CN109166814B - 一种半导体处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种半导体处理装置，其包括：第一腔室部；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，其中在第二腔室部相对于第一腔室部位于所述关闭位置时，第一腔室部和第二腔室部之间形成有微腔室。在第二腔室部相对于第一腔室部位于关闭位置且微腔室内容纳有半导体晶圆时，第一腔室部的内壁表面至少抵靠在靠近第一腔室部的半导体晶圆的第一侧表面的外缘部分，第二腔室部的内壁表面至少抵靠在靠近第二腔室部的半导体晶圆的第二侧表面的外缘部分，第一腔室部的内壁表面和第二腔室部的内壁表面之间形成有位于半导体晶圆外侧的外端面微处理空间。借助外端面微处理空间，本发明能够实现对半导体晶圆的外缘的处理。

Description

一种半导体处理装置

【技术领域】

本发明涉及半导体晶圆或相似工件的表面处理领域，特别涉及一种半导体处理装置。

【背景技术】

专利号为201210171681.9和201210088237.0的中国专利都公开了一种用于半导体晶圆处理的微腔室处理装置。所述微腔室处理装置均包括第一腔室部和第二腔室部，所述第一腔室部和第二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。第一腔室部与第二腔室部处于关闭位置时形成一微腔室，半导体晶圆放置于所述微腔室内，所述第一腔室部和/或所述第二腔室部中包括一个或多个供处理流体进入的所述微腔室的入口和一个或多个供处理流体排出所述微腔室的出口。处理过程中，处理流体充满整个所述微腔室，而半导体晶圆则整体暴露在处理流体内，因此该微腔室处理装置仅适合对半导体晶圆的整体处理。

然而，在一些特殊的半导体器件工艺中，仅需要对半导体晶圆的外缘部分进行针对性处理，且处理过程中不能对半导体晶圆的其他部分造成影响。

例如，在一种半导体器件生产过程中，需要将半导体晶圆的外缘部分的薄膜层腐蚀去除而不能破坏其他部分的薄膜层，下面结合附图对该工艺进行描述。

请参考图1a至图1d，其中：图1a示出了一种半导体晶圆400的结构示意图，图1b为图1a的A-A剖视图；图1c为外缘处理前半导体晶圆的外缘的部分剖视图；图1d为外缘处理后半导体晶圆的外缘部分的剖视图。如图1a至图1d所示，半导体晶圆400包括基材层401及沉淀在基材层401的第一侧表面和第二侧表面的薄膜层402。经过对半导体晶圆400的外缘部分的针对性腐蚀处理后，所述半导体晶圆400的外缘部分的薄膜层402被去除，基材层401的第一侧表面和第二侧表面得以暴露。目前，为了实现对半导体晶圆的外缘的针对性腐蚀，一般采用干法工艺，将等离子体发生器对准半导体晶圆的外缘部分进行精准轰击以去除外缘部分的薄膜层，干法工艺的成本高昂、操作复杂。

鉴于此，有必要对现有技术中的微腔室处理装置进行改造，以研制出一种新型的能够实现对半导体晶圆的外缘进行针对性的处理的半导体处理装置。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种半导体处理装置，其能够实现对半导体晶圆的外缘的针对性处理。

为实现上述目的，本发明提供一种半导体处理装置，其包括：

第一腔室部；

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，其中在第二腔室部相对于第一腔室部位于所述关闭位置时，第一腔室部和第二腔室部之间形成有微腔室，一片或多片叠放在一起的半导体晶圆能够容纳于所述微腔室内，在第二腔室部相对于第一腔室部位于所述打开位置时，所述半导体晶圆能够被取出或放入；

