TWI445087B - 單面蝕刻方法及單面蝕刻裝置 - Google Patents

Description

單面蝕刻方法及單面蝕刻裝置

本發明係有關於一種晶圓蝕刻方法及裝置，尤其是指一種晶圓的單面蝕刻方法及裝置。

現代科技產品中晶圓的應用相當廣泛，尤其是通訊、電腦、網路、光電相關等電子設備中，晶圓的存在是不可或缺的，而隨著市場對這些電子產品的需求日益增加，如何快速、有效率的改良晶圓生產製程並提供足供應付市場需求的晶片是半導體廠商努力的目標。在一般晶圓生產製程中，會依晶圓應用所需的設計條件不同而製程各有差異，其中有濕式化學晶圓蝕刻製程，此種濕製程有多種製程上之應用，例如，光阻劑剝除、氮化矽及氧化矽之去除等。一般而言，濕式化學蝕刻之硬體設備包括用以進行主蝕刻反應(main etch process)、中介清洗(intermediary wash)、漂洗(rinse)，及乾燥(drying)等複數個處理製程。

而晶圓的濕式蝕刻製程有單面及雙面蝕刻兩種，單面蝕刻製程係指僅針對晶圓的單一個表面進行蝕刻製程，且不對晶圓上除了欲蝕刻表面以外的面進行處理，為達成此目的，在製程中蝕刻液多只能觸及被指定蝕刻的單面。若非指定面的晶圓受蝕刻液沾染影響時，會影響到晶圓的整體功能性，甚至可能會導致晶圓的部分範圍無法使用而必須放棄，所以晶圓進行單面蝕刻製程時，如何有效避免蝕刻液沾染波及非指定蝕刻的表面，成為業界一直關注的議題。

習知技術中，晶圓單面蝕刻時避免非指定蝕刻面沾染到蝕刻液的方法有多種，有的技術是另附加保護層(如光阻劑或黏膠)於晶圓非指定蝕刻的面上，以避免製程中侵蝕液的沾染，然而此法於蝕刻完成後必須多一道清除保護層的製程，不僅增加製程上的繁瑣，同時若清除不完全時還可能有殘膠而造成晶圓表面的污染，或者是在清除保護層的過程中而使晶圓產生刮 傷，十分不便。此外，另一種習知技術是晶圓在蝕刻槽傳輸的過程中，使蝕刻液僅接觸晶圓欲蝕刻的表面，或藉由傳輸的滾輪沾附蝕刻液後，蝕刻液藉由毛細現象沾附至晶圓欲蝕刻的表面以達到單面蝕刻效果，但是此種方法可能會導致晶圓上蝕刻液沾附不均而造成晶圓蝕刻不完全，且由於晶圓不進行蝕刻的表面沒有進行任何保護，因此當在蝕刻過程中，蝕刻液因蝕刻的化學作用產生氣泡，在氣泡爆開時部分蝕刻液會飛濺至晶圓上未受到保護且不欲進行蝕刻的表面，造成蝕刻痕跡(Etching mark)的產生，不但無法確保晶圓蝕刻後的品質，甚至可能影響晶圓的使用效能。

有鑑於此，如何針對上述習知晶圓單面蝕刻方法及裝置所存在之缺點進行研發改良，讓使用者能夠更方便使用且製作成本降到最低，實為相關業界所需努力研發之目標。

為了解決上述先前技術不盡理想之處，本發明提供了一種單面蝕刻方法。此種單面蝕刻方法

包含下列步驟：(1)首先提供晶圓，晶圓具有上表面及下表面；(2)形成液態保護層於晶圓之上表面；(3)使晶圓藉由輸送裝置通過液槽，此液槽容置有蝕刻液；以及(4)使晶圓與蝕刻液接觸進行蝕刻。

因此，本發明之首要目的係提供一種單面蝕刻方法，此種單面蝕刻方法形成液態保護層於晶圓之上表面，使晶圓不進行蝕刻的表面受到保護，而進一步達到僅僅蝕刻晶圓指定單面的效果。

