[發明專利]單片式晶圓濕法刻蝕設備和方法

在審

• 申請號: 201910810231.1
• 申請日: 2019-08-29
• 公開（公告）號: CN110473813A
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發明（設計）人: 謝玟茜;劉玫諍;劉立堯;胡展源
• 申請（專利權）人: 上海華力集成電路制造有限公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67;H01L21/306
• 代理公司: 31211 上海浦一知識產權代理有限公司
• 代理人: 郭四華<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明公開了一種單片式晶圓濕法刻蝕設備，包括：刻蝕液噴射裝置，機械手臂，背面溫度控制裝置；機械手臂用于晶圓取放；刻蝕液噴射裝置具有噴嘴，噴嘴用于在進行晶圓的濕法刻蝕時將刻蝕液注入到晶圓的正面表面上；刻蝕液用于對晶圓正面上的被刻蝕材料進行刻蝕且刻蝕速率具有溫度敏感性；背面溫度控制裝置用于在進行晶圓的濕法刻蝕時從晶圓背面進行溫度控制，使晶圓各區域的溫度均勻且穩定并從而提高刻蝕均勻性。本發明還公開了一種單片式晶圓濕法刻蝕方法。本發明能提高濕法刻蝕的均勻性，減少刻蝕對晶圓表面的損傷，具有能在短時間內提高濕法刻蝕的均勻性、能減少刻蝕液化學品的使用量以及能良好控制和提高工藝穩定性的優點。

技術領域

本發明涉及半導體集成電路領域，特別涉及一種單片式晶圓濕法刻蝕設備。本發明還涉及一種單片式晶圓濕法刻蝕方法。

背景技術

刻蝕工藝包括干法刻蝕(dry etching)和濕法刻蝕((wet etching))。干法刻蝕通常是將刻蝕氣體通入到刻蝕腔中之后，進行等離子化形成等離子體(plasma),之后再對晶圓如硅片晶圓上的被刻蝕材料進行刻蝕。

濕法刻蝕在時采用刻蝕液對晶圓上的被刻蝕材料進行刻蝕。濕法刻蝕包括批量式濕法刻蝕和單片式濕法刻蝕。批量式濕法刻蝕通常會對一片如25片晶圓進行刻蝕。批量式濕法刻蝕有可能造成交叉污染。單片式濕法刻蝕則一次僅對一片晶圓進行刻蝕。

隨著半導體技術不斷發展，工藝節點即線寬會不斷縮小，線寬限縮的技術會使工藝難度與日俱增，為降低金屬(metal)柵極層或是薄膜(film)表面損壞，現有干法刻蝕技術要求日趨嚴格，等離子體轟擊(bombardment)對表面破壞更難控制。先進工藝轉由使用表面損壞較低的濕法工藝取代傳統刻蝕工藝進行關鍵工藝流程?，F有技術的主要問題有:

1、當采用干法刻蝕時，傳統使用刻蝕氣體進行薄膜去除所造成的表面破壞對于先進工藝是極大挑戰，后續更加先進工藝開發會使用濕法來進行。

2、當采用單片式濕法刻蝕時，濕法工藝困難在于化學品特性與材料本身結構強相關，不同化學品對于材料表面會產生不同的蝕刻率，而刻蝕速率對于溫度非常敏感，加上單片晶圓的化學刻蝕液在晶圓中的溫度不易控制，常常造成均勻性不佳進而影響后續工藝。如圖1所示，是現有單片式晶圓濕法刻蝕設備的結構示意圖；現有單片式晶圓濕法刻蝕設備包括：刻蝕液噴射裝置，機械手臂。

所述機械手臂用于晶圓102取放。

所述刻蝕液噴射裝置具有噴嘴103，所述噴嘴103用于在進行所述晶圓102的濕法刻蝕時將刻蝕液105注入到所述晶圓102的正面表面上。

所述刻蝕液105用于對所述晶圓102正面上的被刻蝕材料進行刻蝕。

所述刻蝕液噴射裝置還包括刻蝕液源和輸送管路104，所述噴嘴103設置在所述輸送管路104的端部104a上。

所述噴嘴103的數量為一個，在進行所述濕法刻蝕時所述噴嘴103位于所述晶圓102的中央的正上方并將所述刻蝕液105從所述晶圓102的中央區域注入到所述晶圓102的表面上。

單片式晶圓濕法刻蝕設備還包括晶圓承載臺101，所述晶圓承載臺101用于在濕法刻蝕時放置所述晶圓102，圖1中所述晶圓102通過設置在所述晶圓承載臺101上的夾具106固定放置。

如圖2A所示，是圖1所示的現有單片式晶圓濕法刻蝕設備進行濕法刻蝕時晶圓各區域的刻蝕速率分布曲線201，曲線201是沿晶圓102的直徑分布，圖2A中，晶圓102的直徑為300mm，可以看出，刻蝕速率從所述晶圓102的中央區域即靠近圓心位置向周邊區域逐漸降低，曲線201沿晶圓102的圓心基本對稱。