专利名称：半导体制造装置及半导体元件制造方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体制造装置及半导体元件制造方法，尤其是涉及形成在CMP工序时可防止半导体晶片边缘部位被过度抛光的护圈的半导体制造装置及半导体元件制造方法。
背景技术：
通常，利用CMP(Chemical Mechanical Polishing)工序作为用于绝缘膜的平坦化工序及金属膜的镶嵌(Damascene)工序的方法。
CMP工序利用膏剂与垫(Pad)的摩擦力作为加工半导体晶片的晶片表面的方法，利用膏剂、垫、背膜(Backing Film)、钻石调节剂(Diamond Conditioner)等多种消耗品，把想要加工的半导体晶片表面紧贴在垫上进行加工，通过垫与晶片之间的压力分布来改变抛光(Polishing)特性。
调节晶片后部分的压力可以作为维持敷层(blanket)晶片内抛光量均匀的方法，调节位于CMP装备外围的固定环(Retainer Ring)的压力可以作为控制边缘(Edge)部分抛光量的方法。但是，存在因芯片布局(Chip Layout)、图案密度(density)及图案高度(height)等产生的抛光特性难以调节的问题。
作为在CMP工序以前的半导体元件的形成方法在半导体晶片上部蒸镀规定的薄膜，通过照相及蚀刻工序形成规定图案。
此时，在进行蚀刻工序前，为了抑制光刻胶的污染及生成微粒，从通过照相工序在半导体晶片上涂布的光刻胶中洗净涂布在半导体晶片边缘部位上的光刻胶。
下面，参照附图来详细说明蚀刻工序及照相工序。
参照图1a，为了在CMP工序以前形成图案，在半导体晶片10的上部蒸镀规定的绝缘膜后，利用照相及蚀刻工序来形成规定的图案。
此时，照相(photo)工序在半导体晶片10的上部蒸镀规定的绝缘膜，在绝缘膜上部依次涂布防反射层及光刻胶后，对半导体晶片的边缘部位12进行洗净工序，去除残留在边缘部位12中的光刻胶，利用掩膜形成光刻胶石印图画后，进行反应性离子蚀刻(RIEReactive Ion Etching)工序，形成规定图案11。
通常，离子蚀刻工序为了全面露出晶片，蚀刻没有光刻胶的图案区域和洗净光刻胶的半导体晶片的边缘部位12，所以形成对应于蚀刻量的阶梯差。
在离子蚀刻工序生成的图案11上蒸镀规定膜后，若进行CMP工序，则在洗净光刻胶的边缘部位12的阶梯差部位进行过度抛光，如图1b所示，存在损伤半导体晶片10的问题。
为了防止损伤半导体晶片10，利用伪芯片(Dummy Chip)，但这成为半导体元件产额减少的主要原因，若不冼净光刻胶，则可防止半导体晶片边缘部位被损伤，但在半导体晶片的转移中不仅存在因光刻胶产生的污染、而且在半导体晶片的边缘部位形成微粒。
发明内容
本发明的目的在于解决这种现有技术的问题，提供一种在蚀刻工序时利用夹具来抑制半导体晶片的边缘部位被蚀刻的半导体制造装置。
本发明的另一目的在于提供一种在蚀刻工序时利用遮蔽环来抑制半导体晶片的边缘部位被蚀刻的半导体制造装置。
本发明的再一目的在于在半导体晶片的边缘部位形成护圈，防止在以后进行的CMP工序中边缘部位与图案之间的阶梯差起的过度抛光的半导体制造方法。
为了实现上述目的，本发明对于固定在上部蒸镀规定薄膜的半导体晶片的晶片卡盘，和向上述半导体晶片注入蚀刻气体后形成规定图案的工序室，还具有安装在固定于上述晶片卡盘上的半导体晶片的边缘部位防止上述边缘部位被蚀刻的夹具。
为了实现本发明的另一目的，本发明对于固定在上部蒸镀规定薄膜的半导体晶片的晶片卡盘；和向上述半导体晶片注入蚀刻气体后形成规定图案的工序室，具有安装在距固定于上述晶片卡盘上的半导体晶片上侧一定距离防止上述半导体晶片的边缘部位被蚀刻的遮蔽环(shadow ring)。
为了实现本发明的再一目的，本发明的利用在上部形成规定薄膜的半导体晶片的半导体元件制造方法具有在上述薄膜上部涂布光刻胶后，去除涂布在上述半导体晶片边缘部位的上述光刻胶的第一工序；用规定的蚀刻气体蚀刻去除上述光刻胶后的半导体晶片边缘部位以外的半导体晶片，形成规定图案的第二工序；在形成上述图案的同时、在上述半导体晶片的边缘部位形成护圈的第三工序；使上述规定图案和形成护圈的半导体晶片平坦并形成半导体元件的第四工序。
