晶圆刻蚀夹持工装以及晶圆刻蚀密封工艺的制作方法

本发明属于mems工艺设备，具体涉及晶圆刻蚀夹持工装以及晶圆刻蚀密封工艺。

背景技术：

1、晶圆刻蚀夹持工装是半导体制造过程中的重要组成部分，它的主要功能是在刻蚀过程中稳定地夹持住晶圆，确保刻蚀过程的顺利进行。

2、在刻蚀过程中，晶圆的处理需要非常精确，因为任何微小的偏差都可能影响到最终产品的质量。因此，刻蚀夹持工装的设计必须考虑到这些因素，例如，它需要能够牢固地夹持住晶圆，同时又不会对晶圆产生额外的压力，以防止刻蚀过程中的误差。此外，刻蚀夹持工装还需要具备良好的耐用性和稳定性，以便在长时间的使用过程中保持其性能。

3、目前，市面上常用的刻蚀夹持工装包括有机械夹持。机械夹持则是采用机械活动的夹钳来夹持硅片，但夹钳会对硅片的边缘处造成损伤，同时很容易使硅片翘曲，对其加工精度有很大影响。

4、以及，传统的晶圆刻蚀时，需要用夹持治具将晶圆夹紧，晶圆的刻蚀面裸露在外侧，能够与刻蚀液接触；晶圆无需与刻蚀液接触的背面藏匿在治具内，治具的边沿设置有密封圈，密封圈用于阻挡刻蚀液进入晶圆背面，然而，密封圈的密封程度有限，若需要增强密封效果，则需要加压按捺密封圈在晶圆上，容易压碎晶圆，若施加压力不够，则容易漏液。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供具有晶圆刻蚀夹持工装以及晶圆刻蚀密封工艺，以解决现有技术的密封圈的密封程度有限，若需要增强密封效果，则需要加压按捺密封圈在晶圆上，容易压碎晶圆，若施加压力不够，则容易漏液的问题。

2、本发明其中一方案提供了一种晶圆刻蚀夹持工装，包括：

3、底座，所述底座上设置有用于安装晶圆的安装槽；

4、压环，所述压环盖合安装在所述底座上且配合所述底座夹持限位晶圆；

5、其中，所述安装槽的底壁设置有气槽组，当所述压环和所述底座夹紧晶圆时，晶圆的非刻蚀面盖合在所述气槽组上以形成能够充盈气体的气腔，所述底座上设置有连通所述安装槽的进气口。

6、在本方案中，在传统夹持治具的底座的基础上增设气槽组，气槽组覆盖在晶圆的非蚀刻面，当治具夹持晶圆浸泡在刻蚀液内时，气槽组形成气路网络，并在供气装置输出的气体充盈下形成内充满气体的气腔，气腔覆盖包围整个晶圆的非蚀刻面，使外部刻蚀液无法接触晶圆背面，实现高效密封效果。

7、在本发明其中一个方案中，所述气槽组还包括气槽单元和气路单元，所述进气口穿设于所述安装槽的中心位置，所述进气口与所述气路单元相连通，所述气路单元与所述气槽单元相连通；所述气槽单元由若干个子气槽组成，若干个所述子气槽以所述进气口为中心同轴设置；

8、所述子气槽为环型槽，若干个同轴设置的所述子气槽从内向外的半径逐渐增大。

9、在本发明其中一个方案中，所述气路单元由若干个子气路组成，若干个子气路以所述进气口为中心呈辐射形状向外延伸，任意一所述子气路均与气槽单元连通。

10、在本发明其中一个方案中，所述底座上设置有若干个第一安装孔、所述压环上设置有第二安装孔，所述第二安装孔与所述第一安装孔同轴对应，所述第二安装孔内设置紧固件,所述紧固件连接至所述第一安装孔，用于将所述压环固定在所述底座上。

11、在本发明其中一个方案中，所述压环设置有密封圈，所述密封圈用于压紧晶圆在所述安装槽内；所述晶圆的非刻蚀面盖合在所述气槽组上，使晶圆与所述气槽组之间形成气路网络，所述压环的内边缘处设置有安装环槽，所述安装环槽用于安装设置所述密封圈，在安装晶圆时，所述密封圈的上下两端分别抵接所述安装环槽的槽底、晶圆的待刻蚀面；

