TWI833611B - 半導體處理裝置、半導體處理系統和半導體邊緣定位方法 - Google Patents

半導體處理裝置、半導體處理系統和半導體邊緣定位方法 Download PDF

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Abstract

半導體處理裝置包括具有支撐晶圓的第一支撐區的下腔室；具有第二支撐區的上腔室，其中當上腔室與下腔室閉合時，晶圓放置於第一支撐區和第二支撐區之間；緊鄰所述上腔室和/或所述下腔室設置的溫控元件，用以調整所述上腔室和/或所述下腔室的溫度；第一支撐區或第二支撐區的邊緣區域形成的第一通道，第一通道提供第一空間用於流通腐蝕晶圓邊緣區域的一種或多種化學流體。其中上腔室和/或下腔室包括定位結構，所述定位結構用於抵靠晶圓的邊緣外端並使晶圓的中心軸與第二支撐區的中心軸對齊。

Description

半導體處理裝置、半導體處理系統和半導體邊緣定位方法
本發明涉及半導體晶圓或相似工件的表面處理領域，特別涉及半導體處理裝置、半導體處理系統和半導體邊緣定位方法。
在半導體製造過程，半導體晶圓需要經過很多道工序，以滿足半導體行業內的高標準。在半導體晶圓的先進制程中，晶圓的邊緣要求均勻、平整、無損傷且光滑。晶圓邊緣表面均勻且精確地腐蝕的高要求給半導體晶圓工藝帶來了巨大挑戰。
圖1a為一種半導體晶圓100的結構俯視圖。半導體晶圓100包括襯底層101和沉澱在襯底層101上的薄膜層102。圖1b為圖1a的A-A的剖視圖。測量點1-8是測量半導體晶圓在操作中相關資料的位置。如圖1b所示，腐蝕寬度是襯底層101與薄膜層102的半徑之差。腐蝕寬度應在每個測量點1-8處基本相同。最大腐蝕寬度與最小腐蝕寬度之差越小，均勻性就越高，例如，當邊緣寬度設計為0.7mm時，很多高端制程技術要求最大腐蝕寬度與最小腐蝕寬度之差不得大於0.1mm，否則會造成腐蝕寬度的不均勻。最大腐蝕寬度與最小腐蝕寬度的差值，如果超過0.1mm，將直接影響後續加工操作的效果，最終導致積體電路晶片性能不佳，影響晶片製造良率。
半導體晶圓濕法處理工藝擁有原理簡潔、工藝靈活且成本較低等優點。傳統的半導體晶圓表面邊緣濕法腐蝕方法有好幾種，例如，半導體晶圓邊 緣區域進行拋光的方法，旋轉半導體晶圓，利用物理摩擦和化學腐蝕結合從襯底層去除一層薄膜層。由於容易損壞保留的薄膜層以及襯底層，因此拋光法主要用於對精度要求較低的半導體晶圓製造。邊緣損壞可能會導致晶圓邊緣在熱加工過程中錯位滑移，最終導致晶圓報廢。還有一種常用的方法是用真空吸附半導體晶圓。真空吸附法使用真空吸頭吸住晶圓，真空吸頭的功能是吸住晶圓把需要保留的薄膜的部分保護在真空吸頭裡，把需要去除的薄膜部分暴露在真空吸頭外，然後將真空吸頭和晶圓一起浸泡在化學腐蝕液裡，腐蝕掉暴露在真空吸頭外的膜部分。然而，真空吸附方法導致薄層去除不光滑和腐蝕寬度不均勻。還有一種常用方法是貼膜法，採用純淨防腐的PTFE、PE等塑膠薄膜保護需要保留的薄膜的部分，然後整體暴露在化學腐蝕氣體環境中或浸泡於化學腐蝕液裡，腐蝕暴露的部分。貼膜法常因為預裁剪的薄膜的中心可能不與晶片的襯底中心對齊，導致腐蝕寬度不均勻；且工藝步驟多，需要使用多種設備完成，其中包括貼膜、濕法腐蝕、清洗及去膜等設備。還有一種新出的噴淋法，其工作原理是採用特製的噴頭把用於腐蝕的流體精准地噴射到旋轉中的晶圓邊緣需要腐蝕的區域，實現精確、均勻、平整和無損傷腐蝕。噴淋法雖然能達到較高的腐蝕效果，但其對設備的設計及部件的加工精度要求極高，設備成本很高，工藝條件要求也較苛刻，工藝成本高。
此外，由於絕大多數材質都具有一定的溫度膨脹係數。採用具有較高溫度膨脹係數的材質製造而成的半導體晶圓邊緣處理裝置，可能會由於製造溫度和使用溫度的差距以及運輸過程中溫差變化，或者其他不瞭解的因素的變化，導致在製造場地能夠對晶圓進行均勻和精准腐蝕的半導體晶圓邊緣處理裝置在移動到另一個使用場地時變得不再能夠對晶圓進行均勻和精准腐蝕，需要對裝置進行非常複雜和高精度的重新修改，這給所述半導體晶圓邊緣處理裝置 的推廣應用帶來非常大的問題。
鑒於此，有必要研製出一種新型的能夠解決上述問題的半導體晶圓邊緣處理裝置。
本發明的目的在於提供一種全新的半導體處理裝置、半導體處理系統和半導體邊緣定位方法，其能夠解決現有技術存在的問題，實現對半導體晶圓的精確定位及指定晶圓邊緣區域的完全腐蝕，精准控制裝置組成材料的熱脹冷縮或其他因素對晶圓定位及工藝處理效果的影響。
為實現上述目的，根據本發明的一個方面，本發明提供一種半導體處理裝置，其包括：具有支撐晶圓的第一支撐區的下腔室；具有第二支撐區的上腔室，其中當上腔室與下腔室閉合時，晶圓放置於第一支撐區和第二支撐區之間；緊鄰所述上腔室和/或所述下腔室設置的溫控元件，其通過調整自身的溫度來調整所述上腔室和/或所述下腔室的溫度；第一支撐區或第二支撐區的邊緣區域形成的第一通道，第一通道提供第一空間用於流通腐蝕晶圓邊緣區域的一種或多種化學流體。
根據本發明的另一個方面，本發明提供一種半導體處理系統，包括：上述的半導體處理裝置；以及一種連接到所述半導體處理裝置的材料存儲裝置，所述材料存儲裝置用於存儲並於半導體處理裝置交換轉移一種或多種化學流體。
根據本發明的另一個方面，本發明提供一種半導體邊緣定位方法，包括：將晶圓放置於半導體處理裝置的下腔室的第一支撐區；在第一支撐區和第二支撐區之間，將半導體處理裝置的上腔室與下腔室閉合，使上腔室和/或下腔室的定位結構抵靠晶圓的邊緣外端並使晶圓的中心軸與第二支撐區的中心軸對齊，其中半導體處理裝置中的緊鄰所述上腔室和/或所述下腔室設置的溫控元 件能夠調整自身溫度並被設置為預定溫度值；在第一支撐區或第二支撐區的邊緣區域形成第一通道，其中第一通道提供第一空間，將一種或多種化學流體注入第一空間以腐蝕晶圓的邊緣區域；對所述晶圓的邊緣腐蝕效果進行測量，確定測量出來的邊緣腐蝕效果是否滿足要求，如果不滿足要求，則升高或降低所述溫控元件的溫度值，繼續對所述晶圓的邊緣進行腐蝕並對所述晶圓的邊緣腐蝕效果進行測量，直到測量出的邊緣腐蝕效果滿足要求。
本發明的實施例可用於包括半導體晶圓的加工操作，使得邊緣表面被均勻且精確地腐蝕。同時，還可以減少溫度變化對腐蝕邊緣的邊緣腐蝕效果的影響。
與現有解決方案相比，本發明的實施例可提供多種優勢。
本發明通過設置所述溫控元件，從而可以根據需要調整上腔室和/或下腔室的溫度，從而降低了溫度變化或其他因素(比如運輸過程的振動)導致的上腔室和/或下腔室的尺寸的微小變化，進而減小了溫度變化或其他因素對晶圓的腐蝕邊緣的邊緣腐蝕效果的影響。
通過閱讀以下詳細描述以及附圖，本發明的特徵、形貌和優點將顯而易見。本發明包括一個或多個特徵或元素的任何組合，而不管這些特徵或元素的組合是否在已經明確或者是以其他方式在實施例中描述。本發明旨在整體閱讀，使得本發明的任何可分離特徵或要素，在其任何方面和實施例中，應被視為可組合的，除非本發明的上下文另有明確規定。
因此應當理解，提供本概述僅用於總結一些實施例的目的，以便提供對本發明的一些方面的基本理解。因此，上述實施例僅是示例並且不應被解釋為以任何方式縮小本發明的範圍或思路。通過閱讀以下詳細描述以及附圖，各個實施例的特徵、外貌和優點將顯而易見，附圖通過示例的方式展示出了一些實施例的原理。
100:半導體晶圓
101:襯底層
102:薄膜層
1至8:測量點
200,300,400:半導體處理裝置
220,320,410:上腔室
210,310,420:下腔室
212,312,412:第一支撐區
222,322,422:第二支撐區
230,330,430:第一通道
232,332,432:第一空間
240,340,440:凸起部分
