CN111243944A - 晶圆的处理方法和晶圆的处理系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种晶圆的处理方法和晶圆的处理系统。该方法包括：对晶圆进行湿法处理；向晶圆所在的空间中通入惰性气体，以防止晶圆上的水与空间内的气体接触。上述的处理方法中，在对晶圆进行湿法处理之后，向晶圆所在的空间中通入惰性气体，进而使得晶圆所在的空间中的氧气的密度变小，进而使得与晶圆上的水接触的氧气较少，从而使得晶圆的表面上生成的水印较少，并且，该方法中仅仅向晶圆所在的空间中通入惰性气体，该惰性气体不会与该空间中的其他物质反应，不会在晶圆上残留物质，避免了现有技术中的IPA干燥法引入有机物的问题，从而也保证了后续工艺的正常进行，保证了后续形成的结构的性能较好，从而保证了器件具有良好的性能。
Description
技术领域
本申请涉及半导体领域，具体而言，涉及一种晶圆的处理方法和晶圆的处理系统。
背景技术
水印(Watermark)一直是湿法工艺(Wet Process)存在的问题，在晶圆疏水性差的情况下，晶圆表面的水、晶圆的硅以及空气中的氧气迅速反应极易产生水印。水印会使得器件的接触性能不好，电阻较大。
目前，主要通过IPA干燥法来减少水印的产生，该干燥法利用异丙醇和水共溶将晶圆表面的水分迅速去除，从而减少水印的产生。但是，该方法会将一些有机物(比如异丙醇)引入晶圆中，尤其对于具有深孔的晶圆来说，这个问题更加严重，会影响后续的鳍等沉积的均匀性和致密性等，导致器件的性能较差。
在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种晶圆的处理方法和晶圆的处理系统，以解决现有技术中IPA干燥法在去除水印的同时引入有机物导致器件的性能较差的问题。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种晶圆的处理方法，该处理方法包括：对晶圆进行湿法处理；向所述晶圆所在的空间中通入惰性气体，以防止所述晶圆上的水与所述空间内的气体接触。
进一步地，在对晶圆进行湿法处理之后，所述方法还包括：对所述晶圆进行加热。
进一步地，在向所述晶圆所在的空间中通入惰性气体之后，所述方法还包括：对所述晶圆进行加热。
进一步地，采用红外光对所述晶圆进行加热。
进一步地，所述惰性气体包括氮气。
进一步地，在对所述晶圆进行湿法处理之前，所述方法还包括：向所述晶圆所在的空间中通入空气。
根据本申请的另一方面，提供了一种晶圆的处理系统，所述处理系统包括：惰性气体存储设备，用于存储惰性气体；送风装置，与所述惰性气体存储设备可切断地连通，所述送风装置用于向晶圆所在的空间中通入所述惰性气体。
进一步地，所述处理系统还包括：加热装置，用于对所述晶圆进行加热。
进一步地，所述处理系统还包括：载具，所述载具用于承载所述晶圆，所述加热装置设置在所述载具的一侧。
进一步地，所述加热装置为红外加热装置。
进一步地，所述送风装置包括出风口，所述惰性气体存储设备与所述出风口可切断地连通，所述系统还包括：空气存储设备，用于存储空气，所述空气存储设备与所述出风口可切断地连通。
进一步地，所述处理系统还包括第一控制阀和第二控制阀，所述第一控制阀设置在所述出风口和所述惰性气体存储设备之间的管路上，所述第二控制阀设置在所述出风口和所述空气存储设备之间的管路上。
进一步地，所述送风装置为送风过滤装置。
应用本申请的技术方案，上述的处理方法中，在对晶圆进行湿法处理之后，向所述晶圆所在的空间中通入惰性气体，进而使得晶圆所在的空间中的氧气的密度变小，进而使得与晶圆上的水接触的氧气较少，从而使得晶圆的表面上生成的水印较少，并且，该方法中仅仅向晶圆所在的空间中通入惰性气体，该惰性气体不会与该空间中的其他物质反应，不会在晶圆上残留物质，避免了现有技术中的IPA干燥法引入有机物的问题，从而也保证了后续工艺的正常进行，保证了后续形成的结构的性能较好，从而保证了器件具有良好的性能。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本申请的晶圆的处理方法的实施例的流程示意图；以及
