一種改善晶圓腐蝕非均勻性的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體集成電路加工清洗設(shè)備領(lǐng)域，更具體地，涉及一種改善晶圓腐蝕非均勻性的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體集成電路的制造工藝過(guò)程中，半導(dǎo)體晶圓通常都會(huì)經(jīng)過(guò)諸如薄膜沉積、刻蝕、拋光等多道工藝步驟。而這些工藝步驟就成為沾污物產(chǎn)生的重要場(chǎng)所。為了保持晶圓表面的清潔狀態(tài)，消除在各個(gè)工藝步驟中沉積在晶圓表面的沾污物，必須對(duì)經(jīng)受了每道工藝步驟后的晶圓表面進(jìn)行清洗處理。因此，清洗工藝成為集成電路制作過(guò)程中最普遍的工藝步驟，其目的在于有效地控制各步驟的沾污水平，以實(shí)現(xiàn)各工藝步驟的目標(biāo)。
[0003]在濕法腐蝕和濕法清洗工藝過(guò)程中，會(huì)用到大量的化學(xué)藥液，利用化學(xué)藥液的腐蝕特性，實(shí)現(xiàn)去除特定材料或者去除污染物的目的。在單片濕法設(shè)備上，是利用噴淋臂結(jié)構(gòu)噴射化學(xué)藥液至旋轉(zhuǎn)的晶圓表面，實(shí)現(xiàn)腐蝕或清洗的目的。
[0004]然而，由于晶圓旋轉(zhuǎn)時(shí)有徑向的線(xiàn)速度差異，晶圓中心的線(xiàn)速度較低，導(dǎo)致產(chǎn)生清洗藥液液膜較厚、藥液滯留時(shí)間也相對(duì)較長(zhǎng)的現(xiàn)象。這種情況容易造成晶圓中心的腐蝕速率大于晶圓邊緣，使腐蝕后的晶圓表面形成中心凹陷的鍋狀，腐蝕均一性較差，如圖1所不O
[0005]晶圓表面的不均勻腐蝕，會(huì)直接影響后續(xù)工藝的質(zhì)量，從而導(dǎo)致集成電路芯片的性能變差，產(chǎn)品合格率下降。因此，解決晶圓腐蝕非均勻性的問(wèn)題，就成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的課題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種改善晶圓腐蝕非均勻性的裝置，以解決清洗時(shí)晶圓中心腐蝕速率大于晶圓邊緣的腐蝕均一性較差的問(wèn)題。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0008]—種改善晶圓腐蝕非均勻性的裝置，包括:
[0009]溫度監(jiān)測(cè)單元，用于對(duì)單片濕法設(shè)備中作水平旋轉(zhuǎn)清洗的晶圓表面進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)，并將溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送至溫度掃描結(jié)果處理單元；
[0010]脈沖激光加熱單元，用于提供垂直并覆蓋晶圓整個(gè)表面的脈沖激光光束，對(duì)晶圓表面進(jìn)行加熱，其脈沖激光光束能量及在脈沖激光光束水平截面內(nèi)的能量分布可調(diào)；
[0011]溫度掃描結(jié)果處理單元，將接收的溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成晶圓表面的實(shí)際溫度場(chǎng)分布，并與儲(chǔ)存的對(duì)應(yīng)工藝所需的理論溫度場(chǎng)分布進(jìn)行比對(duì)，判斷是否滿(mǎn)足工藝所需條件，當(dāng)不滿(mǎn)足時(shí)，控制調(diào)節(jié)脈沖激光加熱單元的脈沖激光光束能量在光束水平截面內(nèi)的對(duì)應(yīng)能量分布高低，使經(jīng)過(guò)其加熱后的晶圓表面實(shí)際溫度場(chǎng)分布與工藝所需的理論溫度場(chǎng)分布相吻入口 O
[0012]優(yōu)選地，所述溫度監(jiān)測(cè)單元設(shè)有計(jì)時(shí)器，所述計(jì)時(shí)器用于將從當(dāng)前晶圓表面溫度監(jiān)測(cè)開(kāi)始后的時(shí)間長(zhǎng)度與溫度監(jiān)測(cè)單元設(shè)定的晶圓表面溫度監(jiān)測(cè)間隔時(shí)間進(jìn)行比較，并在當(dāng)監(jiān)測(cè)開(kāi)始后的時(shí)間長(zhǎng)度大于或等于設(shè)定的監(jiān)測(cè)間隔時(shí)間時(shí)，觸發(fā)溫度監(jiān)測(cè)單元作新一次的晶圓表面溫度監(jiān)測(cè)，同時(shí)計(jì)時(shí)器清零，重新開(kāi)始計(jì)時(shí)。
