一种无损晶圆的湿法腐蚀保护夹具的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种无损晶圆的湿法腐蚀保护夹具。
【背景技术】
[0002]晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆；在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能之1C产品。
[0003]在半导体集成电路制造和MEMS芯片加工晶圆的过程中，湿法腐蚀工艺是很常用的一道工序。但当只需对晶圆一面进行化学湿法腐蚀时，就要有效保护另一面的结构不被腐蚀液损害。通常可以旋涂湿法腐蚀保护胶、高温石蜡或者黑胶等方法，但湿法腐蚀保护胶价格非常昂贵、石蜡阻挡碱液效果不好并且它们都难以去除干净，残留可能影响到器件性能。湿法腐蚀保护夹具的设计，不仅能长时间有效隔离腐蚀液侵害晶圆，还不会引入任何污染，尤其是当晶圆上还有些结合性不好的材料(如金属氧化物等)时，涂敷保护膜层的方式就更无法适用。
[0004]公开号为CN104201135A的中国专利文献公开了一种湿法腐蚀装置，所述湿法腐蚀装置包括基座、衬垫和真空发生装置，所述基座内设有与所述真空发生装置相连通的气流通道，所述衬底内设有凹槽，凹槽底部设有与所述气流通道相连通且一一对应的通孔，所述凹槽底部的边缘设有与晶圆边缘弧形区域相吻合的弧形坡面。
[0005]公开号为CN103187346A的中国专利文献公开了一种可夹持晶圆的夹具。本发明所述的用于在半导体晶圆制造过程中夹持晶圆以对其进行腐蚀的夹具，包括第一夹持件，与第一夹持件枢接的第二夹持件，所述第一夹持件上设置有第一孔部，围绕所述第一孔部设置有第一密封件，在所述第一夹持件和所述第二夹持件压合后，第一孔部形成用以腐蚀夹持在所述第一夹持件和所述第二夹持件之间的晶圆的第一通道，所述第一密封件将晶圆待腐蚀区域与其它区域隔离开。
[0006]公开号为TW460029的台湾专利文献公开了一种可避免晶圆腐蚀之晶圆夹，系应用于具有复数层开放反应室之晶圆制程，其系由一夹头以及一驱动杆所组成，该夹头之上表面设有复数个固定销和氮气口，上述固定销系可以将晶圆固定于其中，并透过氮气口不断地吹出氮气使晶圆与夹头保持一适当距离，该驱动杆系固定于夹头之下方，其系可以带动夹头进行升降移动和转动，以便将晶圆输送至预定之开放反应室以进行制程反应，其特征在于该夹头在其侧表面设有复数个氮气口，上述氮气口系不断地喷出氮气并在夹头周围形成一环形气幕，该环形气幕系可以将腐蚀性气体阻绝，以避免残留在开放反应室内部之腐蚀性气体，在驱动杆带动夹头升降的过程中扩散至晶圆表面而造成晶圆的腐蚀。
[0007]现有的湿法腐蚀保护治具有些需要繁琐的抽真空装置，成本较高并且使用相对麻烦；有些结构相对简单，但密封部位应力小时易漏液，应力过大又易引起晶圆裂片。
【发明内容】
[0008]针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种成本低、使用方便并且密封性能好、对晶圆无损的湿法腐蚀保护夹具。
[0009]本发明的技术方案为:
[0010]一种无损晶圆的湿法腐蚀保护夹具，包括相互配合以夹持晶圆的底座和顶盖，所述晶圆具有需保护的正面和待腐蚀的背面，所述底座可容纳并密封包裹所述正面，所述顶盖为环形且抵压在所述背面的边缘部位，所述底座和顶盖均通过弹性缓冲的密封件与晶圆接触。
[0011]底座和顶盖通过弹性缓冲的密封件夹持晶圆，在腐蚀的过程中，底座通过密封件密封包裹正面以达到保护的目的；同时顶盖设计环形，能够连通晶圆待腐蚀的背面和腐蚀液，完成腐蚀，通过弹性缓冲的密封件夹持能有效解决湿法腐蚀中晶圆裂片和漏液问题，可以较低成本地实现晶圆单面腐蚀时对另一面的完美保护。
