[发明专利]一种湿法腐蚀装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体工艺设备领域，涉及一种湿法腐蚀装置及其使用方法。

背景技术

在半导体集成电路和微机电系统(MEMS)制造的工艺过程中，湿法腐蚀工艺一直是一种去除材料的工艺方式，被广泛应用。随着集成电路及微机电(MEMS)制造工艺的发展，传统的只在晶圆单面进行加工的方式已不能满足需求。特别是MEMS工艺制造中，晶圆的两面均需要加工，晶圆两面工艺的条件通常不相同，当对晶圆待腐蚀的背面进行化学腐蚀或电化学腐蚀时，而晶圆被保护的正面的图形结构不能被腐蚀，必须进行保护，因而出现了晶圆单面腐蚀保护的技术。

在现有晶圆单面腐蚀技术中，一般要使晶圆在80℃、强腐蚀性的氢氧化钾(KOH)溶液或TMAH(Tetramethylammonium Hydroxide四甲基氢氧化铵)溶液中长时间浸泡，在腐蚀过程中一般采用以下方法来对晶圆的正面形成保护：

1)晶圆一面用腐蚀夹具保护。但腐蚀夹具需要用密封圈压在晶圆的背面上，会使得被密封圈压住的背面无法被腐蚀，不能实现整个晶圆背面的腐蚀；同时，腐蚀夹具需要对应特定厚度的晶圆，根据不同厚度的晶圆需要采用不同型号的腐蚀夹具，比较繁琐；因此，在实际应用中该方法受到了一定的限制。

2)在晶圆正面涂覆一层保护涂层，以形成对晶圆正面的保护，如图1所示。由图1可知，所述保护涂层13将所述晶圆11正面完全覆盖，但在某些工艺中，所述晶圆11会有沟槽12，因此，使用该方法对所述晶圆11的正面进行保护时，涂覆的所述保护涂层13容易进入到沟槽12内。而在所述晶圆11背面腐蚀完成后，还需要去除正面的所述保护涂层13，如果所述保护涂层13进入至所述沟槽12内，则很有可能如图2所示，在去除所述晶圆11正面的所述保护涂层13以后，还在所述沟槽12内留有部分残留剩余的所述保护涂层13，进而在后续的沟槽填充工艺中使得填充不充分甚至无法填充，从而影响器件的性能。

进一步，由于工艺的限制，一般所涂覆的保护涂层的厚度比较有限，孔底部或侧壁保护层的厚度受限制，无法提供长时间的保护，在对晶圆进行腐蚀时，如果沟槽开口顶部闭合的保护涂层被腐蚀开，腐蚀液体或气体就会进入至所述沟槽内，从而容易对晶圆的沟槽造成损伤。同时，现有技术中，一般使用作为保护涂层，但的价格相对比较贵，且如果被保护面存在有较高的台阶时，就不能起到很好保护作用了。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种湿法腐蚀装置及其使用方法，用于解决现有技术中对晶圆进行单面腐蚀时，使用腐蚀夹具对晶圆被保护面进行保护或在晶圆被保护面涂覆保护层对晶圆被保护面进行保护时存在的不能对晶圆整个被腐蚀面进行腐蚀的问题，所使用的腐蚀保护层容易进入晶圆的沟槽内，从而影响器件的性能的问题，以及所使用的保护层比较昂贵，增加生产成本的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种湿法腐蚀装置，适于对晶圆进行单面腐蚀，所述晶圆具有待腐蚀的背面和需要保护的正面，所述湿法腐蚀装置包括：基座、衬垫和真空发生装置；所述基座内沿轴向设有第一气流通道，所述第一气流通道连通所述基座的上表面；所述第一气流通道与所述真空发生装置相连接；所述衬垫位于所述基座的上表面，所述衬垫内设有凹槽，所述凹槽底部的直径大于或等于所述晶圆的直径；所述凹槽底部设有通孔区域，所述通孔区域的直径小于所述晶圆的直径；所述通孔区域内设有与所述第一气流通道相连通的通孔，所述通孔与所述第一气流通道上下对应。

优选地，所述基座包括第一子基座和第二子基座，所述第一气流通道位于所述第一子基座内；所述第一子基座内还设有与所述第一气流通道相连通的空腔结构；所述第二子基座内沿轴向设有第二气流通道，所述第二气流通道一端与所述空腔结构相连通，另一端与所述真空发生装置相连接。

优选地，所述晶圆正面的边缘区域为弧形区域，所述凹槽底部的直径等于所述晶圆的直径，且所述凹槽底部的边缘区域为弧形坡面，所述弧形坡面与所述弧形区域相吻合，以使得所述晶圆位于所述凹槽底部时，所述晶圆的边缘与所述凹槽底部的边缘完全贴合在一起。

优选地，所述第一气流通道均匀地分布于所述基座内，所述通孔均匀地分布于所述凹槽的底部。

优选地，位于所述基座中间区域和边缘区域的相邻两所述第一气流通道的间距小于位于所述基座其他区域内的相邻两所述第一气流通道的间距；位于所述衬垫中间区域和边缘区域的相邻两所述通孔的间距小于位于所述衬垫其他区域内的相邻两所述通孔的间距。

优选地，所述基座的材质为四氟乙烯、PP(Polypropylene，聚丙烯)或特氟龙。