12、所述气路网络形成的气腔的边缘与所述安装环槽连通，以所述密封圈为边界对所述晶圆的非刻蚀面进行保护。

13、在本发明其中一个方案中，所述进气口与供气设备连通，所述供气设备输出气体通过所述气路单元进入所述气槽单元；

14、所述晶圆刻蚀夹持工装还包括气压传感器和pid控制器，所述气压传感器设置于所述气槽单元或所述气路单元内部，用于获取所述气腔内部的气压数据；

15、所述pid控制器分别与所述气压传感器、所述供气设备电性连接。

16、在本发明其中一个方案中还提供了一种晶圆刻蚀密封工艺，可用上述多个方案中任意一个所述的晶圆刻蚀夹持工装，所述晶圆刻蚀密封工艺包括：

17、s10、将待刻蚀晶圆定位放置于底座的安装槽内；

18、s20、通过压环将待刻蚀晶圆固定在安装槽内，压环的内环面供刻蚀液进入并接触晶圆的待刻蚀面；同时令待刻蚀晶圆的非刻蚀面盖合安装槽底部的气槽组，形成气路网络；

19、s30、通过进气口向气路网络供气以形成气腔，由气腔边缘与压环对所述晶圆的非刻蚀面进行保护。

20、在本发明其中一个方案中，所述晶圆刻蚀密封工艺还包括根据所述气腔内的气压值对所述气路网络进行补气，用于维持所述气腔内气压的自动补气工序，具体包括：

21、s40、获取所述气腔内的当前气压值、供气设备的供气状态；

22、s50、通过算法模型根据当前气压值计算，得到当前所述气腔的气压调整数值；

23、s60、根据所述气压调整数值和所述供气状态，确定所述供气设备的补气调整指令；

24、s70、基于所述补气调整指令对所述供气设备的供气状态进行调整，用于调整所述气腔内的气压。

25、在本发明其中一个方案中，所述算法模型可采用比例积分控制算法、模糊控制算法或自适应控制算法中的任意一种构建。

26、在本发明其中一个方案中，通过pid控制器确定所述供气设备的补气调整指令，具体包括：

27、s61、获取所述气压调整数值与所述供气设备的当前供气量的相差值；

28、s62、根据所述相差值计算pid输出，以得到所述供气设备的补气调整指令。

29、本发明提供的晶圆刻蚀夹持工装以及晶圆刻蚀密封工艺的有益效果如下：

30、1、在供气设备向气槽组输气后形成以所述密封圈为边界的气腔，令气腔内部的气压大于或等于晶圆刻蚀夹持工装在浸入刻蚀液时受到的液压，使得位于安装槽底壁与晶圆非刻蚀面的边沿之间的缝隙内的刻蚀液受到气腔内的气体的排挤，停留在气槽组和晶圆非刻蚀面的间隙外侧，使刻蚀液无法接触晶圆的非刻蚀面；

31、2、在气腔内设置气压传感器，监控气腔内的气压，当气压降低时，及时补充气体维持所述气腔内的气压或进行工装维修。

技术特征：

1.一种晶圆刻蚀夹持工装，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的晶圆刻蚀夹持工装，其特征在于，所述气槽组(12)还包括气槽单元(122)和气路单元(123)，所述进气口(121)穿设于所述安装槽(11)的中心位置，所述进气口(121)与所述气路单元(123)相连通，所述气路单元(123)与所述气槽单元(122)相连通；

3.如权利要求2所述的晶圆刻蚀夹持工装，其特征在于，所述气路单元(123)由若干个子气路(1231)组成，若干个子气路(1231)以所述进气口(121)为中心呈辐射形状向外延伸，任意一所述子气路(1231)均与气槽单元(122)连通。

4.如权利要求1所述的晶圆刻蚀夹持工装，其特征在于，所述底座(1)上设置有若干个第一安装孔(14)、所述压环(2)上设置有第二安装孔(21)，所述第二安装孔(21)与所述第一安装孔(14)同轴对应，所述第二安装孔(21)内设置紧固件,所述紧固件连接至所述第一安装孔(14)，用于将所述压环(2)固定在所述底座(1)上。

5.如权利要求1所述的晶圆刻蚀夹持工装，其特征在于，所述压环(2)设置有密封圈(3)，所述密封圈(3)用于压紧晶圆在所述安装槽(11)内；所述晶圆的非刻蚀面盖合在所述气槽组(12)上，使晶圆与所述气槽组(12)之间形成气路网络(13)，所述压环(2)的内边缘处设置有安装环槽(22)，所述安装环槽(22)用于安装设置所述密封圈(3)，在安装晶圆时，所述密封圈(3)的上下两端分别抵接所述安装环槽(22)的槽底、晶圆的待刻蚀面；

6.如权利要求2所述的晶圆刻蚀夹持工装，其特征在于，所述进气口(121)与供气设备(4)连通，所述供气设备(4)输出气体通过所述气路单元(123)进入所述气槽单元(122)；

7.一种晶圆刻蚀密封工艺，可用于权利要求1-6任意一项所述的晶圆刻蚀夹持工装，其特征在于，包括：

8.如权利要求7所述的晶圆刻蚀密封工艺，其特征在于，还包括根据所述气腔内的气压值对所述气路网络进行补气，用于维持所述气腔内气压的自动补气工序，具体包括：

9.如权利要求8所述的晶圆刻蚀密封工艺，其特征在于，所述算法模型可采用比例积分控制算法、模糊控制算法或自适应控制算法中的任意一种构建。

10.如权利要求8所述的晶圆刻蚀密封工艺，其特征在于，通过pid控制器确定所述供气设备的补气调整指令，具体包括：

技术总结本发明属于MEMS工艺设备技术领域，具体涉及晶圆刻蚀夹持工装以及晶圆刻蚀密封工艺，包括：底座，所述底座上设置有用于安装晶圆的安装槽；压环，所述压环盖合安装在所述底座上且配合所述底座夹持限位晶圆；其中，所述安装槽的底壁设置有气槽组，当所述压环和所述底座夹紧晶圆时，晶圆的非刻蚀面盖合在所述气槽组上以形成能够充盈气体的气腔，所述底座上设置有连通所述安装槽的进气口。本发明中，气槽组形成气路网络并在供气装置输出的气体充盈下形成内充满气体的气腔，气腔覆盖包围整个晶圆的非蚀刻面，使外部刻蚀液无法接触晶圆背面，实现高效密封效果。技术研发人员：张宾,程元红,陈新准,朱瑞,黄军骏,杨威受保护的技术使用者：奥松半导体（重庆）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/8