专利名称：晶片加工方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体元件制造方法，尤其涉及一种蚀刻、剥除、清洗与其他湿式工艺操作的方法及系统。
背景技术：
借由一通常包括数个湿式化学工艺操作的工艺于半导体基板上形成半导体元件。 湿式工艺操作包括清洗操作、剥除操作与蚀刻操作，即于一化学浴中的化学物质与一例如膜或其他材料的材料进行反应，以达到清洗、蚀刻或移除的目的。于半导体制造工业中，使用湿式化学工作台以实施上述操作已成为一标准程序步骤。随着元件更复杂，结构尺寸更微缩及膜厚更下降，可致产率降低的缺陷的大小及数量也须随之减少。因此，于所有工艺阶段中减少污染物己变得愈来愈重要。湿式化学工艺中，污染物的来源包括水纹、来自晶片的颗粒及沉淀物。于晶片状态由一湿状态改变成为一干燥状态的期间，当水滴粘着至晶片表面时，则形成水纹。虽粘着的水滴可借由干燥蒸发移除，但，于水滴消失后，仍会残留水滴的纹路记号。一减少水纹的方法可于干燥晶片之前移除水滴。另一污染物的来源为来自晶片本身的颗粒。于例如干蚀刻或灰化的前述工艺中自晶片上结构移除的材料与于湿式工艺中蚀刻的材料有时于湿式工艺后仍会残留于晶片上。 若将结构并入于后续操作中，则这些材料会导致短路或功能异常，至足以移除裸片的程度。 另一污染物的来源为浸入晶片的溶液。自前批晶片移除的材料与溶液中来自反应性化学物质的沉淀物可能会沉淀或沉积于晶片上。若未移除，这些颗粒也会并入于后续膜中而产生问题。因此，于一湿式工艺后，可自晶片表面尽可能地移除包括湿化学物质与颗粒的污染物，是工艺操作人员所期待的。
发明内容
根据本发明一观点，提供一种当自一湿式化学工艺中移出晶片时借由改善排除 (draining)状况以自湿式工艺中减少污染物的方法。排除状况的改善可减少残留于晶片上可能导致水纹的液体量。排除状况的改善也可减少残留于晶片上的颗粒、水或湿化学物质。 如此，可改善湿式工艺半导体产品的产率。根据本发明不同实施例，一种晶片加工方法包括提供一晶片，其上具有多条垂直切割道(scribe lines) 0切割道界定出不同裸片之间的边界，且根据切割道借由切割或锯切方式最终将于同一晶片上的不同裸片分离成不同半导体产品。大部分的裸片为矩形，因此，具有垂直切割道。根据本发明所揭示方法的一观点，浸入晶片于一第一溶液中。晶片通常承载于一晶片托架或晶舟(cassette)中并下降至一包含湿化学物质的溶液浴。然而，于某些湿式工艺中，可借由一机械手臂承载晶片并将晶片各自浸入于一晶舟或托架外部。第一溶液可为一用于蚀刻的反应性湿化学物质、一冲洗剂(rinse agent)或一清洁剂(cleanser)。为达到一预期的材料移除量或清洗，浸入工艺须历经一工艺所须的必要时间。之后，自第一溶液中移出晶片，通常自溶液中提起晶片托架。对晶片进行定位，并维持晶片于垂直形式。这些垂直切割道与水平的夹角介于30 60度之间。以一改善方式自晶片排除第一溶液，仅残留极少污染物。在特定实施例中，于移出晶片的过程中，维持晶片于垂直形式，切割道与水平的夹角为45度。于浸入晶片于第一溶液之前，可旋转晶片至正确方位。在特定实施例中，于浸入晶片于第一溶液之前或之后，可旋转整个晶片晶舟或承载多个晶片的载体。本发明所揭示方法也包括传送晶片至一第二溶液，浸入晶片于第二溶液中，以及自第二溶液中移出晶片，再次以垂直切割道与水平夹角介于30 60度的正确方位自晶片排除溶液。本发明所揭示方法也包括于足够的排除时间后干燥晶片。若干燥晶片的速度大快，可能留下水纹残余。