[发明专利]一种大尺寸晶片均匀高温腐蚀装置及其腐蚀方法

说明书

本发明公开了一种大尺寸晶片均匀高温腐蚀装置及其腐蚀方法，包括腐蚀腔，内设有喷液系统和加热系统，喷液系统包括输送臂和喷液嘴，输送臂内部为腐蚀液输送管道，输送臂可以在水平面内前后移动和左右转动，喷液嘴连接腐蚀液输送管，直接将腐蚀液喷在晶片表面；加热系统包括晶片固定台和加热台，晶片固定台用周围多点卡口方式将晶片水平固定在台上，晶片固定台可旋转，加热台位于晶片固定台下方，直接加热晶片固定台，通过传导方式将热量传递给晶片。通过协调晶片固定台转速与输送臂平移速度和转动速度，喷液嘴可以迅速并均匀的将腐蚀液喷射在晶片表面，实现高温均匀腐蚀。本发明结构简单，可实现大尺寸晶片高温均匀腐蚀，提高了腐蚀效率和均匀性。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种大尺寸晶片均匀高温腐蚀装置及其腐蚀方法。

背景技术

半导体工艺中常用单晶片作为衬底材料。随着科学技术的发展和工艺水平的提高，现代半导体制造领域使用的衬底材料越来越向大尺寸发展。在半导体集成电路工艺中，晶片表面或背面腐蚀是其中一道关键工序。湿法腐蚀工艺因其成本低、效率高等优点而被大量采用。但是这种湿法工艺存在的最大问题就是晶片整体腐蚀均匀性差，特别是对于大尺寸晶片，这种缺点尤为明显。这种不均匀腐蚀将会给后道工序带来加工难题，不仅仅降低部分芯片性能，更加降低了产品成品率和优品率。另外，有些晶片腐蚀需要在一定温度下才能达到较好的效果，只对腐蚀液进行升温处理，其降温速度很快，效果并不理想，而且不均匀性更加突出。

现代工艺中，可以采用立式喷淋腐蚀方法，利用输送臂将腐蚀液喷射到旋转的晶片表面，使得腐蚀液与晶片表面物质发生化学反应，反应物质随喷淋腐蚀液冲走，从而得到无缺陷无杂质的完好的晶格结构面。对于小尺寸晶片，这种方法效果较好，但是对于大尺寸晶片，这种工艺会由于晶片中心和边界处的线速度不同而导致腐蚀液分布不均，中心较多而边界处较少，所以表面腐蚀效果也不均匀，同时腐蚀后的晶片厚度发生明显偏差，中间薄边界厚，这对于后道工序的加工带来很大困难。而且温度的不均匀性对于大尺寸晶片表现尤为明显。因而在半导体腐蚀工序中，如何尽可能做到均匀腐蚀，特别在高温条件下，就成为半导体加工技术领域中一个关键问题。

发明内容

发明目的：针对上述问题，本发明提供了一种大尺寸晶片均匀高温腐蚀装置及其腐蚀方法，根据对喷液系统与加热系统的设计，通过协调晶片固定台转速与输送臂平移速度和转动速度，喷液嘴可以迅速并均匀的将腐蚀液喷射在晶片表面，实现高温均匀腐蚀。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种大尺寸晶片均匀高温腐蚀装置，包括腐蚀腔，腐蚀腔内设有喷液系统和加热系统；

所述喷液系统包括输送臂和喷液嘴，所述输送臂内部为腐蚀液输送管道，所述输送臂可以在水平面内前后移动和左右转动，所述喷液嘴连接腐蚀液输送管，直接将腐蚀液喷在晶片表面；

所述加热系统包括晶片固定台和加热台，所述晶片固定台用周围多点卡口方式将晶片水平固定在台上，所述晶片固定台可旋转，所述加热台位于晶片固定台下方，直接加热晶片固定台，通过传导方式将热量传递给晶片。

进一步的，通过协调晶片固定台转速与输送臂平移速度和转动速度，喷液嘴可以迅速并均匀的将腐蚀液喷射在晶片表面，实现高温均匀腐蚀。

一种大尺寸晶片均匀高温腐蚀方法，包括如下步骤：

步骤一、晶片固定台放好待腐蚀晶片；

步骤二、设置好腐蚀液喷液时间，设置输送臂前后移动速度，设置输送臂平面内摆动速度，设置晶片旋转速度；

步骤三、设置加热温度，并加热到所需温度；

步骤四、开始腐蚀清洗，腐蚀液喷射轨迹为进动扇形，随着晶片的旋转而迅速布满晶片表面；

步骤五、设定时间运行结束，自动关闭步骤二所设参量开关，关闭加热开关，完成晶片高温腐蚀过程。