z轴移动机构26，其中，x轴移动机构22设置在y轴移动机构24上，y轴移动机构24设置在z轴移动机构26上。三轴移动模组20可带动机械手臂60在x轴、y轴和z轴三个方向上移动，具体地，x轴移动机构22可带动机械手臂60在三维坐标系的x方向上移动、y轴移动机构24可带动机械手臂60在y方向上移动，z轴移动机构26可带动机械手臂60在z方向上移动。旋转组件40设置在三轴移动模组20的z轴移动机构26上。旋转组件40可带动机械手臂60进行旋转运动。
[0036]
x轴移动机构22包括导轨222、沿导轨222移动的滑块224以及驱动滑块224沿导轨222移动的驱动部件(未示出)。y轴移动机构24包括导轨242、沿导轨242移动的滑块244以及驱动滑块244沿导轨242移动的驱动部件(未示出)。z轴移动机构26包括导轨262、沿导轨262移动的滑块264以及驱动滑块264沿导轨262移动的驱动部件(未示出)。x轴移动机构22的滑块224连接到y轴移动机构24的导轨242。y轴移动机构24的滑块242连接到z轴移动机构26的导轨262。其中，x轴移动机构22、y轴移动机构24、以及z轴移动机构26的驱动部件可以是滑台气缸或电机、丝杠的组合，也可以是本领域中公知的其他类型的驱动部件，本实用新型并不对此进行限制。
[0037]
旋转组件40设置在z轴移动机构26的滑块264上。旋转组件40包括传动组件42、驱动传动组件42旋转的驱动部件44以及与传动组件42连接以随着传动组件42旋转的转盘46。如图3所示，驱动部件44安装在z轴移动机构26的滑块264的侧面266，以节省空间。在一个具体实施例中，驱动部件44设置为伺服电机；在其他实施例中，驱动部件可以设置为本领域中公知的其他驱动部件。传动组件42安装在滑块264的正面268。
[0038]
传动组件42可以具有多种形式。例如，在附图3所示的实施例中，传动组件42包括由驱动部件44驱动的主动轮422、与主动轮422啮合的8字形齿轮组426以及与8字形齿轮组
426啮合的传动齿轮424，其中转盘46与传动齿轮424固定连接。8字形齿轮组426包括与主动轮422啮合的上齿轮4261以及与传动齿轮424啮合的下齿轮4262。8字形齿轮组426的上齿轮426和下齿轮428彼此啮合。8字形齿轮组426的上齿轮426和下齿轮428的中心以及传动齿轮424的中心均通过转轴固定在滑块264的正面268。在附图4所示的实施例中，传动组件42
’
包括由驱动部件驱动的主动轮422
’
、与主动轮422
’
啮合的弧形齿轮426
’
以及与弧形齿轮426
’
啮合的传动齿轮424
’
，其中转盘与传动齿轮424
’
固定连接。弧形齿轮426
’
的中心以及传动齿轮424
’
的中心均通过转轴固定在滑块的正面。在附图5所示的实施例中，传动组件42”包括由驱动部件的轴422”同时带动的第一棘轮423”和第二棘轮425”、分别与第一棘轮423”和第二棘轮425”啮合的弧形齿轮426”以及与弧形齿轮426”啮合的传动齿轮424”，其中转盘与传动齿轮424”固定连接。其中，在附图所示的实施例中，第一棘轮423”和第二棘轮425”由驱动部件的轴422”通过皮带带动。驱动部件带动第一棘轮423”和第二棘轮425”的正、反转。弧形齿轮426”的中心以及传动齿轮424”的中心均通过转轴固定在滑块的正面。传动组件还可以采用其它本领域公知的形式。
[0039]
本实用新型提供的夹装部件可以采用多种方式来限制机械手臂60的旋转角度。在本实用新型的一些实施例中，可以仅通过机械限位的方式来限制机械手臂60的旋转角度。例如，在图4所示的实施例中，可以在弧形齿轮426
’
上设置180度的弧形槽428，在z轴移动机构的滑块的正面对应于弧形槽的位置(具体在弧形齿轮426
’
与主动轮422
’
的中心连线上)处设置有可接合在弧形槽428中的限位杆429，由此可以通过限位杆429与弧形槽428的相互作用，将旋转组件的最大旋转角度限制为90度(顺时针方向和逆时针方向各90度)。具体地，当弧形齿轮426
’