第二溶液可为去离子水、一用于蚀刻的反应性湿化学物质、一冲洗剂(rinse agent)或一清洁齐U (cleanser)。根据本发明所揭示方法实施例的另一观点，涉及提供一晶片，其上具有切割道 (scribe lines)；定位该晶片，以使无一切割道与水平的夹角小于30度；垂直浸入经定位的该晶片于一第一溶液中；自该第一溶液中移出该晶片；以及允许该第一溶液自该晶片排除(drain away)，并维持该晶片于垂直形式，所述切割道其中之一与水平的夹角未小于30 度。如上所述，由于大部分裸片为矩形，因此，大部分切割道以90度交叉。然而，其他裸片形状也有可能，本发明所揭示方法可同样地应用其他裸片形状，只要无一切割道与水平的夹角小于30度即可。第一溶液可为一例如磷酸、硫酸或氢氟酸的蚀刻剂、一冲洗剂(rinse agent)或一清洁齐Ll (cleanser)。根据本发明所揭示方法实施例的另一观点，涉及提供多个晶片，其上具有切割道(scribe lines)，所述多个晶片承载于一容器中；借由下降该容器至一溶液浴中，以浸入该容器于一溶液中；自该溶液浴中移出该容器；以及自所述多个晶片与该容器排除 (draining away)该溶液。对所述多个晶片予以垂直定位，以使所述切割道与水平的夹角介于35 55度之间或为45度。在某些实施例中，于排除的过程中，维持所述多个晶片于垂直形式，所述切割道与水平的夹角为45度。使用一晶片晶舟，以浸入该容器于该溶液中及自该溶液浴中移出该容器。上述浸入该容器于该溶液中及自该溶液浴中移出该容器的时间较浸入整个该容器于该溶液中的时间短很多，例如减少一个数量级的时间。于湿式工作台工艺中，控制切割道方位已发现当切割道定位成与水平夹角呈45 度时可改善产率及减少来自不当排除的颗粒。为让本发明的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合所附附图，作详细说明如下
图IA 图IC是根据本发明特定实施例，显示一工艺浴与晶片晶舟；图2A 图2B是显示于排除过程中发生于不同晶片定位的污染物流动；图3是显示于一借由一晶舟承载的晶片上的切割道角度。图4是本发明不同实施例所揭示方法的流程图。图5A 图5B是根据本发明一实施例与一传统方法所得清洗结果的晶片颗粒分布图。图6A 图6B是根据本发明一实施例与一传统方法所得清洗结果的晶片颗粒分布图。其中，附图标记说明如下101 溶液浴围栏；103 溶液；105、313 晶片；107,315 容器(晶舟)(托架)；109、317 裸片；111、303、307 切割道；201 垂直切割道；203、207、501、503、601、603 颗粒；205 水平切割道；301 水平；305、309、311 角度；401 提供一晶片；403 将晶片定位至一理想排除位置；405 将晶片浸入于一第一溶液中；407 自第一溶液中移出晶片；409 将晶片定位于一理想排除位置；411 将晶片传送至一第二溶液；413 将晶片浸入于第二溶液中；415 自第二溶液中移出晶片。
具体实施例方式本发明提供可用来结合应用于半导体元件制造的化学或湿式反应槽型式的方法及系统。虽然以下描述大多关于一湿式蚀刻，但是，本发明提供的方法及系统可应用于不同化学作用，此处的描述仅作为举例之用，并非限定本发明。根据其他实施例，本发明提供的方法也可应用于其他湿式化学工艺，例如清洗或浸洗工艺。于一晶片上，切割道(scribe line)界定出不同裸片(dies)之间的边界，且根据切割道借由切割或锯切方式最终将于同一晶片上的不同裸片分离成不同半导体产品。大部分的裸片为矩形，因此，切割道彼此以90度交叉。