TW473863B - Wafer processing apparatus, wafer processing method, and SOI wafer fabrication method - Google Patents

Wafer processing apparatus, wafer processing method, and SOI wafer fabrication method Download PDF

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Description

473863 Λ7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（1 ) 發明背景 發明領域 本發明係關於晶圓處理裝置、晶圓處理方法、和 S〇I晶圓製造方法，更特別關於將晶圓浸漬於處理溶液 中以處理晶圓之晶圓處理裝置、晶圓處理方法，及s〇I 晶圓製造方法。 相關技藝說明 濕蝕刻係將晶圓浸漬於溶液中以執行處理之典型實施 例。濕蝕刻的一目的係改進平面內的均勻性。傳統上，使 :: 槽中的蝕刻溶液流通而供應新鮮的蝕刻溶液至反應表面， 以確保平面內均勻性。 將晶圓浸漬於溶液中以執行處理的另一實施例係晶圓 淸洗處理。日本專利公開號8-293478揭示一種晶 圓淸潔裝置，其在藉由凸輪機構垂直地移動及旋轉溶液中 含於載器匣中的晶圓時施加超音波，以增加晶圓淸潔效率 〇 晶圓淸潔裝置的另一實施例係無匣式晶圓淸潔裝置。 通常在無匣式晶圓淸潔裝置中，桿構件係配置成彼此平行 、有溝槽形成於這些桿構件中，且晶圓會在由這些溝槽支 撐時被淸潔。在淸潔含於載器匣中的晶圓之裝置/中，載器 匣溝槽中的晶圓部份難以淸洗。而且，由於每一晶圓的二 側之大部份會被載器匣的構成所遮蓋，所以，用於晶圓之 淸潔溶液大部份會從載器匣的下部中的開口供應。無匣式 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）_4 · 473863 A7 B7 經濟部中央標聿局員工消費合作社印製 五、發明説明（2 ) 晶圓淸潔裝置可以非常有效地解決這些問題。日本專利公 告號7 - 1 6 9 7 3 1揭示一種能夠處理不同尺寸的晶圓 之無匣式晶圓淸潔裝置。 曰本專利公開號8 — 2 9 3 4 7 8中所揭示的晶圓淸 潔裝置，由於超音波強度受載器構件影響而不均勻，所以 ’無法均勻地淸潔晶圓。在此晶圓淸潔裝置中，當晶圓被 凸輪機構旋轉或垂直地移動時，載器匣對於防止晶圓下降 是必要的。載器匣通常是由諸如P FA或P E E K之樹脂 所製成，但這些材料不會輕易地傳送超音波。這將減少淸 潔處理的效率。 而且，曰本專利公開號7 — 1 6 9 7 3 1中所揭示的 晶圓淸潔裝置可以非常有效地改進不良的淸潔。但是，裝 置因晶圓係固定於槽中被淸潔，所以，無法均勻地淸潔晶 ...,. ... .:: 十、….： .：：； -. . 圓。因此，由於晶圓支撐構件及晶圓之間的接觸部份於淸 潔期間係固定的，所以，這些接觸部份難以淸潔。 發明槪述 本發明係慮及上述情形而創作，且其目的係使晶圓處 理均勻。 根據本發明之晶圓處理裝置係將晶圓浸入於處理溶液 中以處理晶圓之晶圓處理裝置，包括晶圓處理槽、及旋轉 支撐機構，該支撐機構在配置成彼此實際平行的眾多桿構 件旋轉晶圓時，用於支撐晶圓。 晶圓處理裝置較佳地進一步包括超音波產生機構，用 (讀先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 織 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 473863 Α7 Β7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（3 ) 以在處理槽中產生超音波。 在晶圓處理裝置中，旋轉支撐機構藉由旋轉複數個桿 構件中的至少一桿構件而較佳地施加旋轉力至晶圓，該至 少一桿構件係從處理槽的底面側支撐晶圓。 在晶圓處理裝置中，旋轉支撐構件藉由以相同方向旋 轉複數個構件而施加旋轉力至晶圓。 、 在晶圓處理裝置中，每一桿構件較佳地具有限制晶圓 在軸向上移動的溝槽。 在晶圓處理裝置中，旋轉支撐機構較佳地包括驅動力 產生機構，用以產生驅動力以旋轉處理槽外的晶圓。 在晶圓處理裝置中，旋轉支撐機構更較佳地包括凸輪 機構，用以傳送驅動力產生機構所產生的驅動力給桿構件 〇 晶圓處理裝置更較佳地包括驅動機構，用以在處理槽 中擺動旋轉支撐機構。 晶圓處理裝置更較佳地包括驅動機構，用以漂浮或浸 漬旋轉支撐機構。 在晶圓處理裝置中，處理槽較佳地包括包含有溢流槽 之循環機構。 在晶圓處理裝置中，循環機構較佳地包括污染減少機 構，用以減少旋轉支撐機構所產生的粒子對晶圓/所造成的 污染。 在晶圓處理裝置中，超音波機構包括超音波槽、超音 波源、及用以調整超音波源在超音波槽中的位置之調整機 (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐）-6· 473863 Α7 Β7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（4 ) 構，超音波會經由置於超音波槽中的傳送介質傳送至處理 槽。 