批次基板湿式处理装置及批次基板湿式处理方法与流程

本发明关于基板湿蚀刻的技术领域，尤指一种批次基板湿式处理装置以及批次基板湿式处理方法，其可提升基板蚀刻的均匀度，避免基板局部区域蚀刻完全，而另外的局部区域却蚀刻不足，造成基板成品的品质及良率下降的问题。

背景技术：

现有的湿式工作台(wetbench)批次基板槽式浸泡方法，通常将装有基板(或晶圆)之晶舟放置于一载有蚀刻液的槽体内，进行浸泡式循环蚀刻。然而，上述蚀刻方式，由于具有下列缺点。

1.槽体内流场不均匀性，造成基板蚀刻的均匀度不理想。

2.晶舟会造成药水循环之死角，使得基板某些部分无法接触蚀刻药水，进一步造成基板蚀刻的均匀度降低。

3.槽式浸泡方法之先天缺点，在于装有基板之晶舟向下浸入槽体内时，基板底部会最先接触到蚀刻液，当晶舟向上脱离槽体时，基板底部最后脱离蚀刻液，因此基板底部蚀刻时间最长，而基板顶部蚀刻时间最短，进一步造成基板蚀刻的均匀度不佳。

由于上述批次基板槽式浸泡方法的数项缺点，导致基板蚀刻的均匀度不佳，进而导致基板成品的良率降低。

故，有必要提供一种批次基板湿式处理装置及批次基板湿式处理方法，以解决现有技术所存在的问题。

技术实现要素：

本发明人有鉴于现有批次基板槽式浸泡方法对基板蚀刻的均匀度不理想的问题，改良其不足与缺失，进而创作出一种批次基板湿式处理装置以及批次基板湿式处理方法。

本发明主要目的在于提供一种批次基板湿式处理装置，其可提升基板蚀刻的均匀度，避免基板局部区域蚀刻完全，而另外的局部区域却蚀刻不足，造成基板成品的品质及良率下降的问题。

为达上述目的，本发明批次基板湿式处理装置包括：

一槽体，在所述槽体内形成有一容槽，所述容槽用于盛载蚀刻液，且用于容纳晶舟以及位于所述晶舟中的基板；

一基板升降机构，设置在所述槽体上，且包括一固定座、一升降驱动模块以及一升降座，所述固定座固定设置在所述槽体外，所述升降驱动模块以可作动方式设置在所述固定座上，所述升降座固定设置在所述升降驱动模块上，位于所述容槽内，且可受到所述升降驱动模块的驱动而相对所述槽体上升到容槽外或是相对所述槽体下降到所述容槽内，所述升降座用于承托所述晶舟及所述晶舟中的基板；

一基板旋转机构，设置在所述基板升降机构的所述升降座上，且包括一旋转驱动模块、一传动组件以及一从动旋转组件，所述旋转驱动模块固定设置在所述升降座上，所述传动组件连接所述旋转驱动模块并可受到所述旋转驱动模块的驱动而作动，所述从动旋转组件设置在所述升降座上，连接到所述传动组件，且可受到所述传动组件的驱动而旋转，所述从动旋转组件用于接触并带动所述基板进行旋转；以及

一主控模块，连接所述基板升降机构以及所述基板旋转机构，且控制所述基板升降机构的升降以及所述基板旋转机构的旋转。

在本发明一实施例中，所述升降驱动模块为一油压/气压缸，在所述油压/气压缸上以可伸缩方式设置一作动杆，所述作动杆连接所述升降座。

在本发明一实施例中，所述升降座上形成有一垂直板体，在所述垂直板体底端形成有一水平托板以用于承托所述晶舟。

在本发明一实施例中，所述旋转驱动模块为一驱动马达而具有一驱动轴；所述传动组件包括一垂直传动杆以及一水平传动轴，所述垂直传动杆以可旋转方式贯穿设置在所述垂直板体上，且与所述驱动轴啮合，所述水平传动轴与所述垂直传动杆啮合；所述从动旋转组件包括二水平旋转带动杆，所述二水平旋转带动杆与所述水平传动轴啮合，在各所述水平旋转带动杆上形成有一接触带动部以用于接触并且带动所述基板进行旋转。