第一腔室部具有面向所述微腔室的内壁表面，第二腔室部具有面向所述微腔室的内壁表面，

在第二腔室部相对于第一腔室部位于所述关闭位置且所述微腔室内容纳有半导体晶圆时，第一腔室部的内壁表面至少抵靠在靠近所述第一腔室部的所述半导体晶圆的第一侧表面的外缘部分，第二腔室部的内壁表面至少抵靠在靠近所述第二腔室部的所述半导体晶圆的第二侧表面的外缘部分，第一腔室部的内壁表面和第二腔室部的内壁表面之间形成有位于所述半导体晶圆外侧的外端面微处理空间，该外端面微处理空间通过外端面处理通孔与外部相通，流体通过所述外端面处理通孔进入或流出所述外端面微处理空间。

在一个具体实施中，所述半导体晶圆的外端面暴露于所述外端面微处理空间，所述外端面处理通孔中的一个或多个作为流体入口，所述外端面处理通孔中的一个或多个作为流体出口。

在一个具体实施中，所述外端面微处理空间为环形，所述外端面微处理空间为封闭空间，仅通过外端面处理通孔与外部相通。

在一个具体实施中，在第二腔室部相对于第一腔室部位于所述关闭位置时，所述微腔室内能够容纳多片叠放在一起的半导体晶圆，容纳于所述微腔室内的多个半导体晶圆中的每一个的外端面均暴露于所述外端面微处理空间。

在一个具体实施中，所述外端面微处理空间为环形，所述半导体晶圆共心放置。

在一个具体实施中，其还包括设置于第一腔室部和/或第二腔室部上的高度调整机构，高度调整机构能够调整所述微腔室的高度以容纳不同数量的半导体晶圆。

在一个具体实施中，所述高度调整机构包括可拆卸垫圈。

在一个具体实施中，第二腔室部具有形成于第二腔室部面向所述微腔室的内壁表面的凹陷部，所述凹陷部位于外端面处理空间的内侧；在第二腔室部相对于第一腔室部位于所述关闭位置且所述微腔室内容纳有半导体晶圆时，靠近所述第二腔室部的所述半导体晶圆的一侧面遮盖住所述凹陷部的顶部以形成内侧微处理空间，该内侧微处理空间通过内侧处理通孔与外部相通，流体通过所述内侧处理通孔进入或流出所述内侧微处理空间。

在一个具体实施中，所述内侧处理通孔中的一个或多个作为流体入口，所述内侧处理通孔中的一个或多个作为流体出口，所述内侧微处理空间为封闭空间，仅通过内侧处理通孔与外部相通。

与现有技术相比，本发明借助于待处理半导体晶圆的阻挡在微腔室的外缘形成了封闭的外端面微处理空间，处理流体在所述外端面微处理空间内流动的同时实现对所述待处理半导体晶圆的外缘的处理。

【附图说明】

结合参考附图及接下来的详细描述，本发明将更容易理解，其中同样的附图标记对应同样的结构部件，其中：

图1a为一种典型的半导体晶圆的结构示意图；

图1b为图1a的A-A剖视图；

图1c为外缘处理前半导体晶圆的外缘部分的剖视图；

图1d为外缘处理后半导体晶圆的外缘部分的剖视图；

图2a为本发明中的半导体处理装置在第一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2b中的圈B的放大示意图；

图3a为本发明中的半导体处理装置在第二实施例中的剖视示意图；

图3b为图3a中的圈C的放大示意图；

图3c为图3b中的圈D的放大示意图；

图4为本发明中的半导体处理装置在第三实施例中的剖视示意图。

【具体实施方式】

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指与所述实施例相关的特定特征、结构或特性至少可包含于本发明至少一个实现方式中。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非必须都指同一个实施例，也不必须是与其他实施例互相排斥的单独或选择实施例。本发明中的“多个”、“若干”表示两个或两个以上。本发明中的“和/或”表示“和”或者“或”。

第一实施例：

请参考图2a至图2c所示，其为本发明的第一实施例提供的半导体处理装置100的结构示意图，其中：图2a为半导体处理装置100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2b中的圈B的放大示意图。

