CN102732889B - 去除晶圆夹具上金属的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种去除晶圆夹具上金属的方法及装置。所述方法包括：在溅射镀膜设备的真空腔体内的晶圆夹具上装上晶控片；向所述真空腔体中通入氩气；在溅射镀膜设备的阳极及阴极上施加电压，使所述溅射镀膜设备的真空腔体内的氩气电离形成氩离子；所述氩离子经真空腔体内的石墨网后与由短灯丝产生的电子中和形成氩原子；所述氩原子轰击所述晶圆夹具，从而使所述晶圆夹具上的金属脱落下来。本发明所提供的去除晶圆夹具上金属的方法，操作过程简单，耗时短，可极大地提高生产效率；而且去除金属的效果较佳，且不会引入新的杂质颗粒，大大降低了产品失效的风险。

Description

去除晶圆夹具上金属的方法及装置

技术领域

本发明涉及半导体器件制造技术领域，更具体地说，涉及一种去除晶圆夹具上金属的方法及装置。

背景技术

在半导体器件制造过程中，常采用物理气相沉积或化学气相沉积方法在晶圆(或晶片)表面沉积薄膜。其中，物理气相沉积方法包括真空蒸镀和溅射镀膜等。所述真空蒸镀是在真空条件下，使金属、金属合金或化合物蒸发，然后沉积在晶圆表面；所述溅射镀膜主要是在充氩气的真空条件下使氩气进行辉光放电，所形成的氩离子轰击靶材表面，从而使靶材中的原子被撞击出来而沉积在晶圆表面。所述真空蒸镀是物理气相沉积方法中使用最早的技术，采用其形成的薄膜相对溅射镀膜来说，薄膜的物理性质及均匀度较差，因此，目前使用较多的为溅射镀膜。

在溅射镀膜工艺中一般使用晶圆夹具来装载晶圆，这样一来，随着时间的积累，晶圆夹具表面往往会沉积大量的溅镀材料。这些溅镀材料常会造成后续在晶圆表面所形成的金属凸块之间发生短路，例如，晶圆夹具表面沉积了大量的金原子颗粒，后续工艺中如果需要在晶圆上溅镀金膜以形成金凸块，则在溅镀金膜之前需要先进行刻蚀工艺，在刻蚀工艺过程中，晶圆夹具上的金原子颗粒被撞击出来，部分金原子颗粒落在晶圆上，后续再进行溅镀金膜、光刻、显影、电镀金、刻蚀等工艺而形成金凸块，所形成的金凸块常会因从晶圆夹具上撞击出来的落在晶圆上的金原子颗粒而相互连通，从而造成线路之间的短路，进而影响半导体器件的质量。

因此，为了避免晶圆上金属凸块之间发生短路，必须及时清除晶圆夹具上所沉积的溅镀材料(一般为金属)。现有工艺中常采用化学药液浸泡晶圆夹具的方法来去除晶圆夹具上的金属，该方法实施过程中需要将晶圆夹具从溅射镀膜设备上卸下来并在化学药液中浸泡足够长的时间，因此，操作过程复杂，耗时较长；且该方法不仅难以完全去除晶圆夹具上的金属，而且还会在晶圆夹具上残留部分药液成分的固体颗粒。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种去除晶圆夹具上金属的方法及装置，该方法一方面操作简单，耗时短；另一方面能够有效地去除晶圆夹具上的金属，且不会在晶圆夹具上形成新的杂质颗粒。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种去除晶圆夹具上金属的方法，该方法包括：

