TW511172B - Machine for etching wafer edge and its etching method - Google Patents

Description

511172 五、發明說明（1) 本發明係有關於一種晶圓邊緣之蝕刻機台，特別是能 有效地餘刻去除晶圓邊緣劍山的一種餘刻機台。 習知技藝說明 在動態隨機存取記憶單元（dynamic random access memory，DRAM)之製造過程中，為了提高產率，便採用晶 圓全面曝光的方法，使單一晶圓上可以獲得更多的晶片 (ch i p )。如此一來，雖然產率得以提高，但同時也製造一 些製程處理問題。特別在對矽晶圓蝕刻深凹槽（deep trench)製程方面〇 請參照第1圖 砍晶圓1 0 矽層1 2、 深凹槽之製作方法如下所述 二氧化矽 上形成一 刻法敍刻 底1 0至一 除後，留 構成之劍 由於 地佈滿劍 常因夾持 2圖所示 受損的機 因此 為基底，然後在該矽晶圓1 〇上依序地形成二氧化 氮化石夕層14、以及棚玻璃層，其中氮化石夕層η、 層12、及硼玻璃層稱為硬罩幕。之後在硼玻璃層 圖案光阻，並以該光阻為罩幕，施行非等向性餘 硼，，層、氮化矽層14、二氧化矽層12、及石夕基 疋朱度形成一殊凹槽18。光阻及蝴玻璃層去 了由氮化矽層“、二氧化矽層12和部分矽基： 山丄b 。 一 採用全面曝光之方《，所以矽晶圓^面上均全面 晶圓邊：以晶圓夾持臂移送上述晶圓時，夾持臂 固邊之緣’而觸及劍山，使之斷裂。結果便如第 會大增，製程良率降低。 使日曰片 ’為避免上述情形發生，習知的解決方法大 511172 五、發明說明（2) ----- 來，當夾持臂爽持晶圓邊緣時， 所接觸到的晶圓正面邊緣便是平坦狀， 正面邊緣上之劍山之問題。 不會發生夾斷晶圓 以下將說明目前去除晶圓正面邊緣劍山之方枝夂 照第4圖，在接續第i圖所示之晶圓1〇正面上 == 圓中心部分之光阻層，並以該光阻層為罩 V = 法去除晶圓邊緣上之硬罩幕，留下晶圓=;了乾， S^n^cUe)。之後再石夕晶圓1〇放在—單晶圓蝕刻機台 Π -1116)上’以背面蝕刻方式(backside etching)去除晶圓正面邊緣上之石夕針。 傳統單晶圓蝕刻機台示意圖係顯示於 第5圖係傳統單晶圓蝕刻機台之頂示圖，第6 ^ " 著I-Γ線所得之剖面圖，而第7圖係第5圖延θ 之剖面圖。上述機台共有下列元件：一具一 、、侍 旋轉爽盤20，且上述工作台面設有一失持臂^工作台/之 一氣體噴出凹槽22及複數夾持銷24，以及—、/不 置2 6。 餘刻液導入裝 失持臂21用以夾持晶圓1 〇至工作台 ㈣之間，並使晶圓正面朝向工作：：面以= 刻液導入裝置26。 曰_月面朝向蝕 氣體噴出凹槽22用以喷出氣體，而 台面維持一既定距離。 而使曰曰圓正面與工作 失持銷24用以脫放鬆、失持上述晶_之邊緣，而使

曰曰圓正面朝向工作台面，业带動晶圓10轉動。 酋餘刻液導人裝置26係朝向上述工作台面而設置，用以 冬入餘刻液至晶圓背面。 然而上述方法會有下列缺點（1)需要多使用一層光阻 ()採用此皁晶圓蝕刻機台進行蝕刻時，由於晶圓盥工 之；Γ、’氣體喷出凹槽喷出之氣體對钱刻液會形 果不：：足成蝕刻液回滲太少，+除晶圓邊緣上之矽針效 發明概述 的係為了解決上述問題而提供 適用於對具有正面及背面之晶 之#刻機台包括：一旋轉夾 少一夾持臂。

有鑑於此，本發明之目 一種晶圓邊緣之餘刻機台， 圓的邊緣進行#刻。本發明 盤，一姓刻液導入裝置和至 旋轉夾盤之轉速約為15〇-3〇〇rpm，並具有一工作台 :。在工作台面上有一氣體噴出凹槽、複數個夾持銷：一 回滲凹槽。氣體喷出凹槽用來喷出氣體使晶圓正面 作台面維持一既定距離，常用之氣體通常為氮氣。 ::用以脫放鬆、夾持上述晶圓邊緣，以帶動晶圓轉動， k吊夾持銷為圓柱體並共有六個，平均地設置在工作台面

+本發明之蝕刻機台之蝕刻液回滲凹槽設計，藉由 體噴出凹槽之外周設置蝕刻液回滲凹槽，且使其朝向曰曰^ 面邊緣，可使餘刻液更易回滲至晶圓正面邊緣。 麵刻液導入裝置係朝向上述工作台面而設置，可將餘

