專利名稱：蝕刻氮化硅薄膜的設備及方法
技術領域：
本發明涉及一種蝕刻的設備及方法，特別是涉及一種蝕刻氮化硅薄膜(Silicon nitride film)的設備及方法。
背景技術：
在半導體制程中，蝕刻制程是用來將未被光阻層或是罩幕層覆蓋的薄膜，以化學反應或是物理作用的方式移除，以完成將光罩上的圖案轉移到薄膜上的目的。另外，將整個薄膜移除的方法也經常使用蝕刻制程來完成。目前用于半導體制程上的蝕刻技術，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反應來將進行薄膜的蝕刻。
通常氮化硅薄膜是一種以濕式蝕刻的方式來進行蝕刻或移除的絕緣材料。目前，對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的。換言之，一般在進行氮化硅薄膜的蝕刻時，會將晶圓浸于磷酸槽中，以進行氮化硅薄膜的蝕刻制程。而在蝕刻制程的過程中，會由磷酸槽的底部注入水，以使氮化硅薄膜與水產生化學反應，以達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。
圖1是現有習知的一種蝕刻氮化硅薄膜的設備的示意圖。請參閱圖1所示，此設備100是由一磷酸槽110、一回流管路120、一加熱裝置130以及一注水管線140所構成。
磷酸槽110用以置放至少一表面具有氮化硅薄膜的晶圓10，且其中是裝盛有濃磷酸液，此濃磷酸液例如是市售濃度為86％的磷酸液，而回流管路120的兩端連接于磷酸槽110上，由于磷酸槽110為溢流槽的設計，因此由磷酸槽110溢流出來的磷酸液會通過回流管路120再輸送回磷酸槽110中，如此循環再利用。
此外，加熱裝置130配置在回流管路120上，用以加熱磷酸液，使磷酸槽110內的磷酸液加熱至160℃左右。另外，注水管線140的一端與回流管路120連接，而另一端通常連接至一水源，因此水可藉由注水管線140注入回流管路120中，并與磷酸液混合后再輸送至磷酸槽110中，晶圓表面上的氮化硅薄膜即與水產生化學反應，以達到蝕刻或移除氮化硅薄膜的目的。
值得注意的是，一般注水管線140所處的環境不會特別關心，因此注水管線140內的水通常會隨著外界環境溫度的改變而隨之改變，而水溫不穩定的現象有可能影響蝕刻的均勻度。此外，現有習知的注水管線140的管壁與回流管路120是為彼此接觸，因此原本與環境溫度接近的水溫也可能會因回流管路120的預加熱而升高溫度(約70℃左右)。而使用上述傳統的蝕刻設備進行氮化硅薄膜的蝕刻時，往往會在蝕刻氮化硅薄膜之后在硅晶圓表面發現凹陷缺陷(hole defect)。
由此可見，上述現有習知的蝕刻氮化硅薄膜的設備及方法在方法與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決蝕刻氮化硅薄膜的設備及方法存在的問題，相關廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設計被發展完成，而一般蝕刻氮化硅薄膜的設備及方法又沒有適切的結構及方法能夠解決上述問題，此顯然是相關業者急欲解決的問題。
有鑒于上述現有的蝕刻氮化硅薄膜的設備及方法存在的缺陷，本發明人基于從事此類產品設計制造多年豐富的實務經驗及專業知識，并配合學理的運用，積極加以研究創新，以期創設一種新的蝕刻氮化硅薄膜的設備及方法，能夠改進一般現有的蝕刻氮化硅薄膜的設備及方法，使其更具有實用性。經過不斷的研究、設計，并經反復試作及改進后，終于創設出確具實用價值的本發明。
發明內容
本發明的目的在于，克服現有的蝕刻氮化硅薄膜的設備及方法存在的缺陷，而提供一種新的蝕刻氮化硅薄膜的設備及方法，所要解決的技術問題是使其可以解決現有習知的在蝕刻氮化硅薄膜之后，往往會在晶圓上發現凹陷缺陷的問題，從而更加適于實用。
本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種蝕刻氮化硅薄膜的設備，其包括一磷酸槽；一回流管路，該回流管路的兩端與該磷酸槽連接；一加熱裝置，配置在該回流管路上；以及一注水管路，該注水管路的一端連接于該回流管路上，以提供水至該回流管路內，其中該注水管路是與該回流管路分離開來。
