CN108426978B - 晶圆局部处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种晶圆局部处理方法，其涉及半导体技术领域，该方法包括：将待处理的晶圆的一个表面与形成有凹槽道的第一腔室部的表面相贴合；将用于对晶圆表面进行腐蚀和/或提取的预设量的腐蚀液自第一通孔通入凹槽道中；向第一通孔中通入动力流体以使动力流体推动腐蚀液在凹槽道中流动；通过动力流体将凹槽道中的腐蚀液推动至第二通孔以排出凹槽道；将自第二通孔排出的腐蚀液自第二通孔通入凹槽道中；向第二通孔中通入动力流体以使动力流体推动腐蚀液在凹槽道中流动，直至动力流体将凹槽道中的腐蚀液推动至第一通孔排出凹槽道。本发明中的方法能够有效控制腐蚀液与晶圆给定的深度范围内的硅进行腐蚀以对硅材料中该深度范围内的污染杂质进行提取与检测。

Description

晶圆局部处理方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种晶圆局部处理方法。
背景技术
随着半导体尺寸的进一步减小，晶圆硅材料本身所含有的杂质成为质量控制中需要检测监控的要求，然而目前的晶圆污染检测技术仅限于对晶圆表面杂质污染的提取检测或者对整个晶圆材料进行破坏性检测。
中国专利申请号201210171681.9和201210088237.0公开了一种用于半导体晶圆处理的微腔室处理装置，该微腔室处理装置均包括上腔室部和下腔室部，上腔室部和下腔室部可在一驱动装置的驱动下装载和/或移除该半导体晶圆的打开位置和一用于容纳并处理该半导体晶圆的关闭位置之间相对移动。上腔室部与下腔室部处于关闭位置时形成一微腔室，半导体晶圆放置于微腔室内，上腔室部和/或下腔室部中包括一个或多个供处理流体进入的微腔室的入口和一个或多个供处理流体排出微腔室的出口。
当处理流体通过微腔室的入口进入微腔室对晶圆进行处理时，处理流体流动的方向虽然是按照固定方向的，但是缺乏相应的控制机制保证处理流体与晶圆的反应程度。现有的技术虽然在进行晶圆表面污染的提取与检测时，只要给定足量的反应时间，就能保证表面污染物的提取效率，但是在进行对晶圆材料内部的杂质的提取与检测时，由于需要液体对晶圆材料进行腐蚀，不同的反应程度会导致处理流体对晶圆表面的腐蚀深度误差较大且难以控制。如此，当对晶圆材料内部杂质进行污染检测时，对反应后收集的处理流体进行检测只能得到晶圆材料内部整体大致的杂质污染的定性情况，无法准确得到晶圆材料内部的给定深度范围内杂质污染的定量情况，进一步的更加无法得到晶圆内不同深度处杂质污染的分布情况。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明实施例所要解决的技术问题是提供了一种晶圆局部处理方法，其能够有效控制腐蚀液对晶圆表面局部的腐蚀深度进而能够对硅材料内部给定的深度范围内的杂质污染进行提取与检测，实现定性定量分析。
本发明实施例的具体技术方案是：
一种晶圆局部处理方法，第一腔室部的表面凹陷形成有凹槽道，第一腔室部具有与所述凹槽道的第一位置连通的第一通孔和与所述凹槽道的第二位置连通的第二通孔；所述晶圆局部处理方法包括以下步骤：
将待处理的晶圆的一个表面与形成有所述凹槽道的第一腔室部的表面相贴合，所述晶圆的表面与第一腔室的凹槽道的壁面形成允许气液流动的通道；
将用于对晶圆表面进行腐蚀和/或提取的第一预设量的腐蚀液自所述第一通孔通入所述凹槽道中；
向所述第一通孔中通入动力流体以使所述动力流体推动所述腐蚀液在所述凹槽道中流动；
通过所述动力流体将所述凹槽道中的所述腐蚀液推动至所述第二通孔以排出所述凹槽道；
将第二预设量的所述腐蚀液自所述第二通孔通入所述凹槽道中；
向所述第二通孔中通入动力流体以使所述动力流体推动所述腐蚀液在所述凹槽道中流动，直至所述动力流体将所述凹槽道中的所述腐蚀液推动至所述第一通孔排出所述凹槽道。
优选地，所述凹槽道的第一位置位于所述凹槽道的一端，所述凹槽道的第二位置位于所述凹槽道的另一端。
优选地，通入所述凹槽道中的所述腐蚀液能够与所述晶圆表面接触并进行腐蚀。
优选地，所述第一预设量等于所述第二预设量。
优选地，在所述将第二预设量的腐蚀液自所述第二通孔通入所述凹槽道中的步骤中，第二预设量的腐蚀液为自所述第二通孔排出的所述腐蚀液或新的腐蚀液。
优选地，所述晶圆局部处理方法还包括：多次重复步骤将用于对晶圆表面进行腐蚀和/或提取的第一预设量的腐蚀液自所述第一通孔通入所述凹槽道中至步骤向所述第二通孔中通入动力流体以使所述动力流体推动所述腐蚀液在所述凹槽道中流动，直至所述动力流体将所述凹槽道中的所述腐蚀液推动至所述第一通孔排出所述凹槽道，以使得所述腐蚀液腐蚀至所述晶圆表面预设深度。
优选地，在重复步骤中，将用于对晶圆表面进行腐蚀和/或提取的第一预设量的腐蚀液自所述第一通孔通入所述凹槽道中的所述腐蚀液为上一次循环过程中自所述第一通孔排出的所述腐蚀液或新的腐蚀液。