X-X,X'-X':中心軸
Y-Y,Z-Z:參考方向
242,344,344a,442:內表面
250,350,450:第一槽道
214,314,324,414:邊緣區域
252,352,452:第一槽道空間
260,360,460,484:過道
262,362,462:第一上表面
270,370,470:第一通孔
272,372,472:次第一通孔
280,480:第二通道
282,482:第二空間
290,380,490:第二通孔
292,492:次第二通孔
342,342a至342d:突塊
390:第二槽道
392:彈性部件
424:下表面
500:本發明的系統
510:半導體處理裝置
520:材料存儲裝置
530:控制裝置
600至610:步驟
810:溫度控制元件
811:調溫部件
812:擴散部件
圖1a為一種半導體晶圓的結構俯視圖。
圖1b為圖1a的A-A的剖視圖。
圖2a為本發明中的半導體處理裝置200在實施例中的剖視示意圖。
圖2b為圖2a中的圈A的放大示意圖。
圖2c為圖2b中圈B的放大示意圖。
圖2d為圖2c中圈C的放大示意圖。
圖2e為圖2a半導體處理裝置200的上腔室220的仰視圖。
圖2f為圖2a半導體處理裝置200的下腔室210的俯視圖。
圖3a為本發明中的半導體處理裝置300在實施例中的剖視示意圖。
圖3b為圖3a中圈D的放大示意圖。
圖3c為圖3a中所示的帶有突出部342的圈D的放大示意圖。
圖3d為圖3a半導體處理裝置300的上腔室320的仰視圖。
圖3e為圖3a半導體處理裝置300的下腔室320的俯視圖。
圖4a為本發明中的半導體處理裝置400在實施例中的剖視示意圖。
圖4b為圖4a中圈E的放大示意圖。
圖4c為圖4b中圈F的放大示意圖。
圖4d為圖4a半導體處理裝置400的下腔室420的俯視圖。
圖4e為圖4a半導體處理裝置400的上腔室410的仰視圖。
圖5為本發明中的示例性系統500包括一種半導體處理裝置和一種材料存儲裝置。
圖6為本發明的實施例中使用裝置來處理半導體晶圓的邊緣區域的示例性 方法。
圖7為PTFE材質的溫度膨脹係數曲線示意圖。
圖8為本發明中的一種晶圓定位精度能夠微調的半導體處理裝置在一個實施例中的結構示意圖。
以下將參照附圖更全面地描述本發明的一些實施例情況，其中列出了部分實施例，但不是全部實施例。實際上，本發明的各種實施例可以許多不同的形式體現並且不應被解釋為限於這裡闡述的實施例；相反，提供這些實施例是為了使本發明徹底和完整，並將向本領域技術人員充分傳達本發明的範圍。例如，除非另有說明，將某事稱為第一、第二等不應被解釋為暗示特定順序。此外，某物可能被描述為高於某物(除非另有說明)而實際上為低於某物，反之亦然；同樣，被描述為在左側的某物可能會在右側，反之亦然。同一參考圖示編號始終代表同一元件。
圖1a至1b為一種半導體晶圓100的結構示意圖。圖1a為半導體晶圓100的結構俯視圖。圖1b為圖1a的A-A截面的剖視圖。如圖1a-1b所示，半導體晶圓100包括襯底層101和沉積在襯底層101上表面上的薄膜層102，並且襯底層101可以部分地被薄膜層102覆蓋。在另一個實施例中，襯底層101可以是完全被薄膜層102覆蓋。在另一種實施例中，襯底層101的表面兩側可以分別被薄膜層102覆蓋。
本實施例中，通過對半導體晶圓的處理，應將薄膜層102從襯底層101上去除。如圖1a-1b中所示，薄膜層102的半徑小於襯底層101，腐蝕寬度是指兩個半徑之間的差值。圖1a中的測量點1-8為測量半導體晶圓相關資料的測試位 置。腐蝕寬度在測量點1-8處應基本相同，最大值與最小值的差值越小，腐蝕均勻性越好。例如，當邊緣寬度設計為0.7mm時，先進工藝要求最大腐蝕寬度與最小腐蝕寬度之差不得大於0.1mm。在一些實施例中，覆蓋襯底層101表面兩側的薄層應被部分或全部去除。襯底層101表面每一側的腐蝕寬度可以相同或不同。
參考圖2a至圖2f，該實施例展示出了一種半導體處理裝置200的結構示意圖。圖2a為半導體處理裝置200的剖視示意圖。圖2b為圖2a中的圈A的放大示意圖。圖2c為圖2b(省略通孔)中圈B的放大示意圖。圖2d為圖2c中圈C的放大示意圖。圖2e為圖2a半導體處理裝置200的上腔室220的仰視圖。圖2f為圖2a半導體處理裝置200的下腔室210的俯視圖。
在實施例中，如圖1a-1b和2所述，半導體裝置200包括具有第一支撐區212的下腔室210。第一支撐區212可以支撐晶圓100。如圖2a所示，第一支撐區212具有面向晶圓100的上表面。晶圓100可以放置在第一支撐區212的上表面上。在一些實施例中，裝置200包含具有第二支撐區222的上腔室220。如圖2a所示，第二支撐區222具有面向晶圓100的下表面。上腔室220與下腔室210閉合，晶圓100放置在第一支撐區212和第二支撐區222之間。以下腔室為原點，上腔室220可以在兩個相對位置之間移動。在第一位置時，晶圓100可以被裝載和/或卸載到第一支撐區212。如圖2a所示，在第二位置時，上腔室220和下腔室210閉合，使得晶圓100由第一支撐區212的上表面和第二支撐區222的下表面固定，並加以處理。
在一些實施例或前述實施例的任何組合中，參考圖2a到2c，裝置200包含由第一支撐區212或第二支撐區222的邊緣區域構成的第一通道230。第一通道230提供第一空間232用於一種或多種化學流體腐蝕晶圓100的邊緣區域。參照圖2a至圖2c，第一通道230由上腔室220中的第二支撐區222的邊緣區域構成。第 一通道230形成於上腔室220的下表面上，並且第一通道230的一面開口面向晶圓100。在此實施例中，第一通道230提供第一空間232，使得一種或多種化學流體在其中流動以腐蝕晶圓100的邊緣區域。參考圖2a到2c，第一空間232可以由第一通道230和晶圓100的內表面形成。在此實施例中，第一通道230是環形的並且圍繞於晶圓100的邊緣區域。晶圓100的整個邊緣區域收納於第一空間232中。另一個實施例中，第一通道230可以設計為小於360度的弧形，並且晶圓100的邊緣區域可以容納在第一空間232的特定區域中。然後，一種或多種化學流體可以沿著第一通道230的弧度腐蝕晶圓邊緣區域。
在裝置200的一些實施例或前述實施例的任何組合中，參考圖2a到2c，上腔室220包含抵靠在晶圓100的邊緣的凸起部分240。凸起部分可以直接接觸並抵靠在晶圓100的邊緣。參照圖2a，晶圓100的中心軸X-X垂直於晶圓100的上表面。第二支撐區222的中心軸X'-X'垂直於第二支撐區222的下表面。凸起部分240將使晶圓100的中心軸X-X與第二支撐區222的中心軸X'-X'對齊。當上腔室220位於第一位置時，晶圓100被裝載到第一支撐區212上。晶圓100的中心軸X-X可能不與第二支撐區222的中心軸X'-X'對齊。在上腔室220從第一位置移動到第二位置的過程中，凸起部分240接觸晶圓100的邊緣，然後抵靠晶圓100的邊緣，推動晶圓100在第一支撐區212的上表面上移動。當上腔室220位於第二位置時，晶片固定在第一支撐區212的上表面上，並且晶片100的中心軸X-X平行於第二支撐區222的中心軸X'-X'。或者晶圓100的中心軸X-X可以與第二支撐區222的中心軸X'-X'重疊。
在裝置200的一些實施例或前述實施例的任何組合中，凸起部分240鄰近第二支撐區222並且朝下腔室210延伸。參照圖2a和2b，凸起部分240與第二支撐區222連接。當上腔室220位於第二位置時，凸起部分240延伸至下腔室210。如圖2a和2b所示，在此實施例中，凸起部分240位於第一通道230旁。參照圖 2a，晶圓100的中心軸X-X垂直於晶圓100的上表面並且第二支撐區222的中心軸X'-X'垂直於上腔室220的下表面。晶圓的上表面100平行於第二支撐區222的下表面。在一種實施例中，當上腔室220位於第二位置時，晶圓100的上表面的一部分與第二支撐區222的下表面重疊，並且晶圓100的中心軸X-X與第二支撐區222的中心軸X'-X'重疊。
