一种湿法蚀刻装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种湿法蚀刻装置，所述湿法蚀刻装置至少包括：具有环形本体并自转的晶圆抓取装置；朝向于所述环形本体的氮气管路；以及用于收容所述晶圆抓取装置并供给清洗液的清洗槽；所述环形本体由两个曲面组成，所述两个曲面的交接处以转轴连接，所述环形本体由该转轴实现开启或闭合。本实用新型提供的湿法蚀刻装置使晶圆的非反应面完全避免与晶圆抓取装置产生机械接触；同时晶圆的反应面向下，晶圆的非反应面通入氮气，能有效保护晶圆的非反应面不触及清洗液；清洗液与晶圆表面的接触比较均匀，提高晶圆湿法蚀刻工艺的片内均匀性；清洗槽内清洗液的温度控制比较稳定，能同时提高同批次及不同批次晶圆蚀刻的片间均匀性。
【专利说明】一种湿法蚀刻装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种半导体设备，特别是涉及一种湿法蚀刻装置。
【背景技术】
[0002]在半导体制造过程中，常常需要对晶圆背面减薄，背面薄膜去除，背面清洗及背面图形蚀刻等，当前三维集成电路技术迅速发展，随着双面抛光技术的应用以及背面制程工艺被越来越频繁地使用，已经没有严格意义上的晶圆正面和晶圆背面的区分。这些处理工艺的形成需要藉由蚀刻技术来完成，广义上讲，所谓蚀刻技术，包含了将材质整面均匀移除及图案选择性部分去除的技术。蚀刻分为湿法蚀刻和干法蚀刻，湿法蚀刻就是利用特定的化学试剂将晶圆表面需要蚀刻的部分进行分解，并转化为可溶于此溶液的化合物后加以排除，以达到蚀刻的目的。湿法蚀刻是半导体制程中广泛运用的蚀刻方式，良好的湿法蚀刻工艺特征应达到以下几点要求:1.晶圆非反应面不被反应过程中酸液影响；2.晶圆非反应面不被机械接触，不会导致机械损伤；3.良好的片内均匀性；4.良好的片间均匀性等等。晶圆双面器件工艺技术的发展对单面晶圆湿法蚀刻工艺参数的要求也越来越高，特别是对片内均匀性和非反应晶圆表面的保护都有着更高的规格要求。
[0003]现有技术中对晶圆单面湿法蚀刻主要采用晶圆背面向上的旋涂式工艺技术，其结构如图1所示，将待清洗的晶圆直接放在卡盘11上，晶圆待反应面向上，卡盘11内部设有氮气管路13，从氮气管路13中通入氮气，气压的形成使晶圆悬浮于卡盘11之上，同时卡盘11按照一定速度旋转，两边的针脚固定住晶圆，使晶圆能够在旋转时不产生滑动；然后将清洗液通过送液装置12送到晶圆的待反应面，送液装置12能在晶圆表面来回运动，清洗液在卡盘11旋转的作用下向晶圆边缘流动，逐渐分布整个晶圆表面，氮气的通入使晶圆的非反应面相对晶圆的待反应面处于正气压状态下，从而保护清洗液不接触到晶圆的非反应面。但是这类工艺技术在新的技术发展要求下逐渐显现出一些问题:1、一开始晶圆是直接放置在卡盘11上，非反应晶圆面与卡盘11有直接的机械接触，特别是边缘部分，这种机械接触会损坏晶圆表面，影响晶圆的良品率。2、片内均匀性局限于清洗液的供应和旋涂方式，不能达到更高的要求；清洗液从送液装置12中输出，在从输出口往下流的过程中，清洗液的温度一直在下降，晶圆中心点处的清洗液温度与边缘处的温度存在着很大的差异；此外清洗液的分布也存在差异，特别是在有图形的状况下，清洗液的分布过程将会受到图形密度分布的影响。3、对于不同的晶圆，其送液结构导致很难实现清洗液的恒温控制，清洗液是通过微量注入的方式供应到晶圆上，其温度在流出管路到达晶圆后，温度变化很大，很难确保温度控制的稳定性，从而使片间均匀性不能达到更高要求。
实用新型内容
