CN103346108A

CN103346108A - 改善晶圆边缘光滑度的装置及方法

Info

Publication number: CN103346108A
Application number: CN2013102646837A
Authority: CN
Inventors: 倪棋梁; 陈宏璘; 龙吟
Original assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Current assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Priority date: 2013-06-27
Filing date: 2013-06-27
Publication date: 2013-10-09

Abstract

本发明涉及集成电路制造工艺中，具体涉及一种改善晶圆边缘光滑度的装置及方法，包括一可旋转的平台，平台上下方分别设置有至少一根清洗管，每根清洗管与平台之间的角度为40～60°；将一边缘具有膜材的晶圆放置吸附在平台上，平台可带动晶圆进行旋转，然后利用清洗管喷射出湿法清洗液对晶圆边缘表面进行湿法清洗，以去除晶圆边缘的多余的膜材或其他介质层，进而提高了晶圆边缘表面的光滑度，避免在后续的工艺中由于晶圆边缘的膜材脱落进而影响生成工艺。

Description

改善晶圆边缘光滑度的装置及方法

技术领域

本领域涉及集成电路制造工艺中，具体涉及一种改善晶圆边缘光滑度的装置及方法。

背景技术

集成电路的制造工艺十分的复杂，简单的说，就是在衬底材料（如硅衬底）上，运用各种方法形成不同“层”，并在选定的区域掺入离子，以改变半导体材料的导电性能，形成半导体器件的过程。这个过程需要许多的步骤才能完成，从晶圆片到集成电路成品大约需要经过数百道的工序，特别越是先进的工艺所涉及的工序就越多。通过这复杂的一道道工序，就能够在一块微小的芯片上集成成千上万个甚至上亿的晶体管，这就是集成电路制造过程。

集成电路的制造工艺是由多种单项工艺组合而成的，简单来说主要的单项工艺通常包含三类：薄膜制备工艺、图形转移工艺和掺杂工艺。在薄膜的制备过程中很多种类的膜都会生长到晶圆的边缘甚至晶圆的背面，由于芯片的制造工艺对于晶圆边缘工艺能力的控制都是不足的，所以在晶圆边缘的薄膜都有可能在生产过程中剥落到晶圆里面，影响电路图形的形成，如图1所示的铝膜生长后通过电子显微镜观察到的晶圆边缘的情况，边缘的薄膜基本上是生长完整的，但是在经过铝膜刻蚀工艺后，由于刻蚀工艺对晶圆边缘刻蚀能力的不足，铝膜都已经开始开裂和剥落，这就会严重影响后续电路图形的形成。

目前，业内针对晶圆边缘薄膜的去除有腔体刻蚀技术并已经在集成电路的制造工艺中被采用，本发明技术为一种湿法的旋转化学清洗去除晶圆边缘的薄膜。

中国专利（申请号：01139857.4）公开了一种在半导体晶圆去除圆周边缘的介电层的方法,包括下列步骤:(a)提供一上表面具有介电层的半导体晶圆;(b)固定该半导体晶圆于一晶座上;(c)利用一环状刀具去除半导体晶圆的圆周边缘的介电层;(d)利用喷射水从该晶圆中央往边缘清洗该半导体晶圆。

但是该发明提供的技术方案只是对晶圆上表面进行清洗，并没有对晶圆下表面的边缘进行清洗，而在晶圆镀膜刻蚀工艺完成后，晶圆下表面的边缘位置处的膜材也会产生开裂及脱落现象，在进行后续工艺时也会造成一些不利的影响；同时该发明提供的清洗方法是从晶圆整个上表面进行清洗，而在一些工艺中，只需对晶圆边缘进行清洗即可，无需对整个晶圆表面进行清洗，可见该发明具有一定局限性，并不适用于针对晶圆边缘的清洗工艺。

发明内容

本发明根据现有技术中在刻蚀工艺后晶圆边缘平整度较差的问题，提供了一种提高晶圆边缘光滑度的方法，通过将晶圆固定在在一个旋转的平台上，在晶圆上表面边缘位置处引入一个可向下喷射化学药剂的管路，同样的，在晶圆下表面的边缘位置处引入一个可向上喷射化学药剂的管路，该两个管路关于晶圆中心对称，通过管理喷射化学药剂可很好保证晶圆表面的光滑度，提高了生产工艺。

本发明采用的技术方案为：

一种改善晶圆边缘光滑度的装置，其中，所述装置包括一平台和清洗管；

所述平台装载一边缘具有膜材的晶圆，并带动所述晶圆进行自转；

所述清洗管临近所述晶圆的边缘设置，以喷射清洗液去除所述晶圆边缘的膜材。

上述的装置，其中，所述平台的直径根据所述晶圆的尺寸而设定，且所述晶圆的尺寸要大于平台的尺寸。

上述的装置，其中，所述平台的上方设置至少一根清洗管，平台上方的每根清洗管靠近管口处设置有一拐角，且平台上方的每根清洗管喷射的清洗液对准晶圆边缘上表面及晶圆侧面进行清洗；所述平台下方同样设置有至少一根清洗管，平台下方的每根清洗管靠近管口处设置有一拐角，且平台下方的每根清洗管喷射的清洗液对准晶圆下边缘表面及边缘侧面进行清洗；