图2示出了根据本申请的晶圆的处理方法的实施例的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
01、晶圆；10、惰性气体存储设备；20、送风装置；21、进风口；22、出风口；30、加热装置；40、载具；50、空气存储设备；60、第一控制阀；70、第二控制阀。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。
正如背景技术所介绍的，现有技术中的IPA干燥法在减少水印的同时还会引入有机物，有机物的引入会影响后续材料的沉积，从而影响器件的性能，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种晶圆的处理方法和处理系统。
本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，提供了一种晶圆的处理方法，该处理方法包括：
步骤S101，对晶圆进行湿法处理；
步骤S102，向上述晶圆所在的空间中通入惰性气体，以防止上述晶圆上的水与上述空间内的气体接触。
上述的处理方法中，在对晶圆进行湿法处理之后(在干燥前的润湿过程中)，向上述晶圆所在的空间中通入惰性气体，进而使得晶圆所在的空间中的氧气的密度变小，进而使得与晶圆上的水接触的氧气较少，降低晶圆表面水印生成的几率，并且，该方法中仅仅向晶圆所在的空间中通入惰性气体，该惰性气体不会与该空间中的其他物质反应，不会在晶圆上残留物质，避免了现有技术中的IPA干燥法引入有机物的问题，从而也保证了后续工艺的正常进行，保证了后续形成的结构的性能较好，从而保证了器件具有良好的性能。
为了快速去除晶圆表面的水分，从而进一步减少水印的产生，进一步保证了器件具有良好的性能，本申请的一种实施例中，在对晶圆进行湿法处理之后，上述方法还包括：对上述晶圆进行加热。
上述的方案中，对晶圆进行加热的步骤可以在“向上述晶圆所在的空间中通入惰性气体”步骤之后，也可以在“向上述晶圆所在的空间中通入惰性气体”步骤之前，具体可以根据实际情况将晶圆的加热步骤设置在该步骤之前或者之后。
为了进一步减少水印的产生，本申请的一种实施例中，步骤“对上述晶圆进行加热”在步骤“向上述晶圆所在的空间中通入惰性气体”之后，即先向晶圆所在的空间中通入惰性气体，然后，再对晶圆加热进行干燥，这样能加速水分的挥发减少水与氧气的接触时间，从而减少干燥过程中形成的水印。
本申请中，可以采用任何合适的方法对晶圆加热，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的方法对晶圆进行加热。
为了避免常规的加热方法对晶圆的结构造成不可逆的损坏，本申请的一种实施例中，采用电磁波对上述晶圆进行加热。电磁波加热的方式不需要媒介传递热量，即使在真空中也可以进行加热，并且，电磁波的加热的效率更高，定向性更好。电磁波可以为红外光，也可以为紫外光，还可以为其他的不常用的电磁波，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的电磁波对晶圆进行加热。
本申请的再一种实施例中，采用红外光对上述晶圆进行加热，红外光的加热效率更高，可以使得晶圆上的水分可以更快地挥发，进一步减少了水印的产生，另外，晶圆的处理过程中，材料的去除有一部分靠化学去除(溶解/氧化/微刻蚀等)，采用红外光加热后，可以加大刻蚀速率，从而可以提高溶解/氧化/刻蚀的效率，提高去除速率，从而可以提高晶圆的制作效率以及缺陷的去除效率，还可以增大一部分化学物质的刻蚀速率以及活性。
实际的应用过程中，可以采用红外线加热器对晶圆进行加热，红外线加热器放置在晶圆的一侧，与晶圆的距离可以根据实际情况来调整。
本申请中的惰性气体为广义的惰性气体，其不仅包括化学领域中常常说的稀有气体，即化学元素周期表中的18族元素，具体包括氦、氖、氩、氪、氙以及氡。其还包括化学中其他的常温下不容易发生反应的气体，比如氮气。本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的惰性气体通入到晶圆所在的空间中。