在晶圓處理裝置中，會與處理液接觸的處理槽及旋轉 支撐機構的至少一些部份較佳地由選自石英及塑膠所組成 的族群之材料所製成。 在晶圓處理裝置中，會與處理液接觸之處理槽及旋轉 支撐機構之至少一些部份係較佳地由選自氟樹脂、氯乙烯 、聚乙烯、聚丙烯、聚對酞酸伸丁酯（P B T )、及聚醚 醚酮（P E E K )組成的族群中之材料所製成。 在晶圓處理裝置中，旋轉支撐機構較佳地由四桿件支 撐晶圓。 在晶圓處理裝置中，桿構件較佳地配置於一位置，在 該位置處，當晶圓被處理時，具有方向平坦部的晶圓旋轉 不會被方向平坦部所防止。 根據本發明之晶圓處理裝置係將晶圓浸入處理液中以 處理晶圓之晶圓處理裝置，包括晶圓處理槽、支撐機構及 用以旋轉被支撐的晶圓之驅動機構，該支撐機構係從二側 及下方以桿構件支撐晶圓，而將晶圓固持成實際地垂直處 理槽的底面。 晶圓處理裝置更較佳地包括超音波產生機構，用以在 處理槽中產生超音波。 / 在晶圓處理裝置中，驅動機構藉由旋轉桿構件較佳地 辨加旋轉力1晶圍。 在晶圓處理裝置中，桿構件較佳地具有溝槽，用以限 (許先閱讀背面之注意事項再填巧本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ297公釐） 473863 經濟部中央標率局員工消費合作社印製 A7 B7_____五、發明説明（5 ) 制晶圓在軸向上的移動。 根據本發明之晶圓處理方法係將晶圓浸入處理液中以 處理晶圓之晶圓處理方法，其中晶圓係於從二側及下方由 桿構件支撐時被旋轉，晶圓被固持成實際地垂直處理槽的 底面。 在晶圓處理方法中，較佳的是，當晶圓於處理槽中被 旋轉時，會於處理溶液中產生超音波。 使用蝕刻溶液作爲處理溶液，則晶圓處理方法可用於 貧虫刻晶圓。 使用蝕刻溶液作爲處理溶液，則晶圓處理方法可用於 蝕刻具有多孔矽層之晶圓。 根據本發明之S〇I晶圓製造方法係在一部份製造步 驟中使用上述晶圓處理方法以製造S〇I晶圓之S〇I晶 圓製造方法。 根據本發明之晶圓處理方法，使用上述晶圓處理裝置 處理晶圓。 根據本發明之晶圓處理方法，使用上述晶圓處理裝置 蝕刻形成於晶圓上的特定層。 ， 根據本發明之S 0 I晶圓製造方法，在部份製造步驟 中’使用土述晶圓處理方法以製造s〇I晶圓。 從參考附圖之下述本發明實施例中，可更加淸楚本發 明的其它目的、特點及優點。 圖式簡述 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS) A4規格（2似297公楚）— " (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 473863 Λ7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -發明裳明（6 ) 圖 顯示根據本發明較佳實施例之晶圓處理裝置 的構造輪%, 圖2係顯圖1中所示的晶圓處理裝置之剖面視圖； 圖3係顯示晶圓旋轉構件形狀之剖面形狀； 圖4係顯示晶圓旋轉機構的結構之輪廓； 圖5係顯示晶圓旋轉機構結構之輪廓」 圖6係以圖形顯示晶圓處理系統的配置，於其中配g 有多個晶圓處理裝置， 圖7係顯示晶圓旋轉機構的結構之另一實施例； 圖8係顯示包含圖7中所示的晶圓旋轉機構之晶[g _ 理裝置的結構之輪廓；及 圖9 A至9 F係剖面視圖，顯示S〇I晶圓製造方法 之步驟。 主要元件對照表 〇 晶圓處理槽 1 晶圓旋轉杆 1 a 溝槽 2 驅動力傳送齒輪 4 中間齒輪 4 a 驅動力傳送齒輪 5 凸輪 6 連接桿 7 凸輪 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21 OX297公釐）· g β ~ ' ---- (請先閲讀、背面之注意事項再填寫本頁j -丁 . -2-0 473863 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（7 ) 18 桿支撐構件 1 8 ^ 桿支撐構件 19 馬達 2 0. 溢流槽 2 1 循環器 21a 排放管 2 1 b 供 m 管 2 1 C 供 應 埠 3 〇 超 音 波槽 3 1 超 音 波 源 3 2 調 整 機 構 4 0 晶 圓 5 〇 機 器 人 5 1 連 接 構 件 5 2 臂 6 〇 a 單 一 晶 圓 傳 送 機 器 人 6 0 b 單 一 晶 圓 傳 送 機 器 人 6 0 c 單 一 晶 圓 傳 送 機 器 人 1 0 0 晶 圓 處 理 裝 置 1 0 0 a 晶 圓 處 理 裝 置 1 0 〇 b 晶 圓 處 理 裝 置 1 0 0 c 晶 圓 處 理 裝 置 1 1 0 晶 圓 旋 轉 機 構 5 〇 1 單 晶 矽 基 底 (誚先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ · 473863 Α7 Β7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（8 ) 5 0 2 多孔矽層 5 0 3 非多孔層 5 0 4 S i〇2層 5 0 5 第二基底 較佳實施例詳述 將參考附圖，於下說明本發明的較佳實施例。圖1係 S體圖’顯示根據本發明之較佳實施例的晶圓處理裝置之 輪廓。圖2係圖1中所示之晶圓處理裝置的剖面視圖。 在根據本實施例之晶圓處理裝置1 〇 〇中，會與處理 溶液接觸的部份會依據所需要的使用而由石英或塑膠所製 成。