一种改善晶圆腐蚀非均匀性的装置的制造方法

文档序号:10037152阅读:601来源:国知局
一种改善晶圆腐蚀非均匀性的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及半导体集成电路加工清洗设备领域,更具体地,涉及一种改善晶圆腐蚀非均匀性的装置。
【背景技术】
[0002]在半导体集成电路的制造工艺过程中,半导体晶圆通常都会经过诸如薄膜沉积、刻蚀、抛光等多道工艺步骤。而这些工艺步骤就成为沾污物产生的重要场所。为了保持晶圆表面的清洁状态,消除在各个工艺步骤中沉积在晶圆表面的沾污物,必须对经受了每道工艺步骤后的晶圆表面进行清洗处理。因此,清洗工艺成为集成电路制作过程中最普遍的工艺步骤,其目的在于有效地控制各步骤的沾污水平,以实现各工艺步骤的目标。
[0003]在湿法腐蚀和湿法清洗工艺过程中,会用到大量的化学药液,利用化学药液的腐蚀特性,实现去除特定材料或者去除污染物的目的。在单片湿法设备上,是利用喷淋臂结构喷射化学药液至旋转的晶圆表面,实现腐蚀或清洗的目的。
[0004]然而,由于晶圆旋转时有径向的线速度差异,晶圆中心的线速度较低,导致产生清洗药液液膜较厚、药液滞留时间也相对较长的现象。这种情况容易造成晶圆中心的腐蚀速率大于晶圆边缘,使腐蚀后的晶圆表面形成中心凹陷的锅状,腐蚀均一性较差,如图1所不O
[0005]晶圆表面的不均匀腐蚀,会直接影响后续工艺的质量,从而导致集成电路芯片的性能变差,产品合格率下降。因此,解决晶圆腐蚀非均匀性的问题,就成为本领域技术人员亟待解决的课题。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷,提供一种改善晶圆腐蚀非均匀性的装置,以解决清洗时晶圆中心腐蚀速率大于晶圆边缘的腐蚀均一性较差的问题。
[0007]为实现上述目的,本实用新型的技术方案如下:
[0008]—种改善晶圆腐蚀非均匀性的装置,包括:
[0009]温度监测单元,用于对单片湿法设备中作水平旋转清洗的晶圆表面进行温度监测,并将温度监测数据发送至温度扫描结果处理单元;
[0010]脉冲激光加热单元,用于提供垂直并覆盖晶圆整个表面的脉冲激光光束,对晶圆表面进行加热,其脉冲激光光束能量及在脉冲激光光束水平截面内的能量分布可调;
[0011]温度扫描结果处理单元,将接收的温度监测数据转化成晶圆表面的实际温度场分布,并与储存的对应工艺所需的理论温度场分布进行比对,判断是否满足工艺所需条件,当不满足时,控制调节脉冲激光加热单元的脉冲激光光束能量在光束水平截面内的对应能量分布高低,使经过其加热后的晶圆表面实际温度场分布与工艺所需的理论温度场分布相吻入口 O
[0012]优选地,所述温度监测单元设有计时器,所述计时器用于将从当前晶圆表面温度监测开始后的时间长度与温度监测单元设定的晶圆表面温度监测间隔时间进行比较,并在当监测开始后的时间长度大于或等于设定的监测间隔时间时,触发温度监测单元作新一次的晶圆表面温度监测,同时计时器清零,重新开始计时。
[0013]优选地,所述温度监测单元设于晶圆的上方或斜上方,其探测面积覆盖整个晶圆表面。
[0014]优选地,所述温度监测单元为一个温度传感器或多个温度传感器的组合,其通过对晶圆表面进行温度扫描,以对晶圆表面进行温度监测,并将温度监测数据发送至温度扫描结果处理单元。
[0015]优选地,所述脉冲激光加热单元包括依次耦合的脉冲激光器、激光脉冲整形器和激光扩束镜,所述脉冲激光器用于产生脉冲激光光束,其脉冲激光光束的能量可调;所述激光脉冲整形器用于调整脉冲激光光束能量在脉冲激光光束截面内的能量分布,使其与工艺所需的理论温度场分布相吻合;所述激光扩束镜用于将脉冲激光光束进行与晶圆直径相吻合的扩束,同时减少激光光束的发射角。
[0016]优选地,所述脉冲激光器、激光脉冲整形器和激光扩束镜之间设有反射镜,用于将脉冲激光器产生的脉冲激光光束引导至晶圆的正上方,并垂直射向晶圆表面。
[0017]优选地,所述脉冲激光器所产生的脉冲激光波长位于晶圆材料的吸收峰范围内。
[0018]优选地,所述激光扩束镜设于晶圆的正上方。
[0019]优选地,所述激光扩束镜在晶圆的正上方依次设置一至若干个,用于进行一级扩束至多级扩束。
