專利名稱：蝕刻氮化硅薄膜的設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種蝕刻的設(shè)備及方法，且特別是有關(guān)于一種蝕刻氮化硅薄膜的設(shè)備及方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體工藝中，蝕刻工藝是用來將未被光阻層或是罩幕層覆蓋的薄膜，以化學(xué)反應(yīng)或是物理作用的方式移除，以完成將光罩上的圖案轉(zhuǎn)移到薄膜上的目的。而這些經(jīng)蝕刻之后的薄膜將會(huì)成為半導(dǎo)體組件的一部份。另外，在半導(dǎo)體工藝中，將整個(gè)薄膜移除的方法也經(jīng)常使用蝕刻工藝來完成。目前用于半導(dǎo)體工藝上的蝕刻技術(shù)，主要分為濕式蝕刻(Wet Etching)以及干式蝕刻(Dry Etching)，其中濕式蝕刻主要是利用化學(xué)反應(yīng)來將進(jìn)行薄膜的蝕刻。
通常氮化硅薄膜是一種以濕式蝕刻的方式來進(jìn)行蝕刻或移除的絕緣材料。目前，對(duì)于氮化硅薄膜的蝕刻方式大都是使用磷酸蝕刻的方式來完成。換言之，一般于進(jìn)行氮化硅薄膜的蝕刻時(shí)，會(huì)將晶圓浸于磷酸槽中，以進(jìn)行氮化硅薄膜的蝕刻工藝。而在蝕刻工藝的過程中，會(huì)由磷酸槽的底部注入水，以使氮化硅薄膜與水產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，以達(dá)到蝕刻或移除氮化硅薄膜的目的，因此磷酸槽中的磷酸液主要是作為催化劑之用。
然而，由于磷酸槽內(nèi)的磷酸液相當(dāng)濃稠，因此注入磷酸槽中的水不易與磷酸液均勻混合，再加上若注入的水控制不當(dāng)，將容易產(chǎn)生爆沸(Boiling Bubble)的情形，而導(dǎo)致磷酸槽內(nèi)的晶圓跳片或傾倒。另外，因濃稠的磷酸液與水不易混合，因此還會(huì)有蝕刻不均勻的問題，較詳細(xì)的說明是，從微觀的角度來看，當(dāng)水滴吸附在晶圓表面時(shí)，晶圓表面與水滴接觸之處的蝕刻率會(huì)較高，而晶圓表面未與水滴接觸之處的蝕刻率會(huì)較低，因而造成蝕刻率不均勻的情形。較嚴(yán)重者，被水滴吸附之處還可能因墊氧化層太薄或氮化硅薄膜工藝的過渡蝕刻，而會(huì)在硅晶圓表面產(chǎn)生有凹陷(Pit)的缺陷。
公知有提出一種改善磷酸槽中磷酸液與水混合均勻度的方法，其是于磷酸槽內(nèi)的底部裝設(shè)一擋片，其中擋片上具有多個(gè)微孔，當(dāng)水由磷酸槽的底部注入之后，水滴必須先通過擋片上的微孔才會(huì)到達(dá)晶圓處，而擋片上的微孔會(huì)使得水滴的顆粒變小，因此此種方法可以改善磷酸液與水之間混合的程度。然而，此種方法對(duì)于磷酸液與水之間的混合均勻度的改善程度實(shí)在有限，因此仍然無法有效的解決蝕刻不均勻的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的就是提供一種蝕刻氮化硅薄膜的設(shè)備及方法，以解決公知于蝕刻氮化硅薄膜時(shí)會(huì)有蝕刻不均勻的情形。
本發(fā)明的再一目的是提供一種蝕刻氮化硅薄膜的設(shè)備及方法，以避免于蝕刻氮化硅薄膜時(shí)會(huì)有爆沸的情形發(fā)生，而導(dǎo)致晶圓跳片或傾倒。