然而，只要裸片以一重复图案填满晶片表面未于晶片上留下过多未使用区域，则切割道不须为正交，例如可使用部分菱形或六角形的裸片。当使用激光切割裸片时，可适用非直线的切割道，允许使用不同的裸片形状。通常利用湿式化学工艺借由溶解无用物质或移除表面颗粒的方式自半导体结构移除物质。由于液态化学溶液的性质通常会随时间而改变，因此，一般来说，湿式化学工艺的微调控制会较干式工艺更难达到。于一晶片到达湿式工作台之前，可发生不同半导体工艺，例如于一晶片进入一特定湿式化学工艺之前，其会经历例如干蚀刻、灰化、沉积或其他湿式工艺的额外工艺。许多上述的额外工艺会于晶片表面上留下无用颗粒，例如于蚀刻过程中，于晶片上会再沉积部分蚀刻物质，而这些物质较佳于后续湿式工艺中加以移除。当一装载晶片的容器到达一湿式工作台时，可检视于容器中各自的晶片或于一分类机中对晶片进行分类排序。一分类机可改变于一容器中晶片的顺序或移出部分晶片插入其他晶片。根据操作者的输入，一分类机也可旋转于一容器中的部分或全部晶片。一般来说，于同一设备中，会对于一容器中已经加工的晶片进行定位，使其朝向同一方向。于一单一晶片设备中，于加工开始之前，通常会对晶片进行再定位。于设备中进行至加工终点时， 晶片方向可能会有些许改变，但并不明显。然而，当插入晶片至一容器时，操作者的因素或机械手臂的校正可能会造成于一容器中些许晶片具有不同方向。一般来说，于一容器中经一单一晶片设备加工并已定位方向的晶片到达一湿式工作台，因此，一组切割道为水平。若有校正误差累积时，则切割道可能会与水平差距5、10或如15度之多。图IA 图IC显示于一湿式工作台中一部分的工艺。于一溶液浴围栏101上，借由机械手臂(未图示)支持装载晶片105的容器(晶舟或托架)107。以一与大多数晶片105 垂直(于其边缘)的位置将容器107下降至溶液103中。如图所示，每一晶片105包括多个借由切割道111分离的裸片109。位于容器107侧边或底部上的孔洞(未图示)允许溶液103进入容器107，以致晶片完全浸入于溶液103中，如图IB所示。于历经一工艺所须的必要时间后，自浴中将容器107提起，如图IC所示，并将任何残留溶液自晶片与容器排出。于一湿式工艺结束后，水平或大约水平的切割道会阻碍液体流动并使液体完全自晶片移除的能力下降。颗粒不易移除，如图2A所示。当液体移除通过垂直切割道201时， 几乎未带走任何颗粒203。当裸片面上的液体阻力小于表面上颗粒的粘着力时，残留于水平切割道205上的颗粒207会变成棒状物。即使借由液体移除将颗粒带至裸片面下端，仍可能于裸片上或于下一水平切割道上变成棒状物。如上所述，于裸片表面上的颗粒可能会并入于下一沉积膜中，导致裸片失效。水平切割道上也会保有水滴，当晶片干燥时，形成水纹。为改善颗粒与液体的排除，将晶片倾一角度进行滴干，如图2B所示。可改善排除状况的晶片方向为最佳滴干位置。由于重力与液体阻力的相助，以一角度进行滴干可降低颗粒变成棒状物的可能性。此外，由于以一角度重力常数的拉力，使得水滴不太可能变成棒状物，因而减少水纹的产生。可结合不同角度的切割道，以产生一较大总阻力(overall drag force)，有助移除颗粒，且效果较一组水平切割道更佳。使用有角度的切割道也可改善工艺控制及工艺均一性。随着结构微缩与蚀刻厚度的下降，借由控制时间以蚀刻正确材料量变得更加重要。如上所述，于水平位置的切割道会保有液滴。若液体为一反应性湿式化学物质，于晶片滴干与传送至下一工作浴之间的额外时间中，可能数秒或数分种，可能导致非预期蚀刻的发生，而降低工艺控制。当排除状况获得改善时，由于移除更多液体，使得极少液体残留而持续蚀刻材料。