CN105321815B - 边缘氧化层剥除装置及晶圆边缘氧化层的剥除方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种边缘氧化层剥除装置及边缘氧化层的剥除方法，所述装置包含剥除器本体及气罩，剥除器本体包含承载本体、承载盘、输入端及输出端，所述方法包含提供晶圆输入保护液体以覆盖住晶圆氧化层的保留区域，并露出欲去除的边缘氧化层、形成封闭空间、输入含氟刻蚀气体至封闭空间中，使含氟刻蚀气体与边缘氧化层反应而剥除，并不断置换保护液体，使得保护液体受含氟刻蚀气体影响大幅降低，刻蚀边缘氧化层能被精确地控制，并使后续磊晶工艺的良率大幅提升。

Description

边缘氧化层剥除装置及晶圆边缘氧化层的剥除方法
技术领域
本发明涉及一种边缘氧化层剥除装置及晶圆边缘氧化层的剥除方法，尤其是边缘氧化层剥除装置及应用所述装置剥除晶圆边缘氧化层方法。
背景技术
参阅图1，现有技术中晶圆的剖面示意图。如图1所示，通常为了防止晶圆200中掺杂(doping)原子的扩散，通常会在晶圆200的一表面形成一氧化层210。形成氧化层210时，通常是将晶圆200的正面220朝下后通SiH4与氧气反应而形成。
一般来说，在晶圆200的正面220要继续磊晶(epitaxy)，而不欲形成氧化层210。但是在氧化层210形成时，氧化层210通常会延伸到正面220的边缘，而形成例如图1中晶圆中线C以下的边缘氧化层211。边缘氧化层211会影响到磊晶层的形成，或者连接性，而导致良率不佳。因而，通常需要将边缘氧化层211去除。
目前，传统去除边缘氧化层211的方式，是将晶圆的氧化层210贴胶，仅露出边缘氧化层211后浸泡到氢氟酸(HF)中。但是贴胶方式很难将胶带或胶条平整贴合而无气缝，氢氟酸可能会除去本来欲保护的氧化层210。另外，由于氢氟酸对人体伤害大，而有安全的疑虑。另一种方法是将晶圆200相互堆栈，再通以HF气体。但是实际情形来看，良率较差，且有污染的问题。
目前现有技术的装置，通常称为边缘氧化层剥除机(Edge Oxidation Striper，EOS)。通常是将晶圆200的正面朝上，以气罩密封晶圆200后，通入HF气体。此优点是晶圆另一面的氧化层能够完全保留，但是缺点在于两侧的氧化层，难以控制刻蚀量，容易形成刻蚀不足(under etching)或是过度刻蚀(over etching)。这对于后续晶圆的工艺及电性都会产生不良的影响。因此，需要一种简单，且易于精确控制刻蚀的装置。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种边缘氧化层剥除装置。该装置包含一剥除器本体及一气罩，主要用以剥除晶圆的边缘氧化层。
剥除器本体包含一承载本体、一承载盘、一输入端，以及一输出端。承载盘设置于承载本体中，用来放置晶圆。输入端与承载本体连通，用以输入一保护液体。输出端与承载本体连通，用以排出保护液体，其中保护液体覆盖住晶圆欲保护的一氧化层，仅露出欲去除的边缘氧化层。
气罩在剥除边缘氧化层时覆盖承载盘，并与承载本体密合。气罩还包含一进气端，以输入含氟刻蚀气体，其中过程中不断置换保护液体，使保护液体不致刻蚀晶圆欲保护的氧化层。
本发明晶圆边缘氧化层的剥除方法包含，将提供晶圆；输入保护液体以覆盖住晶圆氧化层的保留区域，而露出欲去除的边缘氧化层；形成封闭空间；以及，输入含氟刻蚀气体至封闭空间中，使得含氟刻蚀气体与边缘氧化层反应而剥除边缘氧化层。
本发明的特点在于，利用保护液体来覆盖晶圆以精确控制欲剥除的边缘氧化层的刻蚀，而能避免刻蚀不足或是过度刻蚀。从而，本发明边缘氧化层剥除装置使晶圆后续能有效地控制氧化层刻蚀工艺，并使后续磊晶工艺的良率大幅提升。
附图说明
图1为现有技术中晶圆的剖面示意图。
图2为本发明边缘氧化层剥除装置的示意图。
图3为本发明边缘氧化层剥除装置的剖面示意图。
图4为本发明剥除边缘氧化层的晶圆的剖面示意图。
图5为本发明晶圆边缘氧化层的剥除方法的流程图。
符号说明：
10 剥除器本体
11 承载本体
13 承载盘
15 输入端
17 输出端
20 气罩覆盖
22 进气端
30 保护液体
200 晶圆
210 氧化层
211 边缘氧化层
220 正面
C 中线
L 水位
S1 晶圆边缘氧化层的剥除方法
S10 提供晶圆
S20 输入保护液体
S30 形成密闭空间
S40 输入刻蚀气体。
具体实施方式
参阅图2，本发明边缘氧化层剥除装置的示意图。如图2所示，本发明边缘氧化层剥除装置包含一剥除器本体10及一气罩20。所述剥除器本体10包含一承载本体11、一承载盘13、一输入端15，以及一输出端17。所述承载盘13设置于所述承载本体11中，用来放置一晶圆200。所述晶圆200未形成氧化层的正面朝上，而形成有氧化层的表面朝下设置。晶圆200的放置可以由一机械手臂(附图中未显示)来完成。所述输入端15与承载本体11连通，用以输入一保护液体。所述输出端17与承载本体11连通，用以排出保护液体。所述晶圆200可以采用硅晶圆或蓝宝石晶圆、所述保护液体可以采用去离子水、所述承载盘13可以采用陶瓷材料，但以上仅用以示例，并不限于此。