优选地，所述晶圆局部处理方法还包括：在所述多次重复步骤将用于对晶圆表面进行腐蚀和/或提取的第一预设量的腐蚀液自所述第一通孔通入所述凹槽道中至步骤向所述第二通孔中通入动力流体以使所述动力流体推动所述腐蚀液在所述凹槽道中流动，直至所述动力流体将所述凹槽道中的所述腐蚀液推动至所述第一通孔排出所述凹槽道的步骤之后，向所述凹槽道中通入所述提取液，再排出通入所述凹槽道中的所述提取液。
优选地，所述晶圆局部处理方法还包括：重复步骤将用于对晶圆表面进行腐蚀和/或提取的第一预设量的腐蚀液自所述第一通孔通入所述凹槽道中至步骤向所述凹槽道中通入所述提取液，再排出通入所述凹槽道中的所述提取液，分别收集每一循环过程中的所述腐蚀液和所述提取液并对所述腐蚀液和所述提取液进行检测，以得到晶圆表面污染杂质的纵向分布情况。
优选地，所述晶圆局部处理方法还包括：重复步骤将用于对晶圆表面进行腐蚀和/或提取的第一预设量的腐蚀液自所述第一通孔通入所述凹槽道中至步骤向所述第二通孔中通入动力流体以使所述动力流体推动所述腐蚀液在所述凹槽道中流动，直至所述动力流体将所述凹槽道中的所述腐蚀液推动至所述第一通孔排出所述凹槽道，分别收集每一循环过程中的所述腐蚀液并对所述腐蚀液进行检测，以得到晶圆表面污染杂质的纵向分布情况。
优选地，所述晶圆局部处理方法还包括：在所述向所述第二通孔中通入动力流体以使所述动力流体推动所述腐蚀液在所述凹槽道中流动，直至所述动力流体将所述凹槽道中的所述腐蚀液推动至所述第一通孔排出所述凹槽道步骤之后，向所述凹槽道中通入所述提取液，再排出通入所述凹槽道中的所述提取液。
优选地，所述晶圆局部处理方法还包括：重复步骤将用于对晶圆表面进行腐蚀和/或提取的预设量的腐蚀液自所述第一通孔通入所述凹槽道中至步骤向所述凹槽道中通入提取液，再排出通入所述凹槽道中的所述提取液，以使得所述腐蚀液腐蚀至所述晶圆表面预设深度。
优选地，所述晶圆局部处理方法还包括：重复步骤用于对晶圆表面进行腐蚀和/或提取的预设量的腐蚀液自所述第一通孔通入所述凹槽道中至步骤向所述凹槽道中通入提取液，再排出通入所述凹槽道中的所述提取液，分别收集每一循环过程中的所述腐蚀液和所述提取液并对所述腐蚀液和所述提取液进行检测，以得到晶圆表面污染杂质的纵向分布情况。
优选地，向所述第一通孔中通入动力流体以使所述动力流体推动所述腐蚀液在所述凹槽道中以第一预设速度流动，向所述第二通孔中通入动力流体以使所述动力流体推动所述腐蚀液在所述凹槽道中以第二预设速度流动，所述第一预设速度为恒定值，所述第二预设速度为恒定值。
优选地，所述第一预设速度与所述第二预设速度为相同的恒定值。
优选地，向所述第一通孔中通入动力流体以使所述动力流体推动所述腐蚀液在所述凹槽道中以第一预设速度流动，向所述第二通孔中通入动力流体以使所述动力流体推动所述腐蚀液在所述凹槽道中以第二预设速度流动，所述第一预设速度和所述第二预设速度为变速的。
优选地，所述凹槽道中的腐蚀液流动的第一预设速度、第二预设速度和所述腐蚀液与所述晶圆表面反应的速率具有预设对应关系。
优选地，所述第一预设速度呈由快变慢的趋势，所述第二预设速度呈由快变慢的趋势。
优选地，所述第一预设速度与所述第二预设速度变化的趋势相同。
优选地，所述腐蚀液包括HF和HNO3的混合溶液或HF和H2CrO4的混合溶液。
优选地，所述动力流体不与所述腐蚀液发生反应，和/或所述动力流体不与所述晶圆表面发生反应。
优选地，所述预设量的腐蚀液能够在所述凹槽道中形成一段长度的液体，所述液体的长度小于所述凹槽道的长度。
优选地，所述凹槽道为多个，每一个所述凹槽道都对应有一个第一通孔和一个第二通孔，不同的所述凹槽道的位置与待处理的晶圆表面的不同位置相对应。
优选地，所述凹槽道环绕形成螺旋状，其中第一通孔位于所述螺旋状的凹槽道中心区域，第二通孔位于所述螺旋状的凹槽道周边区域，或者第一通孔位于所述螺旋状的凹槽道周边区域，第二通孔位于所述螺旋状的凹槽道中心区域。
本发明的技术方案具有以下显著有益效果：
1、本发明中的晶圆局部处理方法通过晶圆与第一腔室部表面的凹槽道相紧贴，与第一腔室部表面的凹槽道的壁面形成允许气液流动的通道；当腐蚀液流入凹槽道后，通过动力流体驱动以使腐蚀液在凹槽道中继续向前流动，如此，可以使得腐蚀液与凹槽道内的晶圆表面局部进行反应以将晶圆材料内部局部的硅材料和污染杂质溶解在腐蚀液中，实现对晶圆局部表面的腐蚀。同时，通过动力流体驱动可以控制腐蚀液在凹槽道中以预设可控的速度流动，由第一通孔通过凹槽道流向第二通孔，再将腐蚀液由第二通孔通过凹槽道流向第一通孔，如此腐蚀液两次方向相反的流动可以抵消腐蚀液单方向流动造成的对晶圆腐蚀程度的不同，使得在逆向流动后晶圆的不同位置处的腐蚀深度基本相同，进而能够有效并精确地控制腐蚀液对晶圆表面局部的腐蚀深度，从而可以通过对腐蚀液的检测实现对晶圆同一深度范围内的污染杂质进行定性和定量分析。再进一步的，可以在腐蚀过程结束后通入特定的提取液以提高个别难提取杂质的提取效率。更进一步的，通过对晶圆不同深度处的污染杂质进行多次检测，最终可以精确得到晶圆硅材料中杂质污染沿深度方向的分布情况。
