盤狀物體的溼處理方法
2023-04-29 20:22:06
專利名稱：盤狀物體的溼處理方法
技術領域：
本發明涉及一種盤狀物體，尤其是晶片的主表面的規定區域的溼處理方法。
背景技術：
下面詳細說明對於臨近盤狀物體，特別是晶片的邊緣的規定區域進行處理的原因。
例如，諸如矽晶片的晶片可以在所有各邊上具有二氧化矽塗層。對於後面的工序(例如，如果要施加金層或多晶矽(多晶體矽)層)，可能至少在主表面的邊緣區域和任選地在其圓周表面區域和/或第二主表面的區域中，必須從晶片上去除存在的塗層。這是通過可細分為幹蝕刻法和溼蝕刻法的蝕刻法完成的。也可能需要從半導體襯底的主表面的一定區域上去除預先通過電鍍施加的金屬(例如，銅)。在這種情況下，該區域可能是臨近邊緣的環狀部分或正好是其上設有結構(器件邊)或其上沒有結構，即無晶片區的主表面的區域。
從臨近邊緣的各部分中去除各層的一個原因如下。在不同的工藝中一層接一層地施加很多不同的層。這些層也覆蓋晶片的邊緣區域。在傳送晶片的過程中，在所述邊緣區域中以或多或少的固態形式接觸該晶片。這會導致層的破裂。由此產生可能會汙染晶片表面的粒子。
發明內容
本發明的目的是，用液體對盤狀物體進行處理，諸如對各層進行溼蝕刻。用處理液將待處理的晶片的表面部分弄溼並去除待去除的層或雜質，或在該表面部分中施加層。
在用液體進行處理的過程中，盤狀物體可以靜止或旋轉(例如，沿其自身的軸)。
因此，本發明的目的在於，提供處理盤狀物體的表面上的規定部分的可能。還能夠在其它物體中處理2mm以上的邊緣區(從盤狀物體的外邊緣測量)。在這種情況下，也不必由向外或向內的環形線限制區域。也可以由多邊形限制待處理區域。當盤狀物體涉及半導體晶片時，所述限制線可以對應於晶片所位於的表面的區域(「器件區」)。因此，外面的無晶片區域是待處理的。
本發明的目的還在於，例如，為了在規定的邊緣區域中從盤狀物體去除兩個層或多個層，用兩種或多種相互不同的液體連續地處理規定區域。這在同一蝕刻液體不對兩個層都進行腐蝕的情況下是特別有問題的。下面的例子用於說明該問題。在矽晶片的塊狀矽上直接施加層A。在層A上施加層B。層A由二氧化矽製成，即，是適於由氫氟酸腐蝕的層。層B是銅，即，是僅由強氧化劑腐蝕的層。一方面，強氧化劑一般不腐蝕二氧化矽。另一方面，氫氟酸難於腐蝕銅。
具體實施例方式
在最一般的實施例中，本發明提出了一種至少在盤狀物體的規定邊緣區域中用第一液體和至少一種第二液體對盤狀物體進行處理的方法，而第一液體與第二液體不同。
可以選擇組分或其濃度使兩種液體有別。
例如，這裡應將處理理解為溼蝕刻、溼洗或電化學處理(電腐蝕、電塗敷(電鍍))。也可以通過表面轉變(氧化)以溼化學的方式處理表面。
該方法包括下列連續的步驟●將盤狀物體移至掩模附近，使盤狀物體與掩模的距離a1等於或大於0mm，並使掩模在盤狀物體的待處理區域中與盤狀物體交迭；●施加第一液體，以使其保留在掩模和盤狀物體之間的區域中；●將掩模和盤狀物體之間的距離增加到距離a2；●去除保留在盤狀物體上的第一液體的殘留物；●將掩模和盤狀物體之間的距離減少為距離b1；●施加第二液體，以使其保留在掩模和盤狀物體之間的區域中；●將掩模和盤狀物體之間的距離增加到距離b2；
●去除保留在盤狀物體上的第二液體的殘留物。
但是，以前僅能用單一液體處理具有掩模的規定的邊緣區域，現在本方法可以用幾種不同的液體連續處理規定的邊緣區域。本方法另外具有所述不同的液體不相互混合的優點。
在本方法的實施例中，第一液體從盤狀物體上去除第一層，第二液體處理露出的表面。第二液體可以蝕刻露出的表面。當露出的表面進一步是第二層的表面時，第二液體可以蝕刻露出的表面，使得僅減薄或同樣去除所述第二層。
第一層以及第二層都可以包含一個或多個分層的不同材料，分層的共同的方面在於，可以用相同的液體(蝕刻液)蝕刻或去除它們。但是，以前僅可以蝕刻可用一種蝕刻劑去除的各層的組合，現在本方法還可以從規定的邊緣區域去除需要不同的蝕刻劑的各層的組合。
根據本方法的有利的實施例，距離a2或b2是距離a1或b1的至少一倍半。由此，基本增加了破壞由於盤狀物體和掩模之間的毛細作用力而保持的液膜的可能性。
在本方法的另一實施例中，將至少兩種蝕刻液體中的至少一種施加於與掩模相反的一側上，該液體在盤狀物體的周邊上沿邊緣流動，並然後穿過掩模和盤狀物體之間的區域。通過這種方式，可以在盤狀物體的整個邊緣上均勻地分布蝕刻液體。