本申请的一种具体的实施例中，上述惰性气体为氮气，氮气相比其他的惰性气体来说，成本更低，且更容易获取(空气中就有70％的氮气)。
为了保持晶圆所在的空间中的清洁，避免对晶圆造成污染，进一步保证晶圆制作形成的器件的性能良好，本申请的一种实施例中，在对上述晶圆进行湿法处理之前，上述方法还包括：向上述晶圆所在的空间中通入空气。实际的应用过程中，可以采用送风过滤装置(Fan Filter Unit，简称FFU)向晶圆所在空间中输送经过过滤的空气，以保证晶圆的制作空间为洁净的空间。
本申请的另一种典型的实施方式中，提供了一种晶圆的处理系统，如图2所示，该处理系统包括惰性气体存储设备10和送风装置20。其中，惰性气体存储设备10用于存储惰性气体；送风装置20与上述惰性气体存储设备10可切断地连通，上述送风装置20用于向晶圆所在的空间中通入上述惰性气体，以防止上述晶圆上的水与上述空间内的气体接触。
上述的处理系统中，包括惰性气体存储设备，且该惰性气体存储设备与送风装置可切断地连通，也就是说，惰性气体存储设备与送风装置连通时，可以通过该送风装置向晶圆所在的空间中通入惰性气体。这样，在对晶圆进行湿法处理后，就可以通过送风装置将惰性气体通入晶圆所在的空间中，进而使得晶圆所在的空间中的氧气的密度变小，从而使得与晶圆上的水接触的氧气较少，进而使得晶圆的表面上生成的水印较少，并且，该装置中向晶圆所在的空间中通入惰性气体，该惰性气体不会与该空间中的其他物质反应，不会在晶圆上残留物质，避免了现有技术中的IPA干燥法引入有机物的问题，从而也保证了后续工艺的正常进行，保证了后续形成的结构的性能较好，从而保证了器件具有良好的性能。
为了快速去除晶圆表面的水分，从而进一步减少水印的产生，进一步保证了器件具有良好的性能，本申请的一种实施例中，如图2所示，上述处理系统还包括加热装置30，该加热装置30用于对上述晶圆进行加热。
上述的方案中，也可以在“送风装置将惰性气体通入上述晶圆所在的空间中”之前，具体可以根据实际情况控制加热装置在“送风装置将惰性气体通入上述晶圆所在的空间中”之前或者之后。
为了进一步减少水印的产生，本申请的一种实施例中，控制加热装置可以在“送风装置将惰性气体通入上述晶圆所在的空间中”之后对晶圆进行加热，即先向晶圆所在的空间中通入惰性气体，然后，再对晶圆加热进行干燥，这样能在加热干燥之前减少晶圆所在的空间中的氧气的密度，从而减少干燥过程中形成的水印。
本申请中，可以采用任何合适的加热装置对晶圆加热，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的加热装置对晶圆进行加热。
为了避免常规的加热方法对晶圆的结构造成不可逆的损坏，本申请的一种实施例中，采用电磁波加热装置对上述晶圆进行加热。电磁波加热装置的加热的方式不需要媒介传递热量，即使在真空中也可以进行加热，并且，电磁波的加热的效率更高，定向性更好。电磁波加热装置可以为红外线加热装置，也可以为紫外线加热装置，还可以为其他的不常用的电磁波加热装置，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的电磁波加热装置对晶圆进行加热。
本申请的再一种实施例中，上述加热装置为红外加热装置，采用红外线加热装置对上述晶圆进行加热，红外线的加热效率更高，可以使得晶圆上的水分可以更快地挥发，进一步减少了水印的产生，也可以提高晶圆的制作效率以及缺陷的去除效率，还可以增大一部分化学物质的刻蚀速率以及活性。
为了方便晶圆的制作，本申请的一种实施例中，如图2所示，上述处理系统还包括载具40，上述载具40用于承载上述晶圆，上述加热装置30设置在上述载具40的一侧，具体的加热装置30的位置可以根据实际情况设置在晶圆的上方侧或者晶圆的下方侧，图2中示出的为该加热装置30设置在晶圆的上方一侧，即加热装置30从晶圆的上方对晶圆进行加热。当然，加热装置30还可以设置在晶圆的下方一侧，即加热装置30从晶圆的下方对晶圆进行加热，加热装置30放置在晶圆的下方，适用于晶圆与载具40的承载面之间具有容纳空间的这种情况中，加热装置30实际上可以放置在晶圆与承载面之间的容纳空间中。
