一种半导体加工装置和加工半导体工件的工艺方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体电子领域，尤其涉及一种半导体加工装置及加工半导体工件的工艺方法。
【背景技术】
[0002]半导体元器件的制造需要经历多个不同的处理步骤，在湿法工艺当中，提高药液的刻蚀速率、控制晶圆片内的均匀度一直是半导体厂家所关注的焦点之一。通过加热来提高药液的温度能够明显提升刻蚀速率，如提高HF，臭氧水等刻蚀药液的温度，但是药液的刻蚀速率对温度极为敏感，其通常随温度以指数形式变化。而现在的机台一般不对晶圆表面的温度进行控制，这样，当加热过的药液通过供给管滴至晶圆中心的表面时，由于张力的作用会促使药液由晶圆中心向四周扩散，此过程中，由于热量以其他形式的能量耗散，造成了晶圆表面的温度中心高、边缘低，进而会使中心的刻蚀速率高于边缘，对晶圆的均匀度造成不利影响。在加工大尺寸晶圆的情况下，这一问题会更加严重。
[0003]为此，人们希望新型的半导体加工装置和工艺能够确保晶圆表面的温度各处趋于一致，以便药液能够以一个均一的速率对晶圆整体进行蚀刻。
【发明内容】
[0004]本发明的目的之一是针对上述现有技术中存在的缺陷设计了一种可以对晶圆整体进行均匀蚀刻的半导体加工装置。
[0005]为达到上述目的，本发明提供了一种半导体加工装置，包括工艺腔、密封盖、药液供给管、晶圆夹盘、洗液进给管和温度控制系统，所述半导体加工装置的工艺腔外部安装有加热源，所述药液供给管外包覆有管路加热装置，所述温度控制系统采集药液和晶圆表面的温度数据，在湿法蚀刻工艺阶段保持二者的温差在rc范围内，在干燥阶段迅速提升晶圆温度至某一较高的温度，一般来讲该温度在80°C以上。
[0006]优选地，所述加热源为色温较高的光学加热源。
[0007]优选地，所述光学加热源为水银灯、气体放电灯、卤素灯或红外加热源。
[0008]优选地，所述密封盖选用高透热率材料制成。
[0009]所述高透热率材料的热量透过率在80%以上。
[0010]优选地，所述高透热率材料为玻璃或石英。
[0011]所述晶圆夹盘具有内置加热器。
[0012]所述温度控制系统包括温度传感器、温度控制器和计算机。
[0013]所述温度控制系统可以单独控制加热源、内置加热器和管路加热装置。
[0014]可选地，所述加热源的个数为一个。
[0015]优选地，所述加热源位于工艺腔外部的正上方。
[0016]可选地，所述加热源的个数为两个或两个以上。
[0017]优选地，所述加热源在工艺腔外部规则排布。
[0018]本发明基于所述加工装置的思路还公开了一种加工方法，其步骤包括:
[0019]提供一工艺腔，所述工艺腔配备有热能供应装置和温度控制系统，所述温度控制系统测量药液和晶圆表面的温度，并通过调控热能供应装置来实现对二者温度的控制；
[0020]通入预液预湿润晶圆；
[0021]打开温度控制系统，采集药液与晶圆表面的温度数据；
[0022]温度控制系统根据采集到的温度数据分别加热药液和晶圆直至达到药液的活性温度，并在此温度下保持恒定；
[0023]温度控制系统实时调控药液和晶圆表面温度，使二者之间的温度差始终不超过
rc ；
[0024]滴入药液，湿法蚀刻；
[0025]蚀刻工艺完成，停止对药液的供给；
[0026]通入后清洗液并清洗晶圆；
[0027]增大热能供应装置对晶圆的加热强度，迅速提升晶圆表面温度进行干燥；
[0028]完成晶圆的干燥处理。
[0029]其中的热能供应装置包括针对药液的管路加热装置以及针对晶圆的加热源和内置加热器。
[0030]其中，所述后清洗液为DIW，通过DIW冲洗，所述后清洗液把药液冲洗干净。