本發(fā)明提出一種蝕刻氮化硅薄膜的設(shè)備，此設(shè)備包括一磷酸槽、一加水單元、一管件、一加熱裝置、一聲波產(chǎn)生器以及一擋板。其中，磷酸槽與加水單元之間是通過管件而連通，且加水單元又與一加壓裝置連接，而管件的一端連接在磷酸槽的底部，以使加水單元能定時(shí)的由磷酸槽底部注入定量的水。另外，加熱裝置配置在磷酸槽的底部，以使磷酸槽能保持在一固定的溫度。另外，擋板配置在磷酸槽內(nèi)的底部，其中擋板上具有多個(gè)微孔，當(dāng)加水單元將水由磷酸槽的底部注入之后，水在通過擋板上的微孔之后，才會(huì)到達(dá)晶圓。而擋板上的微孔可以使得通過的水滴顆粒變小。除此之外，聲波產(chǎn)生器系配置在磷酸槽的側(cè)邊，例如聲波產(chǎn)生器是配置在磷酸槽呈對(duì)向的兩側(cè)邊，其用以于蝕刻過程時(shí)提供聲波至磷酸槽中，以使磷酸槽中的水滴的顆粒變得更小，而且使得水滴不易吸附在晶圓表面上，并且加速水滴溶解于磷酸液中的速率。
本發(fā)明又提出一種蝕刻氮化硅薄膜的方法，此方法首先提供一磷酸槽以及一加水單元，其中磷酸槽與加水單元之間通過管件而連通，且加水單元又與一加壓裝置連接，而管件的一端連接在磷酸槽的底部，以使加水單元能定時(shí)的由磷酸槽底部注入定量的水。之后，在磷酸槽的側(cè)邊裝設(shè)一聲波產(chǎn)生器，然后將一晶圓浸入磷酸槽中，其中此晶圓上已形成有一氮化硅薄膜。接著，開啟此聲波產(chǎn)生器，而進(jìn)行氮化硅薄膜的蝕刻步驟。
在本發(fā)明中，因磷酸槽的側(cè)邊處裝設(shè)有聲波產(chǎn)生器，因此于蝕刻氮化硅薄膜時(shí)，聲波產(chǎn)生器所產(chǎn)生的聲波可以使磷酸槽中的水滴顆粒變的更小，借以改善磷酸液與水之間的混合均勻度。
由于聲波可以使磷酸槽中的水滴顆粒變的更小，并且改善磷酸液與水之間的混合均勻度，因此本發(fā)明可以防止爆沸的情形發(fā)生，如此一來，晶圓在蝕刻過程中就不會(huì)發(fā)生跳片或傾倒的情形。
另外，本發(fā)明的聲波產(chǎn)生器所產(chǎn)生的聲波可以促進(jìn)水溶解在磷酸液中的溶解率，而且可以使水滴不易吸附在晶圓的表面，因此本發(fā)明可以改善氮化硅薄膜的蝕刻均勻度。


圖1是依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的蝕刻氮化硅薄膜的設(shè)備的示意圖；圖2是擋板的俯視圖；以及圖3是一溫度與時(shí)間的關(guān)系圖，其為加水單元加水至磷酸槽的依據(jù)。
100磷酸槽102加水單元104加熱裝置106擋板106a微孔108聲波產(chǎn)生器
110加壓裝置112管件114收集槽116晶圓具體實(shí)施方式
請(qǐng)參照?qǐng)D1，其為依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的蝕刻氮化硅薄膜的設(shè)備的示意圖。此設(shè)備是由一磷酸槽100、一加水單元102、一管件112、一加熱裝置104、一聲波產(chǎn)生器108以及一擋板106所構(gòu)成。
其中，磷酸槽100中裝盛有濃磷酸液，此濃磷酸液例如是市售濃度為86％的磷酸液。磷酸槽100與加水單元102之間是通過管件112而連通，且加水單元102又與一加壓裝置110連接，而管件112的一端連接在磷酸槽100的底部，以使加水單元102能定時(shí)的由磷酸槽100底部注入定量的水。
在一較佳實(shí)施例中，磷酸槽100例如是一溢流槽，而且由溢流槽100溢流出來的磷酸液會(huì)溢流至收集槽114中，通過管件112以及加壓裝置110，可將收集槽114中的磷酸液再輸送至磷酸槽100中，如此循環(huán)再利用。
另外，加熱裝置104配置在磷酸槽100的底部，以使磷酸槽100能保持在一固定的溫度。在一較佳實(shí)施例中，加熱裝置104例如是一加熱板(Hot Plate)，且加熱板104是使磷酸槽的溫度固定在攝氏160度左右。