在本发明一实施例中，所述二水平旋转带动杆位于同一水平位置上。

在本发明一实施例中，所述接触带动部上形成有多个轴向排列的摩擦肋条。

在本发明一实施例中，所述驱动轴与所述垂直传动杆之间透过二伞形齿轮相互啮合；所述垂直传动杆与所述水平传动轴之间透过二伞形齿轮相互啮合；所述水平传动轴与各所述水平旋转带动杆之间透过二齿轮相互啮合。

在本发明一实施例中，所述批次基板湿式处理装置进一步包括一蚀刻速率资料库模块，所述蚀刻速率资料库模块连接所述主控模块，且用于提供所述基板各部位受到蚀刻的速率的历史资料。

本发明另一目的在于提供一种批次基板湿式处理方法，包括：

一装置提供步骤，包括提供一批次基板湿式处理装置，所述批次基板湿式处理装置包括：一槽体，在所述槽体内形成有一容槽，其中，所述容槽盛载有蚀刻液；一基板升降机构，设置在所述槽体上，用于承托晶舟及所述晶舟中的基板(或晶圆)，并用于升高或下降所述晶舟及所述晶舟中的所述基板，使所述基板可位于不同高度而能完全位于所述蚀刻液中、部分位于蚀刻液中或是完全位于蚀刻液之上；一基板旋转机构，设置在所述基板升降机构上，且用于接触并带动所述基板进行旋转；一主控模块，连接所述基板升降机构以及所述基板旋转机构，且控制所述基板升降机构的升降以及所述基板旋转机构的旋转；以及一蚀刻速率资料库模块，连接所述主控模块，用于提供所述基板各部位受到蚀刻的速率的历史资料；

一基板浸泡步骤，包括放置一晶舟及所述晶舟内的基板到所述容槽内，使所述晶舟及所述晶舟内的所述基板被所述升降座所承托，并使所述基板完全位于所述蚀刻液中，其中，所述基板包括一中心部以及一环绕所述中心部的周缘部；

一基板高度调整步骤，包括通过所述主控模块驱动所述基板升降机构升高或降低所述基板，使所述基板完全位于所述蚀刻液中、部分位于蚀刻液中或是完全位于蚀刻液之上；

一基板旋转步骤，包括通过所述主控模块驱动所述基板旋转机构带动所述基板进行旋转；

其中，当所述基板的所述中心部的蚀刻速率高于所述周缘部的蚀刻速率时，通过执行所述基板高度调整步骤，而使所述基板的所述中心部被上升到完全位于所述蚀刻液之上，且使所述中心部的底缘切齐所述蚀刻液之液面，并通过执行所述基板旋转步骤，而使所述基板进行旋转以增加所述周缘部的蚀刻量并同时减少所述中心部的蚀刻量。

在本发明一实施例中，当所述基板的所述周缘部的蚀刻速率高于所述中心部的蚀刻速率时，通过执行所述基板高度调整步骤而使所述基板的中心部被下降到完全位于所述蚀刻液之下，且使所述中心部的顶缘切齐所述蚀刻液的液面，并通过执行所述基板旋转步骤，而使所述基板进行旋转以增加所述中心部的蚀刻量，并同时减少所述周缘部的蚀刻量。

在本发明一实施例中，所述基板的所述中心部的半径为一浮动值，是根据所述蚀刻速率资料库模块所提供的所述基板上各部位的蚀刻速率的历史资料而改变，且所述中心部的半径是0到所述基板的半径。