塑膠的較佳實施例係氟樹脂、氯乙烯、聚乙烯、聚丙 烯、聚對酞酸伸丁酯（PBT)、及聚醚醚酮（PEEK )。氯樹脂的較佳實施例係P V D F、P F A、及 P T F E。 此晶圓處理裝置1 0> 0具有晶圓處理槽1 0、溢流槽 2 0、超音波槽30、及用於旋轉晶圓40時支撐這些晶 圓之晶圓旋轉機構（1 1至1 9 )。 , 爲處理晶圓，晶圓處理槽1 0會裝有處理液（例如蝕 刻溶液或淸潔溶液）。溢流槽2 0用以暫存任何溢流自晶 圓處理槽1 0的處理溶液，其係設置成圍繞晶圓處理槽 1 0的上部。暫存於溢流槽2 0中的處理液會從溢流槽 2 0的低部經由排放管2 1 a釋放至循環器2 1。循環器 2 1會藉由過濾被排放的處理液以移除粒子並經供應管 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐）_ ” 473863 經滴部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（9 ) 2 1 b將處理液供應至晶圓處理槽1 0的底部。結果，可 有效率地移除晶圓處理槽1 0中的粒子。 晶圓處理槽1 0較佳地具有晶圓4 0可完全地浸入之 深度。此可防止空氣中的粒子及延著處理槽1 0上部附著 的粒子黏著至晶圓4 0。 超音波槽3 0係配置於晶圓處理槽1 0之下。超音波 源3 1係由超音波槽3 0內的調整機構3 2所支撐。此調 整機構3 2包含用以調整超音波源3 1的垂直位置之機構 及用以調整超音波源3 1的水平位置之機構，作爲用以調 整超音波源3 1與晶圓處理槽1 0之間的相對位置關係之 機構。藉由此機構，可最最佳化要被供應至晶圓處理槽 1〇之超音波，特別是供應至晶圓4 0之超音波。超音波 源31較佳地具有調整要被產生的超音波之頻率及強度之 功能。這進一步最佳化超音波的供應。由於裝置如此地具 有使供應至晶圓4 0之超音波最佳化之功能，所以，可以 處理不同型式的晶圓。超音波槽3 0塡充有超音波傳送介 質（例如，水），且此超音波傳送介質會傳送超音波至晶 圓處理槽1 0。 „ 由具有嚙合晶圓4 0的溝槽之四晶圓旋轉桿1 1 ，將 晶圓4 0固持成幾乎垂直於晶圓處理槽1 0的底面。這些 晶圓旋轉桿1 1於旋轉晶圓4 0具有支撐它們的功能並形 成晶圓旋轉機構的一部份。這些晶圓旋轉桿1 1會由一對 相對的桿支撐構件1 8旋轉地支撐並由馬達1 9所產生的 驅動轉矩以相同方向旋轉。晶圓旋轉桿1 1較佳地具有不 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -12- 473863 at B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印掣 五、發明説明（1〇 ) 防止超音波傳送之小直徑。 晶圓旋轉桿1 1的數目較佳的是儘可能少。但是，爲 確保與晶圓4 0的摩擦力，較佳的是使用二晶圓旋轉桿 1 1以限制晶圓4 0滾動方向（X軸方向）上的移動及使 用二晶圓旋轉桿1 1以從下方支撐晶圓4 0。藉由配置二 適當間隔之晶圓旋轉桿1 1於晶圓下方，則驅動轉矩可有 效率地傳送至具有方向平坦部之晶圓。這是因爲假使僅一 晶圓旋轉桿1 1出現在晶圓之下且晶圓的方向平坦部位於 此晶圓旋轉桿1 1之上，則晶圓無法由晶圓旋轉桿1 1旋 轉。 駐波，亦即超音波的高及低強度部份通常形成於晶圓 處理槽1 0的底面與液面之間。但是，在此晶圓處理裝置 1 0 0中，由於晶圓4 0可於旋轉時被處理，所以，可減 少導因於駐波之處理不均勻。 此晶圓處理裝置1 0 0具有一結構，於其中位於晶圓 處理槽1 0的底部上及圍繞晶圓4 0的構件會儘可能地被 移除。因此，供應至晶圓4 0之超音波可以有效率及均勻 的。而且，此結構允許接近晶圓4 0的處理液自由地流動 。此使得晶圓處理均勻並防止發生處理失敗。 圖3係剖面視圖，顯示晶圓旋轉桿1 1的形狀。晶圓 旋轉桿1 1具有多個槽1 1 a藉由夾鉗晶圓4 0以支撐晶 圓40的斜面。溝槽1 1 a的形狀較佳的是U形或V形。 在此晶圓處理裝置中，由於旋轉晶圓4 0時，晶圓旋轉桿 1 1支撐晶圓4 0，所以，並無晶圓4 0的斜面之特定區 (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29*7公釐）_ _ 473863 A7 B7 五、發明説明（11 ) 要被固定地支撐。因此，晶圓4 0的斜面也可被均勻地處 理。 圖4及5係視圖，顯示晶圓旋轉機構的結構輪廓。四 晶圓旋轉桿1 1係配置成於水平方向（y軸）彼此平行， 以便延著晶圓4 0所形成的柱狀延伸。驅動力傳送齒輸 1 2係設置於接近每一晶圓旋轉桿1 1的端部。由馬達 19所產生的驅動轉矩會經由凸輪17及連接桿16而傳 送至凸輪1 5。驅動力傳送齒輪1 4 a會設於凸輪1 5的 端部。傳送至驅動力傳送齒輪1 4 a之驅動轉矩會經由中 間齒輪1 4傳送至驅動力傳送齒輪1 2。藉由此配置，晶 圓旋轉桿1 1會以相同速度於相同方向上旋轉。 在圖4及5所示的實施例中，馬達1 9所產生的驅動 轉矩會傳送至凸輪1 5並分送給晶圓旋轉桿1 1以簡化構 造。但是，凸輪也能設成與晶圓旋轉桿1 1爲一對一之對 應關係。假使爲此情形，則無需驅供驅動傳送齒輪1 2和 1 4 a及中間齒輪1 4。