在裝置200的一些實施例或前述實施例的任何組合中，凸起部分240可以設計為圍繞晶圓100閉環。參照圖2a，凸起部分240包含閉環。該閉環可以圍繞晶圓100的整個邊緣區域。因此，凸起部分240可以完全地抵靠晶圓100的邊緣區域，使晶圓100的中心軸X-X與第二支撐區222中心軸X'-X'重疊。在某些實施例中，閉環可為弧度小於360度的圓弧，並且特定部分抵靠晶圓100的邊緣區域，通過凸起部分240使得晶圓100的中心軸X-X與第二支撐區222的中心軸X'-X'對齊和/或重疊。在某些實施例中，凸起部分240可能是開環。
在裝置200的一些實施例或前述實施例的任何組合中，凸起部分240包含面向第二支撐區222中心軸X'-X'的內角。參照圖2c，凸起部分240包含與第一參考方向Y-Y成角度α傾斜的內表面242。第一參考方向Y-Y平行於第二支撐區222的下表面。角度α的範圍在20°-90°內。如圖2b和2c所示，內角由內表面242和第一通道230的內表面連接處形成，並且面向第二支撐區222的中心軸X'-X'。在某些實施例中，內角抵靠在晶圓100的邊緣區域。如圖2b所示，在上腔室220從第一位置移動到第二位置的過程中，凸起部分240的內角會接觸晶圓100的邊緣區域，然後抵靠在晶圓100的邊緣，推動晶圓100。當上腔室220位於第二位置時，晶圓被固定並且晶圓100的中心軸X-X平行於第二支撐區222的中心軸X'-X'。或者，晶圓100的中心軸X-X與第二支撐區222的中心軸X'-X'重疊。
在裝置200的一些實施例或前述實施例的任何組合中，第一槽道250由下腔室210的邊緣區域214構成，並且第一槽道250提供第一槽道空間252用於 一種或多種化學流體流通。參照圖2a、2b和2f，第一槽道250由下腔室210的邊緣區域214構成，並且靠近下腔室210的第一支撐區212。第一槽道250形成第一槽道空間252，一種或多種化學流體可以從第一通道230的第一空間232流到第一槽道空間252。
在裝置200的一些實施例或前述實施例的任何組合中，過道260位於上腔室220和下腔室210之間。參照圖2b和2f，下腔室210有在第一支撐區212和第一槽道250之間的第一上表面262。過道260位於下腔室210的第一上表面262和凸起部分240的內表面242之間。過道260將第一空間232與第一槽道空間252連接，使得一種或多種化學流體通過過道260從第一空間232流到第一槽道空間252。在一種實施例中，過道260可以被凸起部分240阻擋以阻止一種或多種化學流體從第一空間232流到第一槽道空間252。在另一個實施例中，過道260被第一支撐區210阻擋，防止一種或多種化學流體從第一空間232流到第一槽道空間252。
在裝置200的一些實施例或前述實施例的任何組合中，如圖2a至2c所示，第一通道230位於第二支撐區222的邊緣區域處。上腔室220包含第一通孔270，一種或多種化學流體經由第一通孔270第一空間232和裝置200的外部之間流動。第一通孔270可以從裝置200外部穿過上腔室220連通第一空間232。在一種實施例中，一種或多種化學流體可以通過第一通孔270在第一空間232和裝置200的外部之間流動。在另一個實施例中，上腔室220可以包含兩個或更多與第一通孔270基本相同的通孔(如圖2a和2e所示次第一通孔272)。在該實施例中，至少一個第一通孔(例如第一通孔270)可被用作入口並且其餘的第一通孔(例如次第一通孔272)可用作出口。第一空間232可以通過第一通孔270和次第一通孔272與外部連接。在該實施例中，一種或多種化學流體可經由第一通孔270從裝置200的外部流入第一通道230的第一空間232，並經由次第一通孔272從第一空間232流出到裝置200的外部。
在裝置200的一些實施例或前述實施例的任何組合中，第二通道280由第一支撐區212的邊緣區域構成並且提供第二空間282用於使用一種或多種化學流體腐蝕晶圓100的邊緣區域。參照圖2a至圖2c，第二通道280由下腔室210中的第一支撐區212的邊緣區域構成。參考圖2a到2c，第二通道280位於下腔室210的上表面上，並且第二通道280的一面開口面向晶圓。在此實施例中，第二通道280提供第一空間232用於一種或多種化學流體腐蝕晶圓100的邊緣區域。參考圖2a到2c，第二空間可以由第二通道280的內表面和晶圓100形成。在一種實施例中，第二通道280是環形的並且圍繞晶圓100的邊緣區域。在另一實施例中，第二通道280可以設計為弧度小於360度的弧形，並且晶圓100的邊緣區域暴露在第二空間282中的特定位置。然後，使用一種或多種化學流體沿著第二通道280的弧度腐蝕晶圓的特定邊緣區域。在一些實施例中，第二通道280設計成與第一通道230相同的形狀。第二通道280靠近第一上表面262位於第一支撐區212和第一槽道250之間。過道260位於下腔室210的第一上表面262和上腔室的內表面242之間。過道260用於一種或多種化學流體通過過道260從第二空間282流到第一槽道空間252。在一種實施例中，過道260可以被凸起部分240阻擋以阻止一種或多種化學流體從第二空間282流入到第一槽道空間252。在另一個實施例中，通道260可以被第一支撐區210阻擋以阻止一種或多種化學流體從第二空間282流到第一槽道空間252。
在裝置200的一些實施例或前述實施例的任何組合中，下腔室210存在第二通孔290，用於一種或多種化學流體在第二空間282和設備200的外部之間流動。參照圖2a和2b，第二通孔290可以從裝置200的外部穿過下腔室210與第二通道280的第二空間282連通。在一種實施例中，一種或多種化學流體可經由第二通孔290在第二空間282與裝置200外部之間流動。在另一實施例中，一種或多種化學流體可經由第二通孔290從裝置200的外部流動到第二通道280的第二空 間282，然後經由過道260從第二通道280的第二空間282流動到第一槽道250的第一槽道空間252。在一些實施例中，下腔室210還可以包含與第二通孔290基本相同的一個或多個第二通孔(如圖2a所示的次第二通孔292)。在一實施例中，至少一個第二通孔(例如第二通孔290)被用作入口，其餘的第二通孔(例如次第二通孔292)用作出口。第二空間282通過第二通孔290和次第二通孔292連接到設備200的外部。在一種實施例中，一種或多種化學流體可經由第二通孔290從設備200的外部流入第二通道280的第二空間282，並經由次第二通孔292從第二空間282流出設備200。在另一實施例中，一種或多種化學流體可經由第二通孔290和第二通孔292從設備200的外部流入第二通道280的第二空間282，然後經由過道260從第二通道280的第二空間282流入第一槽道250的第一槽道空間252。
參考圖3a至圖3e，其示出了本發明的一種實施例提供的半導體處理裝置300的結構示意圖。其中，圖3a為本發明中的半導體處理裝置300在實施例中的剖視示意圖。圖3b為圖3a中圈D的放大示意圖。圖3c為圖3a中所示的帶有凸起部分342的圈D的放大示意圖。圖3d為圖3a半導體處理裝置300的上腔室320的仰視圖。圖3e為圖3a半導體處理裝置300的下腔室320的俯視圖。