[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种湿法蚀刻装置，用于解决现有技术中湿法蚀刻时非反应晶圆面受到机械损伤、片内均匀性差以及片间均匀性差等问题。[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种湿法蚀刻装置，所述湿法蚀刻装置至少包括:具有环形本体并自转的晶圆抓取装置；朝向于所述环形本体的氮气管路；以及用于收容所述晶圆抓取装置并供给清洗液的清洗槽；所述环形本体由两个曲面组成，所述两个曲面的交接处以转轴连接，所述环形本体由该转轴实现开启或闭合。
[0006]优选地,所述晶圆抓取装置数量为I?8个。
[0007]优选地，所述曲面为半圆环面。
[0008]优选地，还包括与各该晶圆抓取装置相连用于实现各该晶圆抓取装置在所述清洗槽内公转的公转装置。
[0009]优选地，所述环形本体的内径d为IOOmm?450mm。
[0010]优选地，所述环形本体的环形边缘高度h为5mm?500mm。
[0011]优选地，所述晶圆抓取装置与晶圆边缘接触位置的材质为耐酸性腐蚀的柔性材质。
[0012]优选地，所述氮气管路垂直朝向于所述晶圆抓取装置。
[0013]优选地，所述氮气管路数量设定为I?10个。
[0014]优选地，所述清洗槽包括:内槽；包裹于所述内槽外侧的外槽；连接在所述外槽上的水泵；与所述水泵相连接的过滤器；以及连接于所述外槽和所述过滤器之间的加热器。
[0015]如上所述，本实用新型的湿法蚀刻装置，具有以下有益效果:
[0016]1、晶圆的非反应面完全避免与晶圆抓取装置产生机械接触，不需要额外的工艺步骤保护
[0017]晶圆非反应面；
[0018]2、晶圆的反应面向下，同时向晶圆的非反应面通入氮气，能有效保护晶圆的非反应面不
[0019]触及清洗液；
[0020]3、清洗液与晶圆表面的接触比较均勻，提高晶圆湿法蚀刻工艺的片内均匀性；
[0021]4、同批次晶圆能同时接触清洗液，同时清洗液温度均匀，大大提高了同批次晶圆湿法蚀刻工艺的片间均匀性，同时对于长条槽内多批次处理的多片晶圆，因在清洗槽内清洗液的温度控制比较稳定，那么不同批次晶圆蚀刻的片间均匀性也会比较好。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1显示为现有技术中的湿法蚀刻装置剖视示意图。
[0023]图2显示为本实用新型的湿法蚀刻装置侧视示意图。
[0024]图3显示为本实用新型的湿法蚀刻装置俯视示意图。
[0025]图4及图5显示为本实用新型的湿法蚀刻装置的晶圆抓取装置的俯视示意图。
[0026]元件标号说明
[0027]I 湿法蚀刻装置
[0028]11 卡盘
[0029]12 送液装置
[0030]13 氮气管路
[0031]2 湿法蚀刻装置[0032]21氮气管路
[0033]22晶圆抓取装置
[0034]221环形本体
[0035]222转轴
[0036]23清洗槽
[0037]231内槽
[0038]232外槽
[0039]233水泵
[0040]234过滤器
[0041]235加热器
[0042]d环形本体的内径
[0043]h环形本体的环形边缘高度
【具体实施方式】
[0044]以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。
