TWM448788U - 抗金屬析出的蝕刻裝置 - Google Patents

Description

抗金屬析出的蝕刻裝置

本創作是有關於一種用於半導體領域之金屬蝕刻製程的蝕刻裝置，尤其是指一種具有反金屬析出功能之抗金屬析出的蝕刻裝置。

在半導體製程中，晶圓會進行銀蝕刻的製程，一般在銀蝕刻的過程，將會使得蝕刻液當中的銀離子濃度上升，當銀離子的濃度超過飽和濃度之後便會有銀的析出，因此在進行銀蝕刻的過程中，需透過蝕刻液將銀離子帶走。然而，由於晶圓的內建電場的因素，內建電場會將銀離子吸附回去，如此一來，被吸附回去的銀離子將會造成晶圓上的電路設計產生短路，進而使得晶圓的良率下降。習知技術上，為了克服銀所造成晶圓良率的問題，須於每完成一批晶圓的銀蝕刻製程之後，就要整體更換蝕刻液，由於更換蝕刻液除了會造成生產成本的上升，且機台必須停止生產以進行更換蝕刻液，這將會降低機台的使用率及生產效率。

本創作之目的在於提供一種抗金屬析出的蝕刻裝置，可有效吸附金屬離子，能降低金屬離子所產生的問題，並解決需經常更換蝕刻液的問題。

本創作提出一種抗金屬析出的蝕刻裝置，其包括一蝕刻槽、一個以上的抗析出體、一電壓調整器、一冷熱交換器及一循環過濾器。蝕刻槽為抗蝕刻的材質所組成，抗析出體位於蝕刻槽內，抗析出體為抗蝕刻及具導 電性的材質所組成，電壓調整器電性連接於抗析出體，以控制抗析出體的電壓及電流。冷熱交換器相連通於蝕刻槽，以控制蝕刻槽內的溫度，循環過濾器相連通於蝕刻槽。

其中，蝕刻槽的材質為含聚四氟乙烯的塑膠、聚丙烯、聚氯乙烯或SUS鋼。抗析出體的材質為導電塑膠，更進一步限定為聚四氟乙烯及碳纖維的複合材料，抗析出體的形狀以圓柱體或板狀為主，然而抗析出體的形狀亦可為其他形狀。冷熱交換器係於反應時用以控制蝕刻液的溫度，循環過濾器係於反應時用以過濾蝕刻液並補充蝕刻液的濃度。

進行金屬蝕刻反應時，是將承載晶圓的晶舟放入蝕刻槽中，晶圓進入蝕刻槽之後即可進行金屬蝕刻製程，金屬蝕刻製程的過程中會有金屬離子的產生，進而提高蝕刻液中金屬離子的濃度。此時即可透過電壓調整器通入電流到抗析出體中，使抗析出體因通電而產生電場並吸引金屬離子，降低蝕刻液中金屬離子的濃度。其中，抗析出體於金屬蝕刻反應時的電壓範圍介於2~3V之間，較佳的電壓範圍介於2.3~2.6V之間，蝕刻槽內於反應時的溫度範圍介於18~50℃之間。當完成金屬蝕刻製程，將晶圓從蝕刻槽中取出之後，可讓抗析出體停止通電，抗析出體即停止吸附銀離子。

綜上所述，本創作的抗金屬析出的蝕刻裝置，透過抗析出體可以吸附金屬離子，降低蝕刻液中金屬離子濃度，能夠有效減少金屬離子被晶圓的內建電場給吸回並影響晶圓良率的問題。由於抗析出體可以吸附金屬離 子，如此一來即不需整體更換蝕刻液，將可降低更換蝕刻液的生產成本，並且不需因更換蝕刻液而停止機台的生產，進而能夠大幅提升機台的使用率及生產效率。

為使能更進一步瞭解本創作之特徵及技術內容，請參閱以下有關本創作之詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本創作加以限制者。

請參考圖1所示，本創作係提供一種抗金屬析出的蝕刻裝置1，其包括一蝕刻槽10、一個以上的抗析出體11、一電壓調整器12、一冷熱交換器13及一循環過濾器14。該抗金屬析出的蝕刻裝置1主要用於半導體領域的金屬蝕刻製程上，可於金屬蝕刻製程時達到反金屬析出的功效，在本實施例中是舉出以反銀離子的析出為例，然而亦可為反其它金屬的析出，金屬的種類不加以限定。大致上來說，本實施例是在蝕刻槽10中置入抗析出體11，於金屬蝕刻製程時透過抗析出體11吸引蝕刻液中的銀離子，並使得銀離子附著於抗析出體11上，以降低蝕刻液中銀離子的濃度，達到反銀離子析出的效果。