[0013]優(yōu)選地，所述溫度監(jiān)測(cè)單元設(shè)于晶圓的上方或斜上方，其探測(cè)面積覆蓋整個(gè)晶圓表面。
[0014]優(yōu)選地，所述溫度監(jiān)測(cè)單元為一個(gè)溫度傳感器或多個(gè)溫度傳感器的組合，其通過(guò)對(duì)晶圓表面進(jìn)行溫度掃描，以對(duì)晶圓表面進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)，并將溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送至溫度掃描結(jié)果處理單元。
[0015]優(yōu)選地，所述脈沖激光加熱單元包括依次耦合的脈沖激光器、激光脈沖整形器和激光擴(kuò)束鏡，所述脈沖激光器用于產(chǎn)生脈沖激光光束，其脈沖激光光束的能量可調(diào)；所述激光脈沖整形器用于調(diào)整脈沖激光光束能量在脈沖激光光束截面內(nèi)的能量分布，使其與工藝所需的理論溫度場(chǎng)分布相吻合；所述激光擴(kuò)束鏡用于將脈沖激光光束進(jìn)行與晶圓直徑相吻合的擴(kuò)束，同時(shí)減少激光光束的發(fā)射角。
[0016]優(yōu)選地，所述脈沖激光器、激光脈沖整形器和激光擴(kuò)束鏡之間設(shè)有反射鏡，用于將脈沖激光器產(chǎn)生的脈沖激光光束引導(dǎo)至晶圓的正上方，并垂直射向晶圓表面。
[0017]優(yōu)選地，所述脈沖激光器所產(chǎn)生的脈沖激光波長(zhǎng)位于晶圓材料的吸收峰范圍內(nèi)。
[0018]優(yōu)選地，所述激光擴(kuò)束鏡設(shè)于晶圓的正上方。
[0019]優(yōu)選地，所述激光擴(kuò)束鏡在晶圓的正上方依次設(shè)置一至若干個(gè)，用于進(jìn)行一級(jí)擴(kuò)束至多級(jí)擴(kuò)束。
[0020]從上述技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型通過(guò)利用溫度監(jiān)測(cè)單元和溫度掃描結(jié)果處理單元實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)晶圓表面溫度分布情況，并根據(jù)溫度掃描結(jié)果控制脈沖激光加熱單元改變脈沖激光能量在激光光束截面內(nèi)的分布情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)晶圓表面局部區(qū)域的溫度調(diào)整，從而解決了化學(xué)藥液膜厚不均勻分布帶來(lái)的腐蝕非均勻性問(wèn)題，改善了工藝效果，并提高了芯片質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是現(xiàn)有單片濕法清洗和單片濕法刻蝕工藝過(guò)程導(dǎo)致的晶圓非均勻腐蝕現(xiàn)象的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例的一種改善晶圓腐蝕非均勻性的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0024]需要說(shuō)明的是，在下述的【具體實(shí)施方式】中，在詳述本實(shí)用新型的實(shí)施方式時(shí)，為了清楚地表示本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)以便于說(shuō)明，特對(duì)附圖中的結(jié)構(gòu)不依照一般比例繪圖，并進(jìn)行了局部放大、變形及簡(jiǎn)化處理，因此，應(yīng)避免以此作為對(duì)本實(shí)用新型的限定來(lái)加以理解。
[0025]在以下本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】中，請(qǐng)參閱圖2，圖2是本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例的一種改善晶圓腐蝕非均勻性的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，本實(shí)用新型的一種改善晶圓腐蝕非均勻性的裝置，應(yīng)用于單片濕法設(shè)備中，對(duì)旋轉(zhuǎn)中的晶圓進(jìn)行表面清洗時(shí)的腐蝕均勻性控制，包括:溫度監(jiān)測(cè)單元7、脈沖激光加熱單元1、4、10和溫度掃描結(jié)果處理單元
6ο