在此實施例中，參考圖3a至3e，裝置300包含具有第一支撐區312的下腔室310。下腔室310和第一支撐區312可分別參考圖2a至2f所示下腔室210和第一支撐區域212。裝置300包含具有第二支撐區322的上腔室320。上腔室320和第二支撐區322可分別參考上文圖2a到2f所示上腔室220和第二支撐區222。如上所述，上腔室320與下腔室310閉合以將晶圓100固定在第一支撐區312和第二支撐區322之間。裝置300包括由第一支撐區312或第二支撐區322的邊緣區域形成的第一通道330。第一通道330可參考上文圖2a到2f所述的第一通道230。第一通道330由上腔室320中的第二支撐區322的邊緣區域構成並且提供第一空間332用於腐蝕晶圓100的邊緣區域的一種或多種化學流體流通。第一空間332可以參 考上文圖2a到2f所描述的第一空間232。在一些實施例中，第一通道330的第一空間332也可以由第一通道330的內表面、下腔室310和晶圓100形成。晶圓100的整個或部分邊緣區域暴露在第一通道330的第一空間332中被一種或多種化學流體接觸並腐蝕。
在裝置300的一些實施例或前述實施例的任何組合中，如圖3a至3d示，上腔室320包含凸起部分340，用於抵靠晶圓100的邊緣並使晶圓100的中心軸X-X與第二支撐區322的中心軸X'-X'對齊。凸起部分340可參照上文圖2a到2e所描述的凸起部分240。在一些實施例中，凸起部分340包括多個均勻環繞並抵靠晶圓100的邊緣區域的突塊342。每個突塊342從凸起部分340延伸到第一通道330的第一空間中332。參照圖3c和3d，凸起部分340包括四個突塊(如突塊342a至342d)。每個突塊342包括與參考方向Y-Y成角度β傾斜的內表面344。角度β的範圍在20°-90°內。內表面朝向晶圓100的邊緣。參考方向Y-Y平行於晶圓100的上表面，或者垂直於第二支撐區322的中心軸X'-X'。例如，在圖3c中，突塊342a包括相對於參考方向Y-Y以角度β傾斜的內表面344a。內表面344a可以抵靠晶圓100的邊緣並且推動晶圓100使晶圓100的中心軸X-X與第二支撐區322的中心軸X'-X'對齊。凸起部分340包括多個突塊342。在一些實施例中，凸起部分340可以包括六個突塊342。在一些實施例中，凸起部分340可以包括八個突塊342。在一些實施例中，凸起部分340可以包括十二個突塊342。
在裝置300的一些實施例或前述實施例的任何組合中，參考圖3a至3c，第一槽道350形成在下腔室310的邊緣區域314處並且提供第一槽道空間352以流動一種或多種化學流體。第一槽道350、下腔室310的邊緣區域314和第一槽道350的第一槽道空間352可分別參考前文圖2a到2f所描述的第一槽道250、下腔室220的邊緣區域214和第一槽道250的第一槽道空間252。在一些實施例中，上腔室320和下腔室310之間形成過道360，將第一空間332與第一槽道空間352連 接起來，一種或多種化學流體通過過道360從第一空間332流到第一槽道空間352。過道360可參考上文圖2a到2f所描述的過道260。在一些實施例中，過道360形成在凸起部分340和下腔室310的第一上表面362之間。如圖3a到3c和3e所示，第一上表面362鄰近第一支撐區312並且位於第一支撐區312和第一槽道350之間。
在裝置300的一些實施例或前述實施例的任何組合中，如圖3a、3b和3d所示，上腔室320可包括第一通孔370，使得一種或多種化學流體在第一空間332和設備300的外部之間流動。第一通孔370可參考上文圖2a到2e所描述的第一通孔270。在一些實施例中，上腔室320還可包括與第一通孔370基本相同的一個或多個第一通孔(如圖3a和3d所示的次第一通孔372)。一個或多個第一通孔的排列可參考上文圖2a和2e所描述的一個或多個第一通孔的排列。
在裝置300的一些實施例或前述實施例的任何組合中，參考圖3a、3b和3e，下腔室310包括第二通孔380。如圖3a和3b所示，該第二通孔380用於一種或多種化學流體在第一空間332和裝置300的外部之間流動。第二通孔380從裝置300的外部穿過下腔室310與第一通道330的第一空間332連通。在一些實施例中，一種或多種化學流體可經由第二通孔380從裝置300的外部流到第一空間332，然後通過過道360從第一空間332流到第一槽道350的第一槽道空間352。在一些實施例中，一種或多種化學流體可通過第一通孔370從裝置300的外部流到第一通道330的第一空間332，然後通過過道360從第一空間332流到第一槽道空間352並通過第二通孔380流到裝置300的外部。
在裝置300的一些實施例或前述實施例的任何組合中，第二槽道390由上腔室320的邊緣區域324構成並且位於第一槽道350上方。參照圖3a至3d，第二槽道390由上腔室320的邊緣區域324構成，並且靠近凸起部分340。第二槽道390提供第二槽道空間以流通化學藥品。第二槽道390的開口面向下腔室310。第 二槽道390位於第一槽道350上方，使得第一槽道350的第一槽道空間352可以與第二槽道390的第二槽道空間連通。第二槽道390是以與第一槽道350相同的設計。圖3d和3e如示，第一槽道350和第二槽道390是環形的。除此之外，第一槽道350和第二槽道390分還可設計為小於360度的弧形。
在裝置300的一些實施例或前述實施例的任何組合中，如圖3a到3c所示，彈性部件392可以放置在第一槽道350和第二槽道390之間。在一些實施例中，彈性部件392放置在第一槽道空間352或第二槽道空間中。在一些實施例中，彈性部件392放置在第一槽道空間352和第二槽道空間中。在一些實施例中，彈性部件392可用於阻止一種或多種化學流體從第一空間332流動到第一槽道空間352。例如圖3a到3c所示，彈性部件392的寬度比第一槽道350和第二槽道390的寬度寬。第一槽道350的內表面和/或第二槽道390的內表面抵住彈性部件392，防止一種或多種化學流體從第一空間332流到第一槽道空間352。
在裝置300的一些實施例或前述實施例的任何組合中，彈性部件392可以是O形圈。
參考圖4a至圖4e，其示出了本發明的一種實施例提供的半導體處理裝置400的結構示意圖。圖4b為圖4a中圈E的放大示意圖。圖4c為圖4b中圈F的放大示意圖。圖4d為圖4a半導體處理裝置400的下腔室420的俯視圖。圖4e為圖4a半導體處理裝置400的上腔室410的仰視圖。
在一個實施例中，參考圖4a至4e，裝置400包含具有第一支撐區412的下腔室410。下腔室410和第一支撐區412可參考圖2a至2f所示下腔室210和第一支撐區域212。裝置400包含具有第二支撐區422的上腔室420。上腔室420和第二支撐區422可分別參考上文圖2a到2f所示上腔室220和第二支撐區222。裝置400包含由第一支撐區412的邊緣區域構成的第一通道430。第一通道430可參考上文圖2a到2f所述的第一通道230。參照圖4a至4c和4e，第一通道430形成在下腔室 420中的第一支撐區412的邊緣區域處並且提供第一空間432以流動一種或多種化學流體來腐蝕晶圓100的邊緣區域。第一通道430的第一空間432也可由第一通道430的內表面和晶圓100形成。晶圓100的整個或部分邊緣區域容納在第一通道430的第一空間432中，並且可以使用一種或多種化學流體可以接觸並腐蝕晶圓100的邊緣區域。
在裝置400的一些實施例或前述實施例的任何組合中，如圖4a至4d所示，上腔室420包括凸起部分440，其抵靠晶圓100的邊緣並且使晶圓100的中心軸X-X與第二支撐區422的中心軸X'-X'對齊。凸起部分440可參照上文圖2a到2e所描述的凸起部分240。在一些實施例中，凸起部分440面向下腔室410，位於第二支撐區422的下表面424附近。在一些實施例中，凸起部分440包括多個圍繞晶圓100均勻分佈的抵靠晶圓100的邊緣區域的突塊。突塊可參考上文圖3a至3d所描述的突塊342。