如图2a至图2c所示，本实施例中，所述半导体处理装置100包括第一腔室部110和第二腔室部120。所述第一腔室部110包括第一腔室板111和自第一腔室板111的周边向下延伸而成的凸缘112，所述第二腔室部120包括第二腔室板121和在所述第二腔室板121的周边向下凹陷而成的凹槽122。

所述第一腔室部110可相对于第二腔室部120在打开位置和关闭位置之间移动。在所述第一腔室部110相对于第二腔室部120处于关闭位置时，所述凸缘112与所述凹槽122配合以在第一腔室板111和第二腔室板121之间形成密封的微腔室，待处理半导体晶圆能够容纳于所述微腔室内，等待被后续处理。在所述第一腔室部110相对于第二腔室部120处于打开位置时，所述凸缘112与所述凹槽122分开，所述半导体晶圆200能够被取出或放入所述微腔室内。

所述第一腔室部110具有面向所述微腔室的内壁表面113，所述第二腔室部120具有面向所述微腔室的内壁表面123。

本实施例中，在所述第二腔室部120相对于所述第一腔室部110位于所述关闭位置时，所述第一腔室部110的内壁表面113与所述第二腔室部120的内壁表面123之间的距离，即所述微腔室的高度与一片待处理半导体晶圆400的厚度相匹配，因此本实施例中的所述半导体处理装置100一次性仅处理一片待处理半导体晶圆400。

如图2c所示，在所述第二腔室部120相对于所述第一腔室部110位于所述关闭位置且所述待处理半导体晶圆400容纳于所述微腔室内时，所述第一腔室部110的内壁表面113抵靠所述待处理半导体晶圆400的第一侧表面的外缘部分，所述第二腔室部120的内壁表面123抵靠所述半导体晶圆200的第二侧表面的外缘部分，从而使得所述待处理半导体晶圆400的外端面、所述第一腔室部110的内壁表面113的外缘部分、所述第一凸缘112的内侧表面1121的上缘部分及所述第二腔室部120的内壁表面123的外缘部分合围成密闭的、环形的所述外端面微处理空间130。

由于所述待处理半导体晶圆400的外端面全部暴露于所述外端面微处理空间130。当所述微处理空间300内充满或具有部分处理流体时，处理流体能够实现对待处理半导体晶圆400外端面的针对性处理。

所述第二腔室部120具有自外部穿过该第二腔室部120以与所述外端面微处理空间130至少两个外端面处理通孔，其中：至少一个外端面处理通孔作为流体入口，至少一个外端面处理通孔作为流体出口。本实施例中设有两个所述外端面处理通孔，分别为用作流体入口的第一外端面处理通孔124和用作流体出口的第二外端面处理通孔125，所述外端面微处理空间130经所述第一外端面处理通孔124、第二外端面处理通孔125与外部相通。

在应用时，处理流体能够通过第一外端面处理通孔124进入所述外端面微处理空间130内，进入所述外端面微处理空间130的流体能够在所述外端面微处理空间130内流动，此时所述处理流体能够接触到并处理所述待处理半导体晶圆400的外端面，处理过所述待处理半导体晶圆400的流体能够通过第二外端面处理通孔125流出。

当然，所述处理可能是对所述待处理半导体晶圆400的外端面的腐蚀处理以去除所述待处理半导体晶圆400的外缘部分的薄膜层，也可以是仅仅对所述待处理半导体晶圆400的外端面的针对性清洗等等。

以对所述待处理半导体晶圆400的外缘部分的薄膜层的腐蚀去除为例。结合参考图1a至图1d和图2a至图2c所示，当需要将待处理半导体晶圆400的外缘的第一侧面和第二侧面的薄膜层腐蚀去除时。只需要将相应的，对薄膜层具有腐蚀作用的处理流体经所述第一外端面处理通孔124通入至所述外端面微处理空间130内，处理流体在外端面微处理空间130内流动并与待处理半导体晶圆400的外端面接触。如图2c中的箭头所标识，处理流体沿垂直于外端面的方向向内缓慢腐蚀待处理半导体晶圆400的外缘的第一侧表面和第二侧表面的薄膜层402。如图1d所示，处理完毕后，半导体晶圆400的外缘的第一侧表面和第二侧表面的薄膜层402被腐蚀去除，半导体晶圆400的外缘的基材层401的第一侧面和第二侧面暴露出来。处理过所述待处理半导体晶圆400的流体则经所述第二外端面处理通孔125流出。