需要说明的是，本申请中的载具可以为现有技术中任何合适结构的载具，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适结构的载具以承载晶圆。
本申请中的惰性气体为广义的惰性气体，其不仅包括化学领域中常常说的稀有气体，即化学元素周期表中的18族元素，具体包括氦、氖、氩、氪、氙以及氡。其还包括化学中其他的常温下不容易发生反应的气体，比如氮气。本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的惰性气体通入到晶圆所在的空间中。
本申请的一种具体的实施例中，上述惰性气体为氮气，氮气相比其他的惰性气体来说，成本更低，且更容易获取(空气中就有70％的氮气)。
为了保持晶圆所在的空间中的清洁，避免对晶圆造成污染，进一步保证晶圆制作形成的器件的性能良好，本申请的一种实施例中，如图2所示，上述送风装置20包括出风口22，上述惰性气体存储设备10与上述出风口22可切断地连通，上述系统还包括空气存储设备50，空气存储设备50用于存储空气，上述空气存储设备50与上述出风口22可切断地连通。在实际的应用过程中，在对晶圆进行湿法处理之前，使得出风口22和空气存储设备50连通，向上述晶圆所在的空间中通入空气。
为了更加方便地控制出风口22与空气存储设备50的连通或连通，也为了更加高效快捷地控制出风口22与惰性气体存储设备10的连通或连通，本申请的一种实施例中，如图2所示，上述处理系统还包括第一控制阀60和第二控制阀70，上述第一控制阀60设置在上述出风口22和上述惰性气体存储设备10之间的管路上，上述第二控制阀70设置在上述出风口22和上述空气存储设备50之间的管路上。通过控制第一控制阀60和第二控制阀70，使得空气通入晶圆所在的空间中，或者使得惰性气体通入晶圆所在的空间中。在第一控制阀60打开，即惰性气体通入晶圆所在的空间时，控制第二控制阀70关闭，即不向晶圆所在的空间中通入空气。
在实际的系统中，如图2所示，送风装置20还包括进风口21，该进风口21与出风口22连通，两种气体的进风口21可以为同一个，也可以是不同的，出风口22可以为同一个，也可以为不同的，且进风口21和出风口22可以一对一，也可以为一对多或者多对一。
一种具体的实施例中，两种气体对应的进风口为不同的两个，分别为第一进风口和第二进风口，第一进风口用于与惰性气体存储设备连接，第二进风口用于空气存储设备连接，出风口也可有两个，分别为第一出风口和第二出风口，第一出风口与第一进风口连接，第二出风口与第二进风口连接。这种情况下，第一控制阀可以设置在第一进风口和第一出风口之间的管路上，也可以设置在第一进风口和惰性气体存储设备之间的管路上，第二控制阀可以设置在第二进风口和第二出风口之间的管路上，也可以设置在第二进风口和空气存储设备之间的管路上。图2示出的为第一控制阀60设置在第一进风口21和惰性气体存储设备10之间的管路上，第二控制阀70设置在第二进风口21和空气存储设备50之间的管路上。这样无需对送风装置20的内部进行改造。
另一种具体的图中未示出的实施例中，两种气体对应的进风口为同一个，出风口也为同一个，且这两种气体经过相同的管路输出，第一控制阀位于惰性气体存储设备和进风口之间的管路上，第二控制阀位于空气存储设备和进风口之间的管路上。
为了进一步保证晶圆所在的制作空间的清洁，本申请的一种实施例中，上述送风装置为送风过滤装置(Fan Filter Unit，简称FFU)，通过送风过滤装置向晶圆所在空间中输送经过过滤的空气，以保证晶圆的制作空间为洁净的空间。
上述的送风过滤装置可以为现有技术中的送风过滤装置，也可以为改进后的送风过滤装置，即在进风口和出风口之间设置有控制阀的送风过滤装置。
从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：
