CN104183524A - 一种晶圆边缘的刻蚀装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种晶圆边缘的刻蚀装置，包括反应腔室，所述反应腔室内包括：旋转卡盘，用于承载并带动晶圆旋转；边缘处理单元，用于刻蚀所述晶圆的边缘，包括位于晶圆上方的喷气装置以及刻蚀装置；控制单元，用于控制所述边缘处理单元对所述晶圆进行刻蚀；排风单元，设置在所述反应腔室的侧壁上，用于将腐蚀性气体或挥发性的反应副产物抽离所述反应腔室。本发明在对晶圆进行刻蚀时，通过刻蚀液喷管选择性地向晶圆的边缘区域喷射刻蚀溶液，从而去除晶圆边缘区域的薄膜，最终降低了晶圆处理的成本。本发明通过去除晶圆边缘的薄膜，防止其掉落到晶圆上的器件区，从而减少集成电路的产品缺陷，提升产品良率。

Description

一种晶圆边缘的刻蚀装置
技术领域
本发明属于半导体技术领域，具体地说，涉及一种晶圆边缘的刻蚀装置。
背景技术
半导体集成电路制造技术发展到65nm技术代时，浸没式光刻成为关键技术，国际半导体技术蓝图(International Technology Roadmap forSemiconductors,简称ITRS)预测浸没式光刻将延伸到22nm节点。在浸没式光刻中，浸没环境引起的缺陷例如污染问题成为亟待解决的问题之一。利用传统的清洗设备可以较为便利的清洗晶圆正面和背面的污染，但是，晶圆边缘尤其是倒角区的污染常常被忽略或者去除难度较大。
在集成电路制造的各种成膜工艺中比如光刻的涂胶工艺中，晶圆的边缘状况不佳，或有特殊要求，通常也需要去除边缘的膜层。然而，不同成膜工艺通常使用不同的边缘膜层去除设备。例如，当成膜工艺为湿法工艺如涂胶工艺、铜电镀工艺等，去除边缘膜层的设备通常都集成在成膜设备本身当中；再例如，当成膜工艺为干法成膜工艺包括高温下的气相反应工艺(Chemical Vapor Deposition，CVD)、物理气相沉积(Physical VaporDeposition，PVD)，则又要使用独立于成膜设备的去除边缘膜层设备。
另外，晶圆边缘缺陷还包括晶圆表面的薄膜(特别是一些黏附性较差的薄膜)在晶圆边缘积累(一般需要经过多次薄膜沉积)到一定程度之后，在内部应力或者外力的作用下发生剥落现象，如边缘剥落物掉到晶圆上的器件区，就成为影响产品良率的缺陷，严重的缺陷甚至会导致产品报废。现有的晶圆边缘缺陷控制方法是通过干法刻蚀晶圆的边缘，从而把可能剥落的边缘薄膜去除，但是由于干法刻蚀比较昂贵，虽然湿法刻蚀比较经济，但是湿法刻蚀对晶圆刻蚀的区域性和方向性的控制较差。因此，现有技术中缺少湿法刻蚀去除硅片边缘污染的设备，使得针对晶圆边缘的处理成本较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种湿法刻蚀晶圆边缘的刻蚀装置，用以解决现有技术中传统工艺对晶圆边缘污染的问题，降低晶圆边缘处理的成本。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种晶圆边缘的刻蚀装置，包括反应腔室，所述反应腔室内包括：
旋转卡盘，用于承载并带动晶圆旋转；
边缘处理单元，用于刻蚀所述晶圆的边缘，包括位于晶圆上方的喷气装置以及刻蚀装置；其中，所述喷气装置包括依次连接的惰性气体源、管道以及环形喷气保护罩，所述喷气保护罩用于向晶圆非边缘区域喷射惰性气体；所述刻蚀装置包括依次连接的刻蚀液体源、管道以及刻蚀液喷管，所述刻蚀液喷管设置在所述喷气保护罩的外侧壁上，且与所述晶圆边缘的位置相应，所述刻蚀液喷管向晶圆边缘区域喷射刻蚀液；
控制单元，用于控制所述边缘处理单元对所述晶圆进行刻蚀；
排风单元，设置在所述反应腔室的侧壁上，用于将腐蚀性气体或挥发性的反应副产物抽离所述反应腔室。
优选的，所述刻蚀液喷管上设有一转动轴，所述刻蚀液喷管喷射刻蚀液的角度可调，以界定所述晶圆的边缘区域。
优选的，所述刻蚀液喷管上设有流量控制阀，用于控制刻蚀液的流量。
优选的，所述喷气保护罩的轴中心处设有与惰性气体源相通的进气管，所述喷气保护罩的下方设有气体缓冲板。
