TWM600470U - 超低溫磁控離子反應式蝕刻腔體、夾環以及晶圓承載機構 - Google Patents

Abstract

本創作提供一種超低溫磁控離子反應式蝕刻腔體，包含：上蓋及樞接於上蓋的殼體，殼體包含：殼體中的中空環形遮罩件，中空環形遮罩件包括外壁、位於外壁上並遠離上蓋之底部周邊、由底部周邊往內延伸形成內底部周邊槽道、與內底部周邊槽道連通之複數個穿透孔、設於外壁上之長形開口及設於外壁上之複數個外壁穿透孔；抽氣通道，設於殼體的底部且鄰近長形開口；承載盤，設於中空環形遮罩件之中；夾環，放於承載盤上，夾環包含環狀部及從環狀部之內側往中心凸伸之複數個指部；接合至抽氣通道的抽氣泵。本創作另提供一種用於固定晶圓的晶圓承載機構。

Description

超低溫磁控離子反應式蝕刻腔體、夾環以及晶圓承載機構

本創作係有關於一種超低溫磁控離子反應式蝕刻腔體以及晶圓承載機構，其係承載用以夾設晶圓的夾環，夾環上尤其包含有數個從環狀部之內側往中心凸伸之複數個指部。

在後段封裝製程中，會使用多層金屬佈線間的絕緣材料，隨著IC封裝尺寸減小及密度增大，絕緣材料的性能已經成為影響IC功能的因素之一。當處理高揮發性的絕緣材料時，常會伴隨著汙染微粒的產生並使得接觸介面阻抗Rc(Contact Resistance)增高。

習知用於後段封裝製程的低溫磁控離子反應式蝕刻腔體設備中，係採用電子吸盤(e-chuck)而將晶圓吸附在承載盤上，但是對於翹曲晶圓(warpage wafer)而言，其無法被電子吸盤平整地吸附在承載盤，進而使得蝕刻清潔過程中因溫度不均產生的汙染微粒不易排除而附著在腔體中。

另外，一般在低溫磁控離子反應式蝕刻腔體設備內移動晶圓時會運用汽缸的升降做為驅動晶圓的方式，然而，汽缸在升降作動過程中易生抖動且會因此歪斜，進而易導致晶圓破損，亦使得機件摩擦而另產生汙染微粒。

此外，當可升降晶圓的晶圓承載機構裝設於低溫磁控離子反應式蝕刻腔體設備中時，其會佔據超低溫磁控離子反應式腔體的中央，因此抽氣泵只能裝設於偏離中心的位置，使得抽氣泵在抽氣時的氣流流動不夠平均，並因此無法順利將蝕刻時產生的汙染微粒順利帶走，由此堆積更多汙染微粒在低溫磁控離子反應式蝕刻腔體設備中。

前述數個缺點皆會讓汙染微粒附著在低溫磁控離子反應式蝕刻腔體設備裡且不易去除，進而讓平均清潔時間MTBC(mean time between clean)減少而無法提高稼動率。

本創作關於一種超低溫磁控離子反應式蝕刻腔體，包含：一上蓋，包含一設有複數個通氣孔之氣體分布組盤；一殼體，樞接於該上蓋，該上蓋覆蓋於該殼體上，該殼體包含：一中空環形遮罩件，其係置於該殼體中，該中空環形遮罩件包括一外壁、一位於該外壁上並遠離該上蓋之底部周邊、由該底部周邊往內延伸形成一內底部周邊槽道、與該內底部周邊槽道連通之複數個穿透孔、設於該外壁上之一長形開口以及設於該外壁上之複數個外壁穿透孔；及一抽氣通道，設置於該殼體的一底部且鄰近該長形開口；一承載盤，設於該中空環形遮罩件之中；一夾環，放置於該承載盤上，該夾環包含一環狀部以及從該環狀部之內側往中心凸伸之複數個指部；以及一抽氣泵，接合至該抽氣通道。