可见，基于所述外端面微处理空间130，本实施例中的半导体处理装置100只需要消耗少量的处理流体能够实现对一片所述待处理半导体晶圆400的外缘的针对性腐蚀处理，其极大地降低了处理成本。此外，与现有技术中的干法装置相比，本实施例中的半导体处理装置100具有结构简单、使用方便，对操作人员的操作技能要求低的显著优势。

请继续参考图2a至图2c所示，本实施例中，所述第二腔室部120具有形成于第二腔室部120面向所述微腔室的内壁表面124的凹陷部。在所述第二腔室部120相对于所述第一腔室部110位于所述关闭位置且所述半导体晶圆200容纳于所述微腔室内时，所述半导体晶圆200的第二侧表面的部分区域遮盖住所述凹陷部的顶部以形成内侧微处理空间140，所述内侧微处理空间140位于所述外端面微处理空间130的内侧。

对应的，所述第二腔室部120具有自外部穿过该第二腔室部120以与所述内侧微处理空间140连通的至少两个内侧面处理通孔，其中：至少一个内侧面处理通孔作为流体入口，至少一个内侧面处理通孔作为流体出口。本实施例设有两个内侧面处理通孔，分别为用作流体入口的第一内侧面处理通孔126和用作流体出口的第二内侧面处理通孔127，所述内侧微处理空间140经所述第一内侧面处理通孔126、第二内侧面处理通孔127与外部相通。

在应用时，处理流体能够通过第一内侧面处理通孔126进入所述内侧微处理空间140内，进入所述内侧微处理空间140的流体能够接触并处理所述待处理半导体晶圆400的第二侧表面的遮盖所述凹陷部的顶部的所述部分区域，处理过所述待处理半导体晶圆400的流体能够通过第二内侧面处理通孔127流出。

可见，本实施例中的所述内侧微处理空间140可以实现对所述待处理半导体晶圆400的第二侧表面的部分区域的针对性处理。本实施例中，所述凹陷部的数目为一个，其大致位于所述第二腔室部120的内壁表面123的中部，因此，所述内侧微处理空间140用于处理所述待处理半导体晶圆400的第二侧表面的中部。

在其他一些具体实施例中，可以根据具体的处理需要，也可以设置两个或更多数目的所述凹陷部，从而形成相应数目的内侧微处理空间140，各所述内侧微处理空间140均对应设置有至少两个所述内侧面处理通孔。当然，各所述凹陷部的具体位置及尺寸可以根据具体需要进行调整，以满足对所述待处理半导体晶圆400的第二侧表面的其他特定位置、特定尺寸的多个区域的针对性处理。

当然，所述处理可以是腐蚀去除所述待处理半导体晶圆400的第二侧表面特定区域的薄膜层，也可能是对所述待处理半导体晶圆400的第二侧表面特定区域的清洗等等。

第二实施例：

请参考图3a至图3c所示，其为本发明的第二实施例提供的半导体处理装置200的结构示意图，其中：图3a为半导体处理装置200的剖视示意图；图3b为图3a中的圈C的放大示意图；图3c为图3b中的圈D的放大示意图。

如图3a至图3c所示，本实施例所提供的所述半导体处理装置200的结构与上述第一实施例提供的半导体处理装置100的结构、工作过程基本相同。其存在的区别在在于：所述半导体处理装置200的微腔室的高度与四片叠放在一起的待处理半导体晶圆400的叠加厚度相匹配，即本实施例中的所述半导体处理装置200能够一次性处理四片叠放在一起的所述待处理半导体晶圆400。