2、通过动力流体驱动可以控制腐蚀液在凹槽道中的流动速度，通入所述凹槽道中的动力流体的流动速度可以呈特定的递减趋势，如此，在腐蚀液在凹槽道流动过程中可以尽可能的控制腐蚀液与晶圆表面前后均保持均一性腐蚀或以恒定速度递减或递增的腐蚀，减小在一次流动过程中腐蚀液与晶圆表面不同处的反应深度的绝对误差或非线性误差，使晶圆表面不同处的深度或深度的变化速度保持统一，进而有利于在工艺在后续处理中最终提高腐蚀深度的精度。
3、本发明中的晶圆局部处理方法中腐蚀液只需要通入凹槽道中，且通过动力流体来驱动腐蚀液流动，这样以后，腐蚀液并不需要充满整个凹槽道，甚至腐蚀液形成的液柱长度可以远远小于凹槽道长度，因此在整个检测过程中使用的腐蚀液的量得到大幅减少，因此在腐蚀液与晶圆反应后腐蚀液中污染杂质的相对含量比例也得到了大幅度的提高，如此可以有效降低对腐蚀液进行检测污染杂质含量的检测仪器的精度等级要求，同时，可以有效提高在检测仪器精度等级相同的条件下的检测灵敏度与精度。
附图说明
在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。
图1为本发明实施例中晶圆局部处理方法的原理示意图；
图2a为本发明中的半导体处理装置在一个实施例中的剖视示意图；
图2b为图2a中的圈A的放大示意图；
图2c为图2a中的圈B的放大示意图；
图3a为本发明中的下腔室部第一腔室部在一个实施例中的俯视图；
图3b为图3a中的圈C的放大示意图；
图3c为图3a中的圈D的放大示意图；
图3d为沿图3a中的剖面线A-A的剖视示意图；
图3e为图3d中的圈E的放大示意图；
图3f为图3d中的圈F的放大示意图；
图4a为本发明中的上腔室部第二腔室部在一个实施例中的俯视图；
图4b为图4a中的圈G的放大示意图；
图4c为图4a中的圈H的放大示意图；
图4d为沿图4a中的剖面线B-B的剖视示意图；
图4e为图4d中的圈I的放大示意图；
图4f为图4d中的圈J的放大示意图；
图5a为本发明中的半导体处理装置在另一个实施例中的剖视示意图；
图5b图5a中的圈K的放大示意图；
图6a为本发明中的上腔室部第二腔室部在一个实施例中的俯视图；
图6b为沿图6a中的剖面线C-C的剖视示意图；
图6c为图6b中的圈L的放大示意图；
图7a为本发明中的下腔室部第一腔室部在另一个实施例中的俯视图；
图7b为沿图7a中的圈M的放大示意图。
以上附图的附图标记：
1、晶圆；2、凹槽道；3、腐蚀液；100、半导体处理装置；110、第二腔室部；111、上腔室板；112、第一凸缘；113、内壁表面；114、凹槽道；120、第一腔室部；121、下腔室板；122、第一凹槽；123、内壁表面；124、凹槽道；125、第一通孔；125a、第一缓冲口部；125b、第一通孔部；126、第二通孔；126a、第二缓冲口部；126b、第二通孔部；200、晶圆；410、第二腔室部；411、上腔室板；412、第一凸缘；413、第一内壁表面；414、第二凹槽；415、第二凸缘；416、通道；620、第一腔室部；623、内壁表面；624、凹槽道；625、第一通孔；626、第二通孔。
具体实施方式
结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
针对原方法在对晶圆的表面进行杂质污染检测时，对反应后的处理流体进行提取与检测只能得到晶圆材料内部整体的杂质污染的定性情况，无法得到精确的定量的晶圆材料内部给定的深度范围内杂质污染的定量情况，更加无法得到晶圆1内不同深度处杂质污染的分布情况这一问题，在本申请中提出了一种晶圆局部处理方法，通过该方法可以有效控制腐蚀液对晶圆表面局部的腐蚀深度以对晶圆材料内部同一深度范围内的污染杂质进行提取与检测。图1为本发明实施例中晶圆局部处理方法的原理示意图。如图1中所示，第一腔室部的表面凹陷形成有凹槽道2，第一腔室部具有与凹槽道2的第一位置连通的第一通孔和与凹槽道2的第二位置连通的第二通孔。在一种常见的情况下，凹槽道2的第一位置可以位于凹槽道2的一端，凹槽道2的第二位置可以位于凹槽道2的另一端。需要说明的是，在此处第一腔室部并非一定需要具有腔室，其只需表面形成有凹槽道2即可以满足本晶圆局部处理方法的需求。
本申请中的晶圆局部处理方法具体可以包括以下步骤：
S101：将待处理的晶圆1的一个表面与形成有凹槽道2的第一腔室部的表面相贴合，晶圆1的表面与第一腔室的凹槽道2壁形成允许气液流动的通道。
在该步骤中，将晶圆1表面与形成有凹槽道2的表面相贴合，以使得凹槽道2内部处于密封状态，仅能通过第一通孔和第二通孔与外界连通，晶圆1的表面与第一腔室的凹槽道2的壁面形成允许气液流动的通道，仅能通过第一通孔和第二通孔与外界连通。为了保证凹槽道2中具有流体时，流体不会渗入晶圆1与第一腔室部表面的间隙之间，同时可以在晶圆1或第一腔室部上施加一定的压力，以使两者紧密接触，避免晶圆1与第一腔室部表面存在间隙，从而避免流体渗入影响检测结果。