如前述之超低溫磁控離子反應式蝕刻腔體，其中該上蓋包含一磁控盤，其係裝設於該氣體分布組盤之上，其中該磁控盤上包含複數個磁鐵孔。

如前述之超低溫磁控離子反應式蝕刻腔體，其中複數個磁鐵設於該複數個磁鐵孔中。

如前述之超低溫磁控離子反應式蝕刻腔體，其中該中空環形遮罩件與該殼體之間有一間隙。

如前述之超低溫磁控離子反應式蝕刻腔體，其中該夾環係用於固定一晶圓於該承載盤之上，該夾環的複數個指部抵靠該晶圓。

本創作還提供一種夾環，包含：一環狀部；以及複數個指部，其係從該環狀部之內側往中心凸伸。

如前述之夾環，其中該複數個指部共有3至12個。

如前述之夾環，其中該複數個指部共有8個。

如前述之夾環，其中該夾環之材料是石英。

如前述之夾環，其中該夾環之材料是陶瓷。

本創作另外提供一種晶圓承載機構，係用於固定一晶圓，包含：一承載盤，包含複數個穿孔；一夾環，包含一環狀部以及從該環狀部之內側往中心凸伸之複數個指部；一支架組，其包含：一底座盤；複數個支撐桿，設於該底座盤上，該複數個支撐桿分別穿過該複數個穿孔；複數個第一定位桿，設於該底座盤的周邊；以及複數個第二定位桿，環繞並固設於該承載盤周邊；複數個步進馬達，分別驅動該複數個支撐桿及該複數個第一定位桿相對該承載盤升降；其中該晶圓夾設於該夾環以及該承載盤 之間，該支撐桿被升起以抵靠該晶圓，及該第一定位桿被升起使該夾環離開該晶圓。

如前述之晶圓承載機構，其中該夾環的一底面周邊設有複數個定位孔，該複數個定位孔的位置相對應於該複數個第二定位桿。

如前述之晶圓承載機構，其中該複數個步進馬達係分別透過複數個波紋管而連結至該支架組。

如前述之晶圓承載機構，其中該承載盤包含一盤體、及複數個設於該盤體之一表面上的氣體溝槽以及一穿透該盤體並連通該複數個氣體溝槽的進氣引道。

如前述之晶圓承載機構，其中該夾環的複數個指部抵靠該晶圓。

如前述之晶圓承載機構，其中該承載盤包含有一液體進口以及一液體出口，該液體進口以及該液體出口皆設於該承載盤上相對於該氣體溝槽之另一表面。

如前述之晶圓承載機構，其中該承載盤包含有一液體流道，該液體流道與該液體進口以及該液體出口連接。

如前述之晶圓承載機構，其中一冷卻液通過該液體進口、該液體出口以及該液體流道。

10:超低溫磁控離子反應式腔體

20:上蓋

21:氣體分布組盤

22:通氣孔

23:磁控盤

231:磁鐵孔

232:磁鐵

24:噴灑器

30:殼體

31:抽氣通道

32:底部

40:中空環形遮罩件

41:外壁

42:底部周邊

43:內底部周邊槽道

44:穿透孔

45:長形開口

46:外壁穿透孔

50:承載盤

51:穿孔

52:盤體

53:表面

54:氣體溝槽

55:進氣引道

56:液體進口

57:液體出口

58:表面

59:液體流道

60:夾環

61:環狀部

62:指部

63:底面周邊

64:定位孔

70:抽氣泵

80:晶圓承載機構

81:支架組

811:底座盤

812:支撐桿

813:第一定位桿

814:第二定位桿

82:步進馬達

B:波紋管

G:間隙

P:輸入口

W:晶圓

圖1為本創作提供的超低溫磁控離子反應式蝕刻腔體之立體圖；

圖2為本創作提供的超低溫磁控離子反應式蝕刻腔體之局部橫剖面圖；

圖3為本創作提供的上蓋的立體圖(反面)；

圖4為本創作提供的上蓋的立體圖(正面)；

圖5為本創作提供的中空環形遮罩件的立體圖；

圖6A為本創作提供的夾環的立體圖(正面)；

圖6B為本創作提供的夾環的立體圖(反面)；

圖7為本創作提供的晶圓承載機構的立體示意圖；

圖8為本創作提供的晶圓承載機構的局部橫剖面圖；

圖9為本創作提供的晶圓承載機構的局部橫剖面圖；

圖10為本創作提供的承載盤的立體圖(正面)；

圖11為本創作提供的承載盤的立體圖(反面)。

為在後段封裝製程中全面地降低汙染微粒附著在超低溫磁控離子反應式蝕刻腔體之情形，請參閱圖1，本創作提供了一種超低溫磁控離子反應式蝕刻腔體10，其係用於對所放入其中的晶圓進行蝕刻加工處理。然而，本創作的重點非針對於如何對晶圓進行蝕刻，而是要讓蝕刻過程中所產生的污染微粒盡量不附著於超低溫磁控離子反應式腔體10內部，因此本文並不強調蝕刻的相關技術特徵，創作人謹先聲明。