[0045]请参阅图2至图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0046]如图2所示，本实用新型提供一种湿法蚀刻装置2，所述湿法蚀刻装置包括:具有环形本体并自转的晶圆抓取装置22，所述晶圆抓取装置22可以实现自转；与该晶圆抓取装置22相连用于实现各该晶圆抓取装置22在所述清洗槽内公转的公转装置，所述自转装置和公转装置是外加的类似于CMP设备的结构，该机械结构为一种业内广泛的通用的可实现的装置；朝向于所述环形本体221的氮气管路21 ;以及用于收容所述晶圆抓取装置并供给清洗液的清洗槽23。所述环形本体221由两个曲面组成，所述两个曲面的交接处以转轴222连接，所述环形本体由该转轴实现开启或闭合。
[0047]所述晶圆抓取装置22的数量设定为I~8个，在本实施例中，如图3所示，晶圆抓取装置22优选为2个。
[0048]所述环形本体221曲面可以是有一定弧度的环面结构，也可以是半圆环面结构，在本实施例中，该曲面优选为半圆环面结构。所述环形本体221的内径d为IOOmm~450mm,环形边缘高度h为5_~500mm,在本实施例中，内径d设定为100mm,环形边缘高度h设定为500_。所述晶圆抓取装置22与晶圆边缘接触位置的材质为耐酸性腐蚀的柔性材质，各种氟橡胶材质、氯丁橡胶(CR)、天然橡胶(NR)、三元乙丙橡胶(EPDM)、丙烯酸酯橡胶及其它各种橡胶都可以满足需求，本实施例中，该材质选用PTFE。
[0049]所述氮气管路21垂直朝向于所述晶圆抓取装置22，数量设定为I~10个，在本实施例中，氮气管路21优选为I个。[0050]所述清洗槽23还包括:内槽231 ;包裹于所述内槽外侧的外槽232 ;连接在所述外槽上的水泵233，用于输送清洗液；与所述水泵相连接的过滤器234，用于过滤清洗液中的杂质以及连接于所述外槽232和所述过滤器234之间的用于加热清洗液的加热器235。
[0051]本实用新型提供的湿法蚀刻装置2适用于处理晶圆单面的湿法蚀刻处理。晶圆抓取装置22的环形本体221通过步进机的控制晶圆的抓取，保证抓取的力度和位置会更精确，该环形本体221由两个半圆环面结构组成，半圆环面结构通过交接处的转轴222实现装置的开启或闭合。本实施例中，两个半圆环面结构组成的所述环形本体221为非闭合结构，如图4所示。所述晶圆抓取装置22的环形本体221从接合处打开，将晶圆待反应面向下放置，然后闭合圆环，如图5所示，晶圆被牢牢固定于晶圆抓取装置22中，同时晶圆抓取装置22与晶圆的接触只是晶圆的侧边，晶圆表面完全没有接触到晶圆抓取装置22，不会带来晶圆表面的机械损伤；然后，晶圆抓取装置22上方的氮气管路21向晶圆的非反应面输送氮气，气体流量可以是OSLM?50SLM，本实施例中设定为50SLM，使晶圆的非反应面相对晶圆待的反应面处于正气压状态下，同时晶圆抓取装置22将晶圆以水平或与水平呈一定夹角的方式放入清洗槽23中，晶圆与水平的夹角可以是O度?15度，在本实施例中，晶圆以O度水平放置，使晶圆反应面的各反应点基本同一时间接触清洗液，大大提高晶圆蚀刻的片间均匀性；清洗槽23内盛有预先处理好的清洗液，晶圆的反应面完全没入清洗液中，由于晶圆抓取装置22与晶圆边缘接触位置的材质为耐酸性腐蚀的柔性材质，所以晶圆抓取装置22也可以没入清洗液中，但是晶圆抓取装置22的环形边缘的上端仍在液面之上，氮气形成的正气压与晶圆抓取装置22的环形边缘的保护能有效避免晶圆非反应面与清洗液的接触；待上述过程完成后，如图2所示，晶圆抓取装置22在外加自转装置的驱动下带动晶圆自转，自转速度可以是Ormp?IOOrmp,本实施例中设定为lOOrmp。同时,如图3所示,清洗槽23内的多个晶圆抓取装置22可以在外加公转装置的驱动下绕固定圆心公转，公转速度可以是Ormp?IOrmp,本实施例中设定为lOrmp。晶圆抓取装置22的自转与公转能很好提高晶圆蚀刻的片间均匀性；待反应结束后取出晶圆，蚀刻过程就完成了。在蚀刻的过程中，清洗槽23中不断进行着清洗液的更换和恒温控制，内槽231中的清洗液排放到外槽232，再由水泵233将外槽232中的清洗液抽走并送入过滤器234，过滤器234对清洗液进行过滤处理，将清洗液中反应留下的杂质去除，再通过加热器235对清洗液进行温度控制，最后再送回内槽231用于晶圆反应面的蚀刻。这种槽式设计使清洗液温度能更好控制，同时对长条槽内多批次处理的多片晶圆，因槽内清洗液温度控制比较稳定，那么不同批次晶圆间的蚀刻均匀性也会比较好。