为描述简洁，本说明书仅对所述半导体处理装置200相对于所述半导体处理装置100的区别之处进行描述。

如图3c所示，本实施例中，在所述第一腔室部110相对于第二腔室部120位于所述关闭位置且四片所述待处理半导体晶圆400叠放容纳于所述微腔室内时。四片所述待处理半导体晶圆400的外端面、所述第一腔室部110的内壁表面113的外缘部分、所述第一凸缘112的内侧表面1121的上缘部分及所述第二腔室部120的内壁表面123的外缘部分合围成一密闭的、环形的所述外端面微处理空间130。同时，与所述凹陷部接触的所述待处理半导体晶圆200的第二侧表面的部分区域则遮盖住所述凹陷部的顶部以形成所述内侧微处理空间140。

当然，也可以将所述半导体处理装置200的微腔室的高度设置为与两片、三片等其他数目的所述待处理半导体晶圆400的叠加厚度相匹配，从而使得所述待处理半导体晶圆400能够一次性处理两片、三片等其他数目的多片所述待处理半导体晶圆400。为了提升处理效果，处理过程中，各所述待处理半导体晶圆400同心叠放容纳于所述微腔室内从而使得各所述待处理半导体晶圆400的外端面保持齐平。

可见，本实施例中的半导体处理装置200，其外端面微处理空间130可以一次性实现对两片以上的所述待处理半导体晶圆400的外端面的针对性处理。同时，其内侧微处理空间140则能够实现对与所述凹陷部接触的一片所述待处理半导体晶圆400的第二侧表面的特定区域的针对性处理。

第三实施例：

上述两个实施例中的半导体处理装置的微腔室的高度均为固定值、其无法进行灵活调整，因此上述两个实施例中的半导体处理装置一次仅能够实现对一种数目的待处理半导体晶圆的处理。

为了提升半导体处理装置的适用性，使其能满足对不同数目的待处理半导体晶圆的处理，有必要对半导体处理装置的结构进行进一步改进。

请参考图4所示，其为本发明的第三实施例提供的半导体处理装置300的剖视图。如图4所示，本实施例提供的半导体处理装置300的结构与上述第一实施例提供的所述半导体处理装置100、第二实施例提供的半导体处理装置200的结构、工作过程基本相同。其存在的区别在在于：所述半导体处理装置300还包括高度调整机构，所述高度调整机构能够调节所述微腔室的高度。

本实施例中，所述高度调整机构为安装在所述第一腔室部110的凸缘112与所述第二腔室部120的凹槽122之间的可拆卸垫圈150。所述可拆卸垫圈150可以直接垫放在所述凸缘112与所述凹槽122之间，也可以安装在所述凸缘112或所述凹槽122内的特定的定位结构内，此处不进行特别的限定。当然，在其他一些实施例中，也可以采用其他的高度调整机构来调整所述微腔室的高度。

本实施例中，通过选择不同厚度的所述可拆卸垫圈150即能够将所述微腔室的高度调整至预定的高度，从而满足对相应数目的所述待处理半导体晶圆400的处理。

特别的，本实施例中的半导体处理装置300，也可以不安装可拆卸垫圈150，此时，所述微腔室的初始高度与一片所述待处理半导体晶圆400的厚度相匹配，所述半导体处理装置300可以实现对一片所述待处理半导体晶圆400的处理。

如果需要一次性处理两片叠放的待处理半导体晶圆400，则将厚度与一片待处理半导体晶圆400的厚度相匹配的可拆卸垫圈150安装至所述第一腔室部110的凸缘112与所述第二腔室部120的凹槽122之间即可。同理，如果需要一次性处理其他数目的待处理半导体晶圆400，则将具有相应厚度的可拆卸垫圈150安装至所述第一腔室部110的凸缘112与所述第二腔室部120的凹槽122之间即可。