S102：将用于对晶圆1表面进行腐蚀和/或提取的第一预设量的腐蚀液3自第一通孔通入凹槽道2中。
在该步骤中，将用于对晶圆1表面进行腐蚀和/或提取的第一预设量的腐蚀液3通入第一通孔中，进而通过第一通孔流入凹槽道2中。根据凹槽道2的横截面大小以确定通入凹槽道2腐蚀液3的第一预设量，横截面越大，通入凹槽道2腐蚀液3的第一预设量越大，横截面越小，则反之。凹槽道2的横截面的不宜过大，其需要保证通入的腐蚀液3在凹槽道2中能够稳定形成一段长度的液体，该段液体需能与晶圆1的表面充分接触进而与晶圆1的表面发生反应以溶解晶圆1表面一定厚度的硅材料，以使晶圆1表面该厚度中的污染杂质进入腐蚀液3中。通入凹槽道2的腐蚀液3的第一预设量一方面和凹槽道2的横截面有关，另外一方面和在凹槽道2中形成一段液柱的长度有关，当然的，该液柱的长度可以小于凹槽道2的总长度也可以等于或大于凹槽道2的总长度。
腐蚀液3为能够与晶圆1进行反应并能将其腐蚀一定厚度的化学液体，通常而言，对晶圆1进行腐蚀、提取与检测所使用的腐蚀液3可以包括HF和HNO3的混合溶液或HF和H2CrO4的混合溶液等对晶圆1具有腐蚀作用的任何液体。
S103：向第一通孔中通入动力流体以使动力流体推动腐蚀液3在凹槽道2中流动，同时控制凹槽道2中的腐蚀液3以预设速度流动。
在该步骤中，当腐蚀液3通入凹槽道2后，通过向第一通孔中通入动力流体以使动力流体推动腐蚀液3在凹槽道2中流动。在一种实施方式中，向第一通孔中通入动力流体以使动力流体推动腐蚀液3在凹槽道2中以第一预设速度流动，通过控制通入动力流体的速度进而可以间接控制腐蚀液3的流动速度，第一预设速度为恒定值。当动力流体以恒定值流动时，腐蚀液3在开始阶段对晶圆1表面的反应深度较大，随着腐蚀液3的流动和不断反应，腐蚀液3的浓度逐渐变小，腐蚀液3与晶圆1表面的反应深度逐渐变小。在另一种实施方式中，向第一通孔中通入动力流体以使动力流体推动腐蚀液3在凹槽道2中以第一预设速度流动，第一预设速度可以为变速，作为优选的，其可以呈由递减的趋势。第一预设速度和腐蚀液3与晶圆1表面反应的速率具有预设对应关系。当腐蚀液3刚通入凹槽道2时，腐蚀液3的浓度较大，其与晶圆1表面反应的速率较大，随着动力流体驱动腐蚀液3在凹槽道2中流动并反应，腐蚀液3的浓度逐渐变低，其与晶圆1表面反应的速率减小，所以需要控制通入凹槽道2中的动力流体的流动速度也逐渐减小以增加腐蚀液3与晶圆1表面的反应时间，使得腐蚀液3在凹槽道2的不同位置处与晶圆1的反应程度尽可能接近或尽可能以与腐蚀液3走过的距离相线性的关系改变，减小在一次流动过程中腐蚀液3对晶圆1表面不同处的反应深度的绝对误差或非线性误差，使晶圆1表面不同处的深度或深度的变化速度保持统一，进而有利于在工艺在后续处理中最终提高反应深度的精度。
在该步骤中，动力流体可以为液体或气体。在一种优选的实施方式中，动力流体的选择上尽量避免与腐蚀液3和晶圆1表面发生反应，同时，动力流体的选择上尽量避免与腐蚀液3相溶以避免动力流体溶入腐蚀液3中使得腐蚀液3的量增大，进而影响到对晶圆1污染杂质的检测精度。当然的，本实施方式仅为一种优选的实施方式，动力流体并非一定需要满足不与腐蚀液3和/或晶圆1表面发生反应和/或不与腐蚀液3相溶的条件。例如，在一种实施方式中，希望动力流体可以与晶圆1反应以达到某些预处理的效果。在一个实施例中，动力流体可以为不易与晶圆1反应的超纯气体或超纯液体，比如氮气、氦气、氩气、超纯水、丙酮、四氯甲烷等。当然的，动力流体包含的种类不限于上述描述，其它任何可以能够驱动腐蚀液3在凹槽道2流动的动力流体均可以在本实施方式中进行使用。
S104：通过动力流体将凹槽道2中的腐蚀液3推动至第二通孔以排出凹槽道2。
在本步骤中，向第一通孔中不断通入动力流体以使得动力流体将凹槽道2中的腐蚀液3推动至第二通孔，与晶圆1进行反应后的腐蚀液3自第二通孔排出凹槽道2，将排出凹槽道2的腐蚀液3收入设备内暂存装置中或收入样品管中或直接送入检测设备进行检测。
S105：将第二预设量的的腐蚀液3自第二通孔通入凹槽道2中。
在本步骤中，第二预设量的腐蚀液可以为自第二通孔排出的腐蚀液，也可以为新的第二预设量下的腐蚀液。当第二预设量的腐蚀液为自第二通孔排出的腐蚀液时，第一预设量可以等于第二预设量。当第二预设量的腐蚀液为新的预设量下的腐蚀液，作为优选的，第一预设量等于第二预设量。
当然的，由于经反应后的晶圆1表面与未经反应的晶圆1表面存在一定的差异，第一预设量也可以不等于第二预设量。在一种实施方式中，晶圆1表面经第一次反应后的粗糙度、对流体的亲和度会上升，会加快腐蚀液3对晶圆1表面的腐蚀速度，在其他因素不变得情况下，当第一预设量和第二预设量相等时，在本步骤终通入的液体会比在步骤S103中通入的液体总体腐蚀得更深一些，此时使第二预设量小于第一预设量才能得到相同的腐蚀效果。其他的因素如结构、温度、粗糙度、流体的亲和度、工艺需求、催化作用等等，都会加快或减慢腐蚀液3对晶圆1表面的腐蚀速度，因此在某种加快或减慢的作用超出误差允许范围时，需要第二预设量小于或大于第一预设量以弥补两者反应速度的误差。