[0052]综上所述，本实用新型提供一种湿法蚀刻装置，所述湿法蚀刻装置至少包括:具有环形本体并自转的晶圆抓取装置；朝向于所述环形本体的氮气管路；以及用于收容所述晶圆抓取装置并供给清洗液的清洗槽；所述环形本体由两个曲面组成，所述两个曲面的交接处以转轴连接，所述环形本体由该转轴实现开启或闭合。本实用新型的晶圆单面湿法蚀刻装置通过晶圆抓取装置来夹取晶圆，有效避免了与晶圆表面的机械接触，保护晶圆不受损伤；氮气形成的正气压与晶圆抓取装置的环形边缘的保护能有效避免晶圆的非反应面与清洗液的接触；晶圆抓取装置以水平方式将晶圆放入清洗液中，同时在槽式设计的清洗槽内进行了自转、公转，使晶圆蚀刻的片内均匀性达到很高的水平；同批次晶圆反应面能同时接触清洗液，同时清洗液温度均匀，保证同批次晶圆蚀刻的片间均匀性大大提高，同时槽式设计的装置使清洗液温度能更好控制，对于长条槽内多批次处理的多片晶圆，因在清洗槽内清洗液的温度控制比较稳定，那么不同批次晶圆蚀刻的片间均匀性也会比较好。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0053]上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种湿法蚀刻装置，其特征在于，所述湿法蚀刻装置至少包括:具有环形本体并自转的晶圆抓取装置；朝向于所述环形本体的氮气管路；以及用于收容所述晶圆抓取装置并供给清洗液的清洗槽；所述环形本体由两个曲面组成，所述两个曲面的交接处以转轴连接，所述环形本体由该转轴实现开启或闭合。
2.根据权利要求1所述的湿法蚀刻装置，其特征在于:所述晶圆抓取装置数量为I?8个。
3.根据权利要求1所述的湿法蚀刻装置，其特征在于:所述曲面为半圆环面。
4.根据权利要求1所述的湿法蚀刻装置，其特征在于:还包括与各该晶圆抓取装置相连用于实现各该晶圆抓取装置在所述清洗槽内公转的公转装置。
5.根据权利要求1所述的湿法蚀刻装置，其特征在于:所述环形本体的内径d为IOOmm ?450mmo
6.根据权利要求1所述的湿法蚀刻装置，其特征在于:所述环形本体的环形边缘高度h为 5mm ?500mmo
7.根据权利要求1所述的湿法蚀刻装置，其特征在于:所述晶圆抓取装置与晶圆边缘接触位置的材质为耐酸性腐蚀的柔性材质。
8.根据权利要求1所述的湿法蚀刻装置，其特征在于:所述氮气管路垂直朝向于所述晶圆抓取装置。
9.根据权利要求1所述的湿法蚀刻装置，其特征在于:所述氮气管路数量设定为I?10个。
10.根据权利要求1所述的湿法蚀刻装置，其特征在于:所述清洗槽包括:内槽；包裹于所述内槽外侧的外槽；连接在所述外槽上的水泵；与所述水泵相连接的过滤器；以及连接于所述外槽和所述过滤器之间的加热器。
【文档编号】H01L21/67GK203733767SQ201420060913
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年2月10日 优先权日:2014年2月10日
【发明者】丁敬秀, 陈福成, 金滕滕 申请人:中芯国际集成电路制造(北京)有限公司