[0012]作为优选，所述底座的中部下凹构成与所述正面形状互补的保护面。
[0013]底座正面为中部下凹结构，下凹图形与晶圆的正面一致，直径尺寸为晶圆标准直径加上相应标准公差，保证所有晶圆都能顺利放置里面但不允许有较大松动；晶圆在底座和顶盖的夹持过程中只与软质弹性缓冲的密封件接触，并不与夹具的其他部位发生硬接触，从而避免应力对晶圆的损坏；同时保护面的尺寸刚好能放置晶圆又保证晶圆不会晃动，避免对夹具紧固时晶圆扭动导致受力不均进而引起裂片。
[0014]作为优选，所述底座上设有围绕保护面布置的下环形槽，所述顶盖对应位置设有上环形槽，所述密封件分为上密封件和下密封件并分别安装在对应的环形槽内。
[0015]上、下密封件的底部分别镶嵌安装在对应的环形槽中，头部高于环形槽的槽深以夹持晶圆；在夹具的紧固和松动时，密封垫圈位置不会相对移动；环形槽的上下位置对应，保证晶圆受到上下密封件夹持时晶圆的上下面所受力在同一位置，不会对晶圆产生剪力，以避免受力不均造成晶圆破裂。
[0016]作为优选，所述底座和顶盖设有相互配合的限位环。
[0017]顶盖是与底座配合使用的，相应地在顶盖靠近环形槽处有个环状上凸结构，顶盖凸出部分外围尺寸比底座相应下凹尺寸略小，以保证两部分能顺利耦合但又不允许有较大松动；上凸的高度、晶圆厚度以及密封件的厚度的总和小于底座下凹深度，保证夹具与晶圆不会有硬接触。也可以采用在凸起结构中间设置环形槽的形式以减少径向的尺寸。
[0018]作为优选，所述底座上设有用于调节所述正面在湿法腐蚀时所受气压的调节装置，该调节装置包括:
[0019]保护面上的通气孔；
[0020]位于底座内部连通通气孔和大气的通气通道；
[0021]安装在通气通道出口处的内部中空的通气手柄。
[0022]底座中通气孔可通过底座内部的通气通道以及通气手柄中间的中空保持与外界气压平衡，尤其在加热腐蚀时能及时将晶圆被保护一侧的空气及时排除，避免气体膨胀损坏晶圆；
[0023]作为优选。所述底座上设有用于调节所述正面在湿法腐蚀时所受气压的调节装置，该调节装置包括:
[0024]保护面上的通气孔；
[0025]位于底座内部连通通气孔和大气的通气通道；
[0026]安装在通气通道出口处的密封塞。
[0027]当例如常温腐蚀等无需被保护面气压与外界实时相通的情况时，可用密封塞堵住底座的通气通道，整个夹具平躺在腐蚀液中腐蚀，使用更为方便。
[0028]作为优选，所述底座和顶盖的外沿夹持有用于分散紧固应力的平衡垫圈。
[0029]平衡垫圈保证紧固夹具时顶盖的内外侧平衡、均匀地紧固，避免长期使用时顶盖形变进而影响密封效果。
[0030]作为优选，所述底座和顶盖之间通过一组带有吊环的螺栓连接固定，所述顶盖拥有螺栓紧固时的锁定态和螺栓卸下时相对于底座自由活动的自由态。
[0031]螺栓的螺帽为六边形带有一字形凸起的吊耳，兼容扳手工具和方便手拧，吊耳可用于穿引线，方便在水平腐蚀时从腐蚀液中取出夹具。在螺栓松开的状态下，顶盖能够完全自由脱离底座。
[0032]作为优选，所示底座上设有便于调整和夹取晶圆的取片槽。
[0033]晶圆在收到夹具的受力夹持并经过腐蚀之后，往往并容易从夹具从取出，为了更好的保护晶圆，因此底座上设有便于调整和夹取晶圆的取片槽。
[0034]本发明具有以下优点:
[0035](1)软性夹持的设计，使用中晶圆只与软质密封件接触，减少硬性接触对晶圆的损伤；
[0036](2)对应夹持的设计，上下密封件夹持受力点对应，避免受力不均造成晶圆破裂；
[0037](3)保护面形状对应设计，避免对夹具紧固时晶圆扭动导致受力不均进而引起裂