此改善的工艺控制对 0. 13微米或更小尺寸的结构而言显得更加重要。理想的排除位置也包括相对于溶液浴大约呈垂直的晶片位置。将晶片倾斜会降低帮助排除的重力，然而，某些倾斜可改善最初液体流动。当晶片置放于一晶舟槽时，于槽中晶片会以一非常小的角度倾斜，此倾斜仍维持晶片于一大约垂直的位置。图3显示于一晶片上的切割道角度。一容器315承载一具有多个裸片317的晶片 313。裸片317为矩形且借由数组切割道划定边界。角度305代表切割道303与水平301 的夹角。角度309代表切割道307与水平301的夹角。角度311代表切割道之间交叉的角度(例如切割道303与切割道307之间的角度)。角度305与角度309不须要相同。然而， 具有大约45度的角度305与角度309可提供较佳排除及颗粒效果。在不同实施例中，角度 305与角度309大约大于30度，或大约介于30 60度之间，或大约介于35 55度之间。 这些实施例较一组大约水平的切割道可提供明显的污染改善及提升产率。若使用非矩形裸片，只要借由切割道形成的角度305与角度309相对于水平大约大于30度，则可改善排除的状况。图4为根据本发明不同实施例所揭示方法的流程图。提供一晶片，如步骤401。一般来说，晶片具有多条于其上的切割道，以划分晶片上裸片的边界。切割道可以直角交叉。 晶片可承载于一容器、晶舟或一晶片托架/载体中。于一特定湿式清洗设备中，可单独承载晶片。于导入晶片至第一溶液前，可旋转晶片或将晶片定位至一理想排除位置，如步骤403。 借由与水平之间介于30 60度的切割道形成角度及维持晶片相对于溶液浴的垂直性(例如于其边缘)，以定义理想排除位置。当滴干溶液时，须维持晶片于定位。将晶片浸入于一第一溶液中，如步骤405。通常下降晶片至第一溶液中。若晶片置于一容器中，则可使用一机械手臂以下降整体容器至一溶液浴中。在某些实施例中，一机械手臂可承载晶片并使晶片下降至溶液中。于浸入晶片至一段工艺所需时间后，自第一溶液中移出晶片，如步骤407。一般来说，自溶液中提起一承载晶片的容器后，溶液会开始自容器与晶片排除。将晶片定位于一理想排除位置，如步骤409。定位位置如上述步骤403所述。此步骤可于溶液自晶片排除时或之前进行。于晶片进行排除后，将晶片传送至一第二溶液，如步骤411。不同于第一溶液的一第二溶液可用来进一步清洗或蚀刻晶片。将晶片浸入于第二溶液中，如步骤413。之后，自第二溶液中移出晶片，如步骤415。以不同实施例比较本发明方法的效果。于一氮化硅蚀刻实例中，切割道旋转45度的晶片的产率(59% )明显较切割道未旋转的晶片的产率(42% )与切割道旋转90度的晶片的产率(38%)改善许多。由于一组切割道仍维持大约水平，因此，切割道旋转90度并无法改善产率，而是降低产率。根据一实际缺陷的比较显示，产生的改善效果大部分来自颗粒数量的改变。在其他实施例中，以具有高电压元件的0. 13微米晶片进行测试。于两不同湿式工艺中(一多晶硅循环工艺与一轻掺杂(LDD)循环工艺)，一旋转晶片的颗粒数量为一未旋转晶片颗粒数量的一半。在其他实施例中，旋转至一 45度切割道角度的晶片与未旋转晶片之间出现戏剧性的变化。在一实施例中，于一整批旋转的晶片中并未检测到以颗粒为主体的缺陷，然而， 却可于一批未旋转的晶片中检测到平均每片晶片0. 68的数值。在实施例中，于一湿式剥除工艺后，实施一后续的湿式清洗步骤，旋转晶片平均来说其颗粒减少一个数量级。于一光致抗蚀剂剥除后，具有45度切割道角度的晶片于7个裸片中带有颗粒，而未旋转的晶片则于 49个裸片中带有颗粒。图5A与图5B显示旋转晶片与未旋转晶片的晶片颗粒分布图。