第6頁 五、發明說明（4) 刻液導入至晶圓背面。 夹持臂可將晶圓夾 導入裝置之間，並 问疋轉夾皿之工作台面和蝕刻液 向蝕刻液導入裳置 圓正面朝向工作台面，晶圓背面朝 之晶圓之邊$ : 二上述蝕刻機台來對具有正面和背面 然後使用夾持臂將晶圓置 、：凹槽贺出乱體， 朝向工作台面和使曰圓苷：f作。上方，且使晶圓正面 因有氣體持續地噴向复正面而命*絲，體導入衣置，晶® 離。接著# 士 i± ^ ^ 面而與杈轉夾盤維持一既定距 蝕刻導入裝置C圓邊緣，而帶動晶圓轉動，並自 邊緣而回i至朝白蝕二5至曰:圓背面，使蝕刻液經由晶圓 時氣體仍持續自氣體喷出凹槽=之= 晶圓正面之中央部分。 s1以防止蝕刻液回滲至 圓，後，·夾持銷瞬間放鬆晶圓，再夾持晶 可以σ、& if 夾持銷接觸之晶圓邊緣轉換，使蝕刻液 】以回滲至全部之晶圓正面邊緣。 蝕刻出之蝕刻機台在氣體噴出凹槽外圍增加-低：使晶圓和工作台面間之氣體壓力得以降 回灸至曰=更易回渗至晶圓正面，並且可控制姓刻液 需ii;曰=面朝向银刻液回渗凹槽之部分，因此可以不 舉若月，之ΐ述艾的和特點更明顯易.隱，下文特 石丁罕乂1土貝方也例，破西己合所似4 J亚配口所附圖式，做詳細說明如下：

Η 第7頁 511172 五、發明說明（5) 圖式之簡單說明 第1圖係說明深凹槽及劍山結構之剖面圖。 第2圖係說明邊緣劍山因被夾持臂夾斷之情形。 第3圖係說明去除邊緣劍山之結果。 第4圖係說明去除邊緣劍山之習知方法。 第5圖係傳統蝕刻機台之頂示圖。 第6圖係傳統蝕刻機台之剖面圖，係從第5圖延著I - Γ 線所得之剖面圖。 _ 第7圖係傳統之蝕刻機台之剖面圖，係從第5圖延著 J - J ’線所得之剖面圖。 第8圖係本發明蝕刻機台之頂示圖。 第9圖係本發明蝕刻機台之剖面圖，係從第8圖延著 K-K，線所得之剖面圖。 第1 0圖係本發明蝕刻機台之剖面圖，係從第8圖延著 L-L’線所得之剖面圖。 符號說明 1 0〜矽晶圓；1 2〜二氧化矽層；1 4〜氮化矽層；1 5〜深凹 槽；16〜劍山；20&30〜旋轉夾盤；21&31〜夾持臂；22&32〜 氣體喷出凹槽；24&34〜夾持銷；26&36〜蝕刻液導入裝置； 3 3〜蝕刻液回滲凹槽。 實施例 請參照第8圖至第1 0圖。第8圖係為本發明之蝕刻機台 之頂示圖。第9圖係第8圖延著Κ-Γ線所得之剖面圖。第10 圖係第8圖延著L-L’線所得之剖面圖。本發明之蝕刻機台

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丄列兀件：一具有一工作台面之旋轉夾盤30，而工作 二面叹有氣體喷出凹槽3 2、一蝕刻液回滲凹槽3 3和複 ^個夹持銷34 夹持臂31(未顯示）以及—㈣液導入裝 i 〇 6 〇 _

首先氣體喷出凹槽32al3〇L/min之速度喷出氮氣。然 <以夹持臂31將其正面佈滿劍山之矽晶圓3〇放在旋轉夾盤 1 0之工作台面上方，並使晶圓正面朝向工作台面，晶圓背 面朝向蝕刻液導入裝置36。矽晶圓1〇之剖面結構如第1圖 =示，具有深凹槽15和由氮化矽層14、二氧化矽層12和部 为矽基底1 0所構成之劍山丨6。由於氮氣持續地喷向晶圓正 面，所以晶圓10會與工作台面維持一既定距離，並未直接 接觸。之後使夾持銷34與晶圓1〇緊密接觸，以夾持固定晶 圓10，同時令旋轉夾盤30以180rpffl之速度轉動，以帶動晶 圓轉動。夾持銷3 4共有六個，為圓柱體，平均地設置在晶 圓ίο周圍。接著蝕刻液導入裝置36以1 700 ml/min速度導 入餘刻液至晶圓背面，使餘刻液逐漸往晶圓背面邊緣擴散 而回滲至晶圓正面邊緣之劍山，同時氣體噴出凹槽32仍持 續地喷出氮氣，以防止蝕刻液回滲至晶圓正面之中央部 分。蝕刻液中含硝酸6〇wt%、氫氟7wt%及水33wt%。整個餘 刻溫度控制在約2 5 °C。在此條件下，蝕刻液會回滲至朝向 蝕刻液回滲凹槽33之晶圓正面的部分，並進行去除晶圓正 面邊緣劍山之過程。由於蝕刻液無法回滲通過與夾持銷3 4 接觸之晶圓邊緣，所以當#刻一段時間後，便將夾持銷瞬 間放鬆並再夾持上述晶圓，以轉換夾持銷夾持晶圓之位