結果，可防止齒輪摩擦力產生粒 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 並非總是需要同時旋轉四晶圓旋轉桿1 1。但是，，爲 有效率地傳送旋轉力給晶圓4 0，較佳的是，旋轉晶圓 4 0之下的至少一晶圓旋轉桿1 1。此外，爲更有效率地 傳送旋轉力給晶圓4 0或平順地旋轉具有方向平坦部之晶 圓，較佳的是旋轉晶圓4 0之下的二晶圓旋轉桿1 1。 晶圓旋轉機構並不限於上述結構。亦即，任何機構只 要能以相同方向旋轉晶圓旋轉桿1 1 ，均可被使用。舉例 本纸張尺度適用中國國家標準（CMS ) A4規格（210X297公釐） 473863 A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 _B7五、發明説明（12 ) 而言，也能使用藉由斜齒輪或皮帶以傳送馬達1 9的驅動 力給驅動力傳送齒輪1 4 a之結構。 在晶圓處理裝置1 0 0中，用以供應處理溶液至晶圓 處理槽1 0之供應埠2 1 c係配置成接近晶圓處理槽1 〇 的底部，以致於處理溶液會從晶圓處理槽1 0的底部向上 循環。此外，在此晶圓處理裝置1 0中，多個供應埠 2 1 c會配置成接近晶圓4 0以調整處理溶液的流向，以 致於接近齒輪1 2、1 4和1 4 a、凸輪1 5、連接桿 1 6等所構成的驅動力傳送機構之處理溶液不會移動至晶 圓4 0。這將減少晶圓4 0被因驅動力傳送機.構的摩擦力 所產生的粒子所污染。 也能使用某些其它機構防止晶圓被驅動力傳送機構所 產生的粒子所污染。舉例而言，調整每一供應埠2 1 c或 形成用以分離晶圓4 0及驅動力傳送機構之分隔部，亦是 有效的。 圖6係以圖形顯示晶圓處理系統的配置，於其中配置 有多個晶圓處理裝置。晶圓處理裝置1 0 0 a至1 0 0 c 基本上具有與上述晶圓處理裝置1 〇 〇相同的結構。在本 實施例中，裝置1 0 0 a及1 〇 〇 c係作爲淸潔裝置，而 裝置1 0 0 b係作爲蝕刻裝置。 每一單一晶圓傳送機器人6 0 a至6 0 c會藉由真空 夾持晶圓的背面而固持晶圓。在電腦控制下，傳送機器人 6 0 a會真空夾持先前步驟中完全處理過的晶圓4 0、傳 送晶圓4 0至淸潔裝置1 0 0 a、及設置晶圓4 0以致於 I-----------------1T------Μ I (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X29*7公釐） 473863 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（13 ) 晶圓配接於淸潔裝置1 0 0 a的晶圓旋轉桿1 1之對應溝 槽1 1 a中。當預定數目的晶圓4 0設置於晶圓處理槽 1 0中時，在旋轉桿1 1在電腦控制下旋轉晶圓時，淸潔 裝置10 0 a會執行淸潔處理。 當淸潔裝置1 0 0 a完全地淸潔晶圓4 0時，在電腦 控制下，傳送機器人6 0 b會於淸潔裝置1 0 0 a的晶圓 處理槽10中真空挾持晶圓4 0、傳送晶圓40至作爲下 一晶圓處理裝置之蝕刻裝置1 0 0 b、及將晶圓4 0設置 成晶圓配接於晶圓旋轉桿1 1的對應溝槽1 1 a中。當預 定數目的晶圓設置於晶圓處理槽1 0中時，在電腦控制下 旋轉晶圓旋轉桿1 1時，蝕刻裝置1 0 0 b會執行蝕刻處 理。 當蝕刻裝置1 0 b完全地蝕刻晶圓4 0時，在電腦控 制下，傳送傳送機器人6 0 c會於蝕刻裝置1 〇 〇 b的晶 圓處理槽1 ◦中真空挾#晶圓4 0、傳送晶圓4 0至作爲 下一晶圓處理裝置之淸潔裝置1 0 0 c、及將晶圓4 0設 置成晶圓配接於晶圓旋轉桿1 1的對應溝槽1 1 a中。當 預定數目的晶圓設置於晶圓處理槽1 0中時，在電腦控制 下旋轉晶圓旋轉桿1 1時，淸潔裝置1 0 0 c會執行淸潔 處理。 圖7係顯示晶圓旋轉機構的結構之另一實施例。此晶 圓旋轉機構11〇具有在晶圓處理槽1〇中擺動晶圓支撐 構件之功能及舉升晶圓支撐構件至晶圓處理槽1 〇上方的 位置處之功能，藉以在晶圓處理槽1 0之外承載及卸載晶 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -16- 473863 Α7 Β7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（14 ) 圓4 0。前一功能可使晶圓4 0的處理更力均勻。後一功 能可方便晶圓4 0的承載及卸載。以此功能，也能夠在晶 圓設置於旋轉機構中時，將晶圓移至另一處理槽。 在此晶圓旋轉機構1 1 0中，二桿支撐構件1 8及 18/會由連接構件51相連接。馬達19會固定至桿支 撐構件1 8 >而非溢流槽2 0。用以由機器人移動晶圓旋 轉機構1 1 0之臂5 2係附著於桿支撐構件1 8 /。 圖8係視圖，顯示包含晶圓旋轉機構1 1 0之晶圓處 理裝置的配置輪廓。機器人5 0可在電腦控制下將晶圓旋 轉機構1 1 0浸入晶圓處理槽1 0中及從晶圓處理槽1 0 中將其舉升。因此，晶圓可被設置在晶圓處理槽} 〇之外 。而且，當晶圓設置於晶圓旋轉機構1 1 0中時，晶圓可 被移至另一處理槽。此外，機器人5 0具有在晶圓處理槽 1 0中垂直地及水平地擺動晶圓旋轉機構1 1 0之功能。 以此功能，可更均勻地處理晶圓。 