本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。
前述的蝕刻氮化硅薄膜的設備，更包括一控溫裝置，配置在該注水管路上，以控制該注水管路中的水溫。
前述的蝕刻氮化硅薄膜的設備，其中所述的控溫裝置控制水溫的范圍是小于30℃。
前述的蝕刻氮化硅薄膜的設備，其中所述的控溫裝置控制水溫的范圍是介于10℃～30℃。
前述的蝕刻氮化硅薄膜的設備，其中所述的注水管路是位于一恒溫的室內環境中。
前述的蝕刻氮化硅薄膜的設備，其中所述的恒溫的室內環境的溫度是小于30℃。
前述的蝕刻氮化硅薄膜的設備，其中所述的恒溫的室內環境的溫度是介于10℃～30℃。
前述的蝕刻氮化硅薄膜的設備，更包括一檔板，配置在鄰近于該磷酸槽內的底部處，該檔板上具有復數個微孔。
前述的蝕刻氮化硅薄膜的設備，更包括一加壓裝置，該加壓裝置配置在該回流管路上。
前述的蝕刻氮化硅薄膜的設備，更包括一過濾裝置，該過濾裝置配置在該回流管路上。
前述的蝕刻氮化硅薄膜的設備，其中所述的磷酸槽為溢流槽。
本發明的目的及解決其技術問題還采用以下的技術方案來實現。依據本發明提出的一種蝕刻氮化硅薄膜的方法，其包括以下步驟提供一蝕刻氮化硅薄膜的設備，該設備具有一磷酸槽，且該磷酸槽盛裝有磷酸液；控制注入磷酸液中的水的水溫；以及將一表面已形成有一氮化硅薄膜的晶圓浸入該磷酸槽中，以進行該氮化硅薄膜的蝕刻。
本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。
前述的蝕刻氮化硅薄膜的方法，其中所述的注入該磷酸液中的水的水溫控制在小于30℃。
前述的蝕刻氮化硅薄膜的方法，其中所述的注入該磷酸液中的水的水溫控制在10℃～30℃之間。
本發明與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。由以上技術方案可知，為了達到前述發明目的，本發明的主要技術內容如下本發明提出一種蝕刻氮化硅薄膜的設備，此設備主要是由一磷酸槽、一回流管路、一加熱裝置以及一注水管線所構成。回流管路的兩端與磷酸槽連接。加熱裝置配置在回流管路上。注水管路的一端連接于回流管路上，以提供水至回流管路內，且注水管路是與回路管路分離開來。
本發明再提出一種蝕刻氮化硅薄膜的方法，首先提供一蝕刻氮化硅薄膜的設備，其中此設備具有一磷酸槽，且磷酸槽盛裝有磷酸液；接著控制注入磷酸液中的水的水溫；最后將一表面已形成有一氮化硅薄膜的晶圓浸入磷酸槽中，以進行氮化硅薄膜的蝕刻。
本發明蝕刻氮化硅薄膜的設備，因將注水管路與回流管路分離開來，或對注水管線內的水進行控溫的方式，因此可避免水溫不穩定而影響蝕刻的均勻度，進而解決晶圓上發現凹陷缺陷的問題。
經由上述可知，本發明是關于一種蝕刻氮化硅薄膜的設備及方法，該方法是提供一蝕刻氮化硅薄膜的設備，在此設備內具有一磷酸槽，且該磷酸槽盛裝有磷酸液；接著控制注入磷酸液中的水的水溫；最后將一表面已形成有一氮化硅薄膜的晶圓浸入上述設備的磷酸槽中，以進行氮化硅薄膜的蝕刻，以解決晶圓上發現凹陷缺陷的問題。此外，藉由將設備中的注水管路與回路管路分離開來，亦可解決晶圓上發現凹陷缺陷的問題。
借由上述技術方案，本發明蝕刻氮化硅薄膜的設備及方法至少具有下列優點1、因將蝕刻氮化硅薄膜的設備中的注水管路與回流管路分離開來，以避免注水管路被回流管路預加熱而升高溫度，進而影響蝕刻的均勻度。
2、在注水管線上增加配置一控溫裝置或將注水管線配置在一恒溫的室內環境中，以將水溫控制在一適當范圍(例如10℃～30℃之間)，因此可避免水溫不穩定而影響蝕刻的均勻度，進而解決晶圓上發現凹陷缺陷的問題。
綜上所述，本發明特殊結構的蝕刻氮化硅薄膜的設備及方法，可以解決現有習知的在蝕刻氮化硅薄膜之后，往往會在晶圓上發現凹陷缺陷的問題。其具有上述諸多的優點及實用價值，并在同類方法中未見有類似的設計公開發表或使用而確屬創新，其不論在方法上或功能上皆有較大的改進，在技術上有較大的進步，并產生了好用及實用的效果，且較現有的蝕刻氮化硅薄膜的設備及方法具有增進的多項功效，從而更加適于實用，而具有產業的廣泛利用價值，誠為一新穎、進步、實用的新設計。