因此，還同時可以至少部分去除盤狀物體的與掩模相反的一側上的至少一個層。
待去除的層的至少一種材料可以由下列組構成二氧化矽(熱氧化物，TEOS(四乙氧基矽烷))、氮化矽、鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、鈷、金、銀、鉑、鎢、矽化鎢、多晶矽、銅、鋁、矽酸鹽玻璃(氟化矽酸鹽玻璃、矽酸硼玻璃(BSG)、矽酸磷硼玻璃(PBSG)、矽酸磷玻璃(PSG)、未摻雜矽酸鹽玻璃(USG))、鈦酸硼鍶(BST)、鈦酸鉛鋯(PZT)。
至少一種材料可以選自鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、鈷、金、銀、鉑、鎢、矽化鎢、多晶矽、銅、鋁，且另一種材料選自氮化矽、二氧化矽、矽酸鹽玻璃。一組包含可以用氧化蝕刻劑優選地去除的材料，而另一組包含用包含氫氟酸的蝕刻劑去除的材料。
在有利的方法中，用甩去第一蝕刻溶液的保留的殘留物的方式去除保留在盤狀物體上的第一蝕刻溶液的殘留物。在另一實施例中，通過用液體清洗，去除保留在盤狀物體上的第一蝕刻溶液的殘留物。兩個實施例都防止由於在盤狀物體的表面上保留蝕刻劑的殘留物而發生腐蝕。並且，在整個處理過程中，承載體和與承載體組合的晶片還可以旋轉。
可以通過提升或降低盤狀物體，增加和減少掩模和盤狀物體之間的距離。結果，掩模可以以固定的方式與承載體接合。
在有利的方法中，以通過噴氣管吹向面對掩模的盤狀物體的表面的方式，即，通過分別改變垂直作用於盤狀物體的表面的氣流的速度分量，提升或降低盤狀物體。其優點是，不必接觸面對承載體的盤狀物體的表面。取而代之，形成該表面進一步遠離掩模的懸掛狀態。可以以不同的方式增加垂直作用於盤狀物體的表面上的氣流的速度分量。增加或甚至僅啟動以傾斜或垂直的方式引導到盤狀物體的表面上的多個噴氣管的氣流，或者改變以傾斜的方式引導到盤狀物體的表面上的多個噴氣管的位置，使得以更劇烈的方式向盤狀物體的表面引導噴氣管。
在本方法的實施例中，在蝕刻處理中，由周邊上的夾持元件保持盤狀物體。這裡，可以用這樣一種方式更方便提升或降低盤狀物體，即，在提升或降低盤狀物體的過程中夾持元件不與物體接觸。為此，可以暫時打開夾持元件(即，保持銷)。
下面，參照可以實施要求保護的方法的圖7說明器件。該器件包括包含基體4和環形件2的承載體11(夾盤)。通過墊片41以與基體一定的距離將環形件緊固於基體上。環形件面向晶片的表面為平面，即，與晶片的主表面平行。將銷3(保持銷)緊固於可以相對於承載體11的旋轉軸A沿徑向向外移動並可以在周邊上封閉晶片W的環形件2上。銷3具有小圓柱的形狀，其軸與晶片的表面垂直。在基體4中含有通往噴氣管46和49並面向晶片的面對承載體11的表面的氣體導管44和45。以向外傾斜的方式設置噴管46和49。位置靠近裡面的噴管49的位置的傾斜程度小於位置靠近外面的噴管46，這意味著，位置靠近外面的噴管46排出的氣流G1與位置靠近裡面的噴管49排出的氣流G2相比，以較平的角度衝擊晶片表面。位於裡面的噴管49以及位於外面的噴管46都可以任選地為多個環形配置的噴管或可以為環形噴管的形狀。
環形件(掩模)的內部形狀一般為圓形。針對待處理的晶片的邊緣區域，所述圓形具有小於晶片的半徑的半徑。當要蝕刻包含所謂的平面的晶片的邊緣並要處理平面區中的邊緣區域時，必須據此選擇掩模的外形。在實施本方法時必須注意，在將晶片置於夾盤上時，要將晶片的平面平放於環形件的內部形狀的平面區中。為了防止在處理的過程中晶片相對於環形件發生扭轉，設置在平面區域中與晶片接觸的夾持裝置(保持銷)。所述夾持裝置可以具有可動的或固定的配置。
可以以兩種基本不同的方式操作圖7中所述的器件。在第一種動作方式中，可以相互獨立地啟動或關閉外面的氣流G1和裡面的氣流G2。如果僅啟動第一氣流G1，則氣體僅在區域47上流動。僅輕微地提升晶片W，由此在掩模2和晶片W之間產生毛細狀間隙15。例如，也可能沒有啟動氣流，結果晶片停留在掩模(環形件)上。在該第一動作狀態中，如果現在將液體施加於晶片的上邊上，會把它拉入間隙15中。如果在啟動氣流G1的基礎上或取代氣流G1而啟動氣流G2，則氣體不僅在外噴管46外面的區域47上流動，而且在內外噴管之間的區域48上流動。作為所述第二動作狀態的結果，晶片W如虛線所示得到輕微提升。晶片邊緣沿銷3的圓柱表面滑動，出於此目的，可能必須暫時性地輕微打開銷。晶片的所述輕微提升足以保證掩模和晶片之間的間隙15中的液體不再具有毛細作用力。可以由氣流從該區域中去除液體，即，以沿徑向向外的方式吹走液滴。可以以承載體11旋轉且晶片隨之旋轉的方式去除液體。另外，可以通過基體4將通過液線28供給的衝洗液引導到面向承載體的晶片表面上，其結果是，另外推開位於間隙15內的液體。當然也須通過將所述衝洗液甩去，去除所述衝洗液。