优选的，所述气体缓冲板上设有若干孔，且所述孔在气体缓冲板上均匀分布。
优选的，在所述喷气保护罩的边缘且紧靠所述刻蚀液喷管处设有喷气管，所述喷气管喷射惰性气体的角度可调，以界定所述晶圆的边缘区域。
优选的，所述排风单元包括依次连接的管道和真空泵，所述管道与所述反应腔室的侧壁相通。
优选的，所述反应腔室内还设有排液单元，用于盛放晶圆刻蚀后的溶液，设置在所述晶圆边缘的下方。
优选的，所述反应腔室的底部设有排液口，所述排液口与所述排液单元连接。
优选的，所述刻蚀液为：氢氟酸溶液；或者硫酸、双氧水的混合溶液；或者氟化氢与氟化铵的混合溶液。
与现有的方案相比，本发明在对晶圆进行刻蚀时，通过刻蚀液喷管选择性地向晶圆的边缘区域喷射刻蚀溶液，从而去除晶圆边缘区域的薄膜，最终降低了晶圆处理的成本。本发明通过去除晶圆边缘的薄膜，防止其掉落到晶圆上的器件区，从而减少集成电路的产品缺陷，提升产品良率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明优选实施例中一种晶圆边缘的刻蚀装置的结构示意图。
[附图编号说明]：
10、反应腔室，20、旋转卡盘，30、晶圆；
40、喷气装置，41、惰性气体源；42、管道；43、环形喷气保护罩；44、气体缓冲板；45、进气管；
50、刻蚀装置，51、刻蚀液体源，52、管道；53、刻蚀液喷管；
60、排风单元；61、管道；62、真空泵；
70、喷气管；80、排液单元；90、排液口。
具体实施方式
下面结合图1对本发明中的一种晶圆边缘的刻蚀装置作进一步的说明。
请参阅图1，图1为本发明优选实施例中一种晶圆边缘的刻蚀装置的结构示意图。如图所示，一种晶圆边缘的刻蚀装置，包括反应腔室10，所述反应腔室10内包括：旋转卡盘20，用于承载并带动晶圆30旋转；边缘处理单元，用于刻蚀所述晶圆30的边缘，包括位于晶圆30上方的喷气装置40以及刻蚀装置50；控制单元(图中未示出)，用于控制所述边缘处理单元对所述晶圆30进行刻蚀；排风单元60，与所述反应腔室10连通，用于将腐蚀性气体或挥发性的反应副产物抽离所述反应腔室10。
具体的，喷气装置40包括依次连接的惰性气体源41、管道42以及环形喷气保护罩43，喷气保护罩43用于向晶圆30非边缘区域喷射惰性气体；喷气保护罩43的轴中心处设有与惰性气体源相通的进气管45，喷气保护罩43的下方设有气体缓冲板44，气体缓冲板44上设有若干孔，较佳的，孔在气体缓冲板44上均匀分布，其作用是使喷射的气体在晶圆30表面的压力一致。喷气保护罩43为一环形体，其直径略小于晶圆30的直径，设置与晶圆30的正上方，惰性气体源41将惰性气体通过管道42输送至喷气保护罩43内的喷气腔中，再通过气体缓冲板44喷射至晶圆30的非边缘区域，本发明通过喷气装置40界定晶圆30的非边缘区域。其中，惰性气体包括但不限于氮气。
具体的，刻蚀装置50包括依次连接的刻蚀液体源51、管道52以及刻蚀液喷管53，刻蚀液喷管53设置在所述喷气保护罩43的外侧壁上，且与所述晶圆30边缘的位置相应，刻蚀液喷管53向晶圆30边缘区域喷射刻蚀液；较佳的，刻蚀液喷管53上设有一转动轴，所述刻蚀液喷管53喷射刻蚀液的角度可调，以界定所述晶圆30的边缘区域；所述刻蚀液喷管53上也可设有流量控制阀，用于控制刻蚀液的流量。其中，刻蚀液包括但不限于：氢氟酸溶液；或者硫酸、双氧水的混合溶液；或者氟化氢与氟化铵的混合溶液；
本实施例中，在喷气保护罩43的边缘且紧靠刻蚀液喷管53处可设有喷气管70，喷气管70喷射惰性气体的角度及流量可调，以界定所述晶圆30的边缘区域。通过设置可调喷射角度或/和可调流量的喷气管70，也可界定晶圆30的边缘区域，尤其是在刻蚀液喷管53固定的状态下，对需要刻蚀的晶圆30边缘区域做微调整。
此外，排风单元60包括依次连接的管道61和真空泵62，所述管道61与所述反应腔室10的侧壁相通，排风单元60用于将腐蚀性气体或挥发性的反应副产物抽离所述反应腔室10。