首先，蝕刻槽10為一槽體，是用以裝設半導體的金屬蝕刻製程中的蝕刻液，由於蝕刻液具有侵蝕的性質，因此蝕刻槽10需為抗蝕刻的材質所組成，亦即為抗蝕刻的結構，以防止蝕刻液對蝕刻槽10的侵蝕。因此，在本實施例中蝕刻槽10的材質可為含聚四氟乙烯(鐵氟龍)的塑膠、聚丙烯、聚氯乙烯或SUS鋼，該些材質對蝕刻液皆有防止侵蝕的效果，然而蝕刻槽10亦可 選用其它材質，蝕刻槽10的材質不以上述為限。

抗析出體11位於蝕刻槽10內，為了避免抗析出體11被蝕刻液所侵蝕，抗析出體11為抗蝕刻的材質所組成，亦即為抗蝕刻的結構。並且抗析出體11由於需產生電場以吸引金屬離子的附著，在本實施例中是為了吸附銀離子的附著，抗析出體11為具導電性的材質所組成，亦即為具導電性的結構，以使得抗析出體11能夠通入電流進而產生電場。因此，抗析出體11在材質的選用上，需同時具有抗蝕刻及導電的性質，才可將抗析出體11置入蝕刻液中且達到產生電場的功效。

因而在本實施例中，抗析出體11的材質可為導電塑膠，其可防止蝕刻液的侵蝕，又可達到導電的效果。更進一步地限定抗析出體11的材質，抗析出體11的材質可選用杜邦Vespel CR-6系列的產品，杜邦Vespel CR-6系列的產品是由聚四氟乙烯(鐵氟龍)及碳纖維所組成的複合材料，其細部結構是聚四氟乙烯包覆在碳纖維上，透過聚四氟乙烯抗蝕刻的功能及碳纖維具有導電的性質，而同時達到具有抗蝕刻及導電的功效。且該抗析出體11的電阻值小於預定數值，以利足夠的電流通過，進而產生電場吸引金屬離子，亦即可吸附銀離子。另外，抗析出體11所選用的材質亦可考慮於通電之後可產生特定電場方向的材質，以達到更好吸附金屬離子的效果，然而抗析出體11的材質不以上述為限亦不加以限定。

其中，如圖1所示，抗析出體11的形狀為圓柱體，如圖2所示，抗析出體11的形狀為板狀，另外抗析出 體11的形狀還可為長方體、錐狀體、長條狀、塊狀或片狀等，可視實際需求及製程條件決定抗析出體11的形狀，然而抗析出體11的形狀不以上述為限。並且抗析出體11設置於蝕刻槽10的位置及數量，也可視實際需求及製程條件進行設置，亦即可設置多個抗析出體11於蝕刻槽10中。舉例來說，在本實施例用於金屬蝕刻製程的抗析出體11可選用圓柱體的形狀，亦即為棒狀的型態，由於圓柱體的形狀可達到不錯吸附金屬離子的效果，又符合成本考量，因而可採用圓柱體的形狀，在此抗析出體11亦可將其稱之為反析出棒。然而，如為了更增加吸附金屬離子的效果，抗析出體11可選用板狀的形狀，採用板狀的形狀能增加抗析出體11的面積，因而擴大吸附金屬離子的範圍，達到更好吸附金屬離子的效果。

電壓調整器12電性連接於該抗析出體11，以控制該抗析出體11的電壓及電流，電壓調整器12即為一般用於控制導體的電壓及電流的裝置。冷熱交換器13相連通於蝕刻槽10，用以控制蝕刻槽10內的溫度，亦即控制蝕刻液的溫度，冷熱交換器13可為加熱及冷卻裝置，不限定冷熱交換器13的種類。循環過濾器14相連通於蝕刻槽10，用以過濾蝕刻液並補充蝕刻液的濃度。循環過濾器14的材質可為SUS鋼、石英或聚四氟乙烯等耐高温及耐化性之材質，主要用以不斷循環過濾從蝕刻槽流出的蝕刻液。由循環過濾器14過濾出的蝕刻液，透過具有耐酸鹼性質的電動式或氣動式的幫浦15，將蝕刻液再送回到蝕刻槽10中。

請參考圖3所示，利用本創作的抗金屬析出的蝕刻裝置1的製程方法敘述如下：是先將承載晶圓17的晶舟16放入蝕刻槽10中，夾取晶舟16的方式可使用自動化手臂或人工夾取工具進行夾取，夾取晶舟16的方式不加以限定。晶圓17進入蝕刻槽10之後即可進行金屬蝕刻製程，在本實施例中的金屬蝕刻製程是銀蝕刻製程，然而金屬蝕刻製程亦可為其它金屬的蝕刻製程，並不限定金屬的種類。在銀蝕刻製程的過程中會有銀離子的產生，進而提高蝕刻液中銀離子的濃度。此時即可透過電壓調整器12通入電流到抗析出體11中，使抗析出體11因通電而產生電場並吸引銀離子，降低蝕刻液中銀離子的濃度。