上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并為了讓本發明的上述和其他目的、特征和優點能更明顯易懂，以下特舉一較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。
圖1是現有習知的一種蝕刻氮化硅薄膜的設備的示意圖。
圖2是本發明一較佳實施例的一種蝕刻氮化硅薄膜的設備的示意圖。
10表面具有氮化硅薄膜的晶圓 20表面具有氮化硅薄膜的晶圓100蝕刻氮化硅薄膜的設備 200蝕刻氮化硅薄膜的設備110、210磷酸槽 120、220回流管路130、230加熱裝置140、240注水管路250控溫裝置 260加壓裝置270過濾裝置 280檔板282微孔
具體實施例方式
為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所采取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的蝕刻氮化硅薄膜的設備及方法其具體實施方式
、方法、步驟、結構、特征及其功效，詳細說明如后。
請參閱圖2所示，本發明一較佳實施例的一種蝕刻氮化硅薄膜的設備的示意圖。此設備200在本實施例中主要是由一磷酸槽210、一回流管路220、一加熱裝置230以及一注水管線240所構成。
磷酸槽210用以置放至少一表面具有氮化硅薄膜的晶圓20，且磷酸槽210中是裝盛有濃磷酸液，此濃磷酸液例如是市售濃度為86％的磷酸液。而回流管路220的兩端連接于磷酸槽210上，以本實施例而言，回流管路220的一端例如是連接于磷酸槽210的底部，且另一端例如是連接于磷酸槽210側壁。由于磷酸槽210為溢流槽的設計，因此由磷酸槽210溢流出來的磷酸液會通過回流管路220再輸送回磷酸槽210中，如此循環再利用。
加熱裝置230配置在回流管路220上，用以加熱磷酸液，使磷酸槽210內的磷酸液可加熱至一特定溫度(約160℃左右)。注水管路240的一端連接于回流管路220上，而另一端例如是連接一水源。藉由該注水管路240以提供水至回流管路220內，因此水可藉由注水管線240注入回流管路220中，并與磷酸液混合后再輸送至磷酸槽210中，晶圓20表面上的氮化硅薄膜即與水產生化學反應，以達到蝕刻或移除氮化硅薄膜的目的。值得注意的是，本實施例中的回流管路220與注水管路240是分離開來的。換言之，本實施例中的回流管路220與注水管路240彼此并無接觸。因此，藉由將回流管路220與注水管路240分離開來，注水管路240內的水即不會因回流管路220的預加熱而升高溫度，進而影響蝕刻的均勻度。
此外，本發明蝕刻氮化硅薄膜的設備200，更可進一步在注水管路240上配置一控溫裝置250，用以控制水溫。在本實施例中，控溫裝置250控制水溫的范圍例如是小于30℃，且介于10℃-30℃之間為較佳。
值得注意的是，由于控溫裝置250可進一步控制水溫，因此就算由注水管路是暴露在半導體廠房外，藉由控溫裝置250的溫控，注水管線240內的水也不會隨著外界環境溫度的改變而隨之改變，是可避免因水溫不穩定而影響蝕刻均勻度的問題發生，進而解決晶圓上發現凹陷缺陷的問題。當然，熟悉該項技藝應知，注水管線亦可配置在一恒溫的室內環境中，此恒溫的室內環境例如是利用半導體廠房內既成的空調設備來達成。其中此恒溫的室內環境的溫度例如是小于30℃，且介于10℃～30℃之間為較佳。藉由將注水管線配置在一恒溫的室內環境中，同樣可避免因水溫不穩定而影響蝕刻的均勻度，進而解決晶圓上發現凹陷缺陷的問題。
