TWI553728B - 邊緣氧化層剝除裝置及晶圓邊緣氧化層的剝除方法 - Google Patents

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Description

邊緣氧化層剝除裝置及晶圓邊緣氧化層的剝除方法
本發明涉及一種邊緣氧化層剝除裝置及晶圓邊緣氧化層的剝除方法，尤其是邊緣氧化層剝除裝置及應用該裝置剝除晶圓邊緣氧化層方法。
參閱第1圖，習用技術中晶圓的剖面示意圖。如第1圖所示，通常為了防止晶圓200中摻雜(doping)原子的擴散，通常會在晶圓200的一表面形成一氧化層210。形成氧化層210時，通常是將晶圓200的正面220朝下後通SiH4與氧氣反應而形成。
一般來說，在晶圓200的正面220要繼續磊晶(epitaxy)，而不欲形成氧化層210。但是在氧化層210形成時，氧化層210通常會延伸到正面220的邊緣，而形成例如第1圖中晶圓中線C以下的邊緣氧化層211。邊緣氧化層211會使得影響到磊晶層的形成，或者連接性，而導致良率不佳。因而，通常需要將邊緣氧化層211去除。
目前，傳統去除邊緣氧化層211的方式，是將晶圓的氧化層貼膠，僅露出邊緣氧化層211後浸泡到氫氟酸(HF)中。但是貼膠方式很難將膠帶或膠條平整貼合而無氣縫，氫氟酸可能會除去本來欲保護的氧化層210。另外，由於氫氟酸對人體傷害大，而有工安的疑慮。另一種方是將晶圓200相互堆疊，再通以HF氣體。但是實際情形來看，良率較差，且有汙染的問題。
目前發展出的裝置，通常稱為邊緣氧化層剝除機(Edge Oxidation Striper，EOS)。通常是將晶圓200的正面朝上，以氣罩密封晶圓200後，通入HF氣體。此優點是晶圓另一面的氧化層能夠完全保留，但是缺點在於兩側的氧化層，難以控制蝕刻量，容易形成蝕刻不足(under etching)或是過度蝕刻(over etching)。這對於後續晶圓的製程及電性都會產生不良的影響。因此，需要一種簡單，且易於精確控制蝕刻的裝置。
本發明的主要目的是提供一種邊緣氧化層剝除裝置。該裝置包含一剝除器本體及一氣罩，主要用以剝除晶圓的邊緣氧化層。
剝除器本體包含一承載本體、一承載盤、一輸入端，以及一輸出端。承載盤設置於承載本體中，用來放置晶圓。輸入端與承載本體連通，用以輸入一保護液體。輸出端與承載本體連通，用以排出保護液體，其中保護液體覆蓋住晶圓欲保護的一氧化層，僅露出欲去除的邊緣氧化層。
氣罩在剝除邊緣氧化層時覆蓋承載盤，並與承載本體密合。氣罩還包含一進氣端，以輸入含氟蝕刻氣體，其中過程中不斷置換保護液體，使保護液體不致蝕刻晶圓欲保護的氧化層。
本發明晶圓邊緣氧化層的剝除方法包含，將提供晶圓；輸入保護液體以覆蓋住晶圓氧化層的保留區域，而露出欲去除的邊緣氧化層；形成封閉空間；以及，輸入含氟蝕刻氣體至封閉空間中，使得含氟蝕刻氣體與邊緣氧化層反應而剝除邊緣氧化層。
本發明的特點在於，利用保護液體來覆蓋晶圓以精確控制欲剝除之邊緣氧化層的蝕刻，而能避免蝕刻不足或是過度蝕刻。從而，本發明邊緣氧化層剝除裝置使晶圓後續能有效地控制氧化層蝕刻製程，並使後續磊晶製程的良率大幅提升。
參閱第2圖，本發明邊緣氧化層剝除裝置的示意圖。如第2圖所示，本發明邊緣氧化層剝除裝置包含一剝除器本體10及一氣罩20。剝除器本體10包含一承載本體11、一承載盤13、一輸入端15，以及一輸出端17。承載盤13設置於承載本體11中，用來放置一晶圓200。晶圓200未形成氧化層的正面220朝上，而形成有氧化層210的表面朝下設置。晶圓200的放置可以由一機械手臂(未顯示)來完成。輸入端15與承載本體11連通，用以輸入一保護液體。輸出端17與承載本體11連通，用以排出保護液體。晶圓200可以採用矽晶圓或藍寶石晶圓、保護液體可以採用去離子水、承載盤13可以採用陶瓷材料，但以上僅用以示例，並不限於此。
在剝除邊緣氧化層時，氣罩20覆蓋承載盤13並與承載本體11密合。氣罩20包含一進氣端22，用以輸入含氟蝕刻氣體及引流氣體。含氟蝕刻氣體包含氟化氫(HF)氣體、雙氟化銨 ((NH4)2F2)氣體、氫氟化銨 (NH4HF2)氣體的至少其中之一，而引流氣體包含氮氣(N2)、氦氣(He)、氖氣(Ne)、氬氣(Ar)等，包含但實際上不限於此。
參閱第3圖，本發明邊緣氧化層剝除裝置的剖面示意圖。由輸入端15輸入至承載本體11的保護液體30覆蓋住晶圓200上欲保護的氧化層210，僅露出欲去除的邊緣氧化層211。例如，可以設定保護液體30的水位L重合於晶圓200的中線C。同時再次參照第2圖及第3圖，當氣罩20覆蓋承載盤13時，並輸入含氟蝕刻氣體時，含氟蝕刻氣體對於水位L以上的邊緣氧化層211產生蝕刻作用。保護液體30可以為流動態，呈輸入輸出的平衡狀態，或者由輸入端15定時輸入，並由輸出端17定時排出。水位L以下的氧化層210受到保護，而不會產生腐蝕。
參閱第4圖，本發明剝除邊緣氧化層之晶圓的剖面示意圖。如第4圖所示，當完成蝕刻過程後，邊緣氧化層211能完全被剝除，並維持氧化層210不受到破壞。
參閱第5圖，本發明晶圓邊緣氧化層的剝除方法的流程圖。如第5圖所示。本發明晶圓邊緣氧化層的剝除方法S1包含步驟S10、步驟S20、步驟S30及步驟S40。步驟S10為提供一置晶圓，係提供表面形成有氧化層210的晶圓200，可以將晶圓200設置於承載盤13上。未形成氧化層的正面220朝上，而形成有氧化層210的表面朝下設置。晶圓200的設置可以由一機械手臂(未顯示)來完成。
步驟S20為輸入保護液體。輸入保護液體以覆蓋住晶圓200上欲保護的氧化層210，而露出欲去除的邊緣氧化層211。步驟S30為形成密閉空間，例如，將第2圖中氣罩20完全覆蓋住承載盤13，並與承載本體11密合。步驟S40輸入蝕刻氣體。將含氟蝕刻氣體輸入密閉空間中，使含氟蝕刻氣體與邊緣氧化層211反應，而剝除邊緣氧化層211。
本發明邊緣氧化層剝除裝置及晶圓邊緣氧化層的剝除方法的特點在於，係應用保護液體來覆蓋晶圓。藉由此方式，可精確地控制邊緣氧化層的蝕刻，而能避免蝕刻不足或是過度蝕刻。從而，本發明邊緣氧化層剝除裝置使晶圓後續的能有效地控制氧化層蝕刻製程，並使後續磊晶製程的良率大幅提升。
10‧‧‧剝除器本體
11‧‧‧承載本體
13‧‧‧承載盤
15‧‧‧輸入端
17‧‧‧輸出端
20‧‧‧氣罩覆蓋
22‧‧‧進氣端
30‧‧‧保護液體
200‧‧‧晶圓
210‧‧‧氧化層
211‧‧‧邊緣氧化層
220‧‧‧正面
C‧‧‧中線
L‧‧‧水位
S1‧‧‧晶圓邊緣氧化層的剝除方法
S10‧‧‧提供晶圓
S20‧‧‧輸入保護液體
S30‧‧‧形成密閉空間
S40‧‧‧輸入蝕刻氣體
第1圖為習用技術中晶圓的剖面示意圖。 第2圖為本發明邊緣氧化層剝除裝置的示意圖。 第3圖為本發明邊緣氧化層剝除裝置的剖面示意圖。 第4圖為本發明剝除邊緣氧化層之晶圓的剖面示意圖。 第5圖為本發明晶圓邊緣氧化層的剝除方法的流程圖。
10‧‧‧剝除器本體
11‧‧‧承載本體
13‧‧‧承載盤
15‧‧‧輸入端
17‧‧‧輸出端
20‧‧‧氣罩
22‧‧‧進氣端
200‧‧‧晶圓