在溅射镀膜设备的真空腔体内的晶圆夹具上装上晶控片；

向所述真空腔体中通入氩气；

在溅射镀膜设备的阳极及阴极上施加电压，使所述溅射镀膜设备的真空腔体内的氩气电离形成氩离子；

所述氩离子经真空腔体内的石墨网后与由短灯丝产生的电子中和形成氩原子；

所述氩原子轰击所述晶圆夹具，从而使所述晶圆夹具上的金属脱落下来。

优选的，上述方法中，在所述氩离子经真空腔体内的石墨网后与由短灯丝产生的电子中和形成氩原子之后，还包括：

使所述真空腔体内的晶圆夹具做圆周运动。

优选的，上述方法中，所述晶圆夹具做圆周运动的周期为30s。

优选的，上述方法中，使所述真空腔体内的晶圆夹具转动30图。

优选的，上述方法中，在所述氩原子轰击所述晶圆夹具，从而使所述晶圆夹具上的金属脱落下来之后，还包括：

向所述真空腔体内通入氮气并进行冷却；

打开所述真空腔体的腔门；

取下晶圆夹具上的晶控片。

优选的，上述方法中，所述晶圆夹具上的金属为金、钛或钨。

本发明还提供了一种去除晶圆夹具上金属的装置，该装置包括：

充有氩气的真空腔体；

位于真空腔体内的晶圆夹具上的晶控片；

位于所述真空腔体内、在其上施加电压可使真空腔体内的氩气电离成氩离子的阳极及阴极；

位于所述真空腔体内靠近阴极端、用于调整氩离子方向的石墨网；

位于所述真空腔体内阴极与石墨网之间、用于产生电子的短灯丝，所述短灯丝产生的电子可中和所述氩离子形成氩原子，所述氩原子可轰击晶圆夹具上的金属从而使所述金属从晶圆夹具上脱落下来。

优选的，上述装置还包括：与所述真空腔体相连、用于使真空腔体内的晶圆夹具做圆周运动的驱动装置。

从上述技术方案可以看出，本发明所提供的去除晶圆夹具上金属的方法包括：在溅射镀膜设备的真空腔体内的晶圆夹具上装上晶控片；向所述真空腔体中通入氩气；在溅射镀膜设备的阳极及阴极上施加电压，使所述溅射镀膜设备的真空腔体内的氩气电离形成氩离子；所述氩离子经真空腔体内的石墨网后与由短灯丝产生的电子中和形成氩原子；所述氩原子轰击所述晶圆夹具，从而使所述晶圆夹具上的金属脱落下来。本发明所提供的去除晶圆夹具上金属的方法，利用现有的溅射镀膜设备，通过等离子体干法刻蚀工艺将晶圆夹具上的金属去除掉，该方法相对现有技术来说，操作过程简单，耗时较短，可极大地提高生产效率。除此之外，本发明采用等离子体干法刻蚀工艺去除晶圆夹具上的金属，不仅去除效果佳，而且不会在晶圆夹具上引入新的杂质颗粒，且不会造成晶圆夹具的腐蚀，更重要的是大大降低了产品失效的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种去除晶圆夹具上金属的方法流程图；

图2为本发明实施例所提供的一种去除晶圆夹具上金属的装置示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

本发明的其中一个方面，提供一种去除晶圆夹具上金属的方法，该方法包括：在溅射镀膜设备的真空腔体内的晶圆夹具上装上晶控片；向所述真空腔体中通入氩气；在溅射镀膜设备的阳极及阴极上施加电压，使所述溅射镀膜设备的真空腔体内的氩气电离形成氩离子；所述氩离子经真空腔体内的石墨网后与由短灯丝产生的电子中和形成氩原子；所述氩原子轰击所述晶圆夹具，从而使所述晶圆夹具上的金属脱落下来。

本发明所提供的去除晶圆夹具上金属的方法，利用现有的溅射镀膜设备，通过在溅射镀膜设备中设置石墨网和短灯丝，并往溅射镀膜设备的真空腔体中充氩气，然后在溅射镀膜设备的阳极及阴极上施加电压，利用等离子体干法刻蚀原理将晶圆夹具上的金属去除掉，去除完之后该晶圆夹具可接着使用，该方法相比传统的利用化学药液浸泡的方法来说，操作过程简单，耗时较短，可提高生产效率；除此之外，采用等离子体干法刻蚀工艺不但能够有效地去除晶圆夹具上的金属，而且还不会在晶圆夹具上引入新的杂质颗粒，且不会造成晶圆夹具的腐蚀，更重要的是大大降低了产品失效的风险。

下面结合附图和实施例对本发明所提供的去除晶圆夹具上金属的方法及装置进行详细描述。

实施例一

参考图1，图1为本发明实施例所提供的一种去除晶圆夹具上金属的方法流程图，该方法具体包括如下步骤：

步骤S1：在溅射镀膜设备的真空腔体内的晶圆夹具上装上晶控片。

在溅射镀膜设备中，用于装载晶圆的晶圆夹具一般位于溅射镀膜设备的真空腔体内的悬挂架上。本步骤中首先将所述晶圆夹具从溅射镀膜设备的真空腔体内的悬挂架上取下，在晶圆夹具的中心处安装上晶控片，然后再将装有晶控片的晶圆夹具安装到溅射镀膜设备真空腔体内的悬挂架上。所述晶控片的形状和大小与晶圆相似，其安装位置即为晶圆被加工时所在位置，其作用是防止后续步骤中等离子体透过晶圆夹具的中心位置，从而避免等离子体刻蚀到溅射镀膜设备的侧壁。

