一種無損晶圓的濕法腐蝕保護(hù)夾具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別是涉及一種無損晶圓的濕法腐蝕保護(hù)夾具。
【背景技術(shù)】
[0002]晶圓是指硅半導(dǎo)體集成電路制作所用的硅晶片，由于其形狀為圓形，故稱為晶圓；在硅晶片上可加工制作成各種電路元件結(jié)構(gòu)，而成為有特定電性功能之1C產(chǎn)品。
[0003]在半導(dǎo)體集成電路制造和MEMS芯片加工晶圓的過程中，濕法腐蝕工藝是很常用的一道工序。但當(dāng)只需對晶圓一面進(jìn)行化學(xué)濕法腐蝕時(shí)，就要有效保護(hù)另一面的結(jié)構(gòu)不被腐蝕液損害。通?？梢孕繚穹ǜg保護(hù)膠、高溫石蠟或者黑膠等方法，但濕法腐蝕保護(hù)膠價(jià)格非常昂貴、石蠟阻擋堿液效果不好并且它們都難以去除干凈，殘留可能影響到器件性能。濕法腐蝕保護(hù)夾具的設(shè)計(jì)，不僅能長時(shí)間有效隔離腐蝕液侵害晶圓，還不會引入任何污染，尤其是當(dāng)晶圓上還有些結(jié)合性不好的材料(如金屬氧化物等)時(shí)，涂敷保護(hù)膜層的方式就更無法適用。
[0004]公開號為CN104201135A的中國專利文獻(xiàn)公開了一種濕法腐蝕裝置，所述濕法腐蝕裝置包括基座、襯墊和真空發(fā)生裝置，所述基座內(nèi)設(shè)有與所述真空發(fā)生裝置相連通的氣流通道，所述襯底內(nèi)設(shè)有凹槽，凹槽底部設(shè)有與所述氣流通道相連通且一一對應(yīng)的通孔，所述凹槽底部的邊緣設(shè)有與晶圓邊緣弧形區(qū)域相吻合的弧形坡面。
[0005]公開號為CN103187346A的中國專利文獻(xiàn)公開了一種可夾持晶圓的夾具。本發(fā)明所述的用于在半導(dǎo)體晶圓制造過程中夾持晶圓以對其進(jìn)行腐蝕的夾具，包括第一夾持件，與第一夾持件樞接的第二夾持件，所述第一夾持件上設(shè)置有第一孔部，圍繞所述第一孔部設(shè)置有第一密封件，在所述第一夾持件和所述第二夾持件壓合后，第一孔部形成用以腐蝕夾持在所述第一夾持件和所述第二夾持件之間的晶圓的第一通道，所述第一密封件將晶圓待腐蝕區(qū)域與其它區(qū)域隔離開。
[0006]公開號為TW460029的臺灣專利文獻(xiàn)公開了一種可避免晶圓腐蝕之晶圓夾，系應(yīng)用于具有復(fù)數(shù)層開放反應(yīng)室之晶圓制程，其系由一夾頭以及一驅(qū)動桿所組成，該夾頭之上表面設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)固定銷和氮?dú)饪冢鲜龉潭ㄤN系可以將晶圓固定于其中，并透過氮?dú)饪诓粩嗟卮党龅獨(dú)馐咕A與夾頭保持一適當(dāng)距離，該驅(qū)動桿系固定于夾頭之下方，其系可以帶動夾頭進(jìn)行升降移動和轉(zhuǎn)動，以便將晶圓輸送至預(yù)定之開放反應(yīng)室以進(jìn)行制程反應(yīng)，其特征在于該夾頭在其側(cè)表面設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)氮?dú)饪?，上述氮?dú)饪谙挡粩嗟貒姵龅獨(dú)獠⒃趭A頭周圍形成一環(huán)形氣幕，該環(huán)形氣幕系可以將腐蝕性氣體阻絕，以避免殘留在開放反應(yīng)室內(nèi)部之腐蝕性氣體，在驅(qū)動桿帶動夾頭升降的過程中擴(kuò)散至晶圓表面而造成晶圓的腐蝕。
[0007]現(xiàn)有的濕法腐蝕保護(hù)治具有些需要繁瑣的抽真空裝置，成本較高并且使用相對麻煩；有些結(jié)構(gòu)相對簡單，但密封部位應(yīng)力小時(shí)易漏液，應(yīng)力過大又易引起晶圓裂片。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種成本低、使用方便并且密封性能好、對晶圓無損的濕法腐蝕保護(hù)夾具。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0010]一種無損晶圓的濕法腐蝕保護(hù)夾具，包括相互配合以夾持晶圓的底座和頂蓋，所述晶圓具有需保護(hù)的正面和待腐蝕的背面，所述底座可容納并密封包裹所述正面，所述頂蓋為環(huán)形且抵壓在所述背面的邊緣部位，所述底座和頂蓋均通過彈性緩沖的密封件與晶圓接觸。
[0011]底座和頂蓋通過彈性緩沖的密封件夾持晶圓，在腐蝕的過程中，底座通過密封件密封包裹正面以達(dá)到保護(hù)的目的；同時(shí)頂蓋設(shè)計(jì)環(huán)形，能夠連通晶圓待腐蝕的背面和腐蝕液，完成腐蝕，通過彈性緩沖的密封件夾持能有效解決濕法腐蝕中晶圓裂片和漏液問題，可以較低成本地實(shí)現(xiàn)晶圓單面腐蝕時(shí)對另一面的完美保護(hù)。
[0012]作為優(yōu)選，所述底座的中部下凹構(gòu)成與所述正面形狀互補(bǔ)的保護(hù)面。