在本发明一实施例中，所述基板高度调整步骤及所述基板旋转步骤同时执行或先后执行。

在本发明一实施例中，所述基板高度调整步骤重复执行。

在本发明一实施例中，所述基板旋转步骤重复执行。

藉由上述技术手段，本发明批次基板湿式处理装置以及批次基板湿式处理方法，根据基板中心部及周缘部的蚀刻速率不同，控制所述基板升降到所述中心部的顶缘或底缘切齐蚀刻液的液面，并使环绕在所述中心部外围的所述周缘部局部位于所述蚀刻液的液面上方，使得所述基板能够对蚀刻速率较低的中心部或周圆部进行正向蚀刻补偿，而对蚀刻速率较高的另一部分进行负向蚀刻补偿，进而增进基板蚀刻的均匀度，并提高基板成品良率。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

附图说明

图1为本发明批次基板湿式处理装置、晶舟、基板的立体外观图。

图2为本发明批次基板湿式处理装置的主控模块、基板升降机构、基板旋转机构以及蚀刻速率资料库模块的架构方块图。

图3为本发明批次基板湿式处理装置、晶舟、基板的立体剖视图。

图4为本发明批次基板湿式处理装置、晶舟、基板的立体剖视操作示意图。

图5为本发明批次基板湿式处理装置、晶舟、基板的正面剖视图。

图6为本发明批次基板湿式处理装置、晶舟、基板的正面剖视操作示意图。

图7为本发明批次基板湿式处理装置省略槽体及升降座的立体外观图。

图8为本发明批次基板湿式处理装置省略槽体及升降座的立体外观操作示意图。

图9为本发明批次基板湿式处理装置的传动组件及从动旋转组件的放大立体外观图。

图10为本发明批次基板湿式处理装置的传动组件及从动旋转组件的另一放大立体外观图。

图11为本发明批次基板湿式处理方法的步骤流程图。

图12为本发明批次基板湿式处理方法的执行示意图，显示当所述基板的所述中心部的蚀刻速率高于所述周缘部的蚀刻速率时，所述基板高度调整步骤及所述基板旋转步骤的执行状况。

图13为本发明批次基板湿式处理方法的执行示意图，显示当所述基板的所述周缘部的蚀刻速率高于所述中心部的蚀刻速率时，所述基板高度调整步骤及所述基板旋转步骤的执行状况。

具体实施方式

请参照图1至图3，本发明批次基板湿式处理装置包括：一槽体10、一基板升降机构20、一基板旋转机构40、一主控模块70以及一蚀刻速率资料库模块60。

所述槽体10内形成有一容槽100，所述容槽100用于盛载蚀刻液，且用于容纳晶舟30以及位于所述晶舟30中的基板(或晶圆)90。

所述基板升降机构20设置在所述槽体10上，且包括一固定座21、一升降驱动模块24以及一升降座25。

所述固定座21固定设置在所述槽体10外，可透过螺栓或是铆钉等固定件而固定设置在所述槽体10上。在本发明一实施例中，所述固定座21与所述槽体10是共同设置在其他设备或台座上。

请参照图3、5及7，所述升降驱动模块24以可作动方式设置在所述固定座21上。

所述升降座25固定设置在所述升降驱动模块24上，位于所述容槽100内，且可受到所述升降驱动模块24的驱动而相对所述槽体10上升到容槽100外或是相对所述槽体10下降到所述容槽100内。所述升降座25用于承托晶舟30及所述晶舟30中的基板90。在图3、5及7中，所述升降座25是位于较下方位置，使得所述晶舟30及所述基板90能位于蚀刻液的较深处而完全被蚀刻液浸泡。请进一步参照图4、6及8，在图4、6及8中，所述升降座25被上升到位于较上方位置，使得所述晶舟30及所述基板90能位于蚀刻液的较浅处或是上方处而部分或完全脱离蚀刻液。