在剥除边缘氧化层时，所述气罩20覆盖承载盘13并与承载本体11密合。气罩20包含一进气端22，用以输入含氟刻蚀气体及引流气体。含氟刻蚀气体包含氟化氢(HF)气体、双氟化铵 ((NH4)2F2)气体、氢氟化铵 (NH4HF2)气体的至少其中之一，而引流气体包含氮气(N2)、氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)等，包含但实际上不限于此。
参阅图3，本发明边缘氧化层剥除装置的剖面示意图。由输入端15输入至承载本体11的保护液体30覆盖住晶圆200上欲保护的氧化层210，仅露出欲去除的边缘氧化层211。例如，可以设定保护液体30的水位L重合于晶圆200的中线C。同时再次参照图2及图3，当气罩20覆盖承载盘13时，并输入含氟刻蚀气体时，含氟刻蚀气体对于水位L以上的边缘氧化层211产生刻蚀作用。保护液体30可以为流动态，呈输入输出的平衡状态，或者由输入端15定时输入，并由输出端17定时排出。水位L以下的氧化层210受到保护，而不会产生腐蚀。
参阅图4，本发明剥除边缘氧化层的晶圆的剖面示意图。如图4所示，当完成刻蚀过程后，边缘氧化层211能完全被剥除，并维持氧化层210不受到破坏。
参阅图5，本发明晶圆边缘氧化层的剥除方法的流程图。如图5所示。本发明晶圆边缘氧化层的剥除方法S1包含步骤S10、步骤S20、步骤S30及步骤S40。步骤S10为提供一置晶圆，提供表面形成有氧化层210的晶圆200，可以将晶圆200设置于承载盘13上。未形成氧化层的正面220朝上，而形成有氧化层210的表面朝下设置。晶圆200的设置可以由一机械手臂(附图未显示)来完成。
步骤S20为输入保护液体。输入保护液体以覆盖住晶圆200上欲保护的氧化层210，而露出欲去除的边缘氧化层211。步骤S30为形成密闭空间，例如，将图2中气罩20完全覆盖住承载盘13，并与承载本体11密合。步骤S40输入刻蚀气体。将含氟刻蚀气体输入密闭空间中，使含氟刻蚀气体与边缘氧化层211反应，而剥除边缘氧化层211。
本发明边缘氧化层剥除装置及晶圆边缘氧化层的剥除方法的特点在于，应用保护液体来覆盖晶圆。通过此方式，可精确地控制边缘氧化层的刻蚀，而能避免刻蚀不足或是过度刻蚀。从而，本发明边缘氧化层剥除装置能有效地控制氧化层刻蚀，并使后续磊晶工艺的良率大幅提升。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种边缘氧化层剥除装置，用以剥除一晶圆的一边缘氧化层，其特征在于，包含：
一剥除器本体，包含：
一承载本体；
一承载盘，设置于所述承载本体中，用来放置所述晶圆；
一输入端，与所述承载本体连通，用以输入一保护液体，所述保护液体覆盖住所述晶圆上的一氧化层，仅露出欲去除的所述边缘氧化层，所述保护液体的一水位重合于所述晶圆的一中线；以及
一输出端，所述输出端与所述承载本体连通，用以排出所述保护液体；以及
一气罩，在剥除所述边缘氧化层时，覆盖所述承载盘，并与所述承载本体密合，并包含一进气端，以输入一含氟刻蚀气体。
2.如权利要求1所述的边缘氧化层剥除装置，其特征在于，所述保护液体为去离子水。
3.如权利要求1所述的边缘氧化层剥除装置，其特征在于，所述含氟刻蚀气体选自氟化氢气体、双氟化铵气体、氢氟化铵气体的至少其中之一。
4.如权利要求1所述的边缘氧化层剥除装置，其特征在于，所述进气端还进一步输入一引流气体，所述引流气体选自氮气、氦气、氖气、氩气的至少其中之一。
5.如权利要求1所述的边缘氧化层剥除装置，其特征在于，所述保护液体为流动态，呈输入输出的平衡状态。
6.如权利要求1所述的边缘氧化层剥除装置，其特征在于，所述保护液体由所述输入端定时输入，由所述输出端定时排出。
7.一种晶圆边缘氧化层的剥除方法，其特征在于，包含：提供一晶圆使所述晶圆未形成一氧化层的正面朝上，而形成有所述氧化层的表面朝下；输入一保护液体，所述保护液体覆盖住所述晶圆上的所述氧化层，而露出欲去除的一边缘氧化层，所述保护液体的一水位重合于所述晶圆的一中线；将所述晶圆及所述保护液体封闭于一密闭空间中；以及输入一含氟刻蚀气体至所述密闭空间中，使所述含氟刻蚀气体与所述边缘氧化层反应，以剥除所述边缘氧化层。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述保护液体为去离子水。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述含氟刻蚀气体选自氟化氢气体、双氟化铵气体、氢氟化铵气体的至少其中之一。
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