CN115206827A - 一种半导体处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种半导体处理系统，涉及半导体加工技术领域，用以提高晶圆边缘的平整度，进而提高晶圆产品的质量。该半导体处理系统包括：控制器，与所述控制器通信的旋转设备及至少一个激光设备；所述旋转设备用于承载所述晶圆；所述控制器用于控制所述旋转设备带动所述晶圆旋转，还用于在所述旋转设备带动所述晶圆旋转的过程中，控制所述激光设备对所述晶圆边缘区域的副产物进行刻蚀处理。

Description

一种半导体处理系统

技术领域

本发明涉及半导体加工技术领域，尤其涉及一种半导体处理系统。

背景技术

刻蚀是半导体制造过程中的必要步骤，晶圆作为制作各类半导体器件的基底。在对晶圆进行刻蚀的过程中，在晶圆边缘区域经常会形成副产物。例如：碳、氧、氮或氟等元素组成的聚合物，以及由于边缘效应而产生的低质量膜层。尽管在晶圆边缘附近通常不存在晶粒(Die)，但是这些副产物会对晶圆的后续处理过程产生影响。为了确保半导体器件的质量，通常会对晶圆边缘进行边缘斜角刻蚀处理。

目前，通过等离子体对晶圆边缘处的副产物进行边缘斜角刻蚀处理。在利用等离子体对晶圆边缘处的副产物进行边缘斜角刻蚀的过程中，通常需要在真空环境下，提供动力和相应的气体。同时，如果利用等离子体对晶圆边缘处的副产物进行刻蚀处理，可能会产生诸如异常辉光放电的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体处理系统，用于去除晶圆边缘区域的副产物，以提高晶圆边缘的平整度。

本发明提供一种半导体处理系统，用于去除晶圆边缘区域的副产物。该半导体处理系统包括：控制器，与控制器通信的旋转设备及至少一个激光设备。旋转设备用于承载和旋转晶圆。控制器用于控制旋转设备带动晶圆旋转，还用于在旋转设备带动晶圆旋转的过程中，控制至少一个激光设备对所述晶圆边缘区域的副产物进行刻蚀处理。

本发明提供的半导体处理系统，包括控制器，与控制器通信的旋转设备及至少一个激光设备。其中，旋转设备用于承载和旋转晶圆，控制器用于控制旋转设备带动晶圆旋转，并在旋转设备带动晶圆旋转的过程中，控制至少一个激光设备对晶圆边缘区域的副产物进行刻蚀处理。也就是说，控制器在控制旋转设备以一定的旋转速度带动晶圆旋转的过程中，控制至少一个激光设备发射出的激光能够对晶圆边缘区域的副产物进行刻蚀处理。在处理过程中，由于旋转设备带动晶圆做旋转运动，因此可以使激光设备对整个晶圆边缘区域的副产物都能得到处理，进而可以使晶圆的边缘更加平整，以便于晶圆的后续处理过程不会受到影响。

在相关技术中，采用等离子体对对晶圆边缘区域的副产物进行刻蚀处理。一般情况下，需要在真空环境下，提供动力和相应的气体。但是，利用等离子体对晶圆边缘处的副产物进行刻蚀处理，可能会产生诸如异常辉光放电的问题。

由上述可知，采用本发明提供的半导体处理系统，仅需要控制器在控制旋转设备带动晶圆旋转的过程中，控制激光设备即可，不仅可以简化处理设备，降低处理成本，而且可以减少工艺不良的情况。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为相关技术中半导体处理系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的半导体处理系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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在本发明中的具体含义。

在半导体制作工艺中，晶圆1作为制作各类半导体器件的基底。例如：MOS(metaloxide semiconductor，金属氧化物半导体场效应晶体管)器件。一片晶圆1可以制作多个半导体器件，通常为了节约成本，可以在一片晶圆1上制作多个相同的半导体器件。在晶圆1上制作半导体器件之前，需要先在晶圆1上形成若干个隔离沟槽。在晶圆1上形成隔离沟槽，可以包括

在晶圆1表面形成停止层，并在位于晶圆1上表面的部分停止层上形成掩膜层；在上述掩膜层上形成刻蚀图形；刻蚀图形的位置和形状与所要形成的隔离沟槽的位置和形状对应；以掩膜层为掩膜，沿刻蚀图形刻蚀掩膜层、停止层及晶圆1，形成若干隔离槽，并去除剩余的掩膜层。

由于形成于晶圆1边缘区域的半导体器件的成品率较低，通常可以将晶圆1分为器件区和位于器件区边缘且沿晶圆1的半径方向宽度为5mm-15mm的外围区。通常，仅在器件区中形成半导体器件。因此，在形成半导体器件之前，仅在器件区上方形成掩膜层，并通过刻蚀工艺在器件区中形成隔离沟槽。