本發明次要目的係提供一種單面蝕刻方法，此種單面蝕刻方法形成液態保護層於晶圓之上表面，使蝕刻過程中蝕刻液不易由晶圓邊緣吸附上來，同時，飛濺之蝕刻液不會與晶圓產生接觸反應，進一步防止晶圓易受蝕刻液損傷，造成蝕刻痕跡的產生，提高晶圓的良率。

本發明之再一目的係提供一種單面蝕刻方法，此種單面蝕刻方法利用揮發性液體形成液態保護層於晶圓之上表面，此揮發性液體可於晶圓進行下一個製程前自行揮發，不殘留於晶圓上，不影響晶圓本體且不需進行清除保護層的製程，節省生產成本且有效率的提升並改良晶圓單面蝕刻的製作流程。

本創作再提供一種單面蝕刻裝置，包括液槽、輸送裝置和披覆裝置。液槽用以容置蝕刻液，輸送裝置傳輸至少一片晶圓，披覆裝置鄰設於液槽，並於各晶圓之上表面形成液態保護層。

因此，本發明之再一目的係提供一種單面蝕刻裝置，此種單面蝕刻裝置形成液態保護層於晶圓之上表面，使晶圓不進行蝕刻的表面受到保護，而進一步達到僅僅蝕刻晶圓指定單面的效果。

本發明次要目的係提供一種單面蝕刻裝置，此種單面蝕刻裝置形成液態保護層於晶圓之上表面，使蝕刻過程中蝕刻液不易由晶圓邊緣吸附上來，同時，飛濺之蝕刻液不會與晶圓產生接觸反應，進一步防止晶圓易受蝕刻液損傷，造成蝕刻痕跡的產生，提高晶圓的良率。

本發明之再一目的係提供一種單面蝕刻裝置，此種單面蝕刻裝置利用揮發性液體形成液態保護層於晶圓之上表面，此揮發性液體可於晶圓進行下一個製程前自行揮發，不殘留於晶圓上，不影響晶圓本體且不需進行清除保護層的製程，節省生產成本且有效率的提升並改良晶圓單面蝕刻的製作流程。

由於本發明係揭露一種單面蝕刻方法及裝置，以下文中所對照之圖式，係表達與本發明特徵有關之結構示意，並未亦不需要依據實際尺寸完整繪製，合先敘明。

請同時參考圖1及圖2，圖1為本發明單面蝕刻方法流程圖，圖2為本發明單面蝕刻方法的裝置示意圖，本發明之單面蝕刻方法製程步驟如下： 步驟11：提供晶圓21，此晶圓21具有上表面211及下表面212；此晶圓21的下表面212即為待蝕刻處理的單面。

步驟12：形成液態保護層22於前述晶圓21的上表面211；形成液態保護層22的方法可為接觸式、非接觸式或兩者之組合，接觸式的形成方式可採用滾輪26或毛刷塗抹(請參考圖3)，非接觸式的形成方式可採用噴灑裝置27(請參考圖4)，將液態保護層22均勻噴灑在晶圓21上，而兩者之組合可以是用噴灑裝置27將液態保護層22之塗料噴於滾輪26上，再藉由滾輪26塗抹於晶圓21上(請參考圖5)，凡能達到同樣形成液態保護層22的目的方法皆可。

步驟13：使前述晶圓21藉由輸送裝置23通過液槽24，此液槽24內容置有蝕刻液25；前述輸送裝置23可為滾輪或其他具傳送效果之設備。

步驟14：使前述晶圓21與液槽24內的蝕刻液25接觸進行蝕刻，晶圓21經由輸送裝置23與液內的蝕刻液25接觸後，蝕刻液25利用毛細現象及表面附著力再附著至晶圓21以達到完成晶圓21蝕刻效果。