請一併參閱圖2至圖6A，繼續說明的是，本創作的超低溫磁控離子反應式腔體10包含：一上蓋20、一殼體30、一中空環形遮罩件40、 一承載盤50、一夾環60以及一抽氣泵70，上蓋20包含一氣體分布組盤21，其設有複數個通氣孔22。上蓋20係樞接於殼體30，並覆蓋於殼體30上。殼體30包含：一中空環形遮罩件40、一外壁41、一底部周邊42、一內底部周邊槽道43、複數個穿透孔44、一長形開口45、複數個外壁穿透孔46以及一抽氣通道31。中空環形遮罩件40係置於殼體30中，且包括外壁41、位於外壁41上並遠離上蓋20之底部周邊42、由底部周邊42往內延伸形成內底部周邊槽道43、與內底部周邊槽道43連通之複數個穿透孔44、設於外壁41上之長形開口45以及設於外壁41上之複數個外壁穿透孔46。抽氣通道31係設置於殼體30的底部32且鄰近長形開口45。承載盤50設於中空環形遮罩件40之中。夾環60係放置於承載盤50上，夾環60包含一環狀部61以及從環狀部61之內側往中心凸伸之複數個指部62。抽氣泵70係接合至抽氣通道31。

上蓋20包含一磁控盤23，其係裝設於氣體分布組盤21之上，其中磁控盤23上包含複數個磁鐵孔231，又複數個磁鐵232設於複數個磁鐵孔231中。

中空環形遮罩件40與殼體30之間有一間隙G。

夾環60上的複數個指部62共有3至12個，較佳為圖6A所示之8個指部62。夾環60之材料可以是石英或陶瓷。此種材料特性可讓汙染微粒不易附著於夾環60上。

請繼續參閱圖7至圖9，本創作還提供一種用於固定晶圓W的晶圓承載機構80，其包含：包含複數個穿孔51的承載盤50、夾環60、一支架組81及複數個步進馬達82(同時參閱圖7至圖9)(在圖7中應有2個步進馬達82，惟其中一個被承載盤50擋住)。支架組81包含一底座盤811、設於底座 盤811上的複數個支撐桿812、設於底座盤811的周邊的複數個第一定位桿813以及複數個第二定位桿814。複數個支撐桿812分別穿過複數個穿孔51。複數個第二定位桿814係環繞並固設於承載盤50周邊。複數個步進馬達82能分別驅動複數個支撐桿812及複數個第一定位桿813相對承載盤50升降，其中晶圓W夾設於夾環60以及承載盤50之間，支撐桿812被升起以抵靠晶圓W，及第一定位桿813被升起使夾環60離開晶圓W。

