一種無損晶圓的濕法腐蝕保護夾具的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體制造領域，特別是涉及一種無損晶圓的濕法腐蝕保護夾具。
【背景技術】
[0002]晶圓是指硅半導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構，而成為有特定電性功能之1C產品。
[0003]在半導體集成電路制造和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。但當只需對晶圓一面進行化學濕法腐蝕時，就要有效保護另一面的結構不被腐蝕液損害。通常可以旋涂濕法腐蝕保護膠、高溫石蠟或者黑膠等方法，但濕法腐蝕保護膠價格非常昂貴、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。濕法腐蝕保護夾具的設計，不僅能長時間有效隔離腐蝕液侵害晶圓，還不會引入任何污染，尤其是當晶圓上還有些結合性不好的材料(如金屬氧化物等)時，涂敷保護膜層的方式就更無法適用。
[0004]公開號為CN104201135A的中國專利文獻公開了一種濕法腐蝕裝置，所述濕法腐蝕裝置包括基座、襯墊和真空發生裝置，所述基座內設有與所述真空發生裝置相連通的氣流通道，所述襯底內設有凹槽，凹槽底部設有與所述氣流通道相連通且一一對應的通孔，所述凹槽底部的邊緣設有與晶圓邊緣弧形區域相吻合的弧形坡面。
[0005]公開號為CN103187346A的中國專利文獻公開了一種可夾持晶圓的夾具。本發明所述的用于在半導體晶圓制造過程中夾持晶圓以對其進行腐蝕的夾具，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置有第一孔部，圍繞所述第一孔部設置有第一密封件，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域與其它區域隔離開。
[0006]公開號為TW460029的臺灣專利文獻公開了一種可避免晶圓腐蝕之晶圓夾，系應用于具有復數層開放反應室之晶圓制程，其系由一夾頭以及一驅動桿所組成，該夾頭之上表面設有復數個固定銷和氮氣口，上述固定銷系可以將晶圓固定于其中，并透過氮氣口不斷地吹出氮氣使晶圓與夾頭保持一適當距離，該驅動桿系固定于夾頭之下方，其系可以帶動夾頭進行升降移動和轉動，以便將晶圓輸送至預定之開放反應室以進行制程反應，其特征在于該夾頭在其側表面設有復數個氮氣口，上述氮氣口系不斷地噴出氮氣并在夾頭周圍形成一環形氣幕，該環形氣幕系可以將腐蝕性氣體阻絕，以避免殘留在開放反應室內部之腐蝕性氣體，在驅動桿帶動夾頭升降的過程中擴散至晶圓表面而造成晶圓的腐蝕。
[0007]現有的濕法腐蝕保護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；有些結構相對簡單，但密封部位應力小時易漏液，應力過大又易引起晶圓裂片。

【發明內容】

[0008]針對現有技術存在的不足，本發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夾具。
[0009]本發明的技術方案為:
[0010]一種無損晶圓的濕法腐蝕保護夾具，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到保護的目的；同時頂蓋設計環形，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，可以較低成本地實現晶圓單面腐蝕時對另一面的完美保護。
[0012]作為優選，所述底座的中部下凹構成與所述正面形狀互補的保護面。
[0013]底座正面為中部下凹結構，下凹圖形與晶圓的正面一致，直徑尺寸為晶圓標準直徑加上相應標準公差，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彈性緩沖的密封件接觸，并不與夾具的其他部位發生硬接觸，從而避免應力對晶圓的損壞；同時保護面的尺寸剛好能放置晶圓又保證晶圓不會晃動，避免對夾具緊固時晶圓扭動導致受力不均進而引起裂片。
[0014]作為優選，所述底座上設有圍繞保護面布置的下環形槽，所述頂蓋對應位置設有上環形槽，所述密封件分為上密封件和下密封件并分別安裝在對應的環形槽內。
[0015]上、下密封件的底部分別鑲嵌安裝在對應的環形槽中，頭部高于環形槽的槽深以夾持晶圓；在夾具的緊固和松動時，密封墊圈位置不會相對移動；環形槽的上下位置對應，保證晶圓受到上下密封件夾持時晶圓的上下面所受力在同一位置，不會對晶圓產生剪力，以避免受力不均造成晶圓破裂。
[0016]作為優選，所述底座和頂蓋設有相互配合的限位環。
[0017]頂蓋是與底座配合使用的，相應地在頂蓋靠近環形槽處有個環狀上凸結構，頂蓋凸出部分外圍尺寸比底座相應下凹尺寸略小，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構中間設置環形槽的形式以減少徑向的尺寸。
[0018]作為優選，所述底座上設有用于調節所述正面在濕法腐蝕時所受氣壓的調節裝置，該調節裝置包括:
[0019]保護面上的通氣孔；
[0020]位于底座內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部中空的通氣手柄。
[0022]底座中通氣孔可通過底座內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，尤其在加熱腐蝕時能及時將晶圓被保護一側的空氣及時排除，避免氣體膨脹損壞晶圓；
[0023]作為優選。所述底座上設有用于調節所述正面在濕法腐蝕時所受氣壓的調節裝置，該調節裝置包括:
[0024]保護面上的通氣孔；
[0025]位于底座內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]當例如常溫腐蝕等無需被保護面氣壓與外界實時相通的情況時，可用密封塞堵住底座的通氣通道，整個夾具平躺在腐蝕液中腐蝕，使用更為方便。
[0028]作為優選，所述底座和頂蓋的外沿夾持有用于分散緊固應力的平衡墊圈。
[0029]平衡墊圈保證緊固夾具時頂蓋的內外側平衡、均勻地緊固，避免長期使用時頂蓋形變進而影響密封效果。
[0030]作為優選，所述底座和頂蓋之間通過一組帶有吊環的螺栓連接固定，所述頂蓋擁有螺栓緊固時的鎖定態和螺栓卸下時相對于底座自由活動的自由態。
[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擰，吊耳可用于穿引線，方便在水平腐蝕時從腐蝕液中取出夾具。在螺栓松開的狀態下，頂蓋能夠完全自由脫離底座。
[0032]作為優選，所示底座上設有便于調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過腐蝕之后，往往并容易從夾具從取出，為了更好的保護晶圓，因此底座上設有便于調整和夾取晶圓的取片槽。
[0034]本發明具有以下優點:
[0035](1)軟性夾持的設計，使用中晶圓只與軟質密封件接觸，減少硬性接觸對晶圓的損傷；
[0036](2)對應夾持的設計，上下密封件夾持受力點對應，避免受力不均造成晶圓破裂；
[0037](3)保護面形狀對應設計，避免對夾具緊固時晶圓扭動導致受力不均進而引起裂