在裝置400的一些實施例或前述實施例的任何組合中，凸起部分440包括相對第二支撐區442中心軸X'-X'的角度傾斜的內表面442，並且內表面442抵靠在晶圓100的邊緣區域。參考圖4a至4d，內表面442面向晶圓100並且與晶圓100的邊緣接觸。內表面442相對於參考軸Z-Z以角度γ傾斜。角度γ的範圍可以在20°-90°內。參考軸Z-Z平行於第二支撐區442的中心軸X'-X'。在一些實施例中，凸起部分440的內表面442與晶圓100的邊緣接觸並實施例抵靠在晶圓100的邊緣，因此可將晶圓100的中心軸X-X與第二支撐區422的中心軸X'-X'對齊。在一些實施例中，凸起部分440的內表面442可以推動晶圓100，使得晶圓100的中心軸X-X以與第二支撐區422的中心軸X'-X'重疊。
在裝置400的一些實施例或前述實施例的任何組合中，參照圖4a、4c和4e，第一槽道450由下腔室410的邊緣區域414構成並且提供可用於一種或多種化學流體流通的第一槽道空間452。第一槽道450、下腔室410的邊緣區域414和 第一槽道450的第一槽道空間452可分別參考前文圖2a到2f所描述的第一槽道250、下腔室220的邊緣區域214和第一槽道250的第一槽道空間252。在一些實施例中，過道460位於上腔室420和下腔室410之間，將第一空間432與第一槽道空間452連接，用於一種或多種化學流體通過過道460從第一空間432流到第一槽道空間452。過道460可參考上文圖2a到2f所描述的過道260。在一些實施例中，如圖4c所示，過道460位於晶圓100和下腔室410的第一上表面462之間。如圖4c和4e所示，第一上表面462位於第一通道430和第一槽道450之間。
在裝置400的一些實施例或前述實施例的任何組合中，參照圖4a至4c和4e，下腔室420包含第一通孔470，使得一種或多種化學流體在第一空間432與裝置400的外部之間流動。第一通孔470可參考上文圖2a到2e所描述的第一通孔270。在一些實施例中，下腔室420還包括與第一通孔470基本相同的一個或多個第一通孔(如圖4a和4e所示次第一通孔472)。一個或多個第一通孔的排列可參考圖2a和2e所描述。
在裝置400的一些實施例或前述實施例的任何組合中，參照圖4a、4b和4e，第二通道480位於第一支撐區412的邊緣區域並且提供第二空間482用於使用一種或多種化學流體腐蝕晶圓100的邊緣區域。第二通道480可參考上文圖2b、2c和2f中描述的第二通道280。在一些實施例中，第一通道430和第二通道480可以通過過道484連接，使得一種或多種化學流體經在第一通道430的第一空間432和第二通道480的第二空間482之間流動。參考圖4b和4c，連接第一通道430和第二通道480的過道484由晶圓100和下腔室410的第一支撐區412形成。一種或多種化學流體可以通過過道484在第一空間432和第二空間482之間流動。在一些實施例中，一種或多種化學流體可以從第二空間482穿過過道484、第一空間432和過道460流到第一槽道空間452。
在裝置400的一些實施例或前述實施例的任何組合中，參照圖4a、4b 和4e，下腔室410包括第二通孔490，使得一種或多種化學流體在第二空間482和裝置400的外部之間流動。第二通孔490可參考圖2a-2c所描述的第二通孔290。在一些實施例中，下腔室410還包括與第二通孔490基本相同的一個或多個第二通孔(如圖4a和4e所示的次第二通孔492)。一個或多個第一通孔的排列可參考上文圖2a描述的一個或多個第一通孔的排列。
本發明可以通過使用凸起部分來定位晶圓邊緣腐蝕的精確性和均勻性，並且可以通過科學選擇腐蝕的化學流體組成和控制化學流體的流速及接觸晶圓邊緣的時間來獲得清晰和完整的腐蝕邊緣，方便了晶圓的後續工藝操作。同時可以節省處理操作的成本。它可以在一定的範圍內，利用腔體組成材料的熱脹冷縮特性，通過調整腔體的溫度，選擇所要處理的晶圓邊緣表面，尤其是對晶圓邊緣腐蝕區域的精確控制。
上述的實施例中，均以上腔室上設置凸起部分為例進行介紹，在其他的實施例中，所述凸起部分也可能設置於下腔室上。當然，在有些實施例中，也可以設置其他定位結構來抵靠晶圓的邊緣外端並使晶圓的中心軸與第二支撐區的中心軸對齊。
圖5為本發明中系統500示例包括一種半導體處理裝置510和一種材料存儲裝置520。裝置510可參考上文圖2a-2f、3a-3e和4a-4e所描述的裝置200、裝置300和裝置400中任一裝置。裝置510包含具有支撐晶圓的第一支撐區的下腔室和具有第二支撐區的上腔室；上腔室與下腔室閉合以將晶圓固定在第一支撐區和第二支撐區之間；第一通道位於第一支撐區或第二支撐區的邊緣區，第一通道提供第一空間以通過一種或多種化學流體來腐蝕晶圓的邊緣區。在一些實施例中，上腔室包括凸起部分，該凸起部分抵靠晶圓的邊緣使晶圓的中心軸與第二支撐區的中心軸對齊。材料存儲裝置520與裝置備510連接，是存儲一種或多種化學流體並且使一種或多種化學流體在裝置510和材料存儲裝置520之間轉 移的裝置。在一些實施例中，一種或多種化學流體可以選自H3PO4、HF、HCl、HNO3、H2O2或其任意組合。
在系統500的一些實施例或前述實施例的任何組合中，凸起部分與第二支撐區相鄰並且朝向下腔室延伸。晶圓的中心軸垂直於晶圓的上表面，第二支撐區的中心軸垂直於上腔室的下表面，晶圓的上表面平行於第二個支撐區的下表面。在一些實施例中，凸起部分包含圍繞晶圓的閉合回路，並且凸起部分均勻地抵靠在晶圓的邊緣區域，使晶圓的中心軸與第二個支撐區的中心軸重疊。
在系統500的一些實施例或前述實施例的任何組合中，凸起部分與第二支撐區相鄰並且朝向下腔室延伸。晶圓的中心軸垂直於晶圓的上表面，第二支撐區的中心軸垂直於上腔室的下表面，晶圓的上表面平行於第二個支撐區的下表面。在一些實施例中，凸起部分包括多個突塊，環狀分佈在晶圓周圍，用於均勻地抵靠在晶圓的邊緣區域。
在系統500的一些實施例或前述實施例的任何組合中，在下腔室的邊緣區域存在第一槽道並且提供第一槽道空間供一種或多種化學流體流通。在一些實施例中，上腔室和下腔室之間形成通道，將第一空間與第一槽道空間連接起來，使得一種或多種化學流體通過通道從第一空間流到第一槽道空間。在一些實施例中，在上腔室的邊緣區域存在第二槽道並位於第一槽道上方。在一些實施例中，可以在第一槽道和第二槽道之間添加彈性部件，用於阻止一種或多種化學流體從第一空間流向第一槽道空間。
在系統500的一些實施例或前述實施例的任何組合中，系統500包括控制裝置530。控制裝置530可以完成對裝置510和材料存儲裝置520的通信和控制。例如，控制裝置530可控制上腔室在裝載/卸載晶圓的第一位置與閉合上腔室和下腔室以處理晶圓的第二位置之間的移動；可控制一種或多種化學流體的流動速度和流動方向。控制裝置530可檢測一種或多種化學流體的流動速度、流動 方向、狀態以及裝置510的故障。在一些實施例中，控制裝置可以包括PLC、控制器、感測器、存放裝置(例如，記憶體、硬碟驅動器、SSD等)。
圖6為本發明實施例裝置來處理半導體晶圓100的邊緣區域的示例性方法600。該方法可以採用圖2a-2f、3a-3e、4a-4e和5所描述的裝置200、裝置300、裝置400或裝置500中任一裝置。