將於下說明，由晶圓處理裝置1 0 0所執行的晶圓處 理之實施例。 〔實施例 1〕 此實施例係關於淸潔處理。 晶圓會設於裝有超純水之晶圓處理槽1 0中，且於旋 轉晶圓時，施加約1 Μ Η z的超音波以淸潔晶圓。藉由此 淸潔，可移除晶圓表面上9 0%或更多的粒子。而且，可 在晶圓表面上均勻地移行此粒子移除。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐）_ 17 _ 473863 at B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（15 ) , 〔實施例 2〕 此實施例係關於使用氨、過氧化氫及純水之混合溶液 。使用此混合溶液之淸潔可將粒子從矽晶圓表面移除。 矽晶圓會設於裝有約8 0 ° C氨、過氧化氫、及純水 混合溶液之晶圓處理槽1 0中。當晶圓被旋轉時，施加約 1 Μ Η z的超音波以淸潔晶圓。藉由此淸潔，可從晶圓表 面移除9 5%或更多的粒子。而且，可在晶圓表面上均勻 地執行此粒子移除。 〔實施例 3〕 此實施例係關於矽層之蝕刻。 矽晶圓會設於裝有1 : 2 0 0 : 2 0 0比例混合之氫 氟酸、氮酸、及醋酸所製備的混合溶液之晶圓處理槽1 0 中。當晶圓被旋轉時，施加約0.5MHz的超音波30 秒，以蝕刻晶圓。結果，矽晶圓被均勻地蝕刻約1 . 0 // m。晶圓表面與晶圓之間的蝕刻率均勻度爲± 5 %或更 少。 ,, 〔實施例-4〕 本實施例係關於S i〇2層的蝕刻。氫氟酸可用於 S i 0 2層的蝕刻。 有S i 〇2層形成於上之晶圓會設於裝置1 . 2%氫氟 酸之晶圓處理槽1 0中。當晶圓被旋轉時，施加約0 . 5 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -18- 473863 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（16 ) MHz的超音波以触刻S i〇2層3 0秒。結果，S i〇2 層會被均勻地蝕刻約4 n m。晶圓表面與晶圓之間的蝕刻 率均勻度爲±3%或更少。 〔實施例 5〕 本實施係要蝕刻S i 3 N 4層。 熱濃縮磷酸可用於S i 3N4層的蝕刻。 有S i 3N4層形成於上的晶圓會設於裝有熱濃縮磷酸 之晶圓處理槽1 0中。當晶圓被旋轉時，施加約0 . 5 Μ Η z的超音波以蝕刻S i 3 N 4層。結果，S i 3 N 4會被 均勻地蝕刻約1 0 0 n m。晶圓表面與晶圓之間的蝕刻率 均勻度爲土 3 %或更少。 〔實施例 6〕 本實施例係以多孔矽層的蝕刻爲例。氫氟酸、過氧化 氫、及純水的混合溶液可用於多孔矽層的蝕刻。 具有多孔矽層的晶圓會設於裝有氫氟酸、過氧化氫、 及超純水混合溶液之晶圓處理槽1 0。當晶圓被旋轉時， 施加約0 · 2 5 Μ Η Z的超音波以蝕刻多孔矽層。結果， 多孔矽層會被均勻地蝕刻5 /i m。晶圓表面上與晶圓之間 的蝕刻率均勻度爲± 3 %或更少。 注意，多孔砂的餓刻機制揭示於K. Sakaguchi et al.， Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 34, part 1, No. 2B, 842-847(1 995 )。根據此參考文獻，當蝕刻溶液因毛細作用而穿入多孔矽 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29*7公釐） -19- 473863 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印繁 五、發明説明（17 ) 的毛細孔中並蝕刻毛細孔壁時，多孔矽會被蝕刻。當毛細 孔的壁變薄時，這些壁在某點之外無法支撐它們本身。最 後，多孔層會完全地崩潰而完成蝕刻。 〔實施例 7〕 本實施例係關於S Ο I製造方法。圖9 A至9 F係剖 面視圖，顯示根據本實施例之S 0 I晶圓製造方法的步驟 〇 首先，用於形成第一基底之單晶S i基底5 0 1會於 HF溶液中陽極化以形成多孔Si層502 (圖9A)。 陽極化條件如下： 電流密度·· 7 ( m A / c m 2 ) 陽極化溶液：HF : H2〇：C2H5〇H=1 : 1 : 1 時間：1 1 (分鐘） 多孔矽厚度：1 2 ( // m ) 接著，所造成的基底會在氧氣氛中400° C下氧化 1小時。藉由此氧化，多孔矽層5 0 2的內孔壁會由熱氧 化物膜覆蓋。 以C V D (化學氣相沈積）製程，於多孔矽層502 之上磊晶生長0 · 3 0 β m厚的單晶矽層5 0 3 (圖9 B )。磊晶生長條件如下。 氣體源：S i Η 2 C 1 2 / Η 2 氣體流速·· 0 · 5 / 1 8 0 ( 1 /分鐘） 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）· · (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 473863 A7 B7 五、發明説明（18) 氣體壓力：80(Torr) 溫度·· 9 5 0 ( ° C ) 生長速率：0 · 3 (//m/mi η) 接著，藉由熱氧化，在單晶矽層（磊晶層）503上 形成2〇0nm厚的Si〇2層5〇4(圖9C)。 