平台上方的清洗管数量与平台下方的清洗管数量相同，且每根清洗管都设置有一拐角，且每根清洗管的拐角角度皆相等。

上述的装置，其中，每根所述清洗管喷射的清洗液方向与所述晶圆表面的角度为40°～60°，且平台上方每根清洗管在平台下方都有一根清洗管关于平台中心对称。

上述的装置，其中，所述膜材覆盖所述晶圆的上表面及该晶圆的下表面的边缘部分。

上述的装置，其中，所述清洗管喷射的化学药剂种类、流量及清洗时间根据工艺条件而设定。

一种改善晶圆表面光滑度的方法，应用于一清洗装置上，其中，所述清洗装置包括一旋转平台和多根清洗管，包括以下步骤：

S1、将一边缘具有膜材晶圆吸附固定在所述平台上表面，并保证晶圆中心和平台中心相重合；

S2、打开平台的旋转开关，平台带动晶圆进行旋转；

S3、利用所述清洗管喷射湿法清洗液对晶圆边缘进行清洗，以去除晶圆边缘多余的膜材，进而提高晶圆边缘表面的光滑度；

其中，所述膜材覆盖所述晶圆的上表面及该晶圆的下表面的边缘部分。

根上述的方法，其中，所述平台的上方设置至少一根清洗管，平台上方的每根清洗管靠近管口处设置有一拐角，所述拐角开口朝下，且平台上方的每根清洗管喷射的清洗液对准晶圆边缘上表面及晶圆侧面进行清洗；

所述平台下方同样设置有至少一根清洗管，平台下方的每根清洗管靠近管口处设置有一拐角，且平台下方的每根清洗管喷射的清洗液对准晶圆下边缘表面及边缘侧面进行清洗。

上述的方法，其中，每根所述清洗管喷射的清洗液方向与所述晶圆表面的角度为40°～60°，且平台上方每根清洗管在平台下方都有一根清洗管关于平台中心对称。

上述的方法，其中，所述清洗管喷射的化学药剂种类、流量及清洗时间根据工艺条件而设定。

由于本发明采用了以上技术方案，可很好的去除晶圆边缘表面的粗糙物，保证了晶圆表面的光滑度，进而在后续的工艺对晶圆进行处理时，不会有粗糙物剥落进而影响生产工艺。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明一种提高晶圆边缘光滑度的装置的立体图；

图2为本发明一种提高晶圆边缘光滑度的装置的侧视图；

图3为本发明一种提高晶圆边缘光滑度的装置的局部结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

图1-2为本发明提供的一种提高晶圆边缘光滑度的装置的示意图；如图所示，该装置包括可旋转的平台1，该平台优选为一圆台；且该平台1的上表面为一水平面；该水平面上设置吸附装置；一覆盖有膜材4的晶圆2放置在上述平台1的上表面时，该吸附装置吸附晶圆2的背部表面，以固定该晶圆2在平台1上；其中，膜材覆盖晶圆的上表面及该晶圆的下表面的边缘部分。

另外，平台1的圆形表面的直径要稍微小于晶圆2的直径，以使得晶圆2的边缘暴露于平台1上表面之外；进一步的，平台圆形表面的尺寸大小根据晶圆尺寸而设定，进而可对不同尺寸大小的晶圆进行工艺处理。

平台1的上方和下方分别设置有至少一根清洗管3，平台上方和下方的清洗管数量相同，同时保证每根清洗管的管口有一定的距离；平台上方的每根清洗管在平台下方都有一根关于平台中心对称的清洗管；

进一步的，参照图3所示，每根清洗管靠近管口处都设置有相同角度的拐角，同时每根清洗管3与平台2表面的角度皆为40°～60°(如40°，45°，50°，55°，60°等值)；各清洗管可同时喷洒湿法清洗液对晶圆边缘的上表面及下表面进行清洗以去除晶圆边缘表面的膜材；其中，平台上方的清洗管用于清洗晶圆边缘的上表面，平台下方的清洗管用于清洗晶圆边缘的下表面。在本发明的具体实施例中，清洗管喷射的化学药剂种类、流量及清洗时间根据工艺条件而设定，以满足不同的工艺需求。

在本发明中，由于清洗管在靠近管口处设置有一拐角，清洗液在清洗管内流通时，拐角可起到缓冲的作用，可避免清洗管内的清洗液由于流速过快进而对晶圆清洗时可能造成的损伤；同时由于每根清洗管与平台之间的角度皆为40°～60°，可很好的保证在清洗过程中，清洗管喷射出的清洗液只对晶圆边缘进行湿法清洗，避免清洗液溅射至晶圆其他部位进而造成损伤。