由于外围区不用于形成半导体器件，因此不需要在外围区上方形成掩膜层。一般情况下，在刻蚀形成隔离沟槽的同时，刻蚀外围区上的停止层和外围区。但是，在刻蚀形成隔离沟槽时，越靠近晶圆1的边缘，刻蚀气体等离子体4密度越低，刻蚀工艺对晶圆1的刻蚀速率越小。也就是说，刻蚀工艺对靠近晶圆1边缘的外围区的刻蚀速率小于对靠近器件区的外围区的刻蚀速率，在隔离沟槽形成后，剩余的外围区从器件区边缘至晶圆1边缘的厚度递减，因此，在外围区形成副产物，进而形成硅斜面。硅斜面导致晶圆1边缘的平整度较差，对后续工艺造成影响，进而会影响形成于晶圆1上的半导体器件的成品率。

图1示例出了相关技术中半导体处理系统的结构示意图。为了改善晶圆1边缘的平整度，提高形成于晶圆1上的半导体器件的成品率，采用斜面刻蚀机对晶圆1边缘产生的硅斜面进行等离子体4刻蚀处理。

参照图1，在具体使用过程中，晶圆1放置于旋转设备2上，旋转设备2带动晶圆1做旋转运动，通过斜面刻蚀机的上等离子体4隔断区域环和下等离子体4隔断区域环控制用等离子体4刻蚀的晶圆1边缘区域。其中，通过射频电源将气体分配盘3中的气体激励为等离子体4，从而去除晶圆1边缘的硅斜面。

但是，采用等离子体4清洁晶圆1边缘的过程，通常需要在真空环境下，提供动力和相应的气体，且比较容易产生诸如异常辉光放电的问题。

针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种半导体处理系统，用于去除晶圆1边缘区域的副产物。图2示例出了本发明实施例提供的半导体处理系统的结构示意图。参照图2，该半导体处理系统包括：控制器，与控制器通信的旋转设备2及至少一个激光设备5。

参照图2，上述旋转设备2用于承载晶圆1，并在控制器的控制下，带动晶圆1做旋转运动。该旋转设备2可以包括动力旋转组件及与所述动力旋转组件连接的静电吸附卡盘。其中，静电吸附卡盘可以为可360°回转的静电吸附卡盘，静电吸附卡盘用于承载晶圆1。动力旋转组件与控制器通信连接，控制器用于控制动力旋转组件运动，进而带动静电吸附卡盘做旋转运动，以便于在对去除晶圆1边缘区域的副产物的过程中，晶圆1以一定的旋转速度做360°旋转运动。

在一些示例中，参照图2，上述旋转组件可以包括旋转轴及与旋转轴通信的驱动器。驱动器可以与控制器通信连接，以便于根据所述控制器的控制指令调整旋转轴的旋转参数。也就是说，在具体处理过程中，驱动器用于接收控制器的控制指令，调整旋转轴的旋转参数，进而调整静电吸附卡盘的转动状态。

在一些示例中，参照图2，上述旋转轴的旋转参数至少可以包括旋转轴的旋转方向及旋转轴的旋转速度，但不仅限于此，本发明实施例对此不做具体解释。

参照图2，上述控制器可以是广义上的控制器，在此不作具体限制。在具体应用过程中，控制器除了用于控制旋转设备2带动晶圆1旋转外，控制器还用于在旋转设备2带动晶圆1旋转的过程中，控制至少一个激光设备5对晶圆1边缘区域的副产物进行刻蚀处理，及根据预设刻蚀速率及旋转设备2的旋转速率调整激光设备5发射的激光的激光参数。

在一些示例中，参照图2，上述激光参数可以包括激光波长、激光设备5的输出功率或激光照射量中的至少一个，但不仅限于此，本发明实施例对此不做具体解释。

在具体使用过程中，在控制器的控制下，旋转设备2可以带动晶圆1做旋转运动，因此可以使激光设备5对整个晶圆1边缘区域的副产物都能得到处理，进而可以使晶圆1的边缘更加平整，以便于晶圆1的后续处理过程不会受到影响。例如：在旋转轴的旋转速度较大的情况下，为了使整个晶圆1边缘区域的副产物都能得到处理，控制器可以降低激光设备5的输出功率。

在相关技术中，采用等离子体4对对晶圆1边缘区域的副产物进行刻蚀处理。一般情况下，需要在真空环境下，提供动力和相应的气体。但是，利用等离子体4对晶圆1边缘处的副产物进行刻蚀处理，可能会产生诸如异常辉光放电的问题。

由上述可知，采用本发明提供的半导体处理系统，仅需要控制器在控制旋转设备2带动晶圆1旋转的过程中，控制激光设备5即可，不仅可以简化处理设备，降低处理成本，而且可以减少工艺不良的情况。

参照图2，上述激光设备5可以为具有能够发射激光的设备，至于激光设备5的具体型号或其他参数，本发明实施例对此不作具体限制。

在一些示例中，参照图2，上述至少一个激光设备5可以包括第一激光设备5及第二激光设备5。其中，第一激光设备5的激光头发射的激光照射在晶圆1上表面的边缘区域，用于对晶圆1上表面的边缘区域的副产物进行刻蚀处理。第二激光设备5的激光头发射的激光照射在晶圆1下表面的边缘区域，用于对晶圆1下表面的边缘区域的副产物进行刻蚀处理。