在本发明一实施例中，所述升降驱动模块24为一油压/气压缸，在所述油压/气压缸上以可伸缩方式设置一作动杆241，如图7所示，所述作动杆241连接所述升降座25。此外，所述油压/气压缸外接一油压/液压源，以便驱动所述油压/气压缸的作动杆241进行伸缩。在本发明一实施例中，所述升降座25上形成有一垂直板体251，在所述垂直板体251底端形成有一水平托板253以用于承托所述晶舟30，如图3所示。

在本发明一实施例中，所述固定座21上设置有二滑轨22，所述升降座25上设置有二滑块23，所述二滑块23分别以可滑动方式结合在所述二滑轨22上。滑轨22与滑块23的配置可使所述升降座25稳定的垂直移动。

所述基板旋转机构40设置在所述基板升降机构20的所述升降座25上，且包括一旋转驱动模块41、一传动组件以及一从动旋转组件。

所述旋转驱动模块41固定设置在所述升降座25上。在本发明一实施例中，所述旋转驱动模块41为一驱动马达而具有一驱动轴。

所述传动组件连接所述旋转驱动模块41并可受到所述旋转驱动模块41的驱动而作动，所述从动旋转组件设置在所述升降座25上，连接到所述传动组件，且可受到所述传动组件的驱动而旋转。在本发明一实施例中，所述传动组件包括一垂直传动杆42以及一水平传动轴43。所述垂直传动杆42以可旋转方式贯穿设置在所述垂直板体251上，且与所述驱动轴啮合，所述水平传动轴43与所述垂直传动杆42啮合。

请参照图9及10，所述从动旋转组件用于接触并带动所述基板90进行旋转。在本发明一实施例中，所述从动旋转组件包括二水平旋转带动杆45，所述二水平旋转带动杆45与所述水平传动轴43啮合，在各所述水平旋转带动杆45上形成有一接触带动部455以用于接触并且带动所述基板90进行旋转。在本发明一实施例中，所述二水平旋转带动杆45位于同一水平位置上。在本发明一实施例中，所述接触带动部455上形成有多个轴向排列的摩擦肋条以能够提供所述基板90良好摩擦力而帮助带动所述基板90旋转。

在本发明一实施例中，所述驱动轴与所述垂直传动杆42之间透过二伞形齿轮400相互啮合；所述垂直传动杆42与所述水平传动轴43之间透过二伞形齿轮400相互啮合；所述水平传动轴43与各所述水平旋转带动杆45之间透过二齿轮430、450相互啮合。

所述主控模块70连接所述基板升降机构20以及所述基板旋转机构40，可控制所述基板升降机构20的升降以及所述基板旋转机构40的旋转。在本发明一实施例中，所述主控模块70为一电脑而具有一中央处理器、一记忆体、一储存器、一输入介面及输出介面，并于所述储存器内载有一主控软体，所述电脑通过执行所述主控软体以自动执行或是受使用者操控而驱动所述基板升降机构20及/或所述基板旋转机构40以使所述基板90升降及/或旋转。

所述蚀刻速率资料库模块60连接所述主控模块70，且用于提供所述基板各部位受到蚀刻的速率的历史资料。在本发明一实施例中，所述蚀刻速率资料模块60为一资料库模块，用于提供所述基板各部位受到蚀刻的速率的历史资料数据给所述主控模块70，所述主控模块70根据所述基板各部位的蚀刻速率资料数据来驱动所述基板升降机构20及所述基板旋转机构40，将所述基板90升降到特定位置并调节所述基板90的旋转转速。

请参照图11至13，本发明批次基板湿式处理方法，包括：一装置提供步骤s01、一基板浸泡步骤s02、一基板高度调整步骤s03以及一基板旋转步骤s04。

所述装置提供步骤s01，包括提供一批次基板湿式处理装置，如图1至10所示。所述批次基板湿式处理装置包括：一槽体10，在所述槽体10内形成有一容槽100，其中，所述容槽100盛载有蚀刻液；一基板升降机构20，设置在所述槽体10上，用于承托晶舟30及所述晶舟30中的基板90，并用于升高或下降所述晶舟30及所述晶舟30中的所述基板90，使所述基板90可位于不同高度而能完全位于所述蚀刻液中、部分位于蚀刻液中或是完全位于蚀刻液之上；一基板旋转机构40，设置在所述基板升降机构20上，且用于接触并带动所述基板90进行旋转；一主控模块70，连接所述基板升降机构20以及所述基板旋转机构40，可控制所述基板升降机构20的升降以及所述基板旋转机构40的旋转；以及一蚀刻速率资料库模块60，连接所述主控模块70，用于收集并提供所述基板90各部位受到蚀刻的速率的历史资料。

