[发明专利]一种改善晶圆腐蚀非均匀性的装置和方法

说明书

本发明公开了一种改善晶圆腐蚀非均匀性的装置和方法，通过利用温度监测单元和温度扫描结果处理单元实时监测晶圆表面温度分布情况，并根据温度扫描结果控制脉冲激光加热单元改变脉冲激光能量在激光光束截面内的分布情况，实现对晶圆表面局部区域的温度调整，从而解决了化学药液膜厚不均匀分布带来的腐蚀非均匀性问题，改善了工艺效果，并提高了芯片质量。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路加工清洗设备领域，更具体地，涉及一种改善晶圆腐蚀非均匀性的装置和方法。

背景技术

在半导体集成电路的制造工艺过程中，半导体晶圆通常都会经过诸如薄膜沉积、刻蚀、抛光等多道工艺步骤。而这些工艺步骤就成为沾污物产生的重要场所。为了保持晶圆表面的清洁状态，消除在各个工艺步骤中沉积在晶圆表面的沾污物，必须对经受了每道工艺步骤后的晶圆表面进行清洗处理。因此，清洗工艺成为集成电路制作过程中最普遍的工艺步骤，其目的在于有效地控制各步骤的沾污水平，以实现各工艺步骤的目标。

在湿法腐蚀和湿法清洗工艺过程中，会用到大量的化学药液，利用化学药液的腐蚀特性，实现去除特定材料或者去除污染物的目的。在单片湿法设备上，是利用喷淋臂结构喷射化学药液至旋转的晶圆表面，实现腐蚀或清洗的目的。

然而，由于晶圆旋转时有径向的线速度差异，晶圆中心的线速度较低，导致产生清洗药液液膜较厚、药液滞留时间也相对较长的现象。这种情况容易造成晶圆中心的腐蚀速率大于晶圆边缘，使腐蚀后的晶圆表面形成中心凹陷的锅状，腐蚀均一性较差，如图1所示。

晶圆表面的不均匀腐蚀，会直接影响后续工艺的质量，从而导致集成电路芯片的性能变差，产品合格率下降。因此，解决晶圆腐蚀非均匀性的问题，就成为本领域技术人员亟待解决的课题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种改善晶圆腐蚀非均匀性的装置和方法，以解决清洗时晶圆中心腐蚀速率大于晶圆边缘的腐蚀均一性较差的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种改善晶圆腐蚀非均匀性的装置，包括：

温度监测单元，用于对单片湿法设备中作水平旋转清洗的晶圆表面进行温度监测，并将温度监测数据发送至温度扫描结果处理单元；

脉冲激光加热单元，用于提供垂直并覆盖晶圆整个表面的脉冲激光光束，对晶圆表面进行加热，其脉冲激光光束能量及在脉冲激光光束水平截面内的能量分布可调；

温度扫描结果处理单元，将接收的温度监测数据转化成晶圆表面的实际温度场分布，并与储存的对应工艺所需的理论温度场分布进行比对，判断是否满足工艺所需条件，当不满足时，控制调节脉冲激光加热单元的脉冲激光光束能量在光束水平截面内的对应能量分布高低，使经过其加热后的晶圆表面实际温度场分布与工艺所需的理论温度场分布相吻合。

优选地，所述温度监测单元设有计时器，所述计时器用于将从当前晶圆表面温度监测开始后的时间长度与温度监测单元设定的晶圆表面温度监测间隔时间进行比较，并在当监测开始后的时间长度大于或等于设定的监测间隔时间时，触发温度监测单元作新一次的晶圆表面温度监测，同时计时器清零，重新开始计时。

优选地，所述温度监测单元设于晶圆的上方或斜上方，其探测面积覆盖整个晶圆表面。

优选地，所述温度监测单元为一个温度传感器或多个温度传感器的组合，其通过对晶圆表面进行温度扫描，以对晶圆表面进行温度监测，并将温度监测数据发送至温度扫描结果处理单元。