此外，擋板106配置在磷酸槽100內(nèi)的底部，其中擋板106上具有多個(gè)微孔106a，如圖2所示。在磷酸槽100內(nèi)的底部設(shè)置擋板106的目的是當(dāng)加水單元102將水經(jīng)管件112而由磷酸槽100的底部注入磷酸槽100之后，水在通過擋板106上的微孔106a之后，才會(huì)到達(dá)放置在磷酸槽100中的晶圓116。由于擋板106上的微孔106a可以使得水滴顆粒變小，因此，設(shè)置此擋板106可以使磷酸槽100內(nèi)的水滴顆粒變小，以避免發(fā)生爆沸的情形。
除此之外，聲波產(chǎn)生器108配置在磷酸槽100的側(cè)邊。在此，聲波產(chǎn)生器100例如是百萬聲波(Megasonic)產(chǎn)生器，且其配置在磷酸槽100呈對(duì)向的兩側(cè)邊，聲波產(chǎn)生器100用在當(dāng)于蝕刻過程中提供聲波至磷酸槽100中，以使磷酸槽100中的水滴的顆粒變得更小，而更有效的避免發(fā)生爆沸的情形，而且聲波產(chǎn)生器100所提供的聲波還可以使得水滴不易吸附在晶圓116表面上，并且加速水滴溶解于磷酸液中的速率。
因此，利用上述的設(shè)備來進(jìn)行氮化硅薄膜的蝕刻方法首先將晶圓116放置在上述的磷酸槽100中，以使晶圓116浸沒在磷酸液中，其中晶圓116上已形成有一氮化硅薄膜。
在此同時(shí)，加水單元102會(huì)通過管件112而定時(shí)的注入定量的水至磷酸槽100中。在一較佳實(shí)施例中，加水單元102定時(shí)注入水的方式如圖3所示，圖3的縱軸為磷酸槽的溫度，橫軸為時(shí)間。一般磷酸槽100內(nèi)的溫度會(huì)呈現(xiàn)規(guī)律的起伏變化，而每當(dāng)溫度達(dá)一高溫點(diǎn)時(shí)(例如是箭頭所指的時(shí)間點(diǎn))，便會(huì)注入定量的水。
由于氮化硅薄膜主要是和水產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，而使得氮化硅薄膜被蝕刻或移除，因此磷酸液主要是扮演催化劑之角色，而并非蝕刻反應(yīng)物。換言之，磷酸槽100中的水滴顆粒大小以及其分布均勻度會(huì)影響蝕刻均勻度。
在蝕刻反應(yīng)進(jìn)行的同時(shí)，開啟聲波產(chǎn)生器108，以蝕刻或移除晶圓100上的氮化硅薄膜。在一較佳實(shí)施例中，聲波產(chǎn)生器108所產(chǎn)生的聲波能量例如是介于600W至1000W之間。在此，聲波產(chǎn)生器108所產(chǎn)生的聲波會(huì)使磷酸槽100內(nèi)的水滴顆粒變得更小，而且水滴的顆粒會(huì)更加的均勻。除此之外，聲波產(chǎn)生器108所產(chǎn)生的聲波還會(huì)使磷酸槽100內(nèi)的水滴溶解于磷酸液的溶解率提升，以增加蝕刻反應(yīng)速率，并且更有效的防止爆沸的情形發(fā)生。
特別值得一提的是，以微觀的角度來看，倘若水滴吸附在晶圓116的表面上，晶圓116表面與水滴接觸之處的蝕刻速率會(huì)比晶圓116表面未與水滴接觸之處的蝕刻速度大，而會(huì)有蝕刻不均勻的情形，較嚴(yán)重者，晶圓116表面被水滴吸附之處還可能因墊氧化層太薄或氮化硅薄膜工藝的過渡蝕刻，而于硅晶圓表面產(chǎn)生凹陷。而本發(fā)明利用聲波產(chǎn)生器108以在磷酸槽100內(nèi)施予聲波，除了可以使水滴溶解在磷酸液中的溶解率提升，使得水滴顆粒變小之外，還可以使水滴不易吸附在晶圓116的表面。如此一來，便可以解決公知蝕刻氮化硅薄膜的方法會(huì)存在有蝕刻不均勻的問題。
綜合以上所述，本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)1.在本發(fā)明中，因磷酸槽的側(cè)邊裝設(shè)有聲波產(chǎn)生器，因此于蝕刻氮化硅薄膜時(shí)，聲波產(chǎn)生器所產(chǎn)生的聲波可以使磷酸槽中的水滴顆粒變的更小，借以改善磷酸液與水之間的混合均勻度。