所述基板浸泡步骤s02，包括放置一晶舟30及所述晶舟30内的基板90到所述容槽100内，使所述晶舟30及所述晶舟30内的所述基板被所述升降座25所承托，并使所述基板90完全位于所述蚀刻液中，其中，所述基板90包括一中心部91以及一环绕所述中心部91的周缘部92。

所述基板高度调整步骤s03，包括通过所述主控模块70驱动所述基板升降机构20升高或降低所述基板90，使所述基板90完全位于所述蚀刻液中、部分位于蚀刻液中或是完全位于蚀刻液之上。

所述基板旋转步骤s04，包括通过所述主控模块70驱动所述基板旋转机构40带动所述基板90进行旋转。

请参照图12，当所述基板90的所述中心部91的蚀刻速率高于所述周缘部92的蚀刻速率时，通过执行所述基板高度调整步骤s03而使所述基板90的所述中心部91被上升到完全位于所述蚀刻液之上且使所述中心部91的底缘911切齐所述蚀刻液之液面80，并通过执行所述基板旋转步骤s04而使所述基板90进行旋转以增加所述周缘部92的蚀刻量并同时减少所述中心部91的蚀刻量。

请参照图13，当所述基板90的所述周缘部92的蚀刻速率高于所述中心部91的蚀刻速率时，通过执行所述基板高度调整步骤s03而使所述基板90的中心部91被下降到完全位于所述蚀刻液之下且使所述中心部91的顶缘912切齐所述蚀刻液的液面80，并通过执行所述基板旋转步骤s04而使所述基板90进行旋转以增加所述中心部91的蚀刻量并同时减少所述周缘部92的蚀刻量。

在本发明一实施例中，所述基板90的所述中心部91的半径为一浮动值，是根据所述蚀刻速率资料库模块60所提供到所述基板90上各部位的蚀刻速率而改变，且所述中心部91的半径是0到所述基板90的半径。举例而言，假设所述基板90的半径为r，当所述蚀刻速率资料库模块60的历史资料显示所述基板90的圆心到半径为r/2处的较中心区域的蚀刻速率较为一致，而所述基板90的r/2到r之间的较周缘区域的蚀刻速率较为一致，且所述较中心区域及所述较周缘区域两区域的蚀刻速率有落差时，所述主控装置即设定所述具有r/2半径的较中心区域为中心部91，并设定所述介于r/2到r之间的较周缘区域为周缘部92。所述主控装置可即时根据所述基板90各部位蚀刻速率的变化而随时重新设定所述中心部91及所述周缘部92的范围。

在本发明一实施例中，所述基板高度调整步骤s03及所述基板旋转步骤s04同时执行或先后执行，所述基板高度调整步骤s03可重复执行，所述基板旋转步骤s04可重复执行。

藉由上述技术手段，本发明批次基板湿式处理装置以及批次基板湿式处理方法根据基板90中心部91及周缘部92的蚀刻速率不同，控制所述基板90升降到所述中心部91的顶缘912，或底缘911切齐蚀刻液的液面80并使环绕在所述中心部91外围的所述周缘部92局部位于所述蚀刻液液面80上方，使得所述基板90能够对蚀刻速率较低的中心部91或周圆部进行正向蚀刻补偿，而对蚀刻速率较高的另一部分进行负向蚀刻补偿，进而增进基板90蚀刻的均匀度，并提高基板90成品良率。