S106：向第二通孔中通入动力流体以使动力流体推动腐蚀液3在凹槽道2中流动，直至动力流体将凹槽道2中的腐蚀液3推动至第一通孔排出凹槽道2。
在本步骤中，当腐蚀液3通入凹槽道2后，通过向第二通孔中通入动力流体以使动力流体推动腐蚀液3在凹槽道2中流动。与步骤S103中的一种实施方式相对应，向第一通孔中通入动力流体以使动力流体推动腐蚀液3在凹槽道2中以第二预设速度流动，第二预设速度为恒定值，第一预设速度与第二预设速度为相同的恒定值，如此，腐蚀液3在靠近第二通孔的开始阶段对晶圆1表面的反应深度较大，随着腐蚀液3的流动和不断反应，腐蚀液3的浓度逐渐变小，腐蚀液3与晶圆1表面的反应深度逐渐变小。此步骤中晶圆1表面的不同位置处的反应深度与步骤S103中刚好相反，使得晶圆1不同位置处两次反应深度相加之和相等，这样保证腐蚀液3在两次流动过程后，晶圆1表面的反应深度均呈相同。与步骤S103中的另一种实施方式相对应，向第一通孔中通入动力流体以使动力流体推动腐蚀液3在凹槽道2中以第二预设速度流动，第二预设速度呈由快变慢的趋势，第一预设速度与第二预设速度变化的趋势相同，这样不但通过两次方向相反的流动使得晶圆1不同位置处两次反应深度相加之和相等，而且还减小了在单次流动过程中腐蚀液3与晶圆1表面不同处的反应深度的误差，进而最终提高反应深度的精度。
向第二通孔中不断通入动力流体以使得动力流体将凹槽道2中的腐蚀液3推动至第一通孔，与晶圆1进行反应后的腐蚀液3自第一通孔排出凹槽道2。将自第一通孔排出凹槽道2的腐蚀液3收入设备内暂存装置中或收入样品管中或直接送入检测设备进行检测。
S107：向凹槽道2中通入提取液，再排出通入凹槽道2中的提取液。
在本步骤中，可以向第一通孔中通入提取液，提取液流经凹槽道2后自第二通孔排出，收集自凹槽道排出的提取液。由于晶圆表面经过腐蚀液3处理后可能残留一定的含有污染杂质的腐蚀液3或某些污染杂质无法被腐蚀液3溶解或反应一并带走，通过向凹槽道2中通入提取液可以对该部分残留的污染杂质进行收集。当然的，在本步骤中，也可以向第二通孔中通入提取液，提取液流经凹槽道2后自第一通孔排出，收集自凹槽道2排出的提取液。一般而言，提取液与晶圆1表面不发生反应或者反应速度远小于腐蚀液3，例如，提取液可以为HF和H2O2的混合溶液等。需要说明的是，实施本步骤的目的在于可以进一步提高检测得到的晶圆中污染杂质含量的精度和提取效率，当然的，本步骤可以省略。
S108：多次重复步骤S102至步骤S107，以使得腐蚀液腐蚀至晶圆表面预设深度。
在本步骤中，每一次重复步骤S102至步骤S107，都可以加深腐蚀液腐蚀晶圆表面的深度和/或提高腐蚀所形成的表面的均匀度，直至深度或均匀度满足要求。在重复步骤中，将用于对晶圆1表面进行反应的第一预设量的自第一通孔通入凹槽道中的腐蚀液可以为上一次循环过程中自第一通孔排出的腐蚀液，也可以为新的预设量的腐蚀液。需要说明的是，当步骤S106以后，若腐蚀液已经腐蚀至晶圆表面预设深度或腐蚀所形成的表面的均匀度已达到要求，则本步骤可以省略。在一种可行的实施方式中，由于步骤S107可以省略也可以不省略，所以可以多个重复步骤S102至步骤S106，然后再重复完后实施步骤S107。
S109：将排出凹槽道2的腐蚀液3和/或提取液收集在样品管中或直接送入检测设备进行检测，以分析晶圆1同一深度范围内的污染杂质的情况。
当步骤S105中使用的是新的预设量的腐蚀液时，送入检测设备进行检测的腐蚀液3包括步骤S104中自第二通孔排出的腐蚀液和步骤S106中自第一通孔排出的腐蚀液3和步骤S107中的提取液。当步骤S105中使用的腐蚀液3为自第二通孔排出的腐蚀液3时，送入检测设备进行检测的腐蚀液3仅为步骤S106中自第一通孔排出的腐蚀液3和步骤S107中的提取液。
当步骤S108中使得用的是新的预设量的腐蚀液3时，送入检测设备进行检测的腐蚀液3包括每一次循环中所有新的腐蚀液3和提取液。当步骤S108中使用的腐蚀液3为上一循环中自第一通孔排出的腐蚀液3时，送入检测设备进行检测的腐蚀液3仅为最后一次自第一通孔排出的腐蚀液3和/或提取液。
通过上述多个步骤可以得到晶圆1表面局部一层同一深度范围内污染杂质浓度的定性和定量结果。
S110：多次重复步骤S102至步骤S109，分别收集每个循环中排出凹槽道2的腐蚀液3和/或提取液，并对其进行检测，以得到多次循环下的晶圆1局部材料中不同层下指定的深度范围内污染杂质浓度的定性和定量结果。
在本步骤中，每一次重复步骤S102至步骤S109，新的腐蚀液3腐蚀消耗一定厚度的晶圆材料，同时在一次循环中，腐蚀液3腐蚀消耗的晶圆1表面不同处的厚度是基本均匀的、相同的，如此，在一次次的循环中即可以准确得到污染杂质在晶圆1内不同深度范围内的浓度情况，进而可以形成污染杂质沿晶圆1深度方向的分布图或分布表。当然的，当只需要得到最表层指定深度的晶圆材料中的杂质时，则本步骤可以省略。