前述本發明的第一較佳實施例單面蝕刻方法流程中，液態保護層22的的選擇需使用表面附著力較大的液體，特別是液態保護層22對於晶圓21之表面附著力需大於蝕刻液25對晶圓21的表面附著力，使液態保護層22相對於蝕刻液25可成為疏水性表面，並藉由此設計，使液態保護層22具良好排開蝕刻液25的效果。此液態保護層22進一步可為揮發性液體，藉由其揮發的特性，在晶圓21完成單面蝕刻製程之後，液態保護層22在下一個加工製程之前可以自行揮發完全且不殘留，不須經由多一個去除晶圓21上保護層的清洗步驟，因此更降低於清洗過程中誤傷晶圓21可能性，利用揮發性液體為液態保護層22不但簡化晶圓21蝕刻的製程，且有效降低影響晶圓21表面的可能性。在本發明的實施例中，液態保護層22為異丙醇(IPA,Isopropyl alcohol)、丙酮及其任意組合所組成之群組。異丙醇多應用於工業上，是最簡單的仲醇亦是丙醇異構體之一。

由上述方式及特性所形成的液態保護層22，在晶圓21蝕刻過程中可避免液槽24中意外濺起的蝕刻液25影響到晶圓21，避免在不進行蝕刻的表面上產生蝕刻痕跡。

在本實施例單面蝕刻方法中，晶圓21上表面211與下表面212之間具有側緣213，而液槽中的蝕刻液25可接觸晶圓21的下表面212及側緣213(請參考圖2)，或是蝕刻液25可僅接觸晶圓21的下表面212(請參考圖6)，其蝕刻液25所接觸位置依照實際產品的施工及設計需求而改變，不以前述之種類為限。

請繼續參考圖7，此為本發明所提出之一種單面蝕刻裝置200，此單面蝕刻裝置200包含有液槽24、輸送裝置23和披覆裝置28。液槽24用以容置蝕刻液25，而輸送裝置23設置於液槽24的上方，可傳輸至少一片晶圓21通過液槽24，披覆裝置28則鄰設於液槽24，並於各晶圓21的上表面211形成液態保護層22。此披覆裝置28可以選自由滾筒26、毛刷(請參考圖3)或噴灑裝置27(請參考圖4)，而兩者之組合可以是用噴灑裝置27將液態保護層22之塗料噴於滾輪26上，再藉由滾輪26塗抹於晶圓21上(請參考圖5)，凡能達到同樣形成液態保護層22的目的方法皆可，更進一步地說，本實施例中的單面蝕刻裝置200，可配合第一實施例中單面蝕刻方法使用，以進行晶圓21的單面蝕刻製程。

又，在本發明之另一實施例中，其主要構造係與圖7相同，唯，該披覆裝置28除可鄰設於液槽24之前端外，尚可增加成本而鄰設於該液槽24之上方，並與該輸送裝置23相互組配，以利該輸送裝置23在輸送該晶圓21通過液槽24而進行蝕刻之過程中，可以繼續供應前述之揮發性液體，藉此以持續保護該晶圓21的上表面211。

因此藉由本發明所提出的單面蝕刻方法及單面蝕刻裝置，方法簡單並可達到提昇晶圓成品的良率，提高生產產能的功效，相較於傳統的單面蝕刻方法，由於蝕刻後必須再經清洗過程去除保護層，不但使製程更為複雜， 且清洗過程中亦可能造成晶圓受損，甚至可能讓晶圓無法正常使用而將低其使用壽命，因此，本發明不僅能提升製程中晶圓的安全性，減少可能會造成的成本浪費，並提供實行簡單方便的保護晶圓的方法，並將降低晶圓損害的可能，達到降整體成本且提升產能的效果。

以上所述僅為本發明較佳實施例，並非用以限定本發明申請專利權利；同時以上的描述對於相關技術領域具有通常知識者應可明瞭與實施，因此其他未脫離本發明所揭示之精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含於下述之申請專利範圍。