1)、本申请的处理方法中，在对晶圆进行湿法处理之后，向上述晶圆所在的空间中通入惰性气体，进而使得晶圆所在的空间中的氧气的密度变小，进而使得与晶圆上的水接触的氧气较少，从而使得晶圆的表面上生成的水印较少，并且，该方法中仅仅向晶圆所在的空间中通入惰性气体，该惰性气体不会与该空间中的其他物质反应，不会在晶圆上残留物质，避免了现有技术中的IPA干燥法引入有机物的问题，从而也保证了后续工艺的正常进行，保证了后续形成的结构的性能较好，从而保证了器件具有良好的性能。
2)、本申请的处理系统中，包括惰性气体存储设备，且该惰性气体存储设备与送风装置可切断地连通，也就是说，惰性气体存储设备与送风装置连通时，可以通过该送风装置向晶圆所在的空间中通入惰性气体。这样，在对晶圆进行湿法处理后，就可以通过送风装置将惰性气体通入晶圆所在的空间中，进而使得晶圆所在的空间中的氧气的密度变小，从而使得与晶圆上的水接触的氧气较少，进而使得晶圆的表面上生成的水印较少，并且，该装置中向晶圆所在的空间中通入惰性气体，该惰性气体不会与该空间中的其他物质反应，不会在晶圆上残留物质，避免了现有技术中的IPA干燥法引入有机物的问题，从而也保证了后续工艺的正常进行，保证了后续形成的结构的性能较好，从而保证了器件具有良好的性能。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种晶圆的处理方法，其特征在于，包括：
对晶圆进行湿法处理；
向所述晶圆所在的空间中通入惰性气体，以防止所述晶圆上的水与所述空间内的气体接触。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对晶圆进行湿法处理之后，所述方法还包括：
对所述晶圆进行加热。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在向所述晶圆所在的空间中通入惰性气体之后，所述方法还包括：
对所述晶圆进行加热。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，采用红外光对所述晶圆进行加热。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述惰性气体包括氮气。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对所述晶圆进行湿法处理之前，所述方法还包括：
向所述晶圆所在的空间中通入空气。
7.一种晶圆的处理系统，其特征在于，所述处理系统包括：
惰性气体存储设备，用于存储惰性气体；
送风装置，与所述惰性气体存储设备可切断地连通，所述送风装置用于向晶圆所在的空间中通入所述惰性气体，以防止所述晶圆上的水与所述空间内的气体接触。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述处理系统还包括：
加热装置，用于对所述晶圆进行加热。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述处理系统还包括：
载具，所述载具用于承载所述晶圆，所述加热装置设置在所述载具的一侧。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述加热装置为红外加热装置。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的系统，其特征在于，所述送风装置包括出风口，所述惰性气体存储设备与所述出风口可切断地连通，所述系统还包括：
空气存储设备，用于存储空气，所述空气存储设备与所述出风口可切断地连通。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述处理系统还包括第一控制阀和第二控制阀，所述第一控制阀设置在所述出风口和所述惰性气体存储设备之间的管路上，所述第二控制阀设置在所述出风口和所述空气存储设备之间的管路上。
13.根据权利要求7至10中任一项所述的系统，其特征在于，所述送风装置为送风过滤装置。
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