本发明中的晶圆局部处理方法中腐蚀液3只需要通入凹槽道2中，且通过动力流体来驱动腐蚀液3流动，这样以后，在整个检测过程中使用的腐蚀液3的量得到大幅减少，因此在腐蚀液3与晶圆反应后腐蚀液3中污染杂质的相对含量比例也得到了大幅度的提高，如此可以有效降低对腐蚀液3进行检测污染杂质含量的检测仪器的精度等级要求。同时，检测仪器对含有较大比例的污染杂质的腐蚀液3进行检测时误差更小，换算为晶圆材料内的杂质污染浓度的结果可以变的精度更高，灵敏度也更高。
为了更好的对晶圆1的污染杂质进行检测，在本申请中还提出了一种半导体处理装置，在该半导体处理装置上能够更为方便的实现上述晶圆局部处理方法，但是需要说明的是，上述晶圆局部处理方法并非一定需要在半导体处理装置上才能实现，该半导体处理装置仅是实现上述晶圆局部处理方法的其中一种装置。
图2a为本发明中的半导体处理装置100在一个实施例中的剖视示意图。图2b为图2a中的圈A的放大示意图；图2c为图2a中的圈B的放大示意图。如图2a所示，该半导体处理装置可以包括第一腔室部和可相对于第一腔室部在打开位置和关闭位置之间移动的第二腔室部。第二腔室部110包括上腔室板111和自上腔室板的周边向下延伸而成的第一凸缘112。第一腔室部120包括下腔室板121和在下腔室板121的周边向下凹陷而成的第一凹槽122。第二腔室部110可相对于第一腔室部120在打开位置和关闭位置之间移动。在第二腔室部110相对于第一腔室部120处于打开位置时，可以将待处理晶圆放置于第一腔室部120的内壁表面上，或者可以从第一腔室部120的内壁表面上取出待处理晶圆。在第二腔室部110相对于第一腔室部120处于关闭位置时，在第二腔室部110相对于第一腔室部120处于关闭位置时，第一凸缘112与第一凹槽122配合，以在上腔室板和下腔室板之间形成密封的微腔室，待处理晶圆能够容纳于微腔室内，等待被后续检测处理。
图3a为本发明中的第一腔室部120在一个实施例中的俯视图。图3b为图3a中的圈C的放大示意图。图3c为图3a中的圈D的放大示意图。图3d为沿图3a中的剖面线A-A的剖视示意图。图3e为图3d中的圈E的放大示意图。图3f为图3d中的圈F的放大示意图。如图3a-3f所示，第一腔室部120具有自该第一腔室部120面向微腔室的内壁表面123凹陷形成的凹槽道124、自外部穿过该第一腔室部以与凹槽道124的第一位置连通的第一通孔125和自外部穿过该第一腔室部以与凹槽道124的第二位置连通的第二通孔126。凹槽道124的截面可以为U形、V形或半圆形，还可以是其他形状。凹槽道124内的通孔数量可以大于或等于1个。
在一个实施例中，如图3a、3b和3c所示的，凹槽道124可以环绕形成螺旋状，其中第一通孔125位于螺旋状的凹槽道124周边区域(圈C的区域)，第二通孔126位于螺旋状的凹槽道中心区域(圈D的区域)，或者第一通孔125位于螺旋状的凹槽道中心区域(圈D的区域)，第二通孔126位于螺旋状的凹槽道124周边区域(圈C的区域)。第一通孔125可以被用作为入口，第二通孔126可以被用作为出口。在其他实施例中，也可以将第一通孔125可以被用作为出口，第二通孔126可以被用作为入口。
在一个实施例中，如图3d、3e和3f所示的，第一通孔125包括与凹槽道124直接相通且较凹槽道124更深、更宽的第一缓冲口部125a和与该第一缓冲口部125a直接相通的第一通孔部125b。由于设置了第一缓冲口部125a，可以避免腐蚀液通过第一通孔125进入的初速度过快导致晶圆的中心区域被过分处理。第二通孔126包括与凹槽道124直接相通且较凹槽道124更深、更宽的第二缓冲口部126a和与该第二缓冲口部126a直接相通的第二通孔部126b。由于设置了第二缓冲口部126a，可以防止腐蚀液不能及时从第二通孔126排出而溢出。优选的，第一缓冲口部125a可以为锥形凹槽，第二缓冲口部126a可以为圆柱形凹槽。
图4a为本发明中的第二腔室部110在一个实施例中的俯视图；图4b为图4a中的圈G的放大示意图；图4c为图4a中的圈H的放大示意图；图4d为沿图4a中的剖面线B-B的剖视示意图；图4e为图4d中的圈I的放大示意图；图4f为图4d中的圈J的放大示意图。结合图4a至4f所示的，第二腔室部110包括上腔室板111和自上腔室板111的周边向下延伸而成的第一凸缘112。第二腔室部110具有自该第二腔室部面向微腔室的内壁表面113凹陷形成的凹槽道113，形成于第二腔室部的内壁表面113上的凹槽道114的槽壁(相邻的凹槽道114之间的部分)与形成于第一腔室部120的内壁表面123上的凹槽道124的槽壁(相邻的凹槽道124之间的部分)相对应(图2b、图2c)。这样，在第二腔室部110相对于第一腔室部120位于关闭位置且待处理晶圆200容纳于微腔室内时，第二腔室部110的凹槽道114的槽壁能够抵压待处理晶圆200的相应位置，并使得待处理晶圆200能够更紧地抵靠于第一腔室部120的凹槽道124的槽壁上，使得最后形成的封闭通道的封闭性能更好。此外，形成于第二腔室部的内壁表面113上的凹槽道114的槽壁(相邻的凹槽道114之间的部分)与形成于第一腔室部120的内壁表面123上的凹槽道124的槽壁(相邻的凹槽道124之间的部分)也可以相交错排布。