[0031]其中进一步包括:在干燥阶段，加快晶圆转速，并充入惰性气体。
[0032]综合上述技术方案，可以看到，本发明的加工装置及工艺方法可以保证半导体晶圆在湿法蚀刻的过程中药液温度与晶圆表面温度近乎相同，当药液滴至晶圆表面后，晶圆各处能够以一个均一的速率完成刻蚀过程，从而确保了晶圆片内的刻蚀均匀度。
【附图说明】
[0033]图1是本发明第一实施例的半导体加工装置的结构示意图；
[0034]图2是本发明第二实施例的半导体加工装置的结构示意图；
[0035]图3是俯视本发明第二实施例的半导体加工装置时氙气灯排布位置的示意图；
[0036]图4是本发明工艺方法的步骤框图。
[0037]标注说明:
[0038]11、工艺腔12、石英密封盖13、药液供给管
[0039]14、管路加热装置15、晶圆16、晶圆夹盘
[0040]17、水银灯18、温度控制系统 19、内置加热器
[0041]20、洗液进给管22、玻璃密封盖27、氙气灯
[0042]27a?f、氙气灯
【具体实施方式】
[0043]为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合图式予以详细说明。
[0044]如图1所示，是本发明所述半导体加工装置的第一实施例的结构示意图。该加工装置包括工艺腔11，石英密封盖12，药液供给管13，晶圆夹盘16，洗液进给管20和温度控制系统18，该半导体加工装置的正上方安装有一个加热源，所述加热源是光学加热源，更具体地说，是一盏水银灯17。所述水银灯17处在石英密封盖12的中心位置。所述晶圆夹盘16上夹持有晶圆15，另该晶圆夹盘16具有一内置加热器19，可以与水银灯17共同配合，在蚀刻和干燥阶段从晶圆15的背面对晶圆15进行加热。所述内置加热器19接受温度控制系统18的控制。所述药液供给管13的外部包覆有管路加热装置14，用于补偿药液在传输过程中的热量损失，实时控制管内药液的温度处50°C左右。所述药液例如可以是氢氟酸。所述温度控制系统18连接管路加热装置14和加热源，即水银灯17，并实时监测药液和晶圆15表面的温度数据。所述密封盖12为由石英制作而成的圆形盖板，其本身并不吸收或损耗过多的由水银灯17辐射产生的热量，具有良好的热穿透性能。所述水银灯17照射产生的80%以上的热量均透过石英密封盖12，传递至晶圆15表面，起到加热晶圆15的作用。所述温度控制系统18包括温度传感器、温度控制器和计算机。所述温度控制系统18根据采集到的管内药液温度和晶圆15表面的温度数据，在湿法蚀刻工艺过程中对管路加热装置14、内置加热器19的加热强度和水银灯17的亮度做出相应的调节，控制管内药液与晶圆15表面的温度趋于相同，保持二者的温度差在1°C左右，并将二者的温度维持在50°C左右为佳。当二者的温度差超过1°C时，将有可能导致晶圆15片内的均匀度失衡。所述温度控制系统18对管路加热装置14、内置加热器19和水银灯17功率的调控是相互独立的，其可以同时调节管路加热装置14、内置加热器19的加热速率和水银灯17的功率，也可单独调控三者者的其中之一。进入干燥阶段后，所述温度控制系统18大幅度提高水银灯17的功率，进而迅速提升晶圆15表面的温度至80°C以上的某一温度，较佳地，温度范围在100°C到300°C之间，这样液体可以迅速气化，离开硅片表面，提高了干燥效率，减少时间，高效快速的完成对晶圆15的干燥处理。
[0045]图2至图3展示了本发明所述半导体加工装置的第二实施例的结构特征。如图2所示，一种半导体加工装置，包括工艺腔11、玻璃密封盖22、药液供给管13、晶圆夹盘16、洗液进给管20和温度控制系统18，该半导体加工装置的上方和侧方安装有六个加热源，所述