在實施例中，如圖6所示步驟602中，裝置200(或裝置300、裝置400或裝置500)接收晶圓並將其放置在下腔室的第一支撐區上。步驟604中，裝置將其上腔室與其下腔室閉合以將晶圓固定在上腔室的第一支撐區和第二支撐區之間。步驟606中，第一支撐區或第二支撐區的邊緣區域形成第一通道，第一通道提供第一空間。步驟608中，該裝置使用凸起部分抵靠晶圓的邊緣並使晶圓的中心軸與第二支撐區的中心軸對齊。步驟610中，設備將一種或多種化學流體注入第一空間以腐蝕晶圓的邊緣區域。
在方法600的一些實施例或前述實施例的任何組合中，在步驟602，晶圓由晶圓傳送設備放置到裝置200(或裝置300、裝置400或裝置500)下腔室的第一支撐區上。第一支撐區的上表面朝向晶圓。晶圓傳送設備可以將晶圓放置在第一支撐區上表面上，使得晶圓的下表面的一部分被第一支撐區的上表面覆蓋。在一些實施例中，裝置200(或裝置300、裝置400或裝置500)的上腔室處於第一位置時，晶圓可以被裝載或卸載到第一支撐區。即，晶圓可以從晶圓傳送設備傳送到第一支撐區的上表面。
在方法600的一些實施例或前述實施例的任何組合中，步驟604中，裝置200(或裝置300、裝置400或裝置500)可將上腔室與下腔室閉合以將晶圓固定在上腔室的第一支撐區和第二支撐區之間。上腔室處於第二位置時，下腔室可與上腔室閉合並且晶圓固定在下腔室和上腔室之間以處理晶圓邊緣區域。上腔室包括面向晶圓下表面的第二支撐區。上腔室與下腔室閉合以將晶圓放置在第 一支撐區和第二支撐區之間。此時，晶圓可以固定在第二支撐區的下表面和第一支撐區的上表面之間。
在方法600的一些實施例或前述實施例的任何組合中，在步驟606，第一支撐區或第二支撐區域的邊緣區域形成第一通道。第一通道還可形成在上腔室的下表面上，並且第一通道的開口面向晶圓。在一些實施例中，第一通道提供處理晶圓邊緣區域的第一空間。例如，一種或多種化學流體在第一通道中流動並且腐蝕晶圓的邊緣區域。在一些實施例中，第一通道可設計為閉環。在一些實施例中，第一通道可設計為圓形。裝置200(或裝置300、裝置400或裝置500)或晶圓傳送設備將晶圓的整個或部分邊緣區域放置在第一個空間中進行處理。在一些實施例中，第一通道可以設計為弧度小於360度的圓弧。裝置200(或裝置300、裝置400或裝置500)或晶圓傳送設備將晶圓的部分邊緣區域放置在第一個空間中進行處理。
在方法600的一些實施例或前述實施例的任何組合中，步驟608中，裝置200(或裝置300、400或500)的上腔室或下腔室上具有凸起部分。該裝置可以使用凸起部分抵靠晶圓的邊緣。當上腔室從第一位置移動到第二位置的過程中，凸起部分與晶圓的邊緣接觸。然後，凸起部分抵靠晶圓的邊緣並推動晶圓在下腔室的第一支撐區的上表面移動。當上腔室與下腔室閉合時，晶圓固定在第一支撐區的上表面，晶圓的中心軸X-X與第二支撐區的中心軸X'-X'平行。晶圓的中心軸X-X與第二支撐區的中心軸X'-X'之間的距離可以在0mm-0.1mm的範圍內。在一些實施例中，凸起部分可以與第二支撐區相鄰並且朝下腔室延伸。在一個實施例中，凸起部分緊鄰第一通道。
在一些實施例中，凸起部分包含面向第二支撐區的中心軸X'-X'的內角。內角為凸起部分的內表面和第一通道的內表面交接形成並且面向第二支撐區的中心軸X'-X'。在一種實施例中，內角抵靠在晶圓的邊緣區域。當上腔室從 第一位置移動到第二位置時，凸起部分的內角會接觸晶圓的邊緣，然後抵靠晶圓的邊緣，並且推動晶圓。在另一些實施例中，凸起部分的內表面接觸晶圓的邊緣，然後抵靠晶圓的邊緣，推動晶圓。
在方法600的一些實施例或前述實施例的任何組合中，在步驟610，裝置200(或裝置300、裝置400或裝置500)可將一種或多種化學流體注入第一空間以用於腐蝕晶圓的邊緣區域。一種或多種化學流體在第一空間中圍繞晶圓的邊緣流動並且腐蝕暴露於第一空間中的晶圓的邊緣區域。在一些實施例中，裝置包含將第一空間與裝置的外部連接的通孔。一種或多種化學流體可以通過通孔流入第一空間。在一些實施例中，一種或多種化學流體可以通過通孔從第一空間流到裝置的外部。在另一些實施例中，裝置包括兩個通孔，每個通孔分別連接第一空間與裝置的外部。兩個通孔相距一定距離。一種或多種化學流體通過一個通孔流入第一空間並通過另一個通孔從第一空間流出裝置。
如背景技術中提到的，由於絕大多數材質都具有一定的溫度膨脹係數。採用具有較高溫度膨脹係數的材質製造而成的半導體晶圓邊緣處理裝置(也可以稱之為半導體處理裝置)，可能會由於製造溫度和使用溫度的差距以及運輸過程中溫差變化，或者其他因素的變化，導致在製造時能夠滿足晶圓邊緣腐蝕精度要求的半導體晶圓邊緣處理裝置在使用時改變了腐蝕條件，造成腐蝕效果、精度和均勻度不能滿足工藝要求。為了解決此問題，需要保證在製造時的環境因素與在使用時的環境因素保持一致，還要求運送過程進行溫控，如在使用時發現腐蝕效果發生變化，不能滿足工藝要求，需要進行非常複雜的修改和調整過程，這給所述半導體晶圓邊緣處理裝置的推廣應用帶來非常大的問題。
本發明中的所述半導體晶圓邊緣處理裝置可以採用聚四氟乙，即PTFE材質製造而成。因為聚四氟乙烯這種材料具有很好的耐酸耐鹼、耐各種有 機溶劑的特點，幾乎適用於各種化學溶劑。同時，聚四氟乙烯板塊才可以是很純淨的，金屬污染含量極低，是半導體製造濕法工藝專用裝備的化學反應槽和反應腔室的首選材料。
聚四氟乙烯的基本結構為：-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-，其中的-CF2-單元按鋸齒形狀排列，由於氟原子半徑較氫原子稍大，所以相鄰的CF2單元不能完全按反式交叉取向，而是形成一個螺旋狀的扭曲鏈，氟原子幾乎覆蓋了整個高分子鏈的表面。這種分子結構解釋了聚四氟乙烯的各種性能。在溫度低於19℃時，形成13/6螺旋；在19℃時發生相變，分子稍微解開，形成15/7螺旋。如圖7所示的，聚四氟乙烯的線膨脹係數在不同溫度段是不一樣的，比多數塑膠大，是鋼的10~20倍。聚四氟乙烯的線膨脹係數隨著溫度的變化而發生很不規律的變化，特別是在19℃左右，其線膨脹係數的變化很大。因此在應用時，如果對這方面性能注意不夠，很容易發生意想不到的問題而影響應用效果，造成損失。本發明中採用聚四氟乙烯材質製造的半導體處理裝置，則會由於製造溫度與使用溫度的變化導致半導體處理裝置的晶圓定位精度(晶圓的腐蝕邊緣的精度)和腐蝕面積發生了變化。當然，除了溫度變化會對晶圓的腐蝕邊緣的精度的影響外，還有其他各種複雜的因素可能對晶圓的腐蝕邊緣的精度造成影響，比如運輸過程中的振動，濕度的變化，以及一些未知的因素。
為了減小溫度變化或其他因素對晶圓的邊緣腐蝕效果的影響，本發明提供了一種晶圓定位精度可以微調的半導體處理裝置。如圖8所示的，其為本發明中的一種晶圓定位精度可以微調的半導體處理裝置在一個實施例中的結構示意圖。
圖8中的半導體處理裝置與圖3a中的半導體處理裝置在結構上大部分相同，不同之處在於圖8中的半導體處理裝置還包括：緊鄰所述上腔室設置的溫控組件810。所述溫控元件810可以通過調整自身的溫度來調整所述上腔室320 的溫度。利用所述溫控元件810調整所述上腔室320的溫度，從而利用所述上腔室320的熱脹冷縮特性微調所述定位結構的位置，進而調整晶圓的中心軸與第二支撐區的中心軸的對齊精度(即晶圓定位精度)，最終使得對晶圓的邊緣腐蝕效果滿足要求。所述邊緣腐蝕效果包括邊緣腐蝕完整度、邊緣腐蝕均勻性和邊緣腐蝕寬度中的一個或幾個。
所述邊緣腐蝕完整度反映的是所述晶圓的邊緣需要腐蝕的部分被腐蝕完成的情況，比如有的需要腐蝕的部分沒有被腐蝕，則所述邊緣腐蝕完整度就低，比如所有需要腐蝕的部分都被腐蝕，則所述邊緣腐蝕完整度就高。在一個實施例中，所述邊緣腐蝕完整度需要為全部腐蝕，如果有的需要腐蝕的部分沒有被腐蝕，則認為所述邊緣腐蝕完整度不滿足要求，如果需要腐蝕的部分被全部腐蝕，則認為滿足要求。