在另一个实施例中，第二腔室部110和第一腔室部的结构可以互换或具备相同的结构，此时待处理晶圆200的上表面将会与第二腔室部110的凹槽道一起形成封闭通道。在封闭通道内流通腐蚀液可以对待处理晶圆200的上表面或下表面进行处理，或上下表面同时处理。
图5a为本发明中的半导体处理装置在另一个实施例中的剖视示意图；图5b图5a中的圈K的放大示意图。图5a中的半导体处理装置400与图2a中的半导体处理装置相比的差别在于：图5a中的第二腔室部410和图2a中的第二腔室部110的结构不同。图6a为本发明中的第二腔室部410在一个实施例中的俯视图；图6b为沿图6a中的剖面线C-C的剖视示意图；图6c为图6b中的圈L的放大示意图。如图5a至5b、6a至6c所示，第二腔室部410包括上腔室板411、第一凸缘412、面向微腔室的第一内壁表面413、第二凹槽414、位于第一内壁表面413和第二凹槽414之间的第二凸缘415和位于第一内壁表面413中心的通道416。由第二凸缘415抵靠于晶圆200和第一内壁表面413形成一个封闭空间，通过通道416与外界连通。流体可通过通道416进入此封闭空间产生压力，并使得待处理晶圆200能够更紧地抵靠于第一腔室部120的凹槽道124的槽壁上，使得最后形成的封闭通道的封闭性能更好。
图7a为本发明中的第一腔室部在另一个实施例中的俯视图；图7b为沿图7a中的圈M的放大示意图。自该第一腔室部620面向微腔室的内壁表面623凹陷形成的凹槽道624为多个，图7a中有5个，在其他实施例中，可以为其他数目个，每个凹槽道624都对应有一个第一通孔625和一个第二通孔626。第一腔室部620的不同的凹槽道624位于内壁表面623的不同区域内。这样可以针对不同的区域进行不同的处理，它们互相独立。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (25)

1.一种晶圆局部处理方法，其特征在于，第一腔室部的表面凹陷形成有凹槽道，第一腔室部具有与所述凹槽道的第一位置连通的第一通孔和与所述凹槽道的第二位置连通的第二通孔；所述晶圆局部处理方法包括以下步骤：
将待处理的晶圆的一个表面与形成有所述凹槽道的第一腔室部的表面相贴合，所述晶圆的表面与第一腔室的凹槽道的壁面形成允许气液流动的通道；
将用于对晶圆表面进行腐蚀和/或提取的第一预设量的腐蚀液自所述第一通孔通入所述凹槽道中；
向所述第一通孔中通入动力流体以使所述动力流体推动所述腐蚀液在所述凹槽道中流动；
通过所述动力流体将所述凹槽道中的所述腐蚀液推动至所述第二通孔以排出所述凹槽道；
将第二预设量的所述腐蚀液自所述第二通孔通入所述凹槽道中；
向所述第二通孔中通入动力流体以使所述动力流体推动所述腐蚀液在所述凹槽道中流动，直至所述动力流体将所述凹槽道中的所述腐蚀液推动至所述第一通孔排出所述凹槽道。
2.根据权利要求1所述的晶圆局部处理方法，其特征在于，所述凹槽道的第一位置位于所述凹槽道的一端，所述凹槽道的第二位置位于所述凹槽道的另一端。
3.根据权利要求1所述的晶圆局部处理方法，其特征在于，通入所述凹槽道中的所述腐蚀液能够与所述晶圆表面接触并进行腐蚀。
4.根据权利要求1所述的晶圆局部处理方法，其特征在于，所述第一预设量等于所述第二预设量。
5.根据权利要求1所述的晶圆局部处理方法，其特征在于，在所述将第二预设量的腐蚀液自所述第二通孔通入所述凹槽道中的步骤中，第二预设量的所述腐蚀液为自所述第二通孔排出的所述腐蚀液或新的腐蚀液。
6.根据权利要求1所述的晶圆局部处理方法，其特征在于，所述晶圆局部处理方法还包括：多次重复步骤将用于对晶圆表面进行腐蚀和/或提取的第一预设量的腐蚀液自所述第一通孔通入所述凹槽道中至步骤向所述第二通孔中通入动力流体以使所述动力流体推动所述腐蚀液在所述凹槽道中流动，直至所述动力流体将所述凹槽道中的所述腐蚀液推动至所述第一通孔排出所述凹槽道，以使得所述腐蚀液腐蚀至所述晶圆表面预设深度。
7.根据权利要求6所述的晶圆局部处理方法，其特征在于，在重复步骤中，将用于对晶圆表面进行腐蚀和/或提取的第一预设量的腐蚀液自所述第一通孔通入所述凹槽道中的所述腐蚀液为上一次循环过程中自所述第一通孔排出的所述腐蚀液或新的腐蚀液。