2.由于聲波可以使磷酸槽中的水滴顆粒變的更小，并且改善磷酸液與水之間的混合均勻度，因此本發(fā)明可以防止爆沸的情形發(fā)生，如此一來，晶圓在蝕刻過程中就不會(huì)發(fā)生跳片或傾倒的情形。
3.本發(fā)明的聲波產(chǎn)生器所產(chǎn)生的聲波可以促進(jìn)水溶解在磷酸液中的溶解率，而且可以使水滴不易吸附在晶圓的表面，因此本發(fā)明可以改善氮化硅薄膜的蝕刻均勻度。
權(quán)利要求
1.一種蝕刻氮化硅薄膜的設(shè)備，其特征是，該設(shè)備包括一磷酸槽；一加水單元；一管件，連接在該磷酸槽與該加水單元之間；一加熱裝置，配置在該磷酸槽的底部；以及一聲波產(chǎn)生器，配置在該磷酸槽的側(cè)邊。
2.如權(quán)利要求1所述的蝕刻氮化硅薄膜的設(shè)備，其特征是，在該磷酸槽內(nèi)的底部處配置有一擋板，該擋板上具有復(fù)數(shù)個(gè)微孔。
3.如權(quán)利要求1所述的蝕刻氮化硅薄膜的設(shè)備，其特征是，該聲波產(chǎn)生器為一百萬聲波產(chǎn)生器。
4.如權(quán)利要求1所述的蝕刻氮化硅薄膜的設(shè)備，其特征是，該聲波產(chǎn)生器配置在該磷酸槽呈對(duì)向的兩側(cè)邊。
5.如權(quán)利要求1所述的蝕刻氮化硅薄膜的設(shè)備，其特征是，該加水單元與一加壓裝置連接。
6.一種蝕刻氮化硅薄膜的方法，其特征是，該方法包括提供一磷酸槽；在該磷酸槽的側(cè)邊裝設(shè)一聲波產(chǎn)生器；將一晶圓浸入該磷酸槽中，其中該晶圓上已形成有一氮化硅薄膜；以及開啟該聲波產(chǎn)生器，以進(jìn)行該氮化硅薄膜的蝕刻步驟。
7.如權(quán)利要求6所述的蝕刻氮化硅薄膜的方法，其特征是，該聲波產(chǎn)生器所產(chǎn)生的聲波能量介于600W至1000W之間。
8.如權(quán)利要求6所述的蝕刻氮化硅薄膜的方法，其特征是，在蝕刻該氮化硅薄膜的過程中，定時(shí)的從該磷酸槽的底部注入水。
9.如權(quán)利要求6所述的蝕刻氮化硅薄膜的方法，其特征是，更包括利用一加熱設(shè)備，以使該磷酸槽的溫度保持在一固定溫度。
10.一種蝕刻氮化硅薄膜的方法，其特征是，該方法包括將一晶圓浸入一磷酸槽中，其中該晶圓上已形成有一氮化硅薄膜；以及對(duì)該磷酸槽施予一聲波，以進(jìn)行該氮化硅薄膜的蝕刻步驟。
11.如權(quán)利要求10所述的蝕刻氮化硅薄膜的方法，其特征是，該聲波的能量介于600W至1000W之間。
12.如權(quán)利要求10所述的蝕刻氮化硅薄膜的方法，其特征是，在蝕刻該氮化硅薄膜的過程中，定時(shí)的從該磷酸槽的底部注入水。
13.如權(quán)利要求10所述的蝕刻氮化硅薄膜的方法，其特征是，更包括利用一加熱設(shè)備，以使該磷酸槽的溫度保持在一固定溫度。
全文摘要
一種蝕刻氮化硅薄膜的設(shè)備及方法，此方法首先提供一磷酸槽，并且在磷酸槽的側(cè)邊裝設(shè)一聲波產(chǎn)生器。接著，將一晶圓浸入磷酸槽中，其中晶圓上已形成有一氮化硅薄膜。之后，開啟聲波產(chǎn)生器，以使晶圓上的氮化硅薄膜被蝕刻或移除。由于本發(fā)明在磷酸槽的側(cè)邊裝設(shè)有聲波產(chǎn)生器，因此可以幫助磷酸槽中的濃磷酸與水之間混合的均勻度，進(jìn)而促進(jìn)蝕刻的均勻度。
文檔編號(hào)H01L21/02GK1549311SQ0313140
公開日2004年11月24日 申請(qǐng)日期2003年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月12日
發(fā)明者張慶裕 申請(qǐng)人:旺宏電子股份有限公司