一併參閱圖6B，夾環60的一底面周邊63設有複數個定位孔64，該複數個定位孔64的位置相對應於複數個第二定位桿814。

複數個步進馬達82係分別透過複數個波紋管B而連結至支架組81。

如圖10以及圖11所示，承載盤50包含一盤體52、及複數個設於盤體52之一表面53上的氣體溝槽54以及一穿透盤體52並連通複數個氣體溝槽54的進氣引道55。

承載盤50包含有一液體進口56以及一液體出口57，液體進口56以及液體出口57皆設於承載盤50上相對於氣體溝槽54之另一表面58。

承載盤50包含有一液體流道59，液體流道59與液體進口56以及液體出口57連接。

一冷卻液(圖未示出)通過液體進口56、液體出口57以及液體流道59。

創作人如后將繼續說明本創作整體的運作。請參閱圖2、圖8、圖9，為進行蝕刻製程，透過機械手臂(圖未示)將晶圓W由輸入口P送入至超低溫磁控離子反應式蝕刻腔體10內，且平放於支撐桿812上(至於運送 晶圓W的過程則非為本創作之主要技術特徵，故不在本文中贅述)。接著，步進馬達82經由軟體精密地控制而同步地下降，使得支架組81同時下降，讓原先被支架組81的複數個第一定位桿813承載的夾環60亦一併跟著下降，同時，支撐桿812也帶著晶圓W一起下降，直至夾環60背面的複數個定位孔64卡合至承載盤50的複數個第二定位桿814以及晶圓W平放在承載盤50上時，步進馬達82不再驅動支架組81下降。此時，夾環60上的複數個指部62係抵靠或輕壓在晶圓W上，讓晶圓W平整地置於承載盤50上。

一供氣系統以及一冷卻液系統係持續地供應冷卻用的氣體以及冷卻液至承載盤50，應注意的是，供氣系統以及冷卻液系統皆非為本創作的主要技術特徵，故不在本文中贅述，但仍可藉由圖10以及圖11之示意而能了解，供氣系統持續供應如氬氣或氦氣的冷卻用氣體，並透過進氣引道55將冷卻用氣體吹至承載盤50。冷卻用氣體經由進氣引道55而從承載盤50的氣體溝槽54朝向放置於承載盤50上的晶圓W輸入，藉此冷卻晶圓W。另外，冷卻液系統亦供應例如冷媒等冷卻液而使冷卻液由液體進口56進入承載盤50內的液體流道59，並接著從液體出口57離開承載盤50，以此不斷循環而進行熱交換。而整個超低溫磁控離子反應式蝕刻腔體10內的溫度則是在-20℃以下。

再者，如圖2至圖5所示，在超低溫磁控離子反應式蝕刻腔體10內對晶圓W進行蝕刻時，位於上蓋20中的氣體分布盤組21上的噴灑器24會釋放出反應氣體，此反應氣體透過氣體分布盤組21中的通氣孔22而進入殼體30內，且藉由磁控盤23上所排列的複數個磁鐵232去限制電漿。本段落前述之技術內容為本技術領域之人士所熟知，且非為本創作之重點技術 內容，故不在此贅述。請繼續參閱前述圖式，由於晶圓承載機構80已經裝設於殼體30的中間，因此使得做為排氣用的抽氣泵70僅能裝設於偏離中間的位置，而本創作所提供的中空環形遮罩件40能讓被抽氣泵70帶走的氣流能平均且順暢地由抽氣通道31排出，如后將描述此技術內容。首先，反應氣體被吹進殼體30內後，會從抽氣通道31排出，但由於中空環形遮罩件40的設置，使得殼體30中的反應氣體會經由複數個穿透孔44匯聚而順著內底部周邊槽道43往長形開口45流動，在間隙G中的反應氣體則由複數個外壁穿透孔46匯聚而順著內底部周邊槽道43往長形開口45而流動，接著再從位於長形開口45旁的抽氣通道31被抽氣泵70吸走而排出殼體30。如此的反應氣流之流動性順暢，能較習知技術更順利地帶走蝕刻過程中產生的汙染微粒，降低汙染微粒附著於殼體30內的程度。

當對晶圓W加工完畢後，則由軟體控制步進馬達82運作，使其推動支架組81，讓複數個支撐桿812往上移動並將晶圓W抬起，且讓複數個第一定位桿813往上移動並將夾環60抬起，直至晶圓W到達輸入口P的高度，再藉由機械手臂將晶圓W從殼體30取出。

創作人進一步說明，步進馬達82的運作穩定，讓整個支架組81的升降移動順利，防止夾環60和晶圓W接觸時產生歪斜而導致晶圓W破損以產生污染微粒。

本創作之技術內容及技術特點已揭示如上，然而熟悉本項技術之人士仍可能基於本創作之教示及揭示而作種種不背離本創作精神之替換及修飾。因此，本創作之保護範圍應不限於實施例所揭示者，而應包 括各種不背離本創作之替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵蓋。

10:超低溫磁控離子反應式腔體

20:上蓋

21:氣體分布組盤

24:噴灑器

30:殼體

31:抽氣通道

32:底部

40:中空環形遮罩件

45:長形開口

50:承載盤

60:夾環

70:抽氣泵

80:晶圓承載機構

812:支撐桿

G:間隙

P:輸入口

W:晶圓

Claims (18)