具体的，本实施例中，所述反应腔室10内还设有排液单元80，排液单元80是在晶圆30边缘的下方设置用于盛放晶圆刻蚀后溶液的容器；同时，反应腔室10的底部可设有排液口90，较佳的，排液口90与所述排液单元60连接。
本实施例中晶圆边缘刻蚀装置的使用方法是：将晶圆30置于旋转卡盘20上，使晶圆30在旋转卡盘20上保持一定的速度旋转，刻蚀液选择稀释氢氟酸，惰性气体选择氮气。为了防止刻蚀液溅到晶圆30非边缘区域，喷气保护罩43先喷射氮气至晶圆30非边缘区域，待气流稳定之后才打开刻蚀液喷管53喷射氢氟酸，通过晶圆的自旋转运动，刻蚀液均匀喷射到晶圆30的边缘，由此去除晶圆30边缘的薄膜。去除晶圆30边缘的薄膜过程中，可通过调节刻蚀液喷管53喷射刻蚀液的角度以及刻蚀液流量的大小，界定晶圆30的边缘区域；也可通过调整喷气管70喷射角度或气体流量的大小，界定晶圆30的边缘区域。
综上所述，本发明在对晶圆进行刻蚀时，通过刻蚀液喷管53选择性地向晶圆30的边缘区域喷射刻蚀溶液，从而去除晶圆边缘区域的薄膜，最终降低了晶圆处理的成本。本发明通过去除晶圆边缘的薄膜，防止其掉落到晶圆上的器件区，从而减少集成电路的产品缺陷，提升产品良率。
以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种晶圆边缘的刻蚀装置，包括反应腔室，其特征在于，所述反应腔室内包括：
旋转卡盘，用于承载并带动晶圆旋转；
边缘处理单元，用于刻蚀所述晶圆的边缘，包括位于晶圆上方的喷气装置以及刻蚀装置；其中，所述喷气装置包括依次连接的惰性气体源、管道以及环形喷气保护罩，所述喷气保护罩用于向晶圆非边缘区域喷射惰性气体；所述刻蚀装置包括依次连接的刻蚀液体源、管道以及刻蚀液喷管，所述刻蚀液喷管设置在所述喷气保护罩的外侧壁上，且与所述晶圆边缘的位置相应，所述刻蚀液喷管向晶圆边缘区域喷射刻蚀液；
控制单元，用于控制所述边缘处理单元对所述晶圆进行刻蚀；
排风单元，设置在所述反应腔室的侧壁上，用于将腐蚀性气体或挥发性的反应副产物抽离所述反应腔室。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述刻蚀液喷管上设有一转动轴，所述刻蚀液喷管喷射刻蚀液的角度可调，以界定所述晶圆的边缘区域。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述刻蚀液喷管上设有流量控制阀，用于控制刻蚀液的流量。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述喷气保护罩的轴中心处设有与惰性气体源相通的进气管，所述喷气保护罩的下方设有气体缓冲板。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述气体缓冲板上设有若干孔，且所述孔在气体缓冲板上均匀分布。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述喷气保护罩的边缘且紧靠所述刻蚀液喷管处设有喷气管，所述喷气管喷射惰性气体的角度可调，以界定所述晶圆的边缘区域。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述排风单元包括依次连接的管道和真空泵，所述管道与所述反应腔室的侧壁相通。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反应腔室内还设有排液单元，用于盛放晶圆刻蚀后的溶液，设置在所述晶圆边缘的下方。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述反应腔室的底部设有排液口，所述排液口与所述排液单元连接。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述刻蚀液为：氢氟酸溶液；或者硫酸、双氧水的混合溶液；或者氟化氢与氟化铵的混合溶液。
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