[发明专利]一种半导体加工装置和加工半导体工件的工艺方法

说明书

本发明公开一种半导体加工装置和加工半导体工件的工艺方法，该装置包括工艺腔、密封盖、药液供给管、晶圆夹盘、洗液进给管和温度控制系统，所述半导体加工装置的工艺腔外部安装有加热源，所述药液供给管外包覆有管路加热装置。本发明所述的半导体加工装置通过一些独特的结构设计，可以保证半导体晶圆在湿法蚀刻的过程中药液温度与晶圆表面温度近乎相同，当药液滴至晶圆表面后，晶圆各处能够以一个均一的速率完成刻蚀过程，从而确保了晶圆片内的均匀度。

技术领域

本发明涉及半导体电子领域，尤其涉及一种半导体加工装置及加工半导体工件的工艺方法。

背景技术

半导体元器件的制造需要经历多个不同的处理步骤，在湿法工艺当中，提高药液的刻蚀速率、控制晶圆片内的均匀度一直是半导体厂家所关注的焦点之一。通过加热来提高药液的温度能够明显提升刻蚀速率，如提高HF，臭氧水等刻蚀药液的温度，但是药液的刻蚀速率对温度极为敏感，其通常随温度以指数形式变化。而现在的机台一般不对晶圆表面的温度进行控制，这样，当加热过的药液通过供给管滴至晶圆中心的表面时，由于张力的作用会促使药液由晶圆中心向四周扩散，此过程中，由于热量以其他形式的能量耗散，造成了晶圆表面的温度中心高、边缘低，进而会使中心的刻蚀速率高于边缘，对晶圆的均匀度造成不利影响。在加工大尺寸晶圆的情况下，这一问题会更加严重。

为此，人们希望新型的半导体加工装置和工艺能够确保晶圆表面的温度各处趋于一致，以便药液能够以一个均一的速率对晶圆整体进行蚀刻。

发明内容

本发明的目的之一是针对上述现有技术中存在的缺陷设计了一种可以对晶圆整体进行均匀蚀刻的半导体加工装置。

为达到上述目的，本发明提供了一种半导体加工装置，包括工艺腔、密封盖、药液供给管、晶圆夹盘、洗液进给管和温度控制系统，所述半导体加工装置的工艺腔外部安装有加热源，所述药液供给管外包覆有管路加热装置，所述温度控制系统采集药液和晶圆表面的温度数据，在湿法蚀刻工艺阶段保持二者的温差在1℃范围内，在干燥阶段迅速提升晶圆温度至某一较高的温度，一般来讲该温度在80℃以上。

优选地，所述加热源为色温较高的光学加热源。

优选地，所述光学加热源为水银灯、气体放电灯、卤素灯或红外加热源。

优选地，所述密封盖选用高透热率材料制成。

所述高透热率材料的热量透过率在80％以上。

优选地，所述高透热率材料为玻璃或石英。

所述晶圆夹盘具有内置加热器。

所述温度控制系统包括温度传感器、温度控制器和计算机。

所述温度控制系统可以单独控制加热源、内置加热器和管路加热装置。

可选地，所述加热源的个数为一个。

优选地，所述加热源位于工艺腔外部的正上方。

可选地，所述加热源的个数为两个或两个以上。

优选地，所述加热源在工艺腔外部规则排布。

本发明基于所述加工装置的思路还公开了一种加工方法，其步骤包括：

提供一工艺腔，所述工艺腔配备有热能供应装置和温度控制系统，所述温度控制系统测量药液和晶圆表面的温度，并通过调控热能供应装置来实现对二者温度的控制；

通入预液预湿润晶圆；

打开温度控制系统，采集药液与晶圆表面的温度数据；

温度控制系统根据采集到的温度数据分别加热药液和晶圆直至达到药液的活性温度，并在此温度下保持恒定；