将装有晶控片的晶圆夹具置于真空腔体内的悬挂架上后，关闭真空腔体的腔门，使所述真空腔体处于密封状态，并用机械泵对所述真空腔体进行抽真空，使真空腔体内的真空度达到2.0E-5Torr。

步骤S2：向所述真空腔体中通入氩气。

溅射镀膜设备的真空腔体上一般设置有进气口，本步骤中通过所述进气口向所述真空腔体中通入氩气。

步骤S3：在溅射镀膜设备的阳极及阴极上施加电压，使所述溅射镀膜设备的真空腔体内的氩气电离形成氩离子。

溅射镀膜设备的真空腔体内相对设置有阳极和阴极，本步骤中通过在所述阳极及阴极上施加电压，使得阳极和阴极之间形成一定的电势差，真空腔体内的氩气在所述电势差的作用下产生辉光放电现象，氩气电离形成氩离子和电子。

步骤S4：所述氩离子经真空腔体内的石墨网后与由短灯丝产生的电子中和形成氩原子。

本发明实施例中采用现有的溅射镀膜设备去除晶圆夹具上的金属，但需要在所述溅射镀膜设备中设置石墨网和短灯丝，所述石墨网位于溅射镀膜设备的真空腔体内靠近阴极的位置，其作用是调整向阴极方向运动的氩离子的方向，使得氩离子方向一致且较均匀，为后续均匀刻蚀晶圆夹具奠定基础；所述短灯丝位于溅射镀膜设备的真空腔体内阴极与石墨网之间，其作用是产生电子，所述电子可中和氩离子从而形成氩原子，所形成的氩原子可轰击晶圆夹具，进而可实现去除晶圆夹具上金属的目的。

本步骤中带正电的氩离子在阴极的吸引下向阴极方向运动，所述氩离子经石墨网后被调整成均匀的、具有一定方向的氩离子，所述均匀的、具有一定方向的氩离子能够使得等离子体进行同向刻蚀，且保证等离子体刻蚀得更加均匀，经石墨网后的氩离子与由短灯丝产生的电子中和形成氩原子。

步骤S5：使所述真空腔体内的晶圆夹具做圆周运动。

由于所述晶圆夹具位于真空腔体内的悬挂架上，因此，本步骤中可使所述悬挂架以某一中心点为圆心做圆周运动，从而使得其上的晶圆夹具做圆周运动。使所述晶圆夹具做圆周运动，其目的是防止后续等离子体(氩原子)长时间轰击晶圆夹具上的某一处而产生较高的温度，保证等离子体均匀地轰击或撞击晶圆夹具，从而实现有效、干净地去除晶圆夹具上的金属。本步骤中控制所述晶圆夹具做圆周运动的周期为30s，其他实施例中可以改变晶圆夹具的运动周期，对此本发明并无特别限制。

步骤S6：所述氩原子轰击所述晶圆夹具，从而使所述晶圆夹具上的金属脱落下来。

经石墨网后的氩离子与由短灯丝产生的电子中和形成氩原子，所述氩原子具有一定的速率，故其仍然向阴极方向运动并撞击阴极附近处的晶圆夹具及晶圆夹具上的晶控片，晶圆夹具上的金属在氩原子的撞击下而脱落下来。

