[發明專利]一種半導體加工裝置和加工半導體工件的工藝方法

有效

• 申請號: 201410236021.3
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN105225982B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 賈照偉;王堅;王暉
• 申請（專利權）人: 盛美半導體設備(上海)有限公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67;H01L21/02
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 張振軍

本發明公開一種半導體加工裝置和加工半導體工件的工藝方法，該裝置包括工藝腔、密封蓋、藥液供給管、晶圓夾盤、洗液進給管和溫度控制系統，所述半導體加工裝置的工藝腔外部安裝有加熱源，所述藥液供給管外包覆有管路加熱裝置。本發明所述的半導體加工裝置通過一些獨特的結構設計，可以保證半導體晶圓在濕法蝕刻的過程中藥液溫度與晶圓表面溫度近乎相同，當藥液滴至晶圓表面后，晶圓各處能夠以一個均一的速率完成刻蝕過程，從而確保了晶圓片內的均勻度。

技術領域

本發明涉及半導體電子領域，尤其涉及一種半導體加工裝置及加工半導體工件的工藝方法。

背景技術

半導體元器件的制造需要經歷多個不同的處理步驟，在濕法工藝當中，提高藥液的刻蝕速率、控制晶圓片內的均勻度一直是半導體廠家所關注的焦點之一。通過加熱來提高藥液的溫度能夠明顯提升刻蝕速率，如提高HF，臭氧水等刻蝕藥液的溫度，但是藥液的刻蝕速率對溫度極為敏感，其通常隨溫度以指數形式變化。而現在的機臺一般不對晶圓表面的溫度進行控制，這樣，當加熱過的藥液通過供給管滴至晶圓中心的表面時，由于張力的作用會促使藥液由晶圓中心向四周擴散，此過程中，由于熱量以其他形式的能量耗散，造成了晶圓表面的溫度中心高、邊緣低，進而會使中心的刻蝕速率高于邊緣，對晶圓的均勻度造成不利影響。在加工大尺寸晶圓的情況下，這一問題會更加嚴重。

為此，人們希望新型的半導體加工裝置和工藝能夠確保晶圓表面的溫度各處趨于一致，以便藥液能夠以一個均一的速率對晶圓整體進行蝕刻。

發明內容

本發明的目的之一是針對上述現有技術中存在的缺陷設計了一種可以對晶圓整體進行均勻蝕刻的半導體加工裝置。

為達到上述目的，本發明提供了一種半導體加工裝置，包括工藝腔、密封蓋、藥液供給管、晶圓夾盤、洗液進給管和溫度控制系統，所述半導體加工裝置的工藝腔外部安裝有加熱源，所述藥液供給管外包覆有管路加熱裝置，所述溫度控制系統采集藥液和晶圓表面的溫度數據，在濕法蝕刻工藝階段保持二者的溫差在1℃范圍內，在干燥階段迅速提升晶圓溫度至某一較高的溫度，一般來講該溫度在80℃以上。

優選地，所述加熱源為色溫較高的光學加熱源。

優選地，所述光學加熱源為水銀燈、氣體放電燈、鹵素燈或紅外加熱源。

優選地，所述密封蓋選用高透熱率材料制成。

所述高透熱率材料的熱量透過率在80％以上。

優選地，所述高透熱率材料為玻璃或石英。

所述晶圓夾盤具有內置加熱器。

所述溫度控制系統包括溫度傳感器、溫度控制器和計算機。

所述溫度控制系統可以單獨控制加熱源、內置加熱器和管路加熱裝置。

可選地，所述加熱源的個數為一個。

優選地，所述加熱源位于工藝腔外部的正上方。

可選地，所述加熱源的個數為兩個或兩個以上。

優選地，所述加熱源在工藝腔外部規則排布。

本發明基于所述加工裝置的思路還公開了一種加工方法，其步驟包括：

提供一工藝腔，所述工藝腔配備有熱能供應裝置和溫度控制系統，所述溫度控制系統測量藥液和晶圓表面的溫度，并通過調控熱能供應裝置來實現對二者溫度的控制；

通入預液預濕潤晶圓；

打開溫度控制系統，采集藥液與晶圓表面的溫度數據；

溫度控制系統根據采集到的溫度數據分別加熱藥液和晶圓直至達到藥液的活性溫度，并在此溫度下保持恒定；