11、12、13、14‧‧‧步驟

21‧‧‧晶圓

211‧‧‧上表面

212‧‧‧下表面

213‧‧‧側緣

22‧‧‧液態保護層

23‧‧‧輸送裝置

24‧‧‧液槽

25‧‧‧蝕刻液

26‧‧‧滾筒

27‧‧‧噴灑裝置

28‧‧‧披覆裝置

200‧‧‧單面蝕刻裝置

圖1係根據本發明提出之實施例，為一種半單面蝕刻方法工作流程圖。

圖2係根據本發明提出之實施例，為液槽中蝕刻液與晶圓的下表面及側緣接觸示意圖。

圖3係根據本發明所提出之實施例，為液態保護層以滾輪塗抹於晶圓之示意圖。

圖4係根據本發明所提出之實施例，為液態保護層以噴灑的方式形成於晶圓之示意圖。

圖5係根據本發明所提出之實施例，為液態保護層以噴灑及滾輪等組合方式形成於晶圓之示意圖。

圖6係根據本發明提出之實施例，為液槽中蝕刻液與晶圓的下表面接觸示意圖。

圖7係根據本發明提出之實施例，為一種單面蝕刻裝置示意圖。

11、12、13、14‧‧‧步驟

Claims (11)

1. 一種單面蝕刻方法，包括：提供一晶圓(21)，該晶圓(21)具有一上表面(211)及一下表面(212)；形成一液態保護層(22)於該晶圓(21)之該上表面(211)；使該晶圓(21)藉由一輸送裝置(23)通過一液槽(24)，該液槽(24)容置有蝕刻液(25)；以及使該晶圓(21)與該蝕刻液(25)接觸進行蝕刻；其中，該液態保護層(22)對該晶圓(21)之表面附著力大於該蝕刻液(25)對該晶圓(21)之表面附著力。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之單面蝕刻方法，其中，該液態保護層(22)為揮發性液體。
3. 根據申請專利範圍第2項所述之單面蝕刻方法，其中，該液態保護層(22)係具有異丙醇。
4. 根據申請專利範圍第1項所述之單面蝕刻方法，其中，該蝕刻液(25)接觸該晶圓(21)之該下表面(212)。
5. 根據申請專利範圍第1項所述之單面蝕刻方法，其中，該蝕刻液(25)經由該輸送裝置(23)而接觸該晶圓(21)之該下表面(212)。
6. 根據申請專利範圍第1項所述之單面蝕刻方法，其中，該液態保護層(22)係以一方式選自由接觸式、非接觸式及其兩者組合所組成之方式而形成於該晶圓(21)上。
7. 根據申請專利範圍第1項所述之單面蝕刻方法，其中，該液態保護層(22)係以接觸式形成於該晶圓(21)上，且係由一滾筒(26)及一毛刷之其中一種方式而將液態保護層(22)塗抹於該晶圓(21)之該上表面(211)。
8. 根據申請專利範圍第1項所述之單面蝕刻方法，其中，該液態保護層(22)係以非接觸式形成於該晶圓(21)上，且係以一噴灑裝置(27)將液態保護層(22)形成於該晶圓(21)之該上表面(211)。
9. 根據申請專利範圍第1項所述之單面蝕刻方法，其中，該液態保護層(22) 係以接觸式及非接觸式之組合式形成於該晶圓(21)上，且係以一噴灑裝置(27)結合一滾筒(26)及一毛刷其中之一，而將液態保護層(22)形成於該晶圓(21)之該上表面(211)。
10. 一種單面蝕刻裝置，包括：一液槽(24)，用以容置一蝕刻液(25)；一輸送裝置(23)，設置於該液槽(24)上方，用以傳輸至少一晶圓(21)通過該液槽(24)；及一披覆裝置(28)，鄰設於該液槽(24)外側，於該晶圓(21)之一上表面(211)形成一液態保護層(22)，該液態保護層(22)對該晶圓(21)之表面附著力大於該蝕刻液(25)對該晶圓(21)之表面附著力。
11. 根據申請專利範圍第10項所述之單面蝕刻裝置，其中，該披覆裝置(28)係一裝置選自由一滾筒(26)、一毛刷、一噴灑裝置(27)及其任意組合所組成之群組。