[0013]底座正面為中部下凹結(jié)構(gòu)，下凹圖形與晶圓的正面一致，直徑尺寸為晶圓標(biāo)準(zhǔn)直徑加上相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)公差，保證所有晶圓都能順利放置里面但不允許有較大松動；晶圓在底座和頂蓋的夾持過程中只與軟質(zhì)彈性緩沖的密封件接觸，并不與夾具的其他部位發(fā)生硬接觸，從而避免應(yīng)力對晶圓的損壞；同時(shí)保護(hù)面的尺寸剛好能放置晶圓又保證晶圓不會晃動，避免對夾具緊固時(shí)晶圓扭動導(dǎo)致受力不均進(jìn)而引起裂片。
[0014]作為優(yōu)選，所述底座上設(shè)有圍繞保護(hù)面布置的下環(huán)形槽，所述頂蓋對應(yīng)位置設(shè)有上環(huán)形槽，所述密封件分為上密封件和下密封件并分別安裝在對應(yīng)的環(huán)形槽內(nèi)。
[0015]上、下密封件的底部分別鑲嵌安裝在對應(yīng)的環(huán)形槽中，頭部高于環(huán)形槽的槽深以夾持晶圓；在夾具的緊固和松動時(shí)，密封墊圈位置不會相對移動；環(huán)形槽的上下位置對應(yīng)，保證晶圓受到上下密封件夾持時(shí)晶圓的上下面所受力在同一位置，不會對晶圓產(chǎn)生剪力，以避免受力不均造成晶圓破裂。
[0016]作為優(yōu)選，所述底座和頂蓋設(shè)有相互配合的限位環(huán)。
[0017]頂蓋是與底座配合使用的，相應(yīng)地在頂蓋靠近環(huán)形槽處有個(gè)環(huán)狀上凸結(jié)構(gòu)，頂蓋凸出部分外圍尺寸比底座相應(yīng)下凹尺寸略小，以保證兩部分能順利耦合但又不允許有較大松動；上凸的高度、晶圓厚度以及密封件的厚度的總和小于底座下凹深度，保證夾具與晶圓不會有硬接觸。也可以采用在凸起結(jié)構(gòu)中間設(shè)置環(huán)形槽的形式以減少徑向的尺寸。
[0018]作為優(yōu)選，所述底座上設(shè)有用于調(diào)節(jié)所述正面在濕法腐蝕時(shí)所受氣壓的調(diào)節(jié)裝置，該調(diào)節(jié)裝置包括:
[0019]保護(hù)面上的通氣孔；
[0020]位于底座內(nèi)部連通通氣孔和大氣的通氣通道；
[0021]安裝在通氣通道出口處的內(nèi)部中空的通氣手柄。
[0022]底座中通氣孔可通過底座內(nèi)部的通氣通道以及通氣手柄中間的中空保持與外界氣壓平衡，尤其在加熱腐蝕時(shí)能及時(shí)將晶圓被保護(hù)一側(cè)的空氣及時(shí)排除，避免氣體膨脹損壞晶圓；
[0023]作為優(yōu)選。所述底座上設(shè)有用于調(diào)節(jié)所述正面在濕法腐蝕時(shí)所受氣壓的調(diào)節(jié)裝置，該調(diào)節(jié)裝置包括:
[0024]保護(hù)面上的通氣孔；
[0025]位于底座內(nèi)部連通通氣孔和大氣的通氣通道；
[0026]安裝在通氣通道出口處的密封塞。
[0027]當(dāng)例如常溫腐蝕等無需被保護(hù)面氣壓與外界實(shí)時(shí)相通的情況時(shí)，可用密封塞堵住底座的通氣通道，整個(gè)夾具平躺在腐蝕液中腐蝕，使用更為方便。
[0028]作為優(yōu)選，所述底座和頂蓋的外沿夾持有用于分散緊固應(yīng)力的平衡墊圈。
[0029]平衡墊圈保證緊固夾具時(shí)頂蓋的內(nèi)外側(cè)平衡、均勻地緊固，避免長期使用時(shí)頂蓋形變進(jìn)而影響密封效果。
[0030]作為優(yōu)選，所述底座和頂蓋之間通過一組帶有吊環(huán)的螺栓連接固定，所述頂蓋擁有螺栓緊固時(shí)的鎖定態(tài)和螺栓卸下時(shí)相對于底座自由活動的自由態(tài)。
[0031]螺栓的螺帽為六邊形帶有一字形凸起的吊耳，兼容扳手工具和方便手?jǐn)Q，吊耳可用于穿引線，方便在水平腐蝕時(shí)從腐蝕液中取出夾具。在螺栓松開的狀態(tài)下，頂蓋能夠完全自由脫離底座。
[0032]作為優(yōu)選，所示底座上設(shè)有便于調(diào)整和夾取晶圓的取片槽。
[0033]晶圓在收到夾具的受力夾持并經(jīng)過腐蝕之后，往往并容易從夾具從取出，為了更好的保護(hù)晶圓，因此底座上設(shè)有便于調(diào)整和夾取晶圓的取片槽。
[0034]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0035](1)軟性夾持的設(shè)計(jì)，使用中晶圓只與軟質(zhì)密封件接觸，減少硬性接觸對晶圓的損傷；
[0036](2)對應(yīng)夾持的設(shè)計(jì)，上下密封件夾持受力點(diǎn)對應(yīng)，避免受力不均造成晶圓破裂；
[0037](3)保護(hù)面形狀對應(yīng)設(shè)計(jì)，避免對夾具緊固時(shí)晶圓扭動導(dǎo)致受力不均進(jìn)而引起裂