在第二動作模式中，共同開關氣流G1和G2。在第一動作狀態中比在第二動作狀態中流動較少的氣體；其結果是，對於晶片的位置，其在第二動作狀態中到掩模2的距離大於在第一動作狀態中到掩模2的距離。例如，在第一動作狀態中晶片W到掩模2的距離是0.3mm，而在第二動作狀態中是0.8mm。
在圖8和圖9中說明本方法的不同的可能的實施例。
圖8a～8d表示初始在其芯部60(塊體矽)上施加了層62的晶片(剖面)(圖8a)的可能的處理階段。然後，在晶片的上側、在邊緣區域中和在臨近邊緣的下側的規定區域中，去除所述層62。保留層63(圖8b)。現在用第二液體處理露出的表面。例如，可以進行清洗、或蝕刻(圖8c中的蝕刻區域64)或施加新的層67(圖8d)。
圖9a～9e表示初始在其芯部60上施加兩個層(70、72)的晶片(剖面)(圖9a)的可能的處理階段。然後，在上側、在邊緣區域中和在臨近邊緣的底側的規定區域中，去除第一層72。由此，保留層73(圖9b)並露出層70。現在處理層70的露出的表面。例如，進行清洗、蝕刻或施加新的層(未示出)。當蝕刻層70的露出的表面時，可以在處理區域中僅對其進行減薄(減薄區域74，圖9e)或徹底去除，而保留層71(圖9c)。在去除處理區域中的兩個層70和72後，現在可以在露出的表面上施加層77(圖9d)。
下面參照
圖1～6說明處理步驟的可能次序的例子。
a)在夾盤上放置晶片W，氣體的體積流速(G1+G2)為0～40l/min，由此產生晶片到掩模的0～0.3mm的距離a1。現在晶片位於掩模上方並在氣墊上浮動。關閉保持銷3。晶片的正面(Wf，「器件側」)面向夾盤或環形件2。選擇距離，使得在晶片和掩模之間穿過的蝕刻液體不會超出晶片和掩模的相互交迭部分。即使當距離為0mm時，蝕刻液體也會穿過晶片和掩模之間的區域，這是通過掩模和/或晶片的表面粗糙度而產生的。
b)夾盤與晶片一起以300min-1的速度旋轉。在晶片的後面Wb上施加第一蝕刻劑。該蝕刻劑通過離心力流到晶片的邊緣並分布到該邊緣周圍，且部分F2流到晶片的前面Wf上(圖1)。甩去蝕刻介質的大部分F1。去除在晶片和掩模相互交迭的範圍內，即直到點P的範圍(區域d)內，在後面、晶片邊緣和正面上的可以通過第一蝕刻劑去除的所有層。在晶片的正面和掩模之間的毛細狀區域15中保留部分蝕刻液(圖2)。
c)停止施加液體。
d)將氣體體積流速增加到100～300l/min，由此產生晶片到掩模的0.7～1.4mm的距離a2。可能必須輕微地打開保持銷(圖3)。如液滴6所示，破壞掩模2和晶片的正面之間的液膜。
e)用3000min-1的速度甩去第一蝕刻液。由此從晶片的正面和掩模之間的毛細管中去除其中保留的部分蝕刻液。
f)可以選擇性地在正面和/或後面上施加用於提高蝕刻液的殘留物的去除效果的衝洗液(即，去離子水)。由於晶片與掩模之間的距離很大，所以它不會由於毛細作用力而保留在其間，而會容易地被甩去。可以根據經驗決定此目的所需的距離或各氣體體積流速。
g)將氣體體積流速減少到0～40l/min，由此產生晶片到掩模的0～0.3mm的距離b1。可能必須輕微地打開保持銷以使晶片降低(圖4和圖5)。
h)重複步驟b)～f)(圖4～6)。用與第一蝕刻液不同的第二蝕刻液代替第一蝕刻液。
i)選擇性地重複步驟g)並然後重複b)～f)。用與第二蝕刻液不同的第三蝕刻液代替第二蝕刻液。第三蝕刻液可以與第一蝕刻液相同。
j)使晶片變幹。
k)打開保持銷3並從夾盤取下晶片。
下面的兩個例子表示可能的層結構(疊層)和可分別去除各層的各種蝕刻劑。這裡根據去除各層的次序選擇各層的次序。
例子1
例子2
權利要求