承上所述，在實施例中的回流管路220上更可進一步配置一加壓裝置260，藉由此加壓裝置260以使流動于回流管路220及磷酸槽210內的磷酸液能更為順暢。此外，回流管路220上更可進一步配置一過濾裝置270，用以過濾經蝕刻反應后的生成物，以利于磷酸液的循環使用。另外，磷酸槽200的內部(本實施例以磷酸槽的底部為例)更可進一步配置一檔板280，此檔板280上具有多個微孔282，以進一步使得通過檔板280的氣泡變小或被去除。當然，熟悉該項技藝者應可推知，本發明無須局限水注入的位置，只需將注入本發明的蝕刻氮化硅薄膜的設備的水加以控溫即可。換言之，注水管線240并不僅局限與回流管路220連接，亦可直接與磷酸槽210連接，并藉由控溫裝置控制水的溫度，以解決現有習知的在蝕刻氮化硅薄膜時會因蝕刻過度而造成晶圓上發生凹陷缺陷的問題。
因此，利用上述控溫的概念，本發明進一步提供一蝕刻氮化硅薄膜的方法，首先提供一蝕刻氮化硅薄膜的設備，其中此設備具有一磷酸槽，且磷酸槽盛裝有磷酸液；接著控制注入磷酸液的水的水溫；最后將一表面已形成有一氮化硅薄膜的晶圓浸入磷酸槽中，以進行氮化硅薄膜的蝕刻，以解決現有習知的晶圓上發現凹陷的問題。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的方法及技術內容作出些許的更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。
權利要求
1.一種蝕刻氮化硅薄膜的設備，其特征在于其包括一磷酸槽；一回流管路，該回流管路的兩端與該磷酸槽連接；一加熱裝置，配置在該回流管路上；以及一注水管路，該注水管路的一端連接于該回流管路上，以提供水至該回流管路內，其中該注水管路是與該回流管路分離開來。
2.根據權利要求1所述的蝕刻氮化硅薄膜的設備，其特征在于更包括一控溫裝置，配置在該注水管路上，以控制該注水管路中的水溫。
3.根據權利要求2所述的蝕刻氮化硅薄膜的設備，其特征在于其中所述的控溫裝置控制水溫的范圍是小于30℃。
4.根據權利要求3所述的蝕刻氮化硅薄膜的設備，其特征在于其中所述的控溫裝置控制水溫的范圍是介于10℃～30℃。
5.根據權利要求1所述的蝕刻氮化硅薄膜的設備，其特征在于其中所述的注水管路是位于一恒溫的室內環境中。
6.根據權利要求1所述的蝕刻氮化硅薄膜的設備，其特征在于其中所述的恒溫的室內環境的溫度是小于30℃。
7.根據權利要求1所述的蝕刻氮化硅薄膜的設備，其特征在于其中所述的恒溫的室內環境的溫度是介于10℃～30℃。
8.根據權利要求1所述的蝕刻氮化硅薄膜的設備，其特征在于更包括一檔板，配置在鄰近于該磷酸槽內的底部處，該檔板上具有復數個微孔。
9.根據權利要求1所述的蝕刻氮化硅薄膜的設備，其特征在于更包括一加壓裝置，該加壓裝置配置在該回流管路上。
10.根據權利要求1所述的蝕刻氮化硅薄膜的設備，其特征在于更包括一過濾裝置，該過濾裝置配置在該回流管路上。
11.根據權利要求1所述的蝕刻氮化硅薄膜的設備，其特征在于其中所述的磷酸槽為溢流槽。
12.一種蝕刻氮化硅薄膜的方法，其特征在于其包括以下步驟提供一蝕刻氮化硅薄膜的設備，該設備具有一磷酸槽，且該磷酸槽盛裝有磷酸液；控制注入磷酸液中的水的水溫；以及將一表面已形成有一氮化硅薄膜的晶圓浸入該磷酸槽中，以進行該氮化硅薄膜的蝕刻。
13.根據權利要求12所述的蝕刻氮化硅薄膜的方法，其特征在于其中所述的注入該磷酸液中的水的水溫控制在小于30℃。
14.根據權利要求13所述的蝕刻氮化硅薄膜的方法，其特征在于其中所述的注入該磷酸液中的水的水溫控制在10℃～30℃之間。
全文摘要
本發明是關于一種蝕刻氮化硅薄膜的設備及方法，該方法是提供一蝕刻氮化硅薄膜的設備，在此設備內具有一磷酸槽，且該磷酸槽盛裝有磷酸液；接著控制注入磷酸液中的水的水溫；最后將一表面已形成有一氮化硅薄膜的晶圓浸入上述設備的磷酸槽中，以進行氮化硅薄膜的蝕刻，以解決晶圓上發現凹陷缺陷的問題。此外，藉由將設備中的注水管路與回路管路分離開來，亦可解決晶圓上發現凹陷缺陷的問題。
文檔編號H01L21/02GK1747137SQ20041007376
公開日2006年3月15日 申請日期2004年9月9日 優先權日2004年9月9日
發明者張原勛, 黃良田, 呂志原, 黃世明, 張銘憲, 高曉峰, 林宗平 申請人:旺宏電子股份有限公司