如ffl 9 C所示之如此形成的第一基底與作爲第二基底 的矽基底5 0 5會接合，以致於將S i〇2層5 0 4夾於其 間（圖9 D )。 將單晶矽基底5 0 1從第一基底移去，以曝露多孔矽 層5〇2 (圖9E)。 圖9E中所示之晶圓會設於裝有氫氟酸、過氧化氫、 及純水混合溶液之晶圓處理槽1 0中。當晶圓被旋轉時， 施加約0 . 2 5 Μ Η z的超音波以蝕刻多孔矽層5 0 2 ( 圖9 F )。晶圓表面上與晶圓之間的多孔矽層5 0 2的蝕 刻率均勻度爲± 5 %或更少。當晶圓如上述般被旋轉時施 加超音波，則能均勻地促進晶圓表面上及晶圓之間的多孔 矽之崩潰（蝕刻）。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (¾先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -Μ 在多孔矽層5 0 2的蝕刻中，單晶矽層（磊晶層乂 5 0 3會作爲蝕刻阻擋層。因此，可在晶圓的整個表面上 選擇性地蝕刻多孔矽層5 0 2。 亦即，單晶矽層5 0 3被上述蝕刻溶液所翻刻之速率 是非常低的，所以，多孔矽層5 0 2對單晶矽層5 0 3的 蝕刻選擇性爲1 0 5或更多。因此，單晶矽層的蝕刻量約爲 數十Α且實際上是可忽略的。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）· 21 _ 473863 經濟部中央標準局員工消費合作社印1i A7五、發明説明（19 ) 圖9 F係顯示上述步驟所取得的S Ο I晶圓。此 S〇I晶圓於S i〇2層504上具有0 · 2//m厚單晶矽 層5 0 3。於整個表面上量測一百點，發現此單晶矽層 503的膜厚爲201nm±4nm。 在本實施例中，會於11 0 0° C下在氫氣氛下進一 步執行熱處理約1小時。當以原子力顯微鏡（A F Μ )評 估所造成的S〇I晶圓的表面粗糙度時，在側邊5 # m的 正方區中的表面粗糙度之均方根約爲0 . 2 nm。此品質 等於一般市場上的矽晶圓品質。 而且，在上述熱處理之後，以穿透式電子顯微鏡觀測 S〇I晶圓的剖面。結果，在單晶矽層5 0 3中未發現產 生新的結晶缺陷，意指可維持高晶性。 能在上述第一物質的單晶矽膜（磊晶層）5 0 3上、 或是第二基底5 0 5的表面上、或是二者之上，形成 S 1〇2膜。假使爲這些情形的任一情形，則可取得類似上 述之結果。 此外，即使當諸如石英晶圓之光透射晶圓作爲第二基. 底時，能以上述製造步驟形成高品質S〇I晶圓。但是’ 在1 ，0 0 0° C或更低之溫度下，執行氫氣氛中的熱處 理，以防止因石英（第二基底）及單晶矽層5 0 3的熱膨 脹係數之間的差造成單晶矽層5 0 3中的滑脫。 〔實施例 8〕 本實施例係關於另一 S〇I晶圓製造方法。可以由圖 (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CN.S ) A4規格（210X297公釐）_ 22 _ 473863 at B7 五、發明説明（2〇 ) 式所表示的製造步驟與圖9 A至9 F中所示之步驟相同， 所以，將參考圖9A至9F，於下述中說明本方法。 首先，在H F溶液中陽極化用以形成第一基底的單晶 矽基底50 1 ，以形成多孔矽層5Ό2 (圖9Α)。陽極 化條件如下。 第一階段 ： 電流密度：7 ( m A / c m 2 ) 陽極化溶液：HF :H2〇： C2H5〇H=1 : 1 : 1 時間：5 (分鐘） 多孔矽厚度：5 · 5 (/im) 第二階段 ; 電流密度：2 1 ( m A / c m 2 ) 陽極化溶液：HF : H2〇：C2H5〇H=1: 1 ·· 1 時間：2 0 (秒） 多孔矽厚度：〇.5(//m) 經濟部中央標率局員工消費合作社印製 (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 接者，使所造成的基底在氧氛中於400° C下氧化 1小時。藉由此氧化，多孔矽層5 0 2的孔內壁會由熱氧 化物膜所覆蓋。 以C V D (化學氣相沈積）法，在多孔矽層5 0 2上 磊晶生長0 · 15/zm厚的單晶矽層503 (圖9B) ° 嘉晶生長條件如下。 氣體源：SiH2Cl2/H2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）.23 - 3 7 4 6 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（21 ) 氣體流速：0.5/180(1/分鐘） 氣體壓力：80(Toi*r) 溫度：9 5 0 ( ° C ) 生長速率·♦ 0 · 3 η) 接著，藉由熱氧化，在單晶矽層（磊晶層）5 0 3上 形成l〇0nm厚的Si〇2層504(圖9C)。 如圖9 C所示之如此形成的第一基底與第二基底 50 5會接合，以致於將S i 02層504夾於其間（圖 9 D )。 將接合的晶圓從形成於2 1 m A / c m 2 (第二階段） 之多孔矽層被分離成二晶圓，藉以曝露多孔矽層5 0 3至 第二基底5 0 5的表面（圖9 E)。分離接合的晶圓之方 法實施例可爲1 )以機械方式拉開二基底，2 )扭轉二基 底，3 )對基底施壓，4 )驅動基底之間的楔，5 )藉由 氧化，從基底端面剝離基底，6 )使用熱應力，及7 )施 加超音波，可以選擇性地使用這些方法中的任一者。 