下面提供一实施例来对本发明进行进一步阐述：

首先，提供一清洗装置，参照图1-图3所示，该装置包括一平台1和多根清洗管3，该平台1优选为一圆台；且该平台1的上表面为一水平面，该水平面上设置一吸附装置；平台1的上方和下方分别设置有至少一根清洗管3，且平台上下方的清洗管数量相同，同时保证每根清洗管的管口有一定的距离，避免在喷射清洗液时互相造成影响；每根清洗管3靠近管口处都设置有相同角度的拐角；每根清洗管末端与平台表面的角度为40°～60°；

将一边缘具有膜材4的晶圆2吸附在平台1上并保证晶圆2和平台1的中心相重回，该晶圆2的尺寸要略大于平台上表面的尺寸，使得晶圆2边缘位于平台1表面之外。晶圆在经过某些工艺的处理后边缘表面比较粗糙，如经过铝膜刻蚀工艺后，由于刻蚀能力的不足，晶圆表面的膜材容易出现开裂，在后续的工艺中边缘的膜材可能会剥落进而造成一些不利影响，而本发明是利用上述清洗装置对晶圆边缘进行湿法清洗以提高晶圆边缘表面的光滑度。

打开平台的旋转开关，平台带动晶圆进行旋转；接通清洗管的湿法清洗液，晶圆上方的清洗管喷射清洗液对晶圆上表面边缘进行清洗，晶圆下方的清洗管喷射清洗液对晶圆下表面边缘进行清洗，同时，由于在清洗过程中，晶圆处于旋转的状态，所以晶圆上下方设置的清洗管喷射出的清洗液可对晶圆的整个边缘进行清洗，从而去除晶圆整个边缘表面的膜材，如铝膜或其他材料，从而提高晶圆边缘的光滑度。

在本发明的实施例中，根据晶圆边缘的膜材厚度及膜材的种类，可对化学药剂种类、流量及清洗时间进行调整，进而获得最优的技术效果，针对不同材质的膜材选用相应的清洗液，进而可去除晶圆边缘不同的膜材，如介质层等；同时每个清洗管的喷嘴处都设置有一拐角，可防止清洗液流量过大，进而对晶圆造成损伤，进一步的，每根清洗管与晶圆的角度为40°～60°，与晶圆构成一锐角，可保证清洗管喷射出的清洗液在对晶圆边缘进行清洗时，不会溅射至晶圆表面较内侧进而对晶圆造成损伤。

清洗完成后，依次关闭清洗管的清洗液阀门和平台的旋转开关，取下晶圆并进行后续的工艺。由于对晶圆经过了湿法清洗，晶圆边缘多余的膜材已被去除，得到了较光滑的表面，在后续工艺中减少了膜材的脱落进而对生产造成一些不利的影响。

综上所述，由于采用了本发明提供的技术方案，晶圆在完成镀膜刻蚀工艺后，将晶圆放置在平台上并进行清洗，可很好的去除晶圆边缘多余的膜材，在后续工艺中可避免由于晶圆表面的粗糙物脱落进而影响生产工艺，同时通过调整化学药剂种类、流量及清洗时间可应用于各种生产工艺中，以去除不同种类的膜材，适用范围较广，成本也较低，适合推广使用。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种改善晶圆边缘光滑度的装置，其特征在于，所述装置包括一平台和清洗管；

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述平台的直径根据所述晶圆的尺寸而设定，且所述晶圆的尺寸大于所述平台的尺寸。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述平台的上方设置至少一根清洗管，平台上方的每根清洗管靠近管口处设置有一拐角，且平台上方的每根清洗管喷射的清洗液对准晶圆边缘上表面及晶圆侧面进行清洗；所述平台下方同样设置有至少一根清洗管，平台下方的每根清洗管靠近管口处设置有一拐角，且平台下方的每根清洗管喷射的清洗液对准晶圆下边缘表面及边缘侧面进行清洗；

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，每根所述清洗管喷射的清洗液方向与所述晶圆表面的角度为40°～60°，且平台上方每根清洗管在平台下方都有一根清洗管关于平台中心对称。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述膜材覆盖所述晶圆的上表面及该晶圆的下表面的边缘部分。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述清洗管喷射的化学药剂种类、流量及清洗时间根据工艺条件而设定。

7.一种改善晶圆表面光滑度的方法，应用于一清洗装置上，其特征在于，所述清洗装置包括一旋转平台和多根清洗管，包括以下步骤：

S2、打开平台的旋转开关，平台带动晶圆进行旋转；

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述平台的上方设置至少一根清洗管，平台上方的每根清洗管靠近管口处设置有一拐角，所述拐角开口朝下，且平台上方的每根清洗管喷射的清洗液对准晶圆边缘上表面及晶圆侧面进行清洗；

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，每根所述清洗管喷射的清洗液方向与所述晶圆表面的角度为40°～60°，且平台上方每根清洗管在平台下方都有一根清洗管关于平台中心对称。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述清洗管喷射的化学药剂种类、流量及清洗时间根据工艺条件而设定。