1. 一種超低溫磁控離子反應式蝕刻腔體，包含：

   一上蓋，包含一設有複數個通氣孔之氣體分布組盤；

   一殼體，樞接於該上蓋，該上蓋覆蓋於該殼體上，該殼體包含：

   一中空環形遮罩件，其係置於該殼體中，該中空環形遮罩件包括一外壁、一位於該外壁上並遠離該上蓋之底部周邊、由該底部周邊往內延伸形成一內底部周邊槽道、與該內底部周邊槽道連通之複數個穿透孔、設於該外壁上之一長形開口以及設於該外壁上之複數個外壁穿透孔；及

   一抽氣通道，設置於該殼體的一底部且鄰近該長形開口；

   一承載盤，設於該中空環形遮罩件之中；

   一夾環，放置於該承載盤上，該夾環包含一環狀部以及從該環狀部之內側往中心凸伸之複數個指部；以及

   一抽氣泵，接合至該抽氣通道。
2. 如請求項1所述之超低溫磁控離子反應式蝕刻腔體，其中該上蓋包含一磁控盤，其係裝設於該氣體分布組盤之上，其中該磁控盤上包含複數個磁鐵孔。
3. 如請求項2所述之超低溫磁控離子反應式蝕刻腔體，其中複數個磁鐵設於該複數個磁鐵孔中。
4. 如請求項1所述之超低溫磁控離子反應式蝕刻腔體，其中該中空環形遮罩件與該殼體之間有一間隙。
5. 如請求項1至4中任一項所述之超低溫磁控離子反應式蝕刻腔體，其中該夾環係用於固定一晶圓於該承載盤之上，該夾環的複數個指部抵靠該晶圓。
6. 一種夾環，包含：

   一環狀部；以及

   複數個指部，其係從該環狀部之內側往中心凸伸。
7. 如請求項6所述之夾環，其中該複數個指部共有3至12個。
8. 如請求項7所述之夾環，其中該複數個指部共有8個。
9. 如請求項6所述之夾環，其中該夾環之材料是石英。
10. 如請求項6所述之夾環，其中該夾環之材料是陶瓷。
11. 一種晶圓承載機構，係用於固定一晶圓，包含：

    一承載盤，包含複數個穿孔；

    一夾環，包含一環狀部以及從該環狀部之內側往中心凸伸之複數個指部；

    一支架組，其包含：

    一底座盤；

    複數個支撐桿，設於該底座盤上，該複數個支撐桿分別穿過該複 數個穿孔；

    複數個第一定位桿，設於該底座盤的周邊；以及

    複數個第二定位桿，環繞並固設於該承載盤周邊；

    複數個步進馬達，分別驅動該複數個支撐桿及該複數個第一定位桿相對該承載盤升降；

    其中該晶圓夾設於該夾環以及該承載盤之間，該支撐桿被升起以抵靠該晶圓，及該第一定位桿被升起使該夾環離開該晶圓。
12. 如請求項11所述之晶圓承載機構，其中該夾環的一底面周邊設有複數個定位孔，該複數個定位孔的位置相對應於該複數個第二定位桿。
13. 如請求項11所述之晶圓承載機構，其中該複數個步進馬達係分別透過複數個波紋管而連結至該支架組。
14. 如請求項11所述之晶圓承載機構，其中該承載盤包含一盤體、及複數個設於該盤體之一表面上的氣體溝槽以及一穿透該盤體並連通該複數個氣體溝槽的進氣引道。
15. 如請求項11所述之晶圓承載機構，其中該夾環的複數個指部抵靠該晶圓。
16. 如請求項11所述之晶圓承載機構，其中該承載盤包含有一液體進口以及一液體出口，該液體進口以及該液體出口皆設於該承載盤上相對於該氣體溝槽之另一表面。
17. 如請求項16所述之晶圓承載機構，其中該承載盤包含有一液體流道，該液體流道與該液體進口以及該液體出口連接。
18. 如請求項16或請求項17所述之晶圓承載機構，其中一冷卻液通過該液體進口、該液體出口以及該液體流道。

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