一種半導(dǎo)體加工裝置和加工半導(dǎo)體工件的工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體電子領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體加工裝置及加工半導(dǎo)體工件的工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體元器件的制造需要經(jīng)歷多個不同的處理步驟，在濕法工藝當(dāng)中，提高藥液的刻蝕速率、控制晶圓片內(nèi)的均勻度一直是半導(dǎo)體廠家所關(guān)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(shù)形式變化。而現(xiàn)在的機(jī)臺一般不對晶圓表面的溫度進(jìn)行控制，這樣，當(dāng)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(kuò)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(jìn)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(yán)重。
[0003]為此，人們希望新型的半導(dǎo)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(jìn)行蝕刻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的之一是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷設(shè)計了一種可以對晶圓整體進(jìn)行均勻蝕刻的半導(dǎo)體加工裝置。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)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(jìn)給管和溫度控制系統(tǒng)，所述半導(dǎo)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(tǒng)采集藥液和晶圓表面的溫度數(shù)據(jù)，在濕法蝕刻工藝階段保持二者的溫差在rc范圍內(nèi)，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°C以上。
[0006]優(yōu)選地，所述加熱源為色溫較高的光學(xué)加熱源。
[0007]優(yōu)選地，所述光學(xué)加熱源為水銀燈、氣體放電燈、鹵素?zé)艋蚣t外加熱源。
[0008]優(yōu)選地，所述密封蓋選用高透熱率材料制成。
[0009]所述高透熱率材料的熱量透過率在80%以上。
[0010]優(yōu)選地，所述高透熱率材料為玻璃或石英。
[0011]所述晶圓夾盤具有內(nèi)置加熱器。
[0012]所述溫度控制系統(tǒng)包括溫度傳感器、溫度控制器和計算機(jī)。
[0013]所述溫度控制系統(tǒng)可以單獨(dú)控制加熱源、內(nèi)置加熱器和管路加熱裝置。
[0014]可選地，所述加熱源的個數(shù)為一個。
[0015]優(yōu)選地，所述加熱源位于工藝腔外部的正上方。
[0016]可選地，所述加熱源的個數(shù)為兩個或兩個以上。
[0017]優(yōu)選地，所述加熱源在工藝腔外部規(guī)則排布。
[0018]本發(fā)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:
[0019]提供一工藝腔，所述工藝腔配備有熱能供應(yīng)裝置和溫度控制系統(tǒng)，所述溫度控制系統(tǒng)測量藥液和晶圓表面的溫度，并通過調(diào)控?zé)崮芄?yīng)裝置來實現(xiàn)對二者溫度的控制；
[0020]通入預(yù)液預(yù)濕潤晶圓；
[0021]打開溫度控制系統(tǒng)，采集藥液與晶圓表面的溫度數(shù)據(jù)；
[0022]溫度控制系統(tǒng)根據(jù)采集到的溫度數(shù)據(jù)分別加熱藥液和晶圓直至達(dá)到藥液的活性溫度，并在此溫度下保持恒定；
[0023]溫度控制系統(tǒng)實時調(diào)控藥液和晶圓表面溫度，使二者之間的溫度差始終不超過
rc ；
[0024]滴入藥液，濕法蝕刻；
[0025]蝕刻工藝完成，停止對藥液的供給；
[0026]通入后清洗液并清洗晶圓；
[0027]增大熱能供應(yīng)裝置對晶圓的加熱強(qiáng)度，迅速提升晶圓表面溫度進(jìn)行干燥；
[0028]完成晶圓的干燥處理。
[0029]其中的熱能供應(yīng)裝置包括針對藥液的管路加熱裝置以及針對晶圓的加熱源和內(nèi)置加熱器。