1.一種盤狀物體的處理方法，至少在盤狀物體的規定邊緣區域中使用第一液體和至少一種第二液體，該第一液體與第二液體不同，該方法的特徵在於包括下列連續步驟1.1 將盤狀物體移至掩模附近，使盤狀物體與掩模的距離a1等於或大於0mm，並使掩模在盤狀物體的待處理區域中與盤狀物體交迭；1.2 施加第一液體，以使其保留在掩模和盤狀物體之間的區域中；1.3 將掩模和盤狀物體之間的距離增加到距離a2；1.4 去除保留在盤狀物體上的第一液體的殘留物；1.5 將掩模和盤狀物體之間的距離減少為距離b1；1.6 施加第二液體，以使其保留在掩模和盤狀物體之間的區域中；1.7 將掩模和盤狀物體之間的距離增加到距離b2；1.8 去除保留在盤狀物體上的第二液體的殘留物。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，第一液體從盤狀物體上去除第一層，第二液體處理露出的表面。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，第二液體蝕刻露出的表面。
4.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，第二液體蝕刻露出的表面，以去除位於下面的第二層。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，距離a2或b2為距離a1或b1的至少一倍半。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，將兩種液體中的至少一種施加於與掩模相反的一側上，該液體沿盤狀物體的周邊流動並然後穿過掩模和盤狀物體之間的區域。
7.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，在與掩模相反的一側上至少部分去除至少一層。
8.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，一層的至少一種材料由下列組構成二氧化矽(熱氧化物，TEOS(四乙氧基矽烷))、氮化矽、鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、鈷、金、銀、鉑、鎢、矽化鎢、多晶矽、銅、鋁、矽酸鹽玻璃(氟化矽酸鹽玻璃、矽酸硼玻璃(BSG)、矽酸磷硼玻璃(PBSG)、矽酸磷玻璃(PSG)、未摻雜矽酸鹽玻璃(USG))、鈦酸硼鍶(BST)、鈦酸鉛鋯(PZT)。
9.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，一層的至少一種材料選自鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、鈷、金、銀、鉑、鎢、矽化鎢、多晶矽(多晶體矽)、銅、鋁，且另一種材料選自氮化矽、二氧化矽、矽酸鹽玻璃。
10.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，以甩去第一蝕刻溶液的保留的殘留物的方式去除保留在盤狀物體上的第一蝕刻溶液的殘留物。
11.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，通過用液體進行衝洗，去除保留在盤狀物體上的第一蝕刻溶液的殘留物。
12.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，通過提升或降低盤狀物體，增加或減少掩模和盤狀物體之間的距離。
13.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，以噴氣管吹向面對掩模的盤狀物體的表面的方式，即，通過分別改變垂直作用於盤狀物體的表面的氣流的速度分量，提升或降低盤狀物體。
14.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在蝕刻處理的過程中，由周邊上的夾持元件保持盤狀物體。
15.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，在提升或降低盤狀物體的過程中，夾持元件不發生接觸。
全文摘要
本發明涉及用第一液體和至少一種第二液體在盤狀物體的規定表面上對盤狀物體進行處理的方法。
文檔編號H01L21/306GK1639842SQ03805161
公開日2005年7月13日 申請日期2003年2月17日 優先權日2002年3月6日
發明者哈裡·薩克斯 申請人:Sez股份公司