Claims (11)

  1. 一種邊緣氧化層剝除裝置，用以剝除一晶圓的一邊緣氧化層，包含： 一剝除器本體，包含： 一承載本體； 一承載盤，設置於該承載本體中，用來放置該晶圓； 一輸入端，與該承載本體連通，用以輸入一保護液體，該保護液體覆蓋住該晶圓上的一氧化層，僅露出欲去除的該邊緣氧化層；以及 一輸出端，該輸出端與該承載本體連通，用以排出該保護液體；以及 一氣罩，在剝除該邊緣氧化層時，覆蓋該承載盤，並與該承載本體密合，並包含一進氣端，以輸入一含氟蝕刻氣體。
  2. 如請求項1所述之邊緣氧化層剝除裝置，其中該保護液體為去離子水。
  3. 如請求項1所述之邊緣氧化層剝除裝置，其中該含氟蝕刻氣體係選自氟化氫(HF)氣體、雙氟化銨((NH4)2F2)氣體、氫氟化銨(NH4HF2)氣體的至少其中之一。
  4. 如請求項1所述之邊緣氧化層剝除裝置，其中該進氣端還進一步輸入一引流氣體，該引流氣體係選自氮氣(N2)、氦氣(He)、氖氣(Ne)、氬氣(Ar)的至少其中之一。
  5. 如請求項1所述之邊緣氧化層剝除裝置，其中該保護液體的一水位重合於該晶圓的一中線。
  6. 如請求項1所述之邊緣氧化層剝除裝置，其中該保護液體為流動態，呈輸入輸出的平衡狀態。
  7. 如請求項1所述之邊緣氧化層剝除裝置，其中該保護液體由該輸入端定時輸入，由該輸出端定時排出。
  8. 一種晶圓邊緣氧化層的剝除方法，包含： 提供一晶圓使該晶圓未形成一氧化層的正面朝上，而形成有該氧化層的表面朝下； 輸入一保護液體，該保護液體覆蓋住該晶圓上的該氧化層，而露出欲去除的一邊緣氧化層； 將該晶圓及該保護液體封閉於一密閉空間中；以及 輸入一含氟蝕刻氣體至該密閉空間中，使該含氟蝕刻氣體與該邊緣氧化層反應，以剝除該邊緣氧化層。
  9. 如請求項8所述之方法，其中該保護液體的一水位重合於該晶圓的一中線。
  10. 如請求項8所述之方法，其中該保護液體為去離子水。
  11. 如請求項8所述之方法，其中該含氟蝕刻氣體係選自氟化氫(HF)氣體、雙氟化銨((NH4)2F2)氣體、氫氟化銨(NH4HF2)氣體的至少其中之一。
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