所述邊緣腐蝕均勻性反映的是所述晶圓的邊緣的腐蝕寬度的一致性情況，比如有的邊緣部分的腐蝕寬度寬，有的邊緣部分的腐蝕寬度窄，則所述邊緣腐蝕均勻性就會較差，再比如所述邊緣的所有部分的腐蝕寬度都相近似，則所述邊緣腐蝕均勻性就會較好。通常可以用所述晶圓的邊緣的最小腐蝕寬度和最大腐蝕寬度的差來表示所述邊緣腐蝕均勻性。所述邊緣腐蝕均勻性與晶圓的中心軸與第二支撐區的中心軸的對齊精度直接相關。晶圓的中心軸與第二支撐區的中心軸的對齊精度越高，晶圓的邊緣腐蝕均勻性就會越高；反之，晶圓的中心軸與第二支撐區的中心軸的對齊精度越低，晶圓的邊緣腐蝕均勻性就會越低。通過晶圓的邊緣腐蝕均勻性可以判斷晶圓的中心軸與第二支撐區的中心軸的對齊精度。在一個實施例中，設置有預定的均勻性閾值範圍，如果測量得到的邊緣腐蝕均勻性低於所述均勻性閾值範圍則認為不滿足要求，如果位於所述均勻性閾值範圍內則認為滿足要求。
可以使得所述定位結構緊密的抵靠所述晶圓的邊緣來提高所述邊緣 腐蝕均勻性，但是如果抵靠的太緊，則會使得所述定位結構與所述晶圓的邊緣緊密接觸，從而導致所述邊緣接觸的部分不會被腐蝕，導致邊緣腐蝕完整度降低。因此，可以通過所述溫控元件810微調所述定位結構的位置，以將所述定位結構和所述晶圓的邊緣調整到合適的緊密度，這樣既可以實現所述晶圓的精密定位，又不影響所述晶圓的邊緣腐蝕完整度。所述邊緣腐蝕寬度反映所述晶圓的邊緣的腐蝕寬度情況，如圖1a-1b所示的。通過利用所述溫控元件調整所述上腔室和/或所述下腔室的溫度，從而利用所述上腔室和/或所述下腔室的熱脹冷縮微調第一支撐區和/或第二支撐區的邊緣的位置，進而調整所述晶圓的邊緣區域伸入第一空間的寬度，最終調整所述晶圓的邊緣的腐蝕寬度。在一個實施例中，設置有預定的邊緣腐蝕寬度閾值範圍，如果測量得到的邊緣腐蝕寬度低於或高於所述邊緣腐蝕寬度閾值範圍則認為不滿足要求，如果等於所述邊緣腐蝕寬度閾值範圍則認為滿足要求。
在一個實施例中，所述溫控元件810設置有預設溫度值，先使得所述溫控元件810設置為預設溫度值，等上腔室320的溫度穩定後，把晶圓放置在下腔室的工作區，然後使得上腔室320與下腔室310閉合，對所述晶圓的邊緣進行腐蝕。然後對所述晶圓的邊緣腐蝕效果進行測量，比如測量晶圓的中心軸與第二支撐區的中心軸的對齊精度，確定測量出來的晶圓邊緣的邊緣腐蝕效果是否滿足要求，如果不滿足要求，則可根據所述上腔室320的溫度膨脹曲線升高或降低所述溫控元件810的溫度值，繼續對所述晶圓的邊緣進行腐蝕並對所述晶圓的邊緣腐蝕效果進行測量，直到測量出的邊緣腐蝕效果滿足要求。比如，晶圓的中心軸與第二支撐區的中心軸的對齊精度滿足要求，即所述邊緣腐蝕均勻性滿足要求。舉例來說，所述對齊精度的要求可以為所述的晶圓的中心軸與第二支撐區的中心軸的誤差不超過0.1mm。
由於設置了所述溫控元件810，從而可以根據需要調整上腔室的溫 度。通過調整所述溫控元件810的溫度，不僅可以減小溫度變化導致的上腔室的尺寸的微小變化，還可以減小其他因素導致的上腔室的尺寸的微小變化，進而減小了溫度變化或其他因素對晶圓的邊緣腐蝕效果的影響。
在一個實施例中，所述溫控元件810包括調溫部件811和擴散部件812，所述擴散部件812設置於所述調溫部件811和所述上腔室320之間，所述調溫部件811包括多個電加熱單元。通過控制所述電加熱單元來控制所述調溫部件811的溫度，所述擴散部件812將熱量傳到至所述上腔室320，進而調整了所述上腔室320的溫度。具體的，所述電加熱單元可以是電加熱電阻絲。
所述溫控元件810可以與所述上腔室320是分體設計，通過連接元件組裝在一起，也可以設置為一體的。
在其他實施例中，根據需要，所述溫控元件810還可以設置於所述下腔室310的下側，從而可以調整所述下腔室310的溫度。當然，根據需要，也可以在所述上腔室320的上側以及所述下腔室310的下側均設置一個對應溫控元件810，這樣可以既可以調整所述下腔室310的溫度，也可以調整所述上腔室320的溫度。
根據本發明的另一個方面，本發明提供一種半導體邊緣定位方法。所述半導體邊緣定位方法包括如下步驟。
S1、將晶圓放置於半導體處理裝置的下腔室的第一支撐區；S2、將半導體處理裝置的上腔室與下腔室閉合，使晶圓固定在第一支撐區和第二支撐區之間，使上腔室和/或下腔室的定位結構抵靠晶圓的邊緣外端並使晶圓的中心軸與第二支撐區的中心軸對齊，其中半導體處理裝置中的緊鄰所述上腔室和/或所述下腔室設置的溫控元件能夠調整自身溫度並被設置為預定溫度值；S3、在第一支撐區或第二支撐區的邊緣區域形成第一通道，其中第 一通道提供第一空間，將一種或多種化學流體注入第一空間以腐蝕晶圓的邊緣區域；S4、對所述晶圓的邊緣腐蝕效果進行測量，確定測量出來的邊緣腐蝕效果是否滿足要求，如果不滿足要求，則升高或降低所述溫控元件的溫度值，繼續對所述晶圓的邊緣進行腐蝕並對所述晶圓的邊緣腐蝕效果進行測量，直到測量出的邊緣腐蝕效果滿足要求。
通過設置所述溫控元件810，可以大大降低所述半導體處理裝置的加工、運輸以及安裝等要求，極大的降低所述半導體處理裝置的相關加工、運輸、安裝以及校準成本，推廣了所述半導體處理裝置的應用。
以上描述旨在是說明性的，而不是限制性的。儘管已經參考具體的說明性示例描述了本發明，但是應當理解，本發明不限於所描述的實施例。本發明的範圍應當參考權利要求以及權利要求所授權的等效物的全部範圍來確定。
此處所稱的“一個實例(實施例)”或“實例(實施例)”是指與所述實施例相關的特定特徵、結構或特性至少可包含於本發明至少一個實現方式中。在本說明書中不同地方出現的“在一個實施例中”並非必須都指同一個實施例，也不必須是與其他實施例互相排斥的單獨或選擇實施例。本發明中的“多個”、“若干”表示兩個或兩個以上。本發明中的“和/或”表示“和”或者“或”。此外，這裡使用的術語“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等意在作為區分不同元素的標籤，並且根據它們的數位指定可能不一定具有順序含義。因此，此處使用的術語僅用於描述特定實現的目的，並不旨在進行限制。
本發明的許多修改和其他實施涉及到本領域的技術人員，技術人員具有相關行業知識以及部分原始資料。因此，應當理解，本發明不限於所公開的特定實施例，還包括在所附權利要求的範圍內修改的其他實施例。此外，儘 管前述描述和相關附圖描述了在元件、功能的特定實施例組合的實現，但在所附權利要求書的範圍的內，通過替代實現不同組合的元件、功能也包含在內。所附權利要求中，還包含了與上述明確描述的元件、功能不同的元件、功能組合。儘管本文使用了特定術語，但僅意在一般描述性，不用於限制目的。以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100:晶圓
200:半導體處理裝置
210:下腔室
212:第一支撐區
214:邊緣區域
220:上腔室
222:第二支撐區
230:第一通道
240:凸起部分
X-X:中心軸
250:第一槽道
260:過道
270:第一通孔
272:次第一通孔
290:第二通孔
292:次第二通孔

Claims (16)

  1. 一種半導體處理裝置，其中包括：具有支撐一晶圓的一第一支撐區的一下腔室；具有一第二支撐區的一上腔室，其中當所述上腔室與所述下腔室閉合時，所述晶圓放置於所述第一支撐區和所述第二支撐區之間；緊鄰所述上腔室和/或所述下腔室設置的一溫控元件，其通過調整自身的溫度來調整所述上腔室和/或所述下腔室的溫度；所述第一支撐區或所述第二支撐區的一邊緣區域形成的一第一通道，所述第一通道提供一第一空間用於流通腐蝕所述邊緣區域的一種或多種化學流體；其中所述上腔室和/或所述下腔室包括一定位結構，所述定位結構用於抵靠所述晶圓的一邊緣外端並使所述晶圓的一中心軸與所述第二支撐區的一中心軸對齊，利用所述溫控元件調整所述上腔室和/或所述下腔室的溫度，從而利用所述上腔室和/或所述下腔室的熱脹冷縮特性，微調所述定位結構的位置，進而調整晶圓的中心軸與所述第二支撐區的中心軸的對齊精度。