圖9E中所示之晶圓會設於裝有氫氟酸、過氧化氫、 及純水混合溶液之晶圓處理槽1 0中。當晶圓被旋轉時， 施加約0 · 2 5 Μ Η z的超音波以蝕刻多孔矽層5 0 2 ( 圖9 F )。晶圓表面上與晶圓之間的多孔矽層5 0 2的蝕 刻率均勻度爲± 5 %或更少。當晶圓如上述般被旋轉時施 加超音波，則能均勻地促進晶圓表面上及晶圓之間的多孔 矽之崩潰（蝕刻）。 在多孔矽層5 0 2的蝕刻中，單晶矽層（磊晶層） (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -24- 473863 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印掣 五、發明説明（22 ) 5 0 3會作爲蝕刻阻擋層。因此，可在晶圓的整個表面上 選擇性地蝕刻多孔矽層5 0 2。 亦即，單晶矽層5 0 3被上述蝕刻溶液所蝕刻之速率 是非常低的，所以，多孔矽層5 0 2對單晶矽層5 0 3的 蝕刻選擇性爲1 0 5或更多。因此，單晶矽層的蝕刻量約爲 數十A且實際上是可忽略的。 圖9 F係顯示上述步驟所取得的S Ο I晶圓。此 S〇I晶圓於S i〇2層504上具有〇 · l//m厚單晶矽 層5 0 3。於整個表面上量測一百點，發現此單晶矽層 5〇3的膜厚爲10111111土311111。 在本實施例中，會於1100° C下在氫氣氛下進一 步執行熱處理約1小時。當以原子力顯微鏡（A F Μ )評 估所造成的S〇I晶圓的表面粗糙度時，在側邊5 μ m的 正方區中的表面粗糙度之均方根約爲0 · 2 nm。此品質 等於一般市場上的矽晶圓品質。 而且’在上述熱處理之後，以穿透式電子顯微鏡觀測 S〇I晶圓的剖面。結果’在單晶砂層5 0 3中未發現產 生新的結晶缺陷，意指可維持高晶性。 能在上述第一物質的單晶矽膜（磊晶層）5 0 3上、 或是第二基底505的表面上、或是二者之上，形成 S i〇2膜。假使爲這些情形的任一情形，則可取得類似上 述之結果。 此外，即使當諸如石英晶圓之光透射晶圓作爲第二基 底時，能以上述製造步驟形成高品質S 0 I晶圓。但是， (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -25- 473863 at Β7 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 五、發明説明（23 ) 在1 ，00 0。C或更低之溫度下，執行氫氣氛中的熱處 理，以防止因石英（第二基底）及單晶矽層5 0 3的熱膨 脹係數之間的差造成單晶矽層5 0 3中的滑脫。 在本實施例中，藉由分離接合的晶圓成爲二晶圓而取 得的第一基底（此後稱爲經分離的基底），可以再使用。 亦即，以同於上述多孔矽膜的蝕刻及處理所造成的材料之 方法（例如在氫中處理或諸如表面拋光之表面處理），選 擇性地鈾刻餘留在基底表面上的多孔矽膜，則經分離的基 底可再作爲第一或第二基底。 在上述實施例7及8中，使用磊晶生長以便在多孔矽 層上形成單晶矽層。但是，也能以其它不同方法，例如 C V D、Μ B E、濺射、及單晶矽層形式之液相生長。 而且，以磊晶生長於多孔矽層上形成諸如G a A s或 I η P單晶化合物之半導體層。假使爲此情形，則可製造 諸如「矽上砷化鎵」及「玻璃（石英）上砷化鎵」適用於 高頻裝置之晶圓及ΟΕ I C。 此外，雖然4 9%的氫氟酸及3 0%的過氧化氫之混 合溶液可作爲選擇性蝕刻多孔矽層之蝕刻溶液，但是，，下 述蝕刻溶液亦適用。這是因爲多孔矽具有巨大的表面積並 因而可輕易地被選擇性蝕刻。 (a )氫氟酸 (b)添加酒精及過氧化氫中的至少一者於氧ϋ中 而製備的混合溶液 (c )緩衝氫氟酸 (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -26- 473863 A7 _____B7 五、發明説明（24 ) (d) 添加酒精及過氧化氫中的至少一者於緩衝氫氟 酸中而製備的混合溶液 (e) 氫氟酸、氮酸、及醋酸之混合溶液 注意，其它製造步驟並不限於上述實施例，也可使用 其它不同的條件。 本發明可使晶圓處理均勻。 本發明不侷限於上述實施例且在本發明之精神及範圍 內可有不同的變化及修改。因此，爲明述本發明之範圍於 下述明申請專利範圍。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29*7公釐）

Claims (1)