下面，从参照对本发明最佳实施例的以下说明可明确以上本发明的目的及其它特征和优点。
图1a至b是表示现有技术的半导体元件形成过程的剖面图；图2是表示本发明一理想实施例的半导体制造装置中离子蚀刻装置的工序室的剖面图；图3是表示本发明另一理想实施例的半导体制造装置中离子蚀刻装置的工序室的剖面图；图4a至b是表示本发明的半导体元件形成过程的工序图。
具体实施例方式
本发明的实施例可存在多个，下面参照附图来详细说明理想的实施例。本领域的技术人员通过该实施例可更好地理解本发明的目的、特征及优点。
参照图2，半导体制造装置在离子蚀刻工序中使用的工序室100内部由固定半导体晶片的晶片卡盘101、由该晶片卡盘101固定的半导体晶片102、为蚀刻工序向工序室100内部喷射气体的气体喷射头103及防止半导体晶片102的边缘部位在离子蚀刻工序时被蚀刻的夹具104构成。
利用半导体晶片102在形成半导体元件时，在半导体晶片102的上部蒸镀规定的薄膜后，利用照相及蚀刻工序形成规定的图案。
在半导体元件形成工序的拍摄工序中，通过抑制光刻胶污染及生成微粒的方法，洗净半导体晶片102的边缘部位，去除残留在半导体晶片102边缘部位中的光刻胶。
夹具104在蚀刻工序时固定由晶片卡盘101固定的半导体晶片102的边缘部位，在蚀刻工序进行时，为了不蚀刻由夹具104固定的边缘部位，在半导体晶片102的边缘部位形成护圈。
在蚀刻工序以后，进行用于形成半导体元件的CMP(Chemical MechanicalPolishing)工序为了利用从外部提供的膏剂与垫的摩擦力来加工半导体晶片102的表面，通过半导体晶片102中形成的元件布局、元件形成用的图案密度及图案厚度等来改变抛光特性。
这种CMP工序在形成通过蚀刻工序形成的图案蒸镀绝缘膜进行，在半导体晶片102的边缘部位上虽然产生阶梯差，但可通过半导体晶片102边缘部位中形成的护圈来防止这种阶梯差。
因此，边缘部位中形成的护圈使可使为CMP工序而蒸镀在形成于半导体晶片102上部的图案上部的绝缘膜平坦，可防止由于阶梯差而引起的边缘部位的半导体元件过度抛光，同时可提高半导体元件的可靠性及生产率。
参照图3，本发明另一实施例的工序室100由固定半导体晶片的晶片卡盘101、由晶片卡盘101固定的半导体晶片102、为蚀刻工序而向工序室100内部喷射气体的气体喷射头103及防止半导体晶片102的边缘部位在离子蚀刻工序时被蚀刻的遮蔽环105构成。
利用半导体晶片102在形成半导体元件时，在半导体晶片102的上部蒸镀规定薄膜后，利用照相及蚀刻工序来形成规定图案。
在半导体元件形成工序的照相工序中，通过抑制光刻胶污染及生成微粒的方法洗净半导体晶片102的边缘部位，去除半导体晶片102边缘部位中残留的光刻胶。
遮蔽环105在蚀刻工序时防止边缘部位被蚀刻而在半导体晶片102的边缘部位形成护环。
在蚀刻工序后，进行用于形成半导体元件的CMP工序为了利用从外部提供的膏剂与垫的摩擦力来加工半导体晶片102的表面，通过在半导体晶片102中形成的元件布局、元件形成用的图案密度及图案厚度等来改变抛光特性。
这种CMP工序在形成由蚀刻工序形成的图案后蒸镀绝缘膜进行，虽然在半导体晶片102的边缘部位产生阶梯差，但可通过半导体晶片102边缘部位中形成的护圈来防止这种阶梯。
因此，边缘部位中形成的护圈可使为CMP工序而蒸镀在图案上部的绝缘膜平坦，可防止由于阶梯差而引起的边缘部位的半导体元件过度抛光，同时可提高半导体元件的可靠性及生产率。
参照图4a至4b来说明利用具有上述结构的工序室的半导体元件的形成过程。
参照图4a，在半导体晶片200的上部蒸镀规定的薄膜，利用照相及蚀刻工序形成规定的图案210。此时，蒸镀在半导体晶片200上部的规定薄膜为氧化膜(Oxide)或SiN(氮化硅膜)等绝缘膜及Ti(钛)、TiN(氮化钛)、W(钨)、Al(铝)或Cu(铜)等导电膜。
在此，在形成图案的照相工序中，为了在半导体晶片200上部形成图案210，在薄膜上部涂布光刻胶，因此，为了抑制污染光刻胶及生成微粒，通过洗净来从半导体晶片200的上部涂布的光刻胶中去除涂布在半导体晶片102边缘部位上的光刻胶。这里，被洗净的边缘部位小于3mm。