在一些示例中，上述半导体处理系统可以包括多个第一激光设备5及多个第二激光设备5，且第一激光设备5的数量与第二激光设备5的数量相等。此时，多个第一激光设备5及多个第二激光设备5均可以围绕晶圆1的周向设置，对于激光设备5的数量可以与晶圆1的尺寸相关。例如，当激光设备5围绕晶圆1周向设置时，位于晶圆1上表面的激光设备5所形成的形状的周长可以与晶圆1的周长相等。应理解，上述半导体处理系统也可以仅包括一个第一激光设备5及一个第二激光设备5。

在一种可能的实现方式中，参照图2，上述半导体处理系统还可以包括与控制器通信的终点检测设备。在至少一个激光设备5对晶圆1边缘区域的副产物进行刻蚀处理时，终点检测设备用于检测半导体处理系统的刻蚀参数。此时，控制器还可以用于在根据刻蚀参数确定晶圆1边缘区域的副产物的刻蚀完成时，控制旋转设备2及至少一个激光设备5停止工作。

在一些示例中，上述刻蚀参数可以包括晶圆1边缘区域的副产物的含量，但不仅限于此。可以通过刻蚀参数判断晶圆1边缘区域的副产物是否已经完全处理完毕。

在一些示例中，终点检测设备可以包括一个图像传感器，但不仅限于此。例如，在具体使用过程中，图像传感器可以实时获取晶圆1边缘区域的副产物的图像信息，并将获取到的图像信息实时发送至控制器。控制器对图像信息进行处理分析，以便于实时判断晶圆1边缘区域的副产物是否已经完全处理完毕。一旦当控制器根据图像传感器传送的图像信息确认晶圆1边缘区域的副产物已经完全处理完毕后，控制器便可以控制旋转设备2及至少一个激光设备5停止工作。也就是说，该半导体处理系统对晶圆1边缘区域的所有副产物清理完毕。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种半导体处理系统，其特征在于，用于去除晶圆边缘区域的副产物；所述半导体处理系统包括：控制器，与所述控制器通信的旋转设备及至少一个激光设备；

所述旋转设备用于承载和旋转所述晶圆；

所述控制器用于控制所述旋转设备带动所述晶圆旋转，还用于在所述旋转设备带动所述晶圆旋转的过程中，控制所述至少一个激光设备对所述晶圆边缘区域的副产物进行刻蚀处理。

2.根据权利要求1所述的半导体处理系统，其特征在于，所述控制器还用于根据预设刻蚀速率及所述旋转设备的旋转速率调整所述激光设备发射的激光的激光参数。

3.根据权利要求2所述的半导体处理系统，其特征在于，所述激光参数包括激光波长、激光设备的输出功率和激光照射量中的至少一个。

4.根据权利要求1～3任一项所述的半导体处理系统，其特征在于，所述旋转设备包括动力旋转组件及与所述动力旋转组件连接的静电吸附卡盘；

所述静电吸附卡盘用于承载晶圆，所述动力旋转组件与所述控制器通信连接。

5.根据权利要求4所述的半导体处理系统，其特征在于，所述静电吸附卡盘为可360°回转的静电吸附卡盘。

6.根据权利要求4所述的半导体处理系统，其特征在于，所述旋转组件包括旋转轴及与所述旋转轴通信的驱动器；

所述旋转轴与所述静电吸附卡盘相连接；

所述驱动器与所述控制器通信连接，用于在所述控制器的控制下，驱动所述旋转轴按照旋转参数进行旋转。

7.根据权利要求6所述的半导体处理系统，其特征在于，所述旋转轴的旋转参数至少包括所述旋转轴的旋转方向及旋转速度。

8.根据权利要求1～3任一项所述的半导体处理系统，其特征在于，所述至少一个激光设备包括第一激光设备及第二激光设备；

所述第一激光设备的激光头发射的激光照射在所述晶圆上表面的边缘区域，用于对所述晶圆上表面的边缘区域的副产物进行刻蚀处理；

所述第二激光设备的激光头发射的激光照射在所述晶圆下表面的边缘区域，用于对所述晶圆下表面的边缘区域的副产物进行刻蚀处理。

9.根据权利要求1～3任一项所述的半导体处理系统，其特征在于，所述半导体处理系统还包括与所述控制器通信的终点检测设备；

在所述至少一个激光设备对所述晶圆边缘区域的副产物进行刻蚀处理时，所述终点检测设备用于检测所述半导体处理系统的刻蚀参数。

10.根据权利要求9所述的半导体处理系统，其特征在于，所述控制器用于在根据所述刻蚀参数确定所述晶圆边缘区域的副产物的刻蚀完成时，控制所述旋转设备及所述至少一个激光设备停止工作。

Images