  2. 如請求項1所述的半導體處理裝置，其中所述定位結構設置於所述上腔室上，所述定位結構為一凸起部分，所述凸起部分用於抵靠所述晶圓的所述邊緣外端並使所述晶圓的所述中心軸與所述第二支撐區的所述中心軸對齊。
  3. 如請求項2所述的半導體處理裝置，其中所述上腔室的所述凸起部分毗鄰所述第二支撐區並朝所述下腔室延伸，所述晶圓的所述中心軸垂直於所述晶圓的一上表面，所述第二支撐區的所述中心軸垂直於所述上腔室的一下表面，所述晶圓的所述上表面平行於所述第二支撐區的一下表面，所述凸起部分包括圍繞一晶圓外端設計成圈狀的一彎曲部分，並且所述凸起部分均勻地抵靠在所述晶圓的一邊緣外端區域，使所述晶圓的所述中心軸與所述第二個支 撐區的所述中心軸重疊。
  4. 如請求項3所述的半導體處理裝置，其中所述凸起部分包括與所述第二支撐區的一中心軸成一定角度傾斜的一內表面，該內表面抵靠在所述晶圓的邊緣外端區域。
  5. 如請求項3所述的半導體處理裝置，其中所述凸起部分包括面向一第二支撐區中心軸的一內角，該內角抵靠在所述晶圓的邊緣外端區域。
  6. 如請求項2所述的半導體處理裝置，其中所述凸起部分包括多個突塊，其呈環狀均勻分佈在所述晶圓外端周圍，用於均勻地抵靠在所述晶圓邊緣的外端區域。
  7. 如請求項1所述的半導體處理裝置，其中一第一槽道位於所述下腔室的邊緣區域，並提供流動一種或多種化學流體的所述第一槽道空間，同時在所述上腔室和所述下腔室之間形成一個過道，所述過道連接一第一空間和所述第一槽道空間，使得所述一種或多種化學流體通過所述過道從所述第一空間流入所述第一槽道空間。
  8. 如請求項7所述的半導體處理裝置，其中一第二槽道形成在所述上腔室的邊緣區域並位於所述第一槽道上方，所述第一槽道與所述第二槽道之間設置有一彈性部件，所述彈性部件用於阻擋所述一種或多種化學流體從所述第一空間流向所述第一槽道空間，所述第二支撐區的邊緣區域形成所述第一通道，並且所述一種或多種化學流體通過位於所述上腔室的一第一通孔在所述第一空間和所述半導體處理裝置的外部之間流通，其中所述第一支撐區的邊緣區域形成所述第二通道，提供一第二空間來流通用於一腐蝕晶圓邊緣區域的所述一種或多種化學流體，一下腔體提供一第二通孔用來實現所述一種或多種化學流體在所述下腔體 的所述第二空間與所述半導體處理裝置的外部之間的流通，所述第一支撐區的邊緣區域構成所述第一通道，所述下腔室包括所述第一通孔，所述一種或多種化學流體通過位於所述下腔室的第一通孔在所述第一空間和所述半導體處理裝置的外部流通。
  9. 如請求項1所述的半導體處理裝置，其中：所述溫控元件設置有預設溫度值，使得所述上腔室與所述下腔室閉合，對所述晶圓的邊緣進行腐蝕；對所述晶圓的邊緣腐蝕效果進行測量，確定測量出來的邊緣腐蝕效果是否滿足要求，如果不滿足要求，則升高或降低所述溫控元件的溫度值，繼續對所述晶圓的邊緣進行腐蝕並對所述晶圓的邊緣腐蝕效果進行測量，直到測量出的邊緣腐蝕效果滿足要求。
  10. 如請求項1所述的半導體處理裝置，其中：所述溫控元件包括一調溫部件和一擴散部件，所述擴散部件設置於所述調溫部件和所述上腔室和/或所述下腔室之間，所述調溫部件包括多個電加熱單元。
  11. 一種半導體處理系統，包括：一半導體處理裝置；連接到所述半導體處理裝置的一材料存儲裝置，所述材料存儲裝置用於存儲並於所述半導體處理裝置交換轉移一種或多種化學流體，所述半導體處理裝置包括：具有支撐一晶圓的一第一支撐區的一下腔室；具有一第二支撐區的一上腔室，其中當上腔室與下腔室閉合時，所述晶圓放置於所述第一支撐區和所述第二支撐區之間；緊鄰所述上腔室和/或所述下腔室設置的一溫控元件，其通過調整自身的溫度來調整所述上腔室和/或所述下腔室的溫度； 所述第一支撐區或所述第二支撐區的邊緣區域形成的一第一通道，所述第一通道提供一第一空間用於流通腐蝕晶圓邊緣區域的一種或多種化學流體；其中所述上腔室和/或所述下腔室包括一定位結構，所述定位結構用於抵靠所述晶圓的一邊緣外端並使所述晶圓的一中心軸與所述第二支撐區的一中心軸對齊，利用所述溫控元件調整所述上腔室和/或所述下腔室的溫度，從而利用所述上腔室和/或所述下腔室的熱脹冷縮特性，微調所述定位結構的位置，進而調整晶圓的中心軸與所述第二支撐區的中心軸的對齊精度。
  12. 如請求項11所述的半導體處理系統，其中：所述凸起部分毗鄰所述第二支撐區並朝所述下腔室方向延伸，所述晶圓的中心軸垂直於所述晶圓的上表面，所述第二支撐區的中心軸垂直於所述上腔室的下表面，所述晶圓的上表面平行於所述第二支撐區的下表面，所述凸起部分包含圍繞所述晶圓邊緣外端設計的閉環部分，所述凸起部分均勻地抵靠所述晶圓的邊緣外端區域，使所述晶圓的中心軸與所述第二支撐區的中心軸重疊。
  13. 如請求項11所述的半導體處理系統，其中：所述凸起部分毗鄰所述第二支撐區並朝所述下腔室方向延伸，所述晶圓的中心軸垂直於所述晶圓的上表面，所述第二支撐區的中心軸垂直於所述上腔室的下表面，所述晶圓的上表面平行於所述第二支撐區的下表面；所述凸起部分包含多個突塊，其成環狀均勻分佈在所述晶圓邊緣外端周圍，用於均勻地抵靠所述晶圓的邊緣外端區域。
  14. 如請求項11所述的半導體處理系統，其中：一第一槽道位於所述下腔室的邊緣區域，並提供可通過所述一種或多種化學流體的所述第一槽道空間，同時在所述上腔室和所述下腔室之間形成一過道，所述過道連接所述第一空間和所述第一槽道空間，使得一種或多種化學流體通過所述過道從所述第一空間流入所述第一槽道空間，一第二槽道形成在所 述上腔室的邊緣區域並位於所述第一槽道上方，所述第一槽道與所述第二槽道之間設計安放有一彈性部件，所述彈性部件用於阻擋一種或多種化學流體從所述第一空間流向所述第一槽道空間。
  15. 如請求項11所述的半導體處理裝置，其中：所述溫控元件設置有預設溫度值，使得所述上腔室與所述下腔室閉合，對所述晶圓的邊緣進行腐蝕；對所述晶圓的邊緣腐蝕效果進行測量，確定測量出來的邊緣腐蝕效果是否滿足要求，如果不滿足要求，則升高或降低所述溫控元件的溫度值，繼續對所述晶圓的邊緣進行腐蝕並對所述晶圓的邊緣腐蝕效果進行測量，直到測量出的邊緣腐蝕效果滿足要求，所述溫控元件包括一調溫部件和一擴散部件，所述擴散部件設置於所述調溫部件和所述上腔室和/或所述下腔室之間，所述調溫部件包括多個電加熱單元。
  16. 一種半導體邊緣定位方法，包括：將一晶圓放置於所述半導體處理裝置的一下腔室的一第一支撐區；將一半導體處理裝置的一上腔室與所述下腔室閉合，使所述晶圓固定在所述第一支撐區和一第二支撐區之間，使所述上腔室和/或所述下腔室的定位結構抵靠所述晶圓的邊緣外端並使所述晶圓的中心軸與所述第二支撐區的中心軸對齊，其中所述半導體處理裝置中的緊鄰所述上腔室和/或所述下腔室設置的一溫控元件能夠調整自身溫度並被設置為一預定溫度值；在所述第一支撐區或所述第二支撐區的邊緣區域形成一第一通道，其中所述第一通道提供一第一空間，將一種或多種化學流體注入所述第一空間以腐蝕晶圓的邊緣區域；及對所述晶圓的邊緣腐蝕效果進行測量，確定測量出來的邊緣腐蝕效果是否滿足要求，如果不滿足要求，則升高或降低所述溫控元件的溫度值，繼續對所 述晶圓的邊緣進行腐蝕並對所述晶圓的邊緣腐蝕效果進行測量，直到測量出的邊緣腐蝕效果滿足要求。
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