  1. 8 3 7 4 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 W钟 · ''..TC%年Γ月^SI所提之 修正本有無變更實質内容是否准予修正。 經濟部智慧財4局員工消費合作社印製 第87101316號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國90年5月修正 1 · 一種晶圓處理裝置，將晶圓浸入於處理溶液中以 處理晶圓，包括： 晶圓處理槽； 旋轉支撐機構，在配置成彼此實際平行的多個桿構件 旋轉晶圓時，用於支撐在該晶圓處理槽中之晶圓；和 超音波產生機構，位在晶圓下方，以在處理槽中產生 超音波， 其中該多數桿構件包括兩個晶圓旋轉桿以限制晶圓在 滾動方向之移動，和兩個晶圓旋轉桿以從下方支持晶圓， 每一晶圓旋轉桿位於晶圓中央之下方而非正下方，和每一 晶圓旋轉桿具有多數凹槽以藉由箝夾凹槽之斜角而支持晶 圓。 2 ·如申請專利範圍第1項之裝置，其中該旋轉支撐 構件藉由以相同方向旋轉該桿構件而施加旋轉力至晶圓/。 3 ·如申請專利範圍第1項之裝置，其中該旋轉支撐 機構包括驅動力產生機構，用以產生驅動力以旋轉該處理 槽外的晶圓。 · 4 ·如申請專利範圍第3項之裝置.，其中該旋轉支撐 機構更包括凸輪機構，用以傳送該驅動力產生機構所產生 的驅動力給該多數桿構件。 In ml —ϋ ·1_11 In Hi «n ----- I am HI m «m nn Y J (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 473863 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財/ίΑ員工消費合作社印製 A、申請專利範圍 5 ·如申請專利範圍第1項之裝置，更包括驅動機構 ，用以在該處理槽中擺動該旋轉支撐機構。 6 ·如申請專利範圍第1項之裝置，更包括驅動機構 ，用以漂浮或浸漬該旋轉支撐機構。 7 ·如申請專利範圍第1項之裝置，其中該處理槽包 括包含有溢流槽之循環機搆。 8 ·如申請專利範圍第7項之裝置，其中該循環機構 較佳地包括污染減少機構’用以減少該旋轉支撐機構所產 生的粒子對晶圓所造成的污染。 9 ·如申請專利範圍第1項之裝置，其中該超音波機 構包括超音波槽、超音波源、及用以調整超音波源在超音 波槽中的位置之調整機構，超音波會經由置於該超音波槽 中的傳送介質傳送至該處理槽。 1 〇 .如申請專利範圍第1項之裝置，其中會與處理 液接觸的該處理槽及該旋轉支撐機構的至少一些部份係由 選自石英及塑膠所組成的族群之材料所製成。 丄i .如申請專利範圍第1項之裝置，其中與處理液 接觸之該處理槽及該旋轉支撐機構之至少一些部份係由選 自氟樹脂、氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚對酞酸伸丁酯（ PBT)、及聚醚醚酮（PEEK)組成的族群中之材料 所製成。 1 2 . —種晶圓處理方法，將晶圓浸入處理液中以處 理晶圓，該方法包含之步驟爲： (a )準備一晶圓處理裝置，其中該晶圓處理裝置包 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） Γ^Τ ml ml a·^—— m —mi ...... !-1 I p . m fan flm m ml —^n、一一aJ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 473863 A8 B8 C8 D8 經漓部智慧財是局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 含： 一晶圓處理槽； 旋轉支撐機構，在配置成彼此實際平行的多個桿構件 旋轉晶圓時，用於支撐在該晶圓處理槽中之晶圓；和 超音波產生機構，位在晶圓下方，以在處理槽中產生 超音波： 其中該多數桿構件包括兩個晶圓旋轉桿以限制晶圓在 滾動方向之移動，和兩個晶圓旋轉桿以從下方支持晶圓， 每一晶圓旋轉桿位於晶圓中央之下方而非正下方，和每一 晶圓旋轉桿具有多數凹槽以藉由箝夾凹槽之斜角而支持晶 圓， (b )以多數桿構件在處理槽中支撐晶圓；和 (c )處理晶圓，同時以多數桿構件旋轉晶圓並在處 理槽中產生超音波。 1 3 ·如申請專利範圍第1 2項之方法，其中使用蝕 刻溶液作爲處理溶液以蝕刻晶圓。 1 4 ·如申請專利範圍第1 2項之方法，其中使用蝕 刻溶液作爲處理溶液以蝕刻具有多孔矽層之晶圓。 〃 1 5 · —種晶圓製造方法，用以製造一晶圓，包含之 步驟爲： (a )準備一晶圓處理裝置，以將晶圓浸入處理液中· 而處理晶圓，該晶圓處理裝置包含： 一晶圓處理槽； 旋轉支撐機構，在配置成彼此實際平行的多個桿構件 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -3 - 473863 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 旋轉晶圓時，用於支撐在該晶圓處理槽中之晶圓；和 超音波產生機構，位在晶圓下方，以在處理槽中產生 超音波， 其中該多數桿構件包括兩個晶圓旋轉桿以限制晶圓在 滾動方向之移動，和兩個晶圓旋轉桿以從下方支持晶圓， 每一晶圓旋轉桿位於晶圓中央之下方而非正下方，和每一 晶圓旋轉桿具有多數凹槽以藉由箝夾凹槽之斜角而支持晶 圓， (b)準備具有一多孔層之晶圓； (C )以多數桿構件在處理槽中支撐具有多孔層之晶 圓；和 (d )蝕刻晶圓之多孔層，而以多數桿構件旋轉晶® 並在處理槽中產生超音波。 ϋϋ n ϋϋ m I! I «In am . mu n nn ml ml ml、一： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財是局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -4-
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