因此，去除光刻胶后的边缘部位通过为进行蚀刻工序而设置在工序室100中的夹具104而曝露于蚀刻气体中，在进行蚀刻工序后，在由夹具104包围的边缘部位中形成护圈220。
这种护圈220通过与在蚀刻工序后进行的CMP工序中形成的图案210不形成边缘部位的阶梯，可防止边缘部位与图案210被过度抛光。
在此，作为本发明的理想实施例，例举利用夹具104来形成护圈，而在进行蚀刻工序的工序室100中在与半导体晶片室101距离规定距离的上部设置遮蔽环105，在蚀刻工序时根据蚀刻条件来保护半导体晶片100的边缘部位，并在边缘部位中形成护圈220。这与利用夹具104来形成护圈220具有同样的效果。
形成护圈220与图案210的半导体晶片200通过CMP工序，如图4b所示，形成规定的半导体元件。在CMP工序进行时，可通过护圈220来防止图案210与边缘部位的阶梯差产生的图案210及边缘部位被过度抛光。
如上所述，在制造半导体元件的平坦化工序以前的图案形成工序中，为抑制半导体晶片的边缘部位被蚀刻，在蚀刻工序时利用夹具或遮蔽环，在半导体晶片的边缘部位形成护圈，因此，在以后进行的CMP工序时不仅可防止图案的边缘部分被过度抛光的现象，而且可提高半导体元件的可靠性及生产率。
上面通过实施例来详细说明了本发明，但本发明不限于实施例，只要具有本发明所属技术领域的基本知识，就可不脱离本发明的思想和精神来修正或变更本发明。
权利要求
1.一种半导体制造装置，具有固定在上部蒸镀规定薄膜的半导体晶片的晶片卡盘，和向上述半导体晶片注入蚀刻气体后形成规定图案的工序室，其特征在于具有安装在固定于上述晶片卡盘上的半导体晶片的边缘部位防止上述边缘部位被蚀刻的夹具。
2.如权利要求1所述的半导体制造装置，其特征在于上述夹具抑制上述边缘部位被蚀刻，并在上述边缘部位形成护图。
3.一种半导体制造装置，具有固定在上部蒸镀规定薄膜的半导体晶片的晶片卡盘，和向上述半导体晶片注入蚀刻气体后形成规定图案的工序室，其特征在于具有安装在距固定于上述晶片卡盘上的半导体晶片上侧一定距离防止上述半导体晶片的边缘部位被蚀刻的遮蔽环(shadow ring)。
4.如权利要求3所述的半导体制造装置，其特征在于上述遮蔽环抑制上述半导体晶片边缘部位被蚀刻，并在上述边缘部位形成护圈。
5.一种半导体元件制造方法，利用在上部形成规定薄膜的半导体晶片，其特征在于具有在上述薄膜上部涂布光刻胶后，去除涂布在上述半导体晶片边缘部位的上述光刻胶的第一工序；用规定的蚀刻气体蚀刻去除上述光刻胶后的半导体晶片边缘部位以外的半导体晶片，形成规定图案的第二工序；在形成上述图案的同时、在上述半导体晶片的边缘部位形成护圈的第三工序；和平坦化形成上述规定图案和护圈的半导体晶片后形成半导体元件的第四工序。
6.如权利要求5所述的半导体元件制造方法，其特征在于上述薄膜是绝缘膜。
7.如权利要求6所述的半导体元件制造方法，其特征在于上述绝缘膜是氧化膜或SiN膜。
8.如权利要求5所述的半导体元件制造方法，其特征在于上述薄膜是导电膜。
9.如权利要求8所述的半导体元件制造方法，其特征在于上述导电膜是从Ti、TiN、W、Al及Cu中选择的任一种。
10.如权利要求5所述的半导体元件制造方法，其特征在于去除上述光刻胶的半导体晶片的边缘部位适用在3mm以内。
全文摘要
本发明提供一种半导体制造装置及方法。本发明对于固定在上部蒸镀规定薄膜的半导体晶片的晶片卡盘101和向半导体晶片102注入蚀刻气体后形成规定图案的工序室100，利用安装在固定于晶片室101上的半导体晶片102的边缘部位的防止边缘部位被蚀刻的夹具104及遮蔽环，在半导体晶片102的边缘部位形成护圈，从而在此后进行的CMP工序时，不仅可防止过度抛光图案的边缘部分的现象，而且可提高半导体元件的可靠性及生产率。
文档编号H01L21/3065GK1427455SQ02128188
公开日2003年7月2日 申请日期2002年11月29日 优先权日2001年11月29日
发明者金昶圭, 金完植 申请人:东部电子株式会社