其中，進行金屬蝕刻製程的反應，抗析出體11於反應時的電壓範圍介於2~3V之間，較佳的電壓範圍介於2.3~2.6V之間。是由於抗析出體11的電壓需大過於晶圓17內建電場的電壓，才能對銀離子產生良好的吸附效果，然而如電壓過大將會對晶圓17產生良率上的影響，因此選定的電壓範圍是介於2~3V之間，蝕刻槽10內於反應時的溫度範圍介於18~50℃之間。當完成金屬蝕刻製程，將晶圓17從蝕刻槽10中取出之後，可讓抗析出體11停止通電，抗析出體11的電場消失並停止吸附銀離子，然而已吸附在抗析出體11上的銀離子仍附著於抗析出體11上。因此抗析出體11在進行預定次數的金屬蝕刻製程之後，需將抗析出體11取出，並將抗析出體11上附著的銀離子去除，將銀離子去除之後，抗析出體11即可再繼續使用。

綜上所述，本創作的抗金屬析出的蝕刻裝置，透過抗析出體可以吸附金屬離子，降低蝕刻液中金屬離子濃度，能夠有效減少金屬離子被晶圓的內建電場給吸回並影響晶圓良率的問題。由於抗析出體可以吸附金屬離子，如此一來即不需整體更換蝕刻液，將可降低更換蝕刻液的生產成本，並且不需因更換蝕刻液而停止機台的生產，進而能夠大幅提升機台的使用率及生產效率。

惟以上所述僅為本創作之較佳實施例，非意欲侷限本創作的專利保護範圍，故舉凡運用本創作說明書及圖式內容所為的等效變化，均同理皆包含於本創作的權利保護範圍內，合予陳明。

1‧‧‧抗金屬析出的蝕刻裝置

10‧‧‧蝕刻槽

11‧‧‧抗析出體

12‧‧‧電壓調整器

13‧‧‧冷熱交換器

14‧‧‧循環過濾器

15‧‧‧幫浦

16‧‧‧晶舟

17‧‧‧晶圓

圖1為本創作之抗金屬析出的蝕刻裝置的抗析出體為圓柱體的示意圖。

圖2為本創作之抗金屬析出的蝕刻裝置的抗析出體為片狀的示意圖。

圖3為本創作之抗金屬析出的蝕刻裝置於使用時的示意圖。

1‧‧‧抗金屬析出的蝕刻裝置

10‧‧‧蝕刻槽

11‧‧‧抗析出體

12‧‧‧電壓調整器

13‧‧‧冷熱交換器

14‧‧‧循環過濾器

15‧‧‧幫浦

Claims (10)

1. 一種抗金屬析出的蝕刻裝置，其包括：一蝕刻槽，其為抗蝕刻的結構；至少一抗析出體，其位於該蝕刻槽內，該抗析出體為抗蝕刻及具導電性的結構；一電壓調整器，其電性連接於該抗析出體，以控制該抗析出體的電壓及電流；一冷熱交換器，其相連通於該蝕刻槽，以控制該蝕刻槽內的溫度；以及一循環過濾器，其相連通於該蝕刻槽。
2. 如申請專利範圍第1項所述的抗金屬析出的蝕刻裝置，其中該蝕刻槽為含聚四氟乙烯的塑膠本體、聚丙烯本體、聚氯乙烯本體及SUS鋼本體之中的其中一種。
3. 如申請專利範圍第1項所述的抗金屬析出的蝕刻裝置，其中該抗析出體為導電塑膠本體。
4. 如申請專利範圍第1項所述的抗金屬析出的蝕刻裝置，其中該抗析出體為聚四氟乙烯及碳纖維的複合材料本體。
5. 如申請專利範圍第1項所述的抗金屬析出的蝕刻裝置，其中該抗析出體的形狀為圓柱體、長方體、錐狀體、長條狀、塊狀、板狀及片狀之中的其中一種。
6. 如申請專利範圍第1項所述的抗金屬析出的蝕刻裝置，其中該蝕刻槽內填充蝕刻液。
7. 如申請專利範圍第6項所述的抗金屬析出的蝕刻裝置，其中該冷熱交換器係用以控制蝕刻液的溫度。
8. 如申請專利範圍第6項所述的抗金屬析出的蝕刻裝置， 其中該循環過濾器係用以過濾該蝕刻液並補充該蝕刻液的濃度。
9. 如申請專利範圍第1項所述的抗金屬析出的蝕刻裝置，更包括一具有耐酸鹼性質的幫浦。
10. 如申請專利範圍第1項所述的抗金屬析出的蝕刻裝置，更包括至少一承載多個晶圓的晶舟。