需要说明的是，其他实施例中，所述微腔室的初始高度也可以与两片、三片或其他数目的待处理半导体晶圆400的叠放厚度相匹配。

可见，本实施例中的半导体处理装置300的微腔室的高度能够被灵活调整，从而满足对不同数目的待处理半导体晶圆的处理，其极大地提升了半导体处理装置的适用性。

上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于所述具体实施方式。

Claims (9)

1.一种半导体处理装置，其特征在于，其包括：

第一腔室部；

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，其中在第二腔室部相对于第一腔室部位于所述关闭位置时，第一腔室部和第二腔室部之间形成有微腔室，一片或多片叠放在一起的半导体晶圆能够容纳于所述微腔室内，在第二腔室部相对于第一腔室部位于所述打开位置时，所述半导体晶圆能够被取出或放入；

第一腔室部具有面向所述微腔室的内壁表面，第二腔室部具有面向所述微腔室的内壁表面，

在第二腔室部相对于第一腔室部位于所述关闭位置且所述微腔室内容纳有半导体晶圆时，第一腔室部的内壁表面至少抵靠在靠近所述第一腔室部的所述半导体晶圆的第一侧表面的外缘部分，第二腔室部的内壁表面至少抵靠在靠近所述第二腔室部的所述半导体晶圆的第二侧表面的外缘部分，第一腔室部的内壁表面和第二腔室部的内壁表面之间形成有位于所述半导体晶圆外侧的外端面微处理空间，该外端面微处理空间通过外端面处理通孔与外部相通，流体通过所述外端面处理通孔进入或流出所述外端面微处理空间，

所述处理半导体晶圆的外端面、所述第一腔室部的内壁表面的外缘部分及所述第二腔室部的内壁表面的外缘部分合围成密闭的所述外端面微处理空间。

2.根据权利要求1所述的半导体处理装置，其特征在于，

所述半导体晶圆的外端面暴露于所述外端面微处理空间，所述外端面处理通孔中的一个或多个作为流体入口，所述外端面处理通孔中的一个或多个作为流体出口。

3.根据权利要求1所述的半导体处理装置，其特征在于，

所述外端面微处理空间仅通过外端面处理通孔与外部相通。

4.根据权利要求1所述的半导体处理装置，其特征在于，

在第二腔室部相对于第一腔室部位于所述关闭位置时，所述微腔室内能够容纳多片叠放在一起的半导体晶圆，

容纳于所述微腔室内的多个半导体晶圆中的每一个的外端面均暴露于所述外端面微处理空间。

5.根据权利要求4所述的半导体处理装置，其特征在于，所述外端面微处理空间为环形，所述半导体晶圆共心放置。

6.根据权利要求4所述的半导体处理装置，其特征在于，其还包括设置于第一腔室部和/或第二腔室部上的高度调整机构，高度调整机构能够调整所述微腔室的高度以容纳不同数量的半导体晶圆。

7.根据权利要求6所述的半导体处理装置，其特征在于，所述高度调整机构包括可拆卸垫圈。

8.根据权利要求1所述的半导体处理装置，其特征在于，

第二腔室部具有形成于第二腔室部面向所述微腔室的内壁表面的凹陷部，所述凹陷部位于外端面处理空间的内侧；

在第二腔室部相对于第一腔室部位于所述关闭位置且所述微腔室内容纳有半导体晶圆时，靠近所述第二腔室部的所述半导体晶圆的一侧面遮盖住所述凹陷部的顶部以形成内侧微处理空间，该内侧微处理空间通过内侧处理通孔与外部相通，流体通过所述内侧处理通孔进入或流出所述内侧微处理空间。

9.根据权利要求8所述的半导体处理装置，其特征在于，所述内侧处理通孔中的一个或多个作为流体入口，所述内侧处理通孔中的一个或多个作为流体出口，所述内侧微处理空间为封闭空间，仅通过内侧处理通孔与外部相通。