本发明实施例中控制晶圆夹具做圆周运动转动30图，所述晶圆夹具上的金属即能被完全去除掉。晶圆夹具上的金属可以为金、钛或钨等。

步骤S7：向所述真空腔体内通入氮气并进行冷却。

利用氩原子轰击晶圆夹具会产生较高的温度，因此，轰击晶圆夹具完成后，应向真空腔体内通入氮气并对真空腔体进行冷却。

步骤S8：打开所述真空腔体的腔门，取下晶圆夹具上的晶控片。

冷却完毕后，对所述真空腔体进行破真空，使真空腔体内的真空度达到常压后打开真空腔体的腔门，取下晶圆夹具上的晶控片。

本步骤完成后，该溅射镀膜设备中晶圆夹具上的金属已被去除干净，之后可在所述晶圆夹具上安装晶圆以进行溅射镀膜工艺。

由以上描述可知，本发明实施例所提供的去除晶圆夹具上金属的方法，采用现有的溅射镀膜设备，通过在所述溅射镀膜设备中设置石墨网和短灯丝，利用辉光放电使氩气电离形成氩离子，所述氩离子经石墨网后与由短灯丝产生的电子中和形成氩原子，所述氩原子撞击晶圆夹具从而实现去除晶圆夹具上金属的目的。本发明所提供的方法，相对现有技术中依靠化学药液进行浸泡的工艺来说，操作过程简单，耗时短，去除干净后的晶圆夹具可接着进行后续溅射镀膜工艺，故该方法可极大地提高生产效率。除此之外，本发明所提供的方法，由于采用了等离子体干法刻蚀原理，因此，能够有效、干净地去除晶圆夹具上的金属，而且不会在晶圆夹具上引入新的杂质颗粒，且不会造成晶圆夹具的腐蚀，更重要的是大大降低了产品失效的风险。

上面详细描述了本发明所提供的去除晶圆夹具上金属的方法，下面描述本发明所提供的去除晶圆夹具上金属的装置。

实施例二

参考图2，图2为本发明实施例所提供的一种去除晶圆夹具上金属的装置示意图，该装置具体包括：充有氩气的真空腔体1，所述氩气可由真空腔体1侧壁的进气口7被充入；位于真空腔体1内的晶圆夹具6上的晶控片(图中未示出)；位于所述真空腔体1内、在其上施加电压可使真空腔体1内的氩气电离成氩离子8的阳极2及阴极3；位于所述真空腔体1内靠近阴极3端、用于调整氩离子8方向的石墨网5；位于所述真空腔体1内阴极3与石墨网5之间、用于产生电子的短灯丝4，所述短灯丝4产生的电子可中和所述氩离子8形成氩原子9，所述氩原子9可轰击晶圆夹具6上的金属从而使所述金属从晶圆夹具6上脱落下来。

本发明实施例所提供的装置还包括：与所述真空腔体1相连、用于使真空腔体1内的晶圆夹具6做圆周运动的驱动装置(图中未示出)。

本发明实施例所提供的去除晶圆夹具上金属的装置，利用现有的溅射镀膜设备，通过在其内设置石墨网和短灯丝，利用等离子体干法刻蚀原理可实现去除晶圆夹具上金属的目的，利用该装置去除晶圆夹具上的金属，操作过程简单，耗时短，可极大地提高产品的生产效率；除此之外，利用该装置可有效、干净地去除掉晶圆夹具上的金属，而且不会在晶圆夹具上引入新的杂质颗粒，且不会造成晶圆夹具的腐蚀，更重要的是大大降低了产品失效的风险。

上述两个实施例在描述过程中各有侧重点，相关、相似之处可相互参考。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种去除晶圆夹具上金属的方法，其特征在于，包括：

在溅射镀膜设备的真空腔体内的晶圆夹具上装上晶控片；

向所述真空腔体中通入氩气；

在溅射镀膜设备的阳极及阴极上施加电压，使所述溅射镀膜设备的真空腔体内的氩气电离形成氩离子；

所述氩离子经真空腔体内的石墨网后与由短灯丝产生的电子中和形成氩原子；

所述氩原子轰击所述晶圆夹具，从而使所述晶圆夹具上的金属脱落下来。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氩离子经真空腔体内的石墨网后与由短灯丝产生的电子中和形成氩原子之后，还包括：

使所述真空腔体内的晶圆夹具做圆周运动。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述晶圆夹具做圆周运动的周期为30s。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，使所述真空腔体内的晶圆夹具转动30圈。

5.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，所述氩原子轰击所述晶圆夹具，从而使所述晶圆夹具上的金属脱落下来之后，还包括：

向所述真空腔体内通入氮气并进行冷却；

打开所述真空腔体的腔门；

取下晶圆夹具上的晶控片。

6.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，所述晶圆夹具上的金属为金、钛或钨。

7.一种去除晶圆夹具上金属的装置，其特征在于，包括：

充有氩气的真空腔体；

位于真空腔体内的晶圆夹具上的晶控片；

位于所述真空腔体内、在其上施加电压使真空腔体内的氩气电离成氩离子的阳极及阴极；

位于所述真空腔体内靠近阴极端、用于调整氩离子方向的石墨网；

位于所述真空腔体内阴极与石墨网之间、用于产生电子的短灯丝，所述短灯丝产生的电子中和所述氩离子形成氩原子，所述氩原子轰击晶圆夹具上的金属，使所述金属从晶圆夹具上脱落下来。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：与所述真空腔体相连、用于使真空腔体内的晶圆夹具做圆周运动的驱动装置。

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