[0020]从上述技术方案可以看出,本实用新型通过利用温度监测单元和温度扫描结果处理单元实时监测晶圆表面温度分布情况,并根据温度扫描结果控制脉冲激光加热单元改变脉冲激光能量在激光光束截面内的分布情况,实现对晶圆表面局部区域的温度调整,从而解决了化学药液膜厚不均匀分布带来的腐蚀非均匀性问题,改善了工艺效果,并提高了芯片质量。
【附图说明】
[0021]图1是现有单片湿法清洗和单片湿法刻蚀工艺过程导致的晶圆非均匀腐蚀现象的剖面结构示意图;
[0022]图2是本实用新型一较佳实施例的一种改善晶圆腐蚀非均匀性的装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图,对本实用新型的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0024]需要说明的是,在下述的【具体实施方式】中,在详述本实用新型的实施方式时,为了清楚地表示本实用新型的结构以便于说明,特对附图中的结构不依照一般比例绘图,并进行了局部放大、变形及简化处理,因此,应避免以此作为对本实用新型的限定来加以理解。
[0025]在以下本实用新型的【具体实施方式】中,请参阅图2,图2是本实用新型一较佳实施例的一种改善晶圆腐蚀非均匀性的装置结构示意图。如图2所示,本实用新型的一种改善晶圆腐蚀非均匀性的装置,应用于单片湿法设备中,对旋转中的晶圆进行表面清洗时的腐蚀均匀性控制,包括:温度监测单元7、脉冲激光加热单元1、4、10和温度扫描结果处理单元
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[0026]当需要对晶圆进行湿法腐蚀和湿法清洗工艺时,将晶圆8通过固定装置(图略,可参考现有技术)放置在单片湿法设备内的旋转体(图略,可参考现有技术)上,在电机9的带动下,随旋转体作水平旋转运动。晶圆的转动速度可由计算机程序进行调控。
[0027]在晶圆8的转动过程中,由于沿晶圆半径方向存在着线速度的差异,这会导致化学药液在晶圆表面形成一个厚度非均匀分布的薄膜。在薄膜较厚的位置,晶圆表面的微腐蚀速率较快;而在薄膜较薄的位置,晶圆表面的微腐蚀速率较慢。另一方面,化学药液的腐蚀速率与化学药液的使用温度有着直接的关系,温度升高,腐蚀速率加快,温度降低,腐蚀速率减慢。
[0028]因此,我们可以利用温度补偿的方式来弥补晶圆表面化学药液非均匀分布所带来的非均匀腐蚀的问题。也即分别在化学药液膜厚较薄和薄膜厚度较厚的位置,使晶圆具有不同的温度场分布(即理论温度场分布),实现均匀腐蚀的目的。在计算机程序内,预存入工艺过程中所需要形成的温度场分布,以便可以与晶圆表面的实际温度场分布进行比对。
[0029]请参阅图2。温度监测单元7用于对单片湿法设备中作水平旋转清洗的晶圆8表面温度进行监测,并将温度监测数据发送至温度扫描结果处理单元6。作为一可选的实施方式,温度监测单元可以采用一个温度传感器或多个温度传感器组合7的形式,通过对晶圆表面进行温度扫描,以对晶圆表面进行温度实时监测,并将温度监测数据发送至温度扫描结果处理单元6。温度传感器7可安置在晶圆8的上方或斜上方,单个温度传感器的探测面积或多个温度传感器的组合探测面积可以覆盖整个晶圆8表面的范围(如图示的点虚线所指)。
[0030]可以通过设定使温度传感器7每隔一定时间自动监测晶圆8表面上每个区域的温度数据(间隔时间可由操作人员进行设定),并将监测结果发送至温度扫描结果处理单元6。
[0031]作为一优选的实施方式,还可以将温度传感器7与计时器(图略)进行连接,例如,可在温度传感器内置计时器,计时器可用于记录从当前晶圆表面温度监测开始后的时间长度,并将该时间长度与上述温度传感器设定的晶圆表面温度监测间隔时间进行比较,当计时器监测开始后的时间长度大于或等于设定的晶圆监测间隔时间(每次扫描的时间间隔)时,即可触发温度传感器开始新一次的晶圆表面温度监测;同时计时器清零,重新开始计时。
[0032]请继续参阅图2。脉冲激光加热单元1、4、10用于提供垂直并覆盖晶圆8整个表面的脉冲激光光束,对晶圆表面进行加热,其脉冲激光光束能量及在脉冲激光光束水平截面内的能量分布可调。
[0033]作为一优选的实施方式,脉冲激光加热单元可包括依次耦合的脉冲激光器1、激光脉冲整形器4和激光扩束镜10。其中,脉冲激光器I用于产生脉冲激光光束,其脉冲激光光束的能量可调,并且,可令其激光波长位于晶圆材料的吸收
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