8.根据权利要求6所述的晶圆局部处理方法，其特征在于，所述晶圆局部处理方法还包括：在所述多次重复步骤将用于对晶圆表面进行腐蚀和/或提取的第一预设量的腐蚀液自所述第一通孔通入所述凹槽道中至步骤向所述第二通孔中通入动力流体以使所述动力流体推动所述腐蚀液在所述凹槽道中流动，直至所述动力流体将所述凹槽道中的所述腐蚀液推动至所述第一通孔排出所述凹槽道的步骤之后，向所述凹槽道中通入提取液，再排出通入所述凹槽道中的所述提取液。
9.根据权利要求8所述的晶圆局部处理方法，其特征在于，所述晶圆局部处理方法还包括：重复步骤将用于对晶圆表面进行腐蚀和/或提取的第一预设量的腐蚀液自所述第一通孔通入所述凹槽道中至步骤向所述凹槽道中通入提取液，再排出通入所述凹槽道中的所述提取液，分别收集每一循环过程中的所述腐蚀液和所述提取液并对所述腐蚀液和所述提取液进行检测，以得到晶圆表面污染杂质的纵向分布情况。
10.根据权利要求6所述的晶圆局部处理方法，其特征在于，所述晶圆局部处理方法还包括：重复步骤将用于对晶圆表面进行腐蚀和/或提取的第一预设量的腐蚀液自所述第一通孔通入所述凹槽道中至步骤向所述第二通孔中通入动力流体以使所述动力流体推动所述腐蚀液在所述凹槽道中流动，直至所述动力流体将所述凹槽道中的所述腐蚀液推动至所述第一通孔排出所述凹槽道，分别收集每一循环过程中的所述腐蚀液并对所述腐蚀液进行检测，以得到晶圆表面污染杂质的纵向分布情况。
11.根据权利要求1所述的晶圆局部处理方法，其特征在于，所述晶圆局部处理方法还包括：在所述向所述第二通孔中通入动力流体以使所述动力流体推动所述腐蚀液在所述凹槽道中流动，直至所述动力流体将所述凹槽道中的所述腐蚀液推动至所述第一通孔排出所述凹槽道步骤之后，向所述凹槽道中通入所述提取液，再排出通入所述凹槽道中的所述提取液。
12.根据权利要求11所述的晶圆局部处理方法，其特征在于，所述晶圆局部处理方法还包括：重复步骤将用于对晶圆表面进行腐蚀和/或提取的预设量的腐蚀液自所述第一通孔通入所述凹槽道中至步骤向所述凹槽道中通入提取液，再排出通入所述凹槽道中的所述提取液，以使得所述腐蚀液腐蚀至所述晶圆表面预设深度。
13.根据权利要求11或12所述的晶圆局部处理方法，其特征在于，所述晶圆局部处理方法还包括：重复步骤将用于对晶圆表面进行腐蚀和/或提取的预设量的腐蚀液自所述第一通孔通入所述凹槽道中至步骤向所述凹槽道中通入提取液，再排出通入所述凹槽道中的所述提取液，分别收集每一循环过程中的所述腐蚀液和所述提取液并对所述腐蚀液和所述提取液进行检测，以得到晶圆表面污染杂质的纵向分布情况。
14.根据权利要求1所述的晶圆局部处理方法，其特征在于，向所述第一通孔中通入动力流体以使所述动力流体推动所述腐蚀液在所述凹槽道中以第一预设速度流动，向所述第二通孔中通入动力流体以使所述动力流体推动所述腐蚀液在所述凹槽道中以第二预设速度流动，所述第一预设速度为恒定值，所述第二预设速度为恒定值。
15.根据权利要求14所述的晶圆局部处理方法，其特征在于，所述第一预设速度与所述第二预设速度为相同的恒定值。
16.根据权利要求1所述的晶圆局部处理方法，其特征在于，向所述第一通孔中通入动力流体以使所述动力流体推动所述腐蚀液在所述凹槽道中以第一预设速度流动，向所述第二通孔中通入动力流体以使所述动力流体推动所述腐蚀液在所述凹槽道中以第二预设速度流动，所述第一预设速度和所述第二预设速度为变速的。
17.根据权利要求15所述的晶圆局部处理方法，其特征在于，所述凹槽道中的腐蚀液流动的第一预设速度、第二预设速度和所述腐蚀液与所述晶圆表面反应的速率具有预设对应关系。
18.根据权利要求17所述的晶圆局部处理方法，其特征在于，所述第一预设速度呈由快变慢的趋势，所述第二预设速度呈由快变慢的趋势。
19.根据权利要求17或18所述的晶圆局部处理方法，其特征在于，所述第一预设速度与所述第二预设速度变化的趋势相同。
20.根据权利要求1所述的晶圆局部处理方法，其特征在于，所述腐蚀液包括HF和HNO3的混合溶液或HF和H2CrO4的混合溶液。
21.根据权利要求1所述的晶圆局部处理方法，其特征在于，所述动力流体不与所述腐蚀液发生反应，和/或所述动力流体不与所述晶圆表面发生反应。
22.根据权利要求1所述的晶圆局部处理方法，其特征在于，所述预设量的腐蚀液能够在所述凹槽道中形成一段长度的液体，所述液体的长度小于所述凹槽道的长度。
23.根据权利要求1所述的晶圆局部处理方法，其特征在于，所述凹槽道为多个，每一个所述凹槽道都对应有一个第一通孔和一个第二通孔，不同的所述凹槽道的位置与待处理的晶圆表面的不同位置相对应。
24.根据权利要求1所述的晶圆局部处理方法，其特征在于，所述凹槽道环绕形成螺旋状，其中第一通孔位于所述螺旋状的凹槽道中心区域，第二通孔位于所述螺旋状的凹槽道周边区域，或者第一通孔位于所述螺旋状的凹槽道周边区域，第二通孔位于所述螺旋状的凹槽道中心区域。
25.根据权利要求1所述的晶圆局部处理方法，其特征在于，所述晶圆局部处理方法应用于半导体处理装置，所述半导体处理装置包括所述第一腔室部。
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