[0030]其中，所述后清洗液為DIW，通過DIW沖洗，所述后清洗液把藥液沖洗干凈。
[0031]其中進(jìn)一步包括:在干燥階段，加快晶圓轉(zhuǎn)速，并充入惰性氣體。
[0032]綜合上述技術(shù)方案，可以看到，本發(fā)明的加工裝置及工藝方法可以保證半導(dǎo)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(dāng)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(nèi)的刻蝕均勻度。
【附圖說明】
[0033]圖1是本發(fā)明第一實施例的半導(dǎo)體加工裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2是本發(fā)明第二實施例的半導(dǎo)體加工裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖3是俯視本發(fā)明第二實施例的半導(dǎo)體加工裝置時氙氣燈排布位置的示意圖；
[0036]圖4是本發(fā)明工藝方法的步驟框圖。
[0037]標(biāo)注說明:
[0038]11、工藝腔12、石英密封蓋13、藥液供給管
[0039]14、管路加熱裝置15、晶圓16、晶圓夾盤
[0040]17、水銀燈18、溫度控制系統(tǒng) 19、內(nèi)置加熱器
[0041]20、洗液進(jìn)給管22、玻璃密封蓋27、氙氣燈
[0042]27a?f、氙氣燈
【具體實施方式】
[0043]為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所達(dá)成目的及功效，下面將結(jié)合實施例并配合圖式予以詳細(xì)說明。
[0044]如圖1所示，是本發(fā)明所述半導(dǎo)體加工裝置的第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。該加工裝置包括工藝腔11，石英密封蓋12，藥液供給管13，晶圓夾盤16，洗液進(jìn)給管20和溫度控制系統(tǒng)18，該半導(dǎo)體加工裝置的正上方安裝有一個加熱源，所述加熱源是光學(xué)加熱源，更具體地說，是一盞水銀燈17。所述水銀燈17處在石英密封蓋12的中心位置。所述晶圓夾盤16上夾持有晶圓15，另該晶圓夾盤16具有一內(nèi)置加熱器19，可以與水銀燈17共同配合，在蝕刻和干燥階段從晶圓15的背面對晶圓15進(jìn)行加熱。所述內(nèi)置加熱器19接受溫度控制系統(tǒng)18的控制。所述藥液供給管13的外部包覆有管路加熱裝置14，用于補(bǔ)償藥液在傳輸過程中的熱量損失，實時控制管內(nèi)藥液的溫度處50°C左右。所述藥液例如可以是氫氟酸。所述溫度控制系統(tǒng)18連接管路加熱裝置14和加熱源，即水銀燈17，并實時監(jiān)測藥液和晶圓15表面的溫度數(shù)據(jù)。所述密封蓋12為由石英制作而成的圓形蓋板，其本身并不吸收或損耗過多的由水銀燈17輻射產(chǎn)生的熱量，具有良好的熱穿透性能。所述水銀燈17照射產(chǎn)生的80%以上的熱量均透過石英密封蓋12，傳遞至晶圓15表面，起到加熱晶圓15的作用。所述溫度控制系統(tǒng)18包括溫度傳感器、溫度控制器和計算機(jī)。所述溫度控制系統(tǒng)18根據(jù)采集到的管內(nèi)藥液溫度和晶圓15表面的溫度數(shù)據(jù)，在濕法蝕刻工藝過程中對管路加熱裝置14、內(nèi)置加熱器19的加熱強(qiáng)度和水銀燈17的亮度做出相應(yīng)的調(diào)節(jié)，控制管內(nèi)藥液與晶圓15表面的溫度趨于相同，保持二者的溫度差在1°C左右，并將二者的溫度維持在50°C左右為佳。當(dāng)二者的溫度差超過1°C時，將有可能導(dǎo)致晶圓15片內(nèi)的均勻度失衡。所述溫度控制系統(tǒng)18對管路加熱裝置14、內(nèi)置加熱器19和水銀燈17功率的調(diào)控是相互獨(dú)立的，其可以同時調(diào)節(jié)管路加熱裝置14、內(nèi)置加熱器19的加熱速率和水銀燈17的功率，也可單獨(dú)調(diào)控三者者的其中之一。進(jìn)入干燥階段后，所述溫度控制系統(tǒng)18大幅度提高水銀燈17的功率，進(jìn)而迅速提升晶圓15表面的溫度至80°C以上的某一溫度，較佳地，溫度范圍在100°C到300°C之間，這樣液體可以迅速氣化，離開硅片表面，提高了干燥效率，減少時間，高效快速的完成對晶圓15的干燥處理。
[0045]圖2至圖3展示了本發(fā)明所述半導(dǎo)體加工裝置的第二實施例的結(jié)構(gòu)特征。如圖2所示，一種半導(dǎo)體加工裝置，包括工藝腔11、玻璃密封蓋22、藥液供給管13、晶圓夾盤16、洗液進(jìn)給管20和溫度控制系統(tǒng)18，該半導(dǎo)體加工裝置的上方和側(cè)方安裝有六個加熱源，所述