于后续湿式清洗步骤后，旋转晶片仅于2个裸片中带有颗粒501，未旋转晶片则于25个裸片中带有颗粒503，其所带颗粒甚至较该批旋转晶片未进行后续湿式清洗步骤前还多。根据此数据，有可能在移除一整个湿式清洗工艺的情况下，仍可改善颗粒现象。在另一实施例中，于一光致抗蚀剂保护氧化物清洗后，具有45度切割道角度的晶片于4个裸片中带有颗粒601，而未旋转的晶片则于53个裸片中带有颗粒603，明显地，旋转的晶片可获得一个数量级的改善，如图6A与图6B所显示的晶片颗粒分布图。 虽然本发明已以优选实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定的范围为准。
权利要求
1.一种晶片加工方法，包括提供一晶片，其上具有多条垂直切割道； 浸入该晶片于一第一溶液中； 自该第一溶液中移出该晶片；以及定位该晶片，以使该第一溶液自该晶片排除，并维持该晶片于垂直形式，所述垂直切割道与水平的夹角介于30 60度之间。
2.如权利要求1所述的晶片加工方法，其中于移出该晶片的过程中，维持该晶片于垂直形式，所述垂直切割道与水平的夹角为45度。
3.如权利要求1所述的晶片加工方法，还包括于浸入该晶片之前，旋转该晶片。
4.如权利要求1所述的晶片加工方法，还包括于浸入该晶片之前，旋转一包含多个晶片的晶片载体。
5.如权利要求1所述的晶片加工方法，还包括传送该晶片至一第二溶液；浸入该晶片于该第二溶液中；以及自该第二溶液中移出该晶片，并维持该晶片于垂直形式，所述垂直切割道与水平的夹角介于30 60度之间。
6.如权利要求5所述的晶片加工方法，其中该第二溶液为去离子水。
7.如权利要求1所述的晶片加工方法，还包括干燥该晶片。
8.如权利要求1所述的晶片加工方法，其中该第一溶液为一蚀刻剂、冲洗剂或清洁剂。
9.一种晶片加工方法，包括 提供一晶片，其上具有切割道；定位该晶片，以使无一切割道与水平的夹角小于30度； 垂直浸入经定位的该晶片于一第一溶液中； 自该第一溶液中移出该晶片；以及允许该第一溶液自该晶片排除，并维持该晶片于垂直形式，所述切割道其中之一与水平的夹角未小于30度。
10.如权利要求9所述的晶片加工方法，其中于移出该晶片的过程中，维持该晶片于垂直形式，所述切割道与水平的夹角介于30 60度之间。
11.如权利要求9所述的晶片加工方法，其中该第一溶液为一蚀刻剂、冲洗剂或清洁剂。
12.如权利要求9所述的晶片加工方法，其中该第一溶液包括磷酸、硫酸或氢氟酸。
13.一种晶片加工方法，包括提供多个晶片，其上具有切割道，所述多个晶片承载于一容器中，并予以垂直定位，以使所述切割道与水平的夹角介于35 55度之间；借由下降该容器至一溶液浴中，以浸入该容器于一溶液中； 自该溶液浴中移出该容器；以及自所述多个晶片与该容器排除该溶液。
14.如权利要求13所述的晶片加工方法，其中所述切割道与水平的夹角为45度。
全文摘要
本发明公开了一种晶片加工方法，于湿式工作台工艺中，控制切割道方位已发现当切割道定位成与水平夹角呈45度时可改善产率及减少来自不当排除的颗粒。提供一晶片至湿式工作台设备，并浸入晶片于一溶液中。当自溶液中移出晶片时，晶片须予以垂直定位，切割道定位成与水平夹角呈45度，增加或减少15度。于进行湿式工作台工艺之前或于工艺中，可检查并变换晶片切割道的定位。
文档编号H01L21/302GK102157364SQ20101021336
公开日2011年8月17日 申请日期2010年6月22日 优先权日2010年2月11日
发明者颜贻栋 申请人:台湾积体电路制造股份有限公司