转动到限位的最大位置时，弧形槽428卡在限位杆429处，停止转动。在本实用新型的另一些实施例中，可以通过电信号限位和机械限位相结合的方式来限制机械手臂60的旋转角度。例如，在图5所示的实施例中，可以在弧形齿轮426”上设置弧形槽428”，在z轴移动机构的滑块上设置可延伸到弧形槽428”中的限位轴(未示出)，并且在弧形槽428”和限位轴上分别设置感应器以感应零点位置(即，原始位置)、顺时针旋转90度位置和逆时针旋转90度位置，控制器以此信号来控制限位轴的伸缩从而限制机械手臂60的旋转角度。
[0040]
在图2所示的实施例中，机械手臂60设置在杆48上，杆48与转盘46固定连接。机械手臂60包括对称地设置的两个臂62和64。每个臂包括彼此成一定角度的两个部分。在夹持晶圆时，两个臂62和64将晶圆保持在它们之间。在转盘46设置杆48的一侧还抵靠杆48设置有滚动轴承49，以支撑机械手臂60。在附图2所示的实施例中，设置有两个滚动轴承49，然而，应当理解的是，滚动轴承49的数量不限于两个，可以设置为四个及以上，由此能够使机械手臂60在抓取晶圆时更稳定。
[0041]
尽管在上述实施例中，三轴移动模组20的x轴移动机构22设置在y轴移动机构24上，y轴移动机构24设置在z轴移动机构26上，但是应当理解的是，三轴移动模组20的结构并不局限于上述特定方式，可以根据需要设置成其他方式，例如，x轴移动机构22设置在z轴移动机构26，z轴移动机构26设置在y轴移动机构24上，等等。此外，尽管在上述实施例中，旋转组件40设置在z轴移动机构26上，但是应当理解的是，旋转组件40的设置位置与三轴移动模组20的结构息息相关，三轴移动模组20的设置位置可以根据三轴移动模组20的结构的不同而不同，例如，在x轴移动机构22设置在z轴移动机构26，z轴移动机构26设置在y轴移动机构24上的情况下，旋转组件40可以设置在y轴移动机构24上。
[0042]
以下参照图6描述使用本实用新型提供的夹装部件来改进晶圆蚀刻均匀度的方法。在三轴移动模组20作用下使机械手臂60从上一工序工位处将晶圆移动至蚀刻槽位置，再从蚀刻槽将蚀刻完成的晶圆运送至下一工序的工位。具体地，在三轴移动模组20、旋转组件40的共同作用下，机械手臂60夹取晶圆后先移动至蚀刻槽上方(这时机械手臂60从上方夹住晶圆)；然后使机械手臂60沿第一旋转方向(图中为逆时针方向)旋转90
°
(使机械手臂60旋转至水平位置，相当于机械手臂60从侧方位夹住晶圆)；然后在三轴移动模组20的z轴移动机构26的作用下使被夹持的晶圆完全浸入蚀刻槽内蚀刻液面之下；之后再反向(图中为顺时针方向)旋转90
°
(使机械手臂60旋转至原方位，即从上方夹住晶圆)；之后继续在三轴移动模组20的z轴移动机构26的作用下使晶晶圆下降至放置于蚀刻槽底部的晶圆托架上；之后机械手臂60张开，上升至蚀刻槽上方；待一定时刻时间后，机械手臂60伸入蚀刻槽中再次夹取蚀刻后的晶圆并上升一段高度且晶圆整体仍处于蚀刻液面之下时，按照与第一旋转方向相反的方向(图中为顺时针方向)旋转90
°
(使机械手臂60旋转至水平位置，相当于机械手臂60从侧方位夹住晶圆)后再带着晶圆离开蚀刻槽；然后沿第一旋转方向旋转90
°
(这时机械手臂60从上方夹住晶圆)后在三轴移动模组20的作用下将晶圆转移到下一工位。其中晶圆进出蚀刻槽的速度大小相同且匀速。由此通过控制晶圆旋转使先进入蚀刻槽的晶圆的一部分先从蚀刻槽中移出，后进入蚀刻槽的晶圆的一部分后从蚀刻槽中移出，保证了晶圆各部分的蚀刻速率或蚀刻程度基本一致。
[0043]
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本实用新型实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本实用新型实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上的本实用新型实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本实用新型实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型实施例的保护范围之内。