五、發明說明（7) 置’並使蝕刻液可以全面 餘刻進行時間約1 〇秒。 如此一來晶圓正面距 刻移除，使晶圓正面邊緣 爽持晶圓邊緣時，便不會 同時，熟知此技藝者 1並不限於實施例中所引 質和形成方法所置換，並 施例所引用之尺寸大小。 雖然本發明已以較佳 =疋本發明，任何熟習此 t範圍内，當可作各種之 範圍當視後附之申請專利 地回滲到晶圓正面之邊緣。整個 邊緣約2 m m之劍山便會被完全|虫 變得平坦，當之後製程以夾持臂 弄斷晶圓正面上之劍山。 應可瞭解，本發明可用之物質材 述者’其能由各種恰當特性之物 且本發明之結構空間亦不限於實 實施例揭露如上，然其並非用以 技藝者，在不脫離本發明之精神 更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍所界宏I & ^

Claims (1)

1. 511172 六、申請專利範圍 1 · 一種晶圓邊緣之蝕刻機台，適用於對具有正面及背 面之晶圓的邊緣進行韻刻，而上述儀刻機台包括： 一旋轉夾盤，具有一工作台面，且上述工作台面設有 :氣體喷出凹槽及複數夾持銷，且上述氣體喷出凹槽用以 喷出氣體，而使上述晶圓正面與上述工作台面維持一既定 距離’且上述夾持銷帶動上述晶圓轉動；以及 一蝕刻液導入裝置，朝向上述工作台面而設置，用以 導入上述蝕刻液至上述晶圓背面；以及

   一夾持臂，用以夾持晶圓I上述工作台面和上述蝕刻 液導入裝置之間，並使上述晶圓正面朝向工作台面，上述 晶圓背面朝向蝕刻液導入裝置； 而上述工作台面更設有一蝕刻液回滲凹槽，而上述蝕 刻液回滲凹槽設置於上述氣體噴出凹槽之外周，且朝向位 於上述晶圓之邊緣之正面，用以使上述蝕刻液回滲至上述 晶圓之邊緣之正面。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之蝕刻機台，其中具有 二夾持臂。 、 3·如申請專利範圍第2項所述之蝕刻機台，其中上述 夾持銷為圓柱體。 4 ·如申請專利範圍第3項所述之餘刻機台，其中具有 丨_ 六夾持銷。 5 ·如申請專利範圍第4項所述之餘刻機台，其中上述 旋轉夾盤之轉速為1 50-300 rpm。 6·如申請專利範圍第5項所述之餘刻機台，其中上述

   第11頁 六、申請專利範圍 氣體為氮氣。 第I:苜辦，曰曰圓邊緣之韻刻方法’適用於以申嘖專利蘇® 進行㈣，且上述^來對具有面和^之晶®之邊緣 过餡刻方法包栝下列步驟·· 述氣體喷出凹槽噴出氣體； 上述夾持臂將上述晶圓置於上述工 上述機m = …體喷向上述正面而與 動；使上述夾持銷夾持上述晶圓邊緣，而帶動上述晶圓轉 自上述蝕刻導入裝置導入蝕刻液至上述背面，使上述 =刻液經由上述晶圓邊緣而回滲至朝向上述蝕刻液回滲凹 9之上述正面之部分，同時上述氣體仍持續自上述氣體喷 出凹槽噴出，以防止上述蝕刻液回滲至上述正面之中央部 分。 放 8 ·如申請專利範圍第7項所述之晶圓邊緣之蝕刻方 法’其中上述夾持銷夾持上述晶圓一第一既定時間後， .% _圓，並於一第二既定時間後冉爽待上述晶圓。 9 ·如申請專利範圍第8項所述之晶圓邊緣之蝕刻方 其中具有二夾持臂。 1 0 ·如申請專利範圍第9項所述之晶圓邊緣之蝕刻方 其中上述夾持銷為圓柱體。 1 1 ·如申請專利範圍第1 Q項戶斤述之晶圓邊緣之鍅刻方 m~^m 鬆上述晶圓，並於一第二既定時間後再夾持上述晶圓 法 法 0492-4486TWF.ptd 第12貢 511172 六、申請專利範圍 法，其中具有六夾持銷。 1 2.如申請專利範圍第11項所述之晶圓邊緣之蝕刻方 法，其中上述旋轉夾盤之轉速為150-300 rpm。 1 3.如申請專利範圍第1 2項所述之晶圓邊緣之蝕刻方 法，其中上述氣體為氮氣。

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