[0026]當(dāng)需要對(duì)晶圓進(jìn)行濕法腐蝕和濕法清洗工藝時(shí)，將晶圓8通過(guò)固定裝置(圖略，可參考現(xiàn)有技術(shù))放置在單片濕法設(shè)備內(nèi)的旋轉(zhuǎn)體(圖略，可參考現(xiàn)有技術(shù))上，在電機(jī)9的帶動(dòng)下，隨旋轉(zhuǎn)體作水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。晶圓的轉(zhuǎn)動(dòng)速度可由計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行調(diào)控。
[0027]在晶圓8的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，由于沿晶圓半徑方向存在著線(xiàn)速度的差異，這會(huì)導(dǎo)致化學(xué)藥液在晶圓表面形成一個(gè)厚度非均勻分布的薄膜。在薄膜較厚的位置，晶圓表面的微腐蝕速率較快；而在薄膜較薄的位置，晶圓表面的微腐蝕速率較慢。另一方面，化學(xué)藥液的腐蝕速率與化學(xué)藥液的使用溫度有著直接的關(guān)系，溫度升高，腐蝕速率加快，溫度降低，腐蝕速率減慢。
[0028]因此，我們可以利用溫度補(bǔ)償?shù)姆绞絹?lái)彌補(bǔ)晶圓表面化學(xué)藥液非均勻分布所帶來(lái)的非均勻腐蝕的問(wèn)題。也即分別在化學(xué)藥液膜厚較薄和薄膜厚度較厚的位置，使晶圓具有不同的溫度場(chǎng)分布(即理論溫度場(chǎng)分布)，實(shí)現(xiàn)均勻腐蝕的目的。在計(jì)算機(jī)程序內(nèi)，預(yù)存入工藝過(guò)程中所需要形成的溫度場(chǎng)分布，以便可以與晶圓表面的實(shí)際溫度場(chǎng)分布進(jìn)行比對(duì)。
[0029]請(qǐng)參閱圖2。溫度監(jiān)測(cè)單元7用于對(duì)單片濕法設(shè)備中作水平旋轉(zhuǎn)清洗的晶圓8表面溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并將溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送至溫度掃描結(jié)果處理單元6。作為一可選的實(shí)施方式，溫度監(jiān)測(cè)單元可以采用一個(gè)溫度傳感器或多個(gè)溫度傳感器組合7的形式，通過(guò)對(duì)晶圓表面進(jìn)行溫度掃描，以對(duì)晶圓表面進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送至溫度掃描結(jié)果處理單元6。溫度傳感器7可安置在晶圓8的上方或斜上方，單個(gè)溫度傳感器的探測(cè)面積或多個(gè)溫度傳感器的組合探測(cè)面積可以覆蓋整個(gè)晶圓8表面的范圍(如圖示的點(diǎn)虛線(xiàn)所指)。
[0030]可以通過(guò)設(shè)定使溫度傳感器7每隔一定時(shí)間自動(dòng)監(jiān)測(cè)晶圓8表面上每個(gè)區(qū)域的溫度數(shù)據(jù)(間隔時(shí)間可由操作人員進(jìn)行設(shè)定)，并將監(jiān)測(cè)結(jié)果發(fā)送至溫度掃描結(jié)果處理單元6。
[0031]作為一優(yōu)選的實(shí)施方式，還可以將溫度傳感器7與計(jì)時(shí)器(圖略)進(jìn)行連接，例如，可在溫度傳感器內(nèi)置計(jì)時(shí)器，計(jì)時(shí)器可用于記錄從當(dāng)前晶圓表面溫度監(jiān)測(cè)開(kāi)始后的時(shí)間長(zhǎng)度，并將該時(shí)間長(zhǎng)度與上述溫度傳感器設(shè)定的晶圓表面溫度監(jiān)測(cè)間隔時(shí)間進(jìn)行比較，當(dāng)計(jì)時(shí)器監(jiān)測(cè)開(kāi)始后的時(shí)間長(zhǎng)度大于或等于設(shè)定的晶圓監(jiān)測(cè)間隔時(shí)間(每次掃描的時(shí)間間隔)時(shí)，即可觸發(fā)溫度傳感器開(kāi)始新一次的晶圓表面溫度監(jiān)測(cè)；同時(shí)計(jì)時(shí)器清零，重新開(kāi)始計(jì)時(shí)。
[0032]請(qǐng)繼續(xù)參閱圖2。脈沖激光加熱單元1、4、10用于提供垂直并覆蓋晶圓8整個(gè)表面的脈沖激光光束，對(duì)晶圓表面進(jìn)行加熱，其脈沖激光光束能量及在脈沖激光光束水平截面內(nèi)的能量分布可調(diào)。
[0033]作為一優(yōu)選的實(shí)施方式，脈沖激光加熱單元可包括依次耦合的脈沖激光器1、激光脈沖整形器4和激光擴(kuò)束鏡10。其中，脈沖激光器I用于產(chǎn)生脈沖激光光束，其脈沖激光光束的能量可調(diào)，并且，可令其激光波長(zhǎng)位于晶圓材料的吸收