[发明专利]半导体处理装置、半导体处理系统和半导体边缘处理方法

说明书

本发明提供了一种半导体晶圆边缘表面处理装置，其包括含具有支撑晶圆的第一支撑区的下腔室，具有第二支撑区的上腔室以及第一支撑区、第二支撑区及其边缘区域形成的第一通道。上腔室与下腔室闭合，使得晶圆被放置在第一支撑区和第二支撑区之间。第一通道提供第一空间来流动一种或多种化学流体用于腐蚀晶圆边缘区域。上腔室包括凸起部分，用于抵靠晶圆的边缘外端并使晶圆的中心轴与第二支撑区的中心轴对齐。本发明能够实现对半导体晶圆外缘的处理。

【技术领域】

本发明涉及半导体晶圆或相似工件的表面处理领域，特别涉及半导体处理装置、半导体处理系统和半导体边缘处理方法。

【背景技术】

在半导体制造过程，半导体晶圆需要经过很多道工序，以满足半导体行业内的高标准。在半导体晶圆的先进制程中，晶圆的边缘要求均匀、平整、无损伤且光滑。晶圆边缘表面均匀且精确地腐蚀的高要求给半导体晶圆工艺带来了巨大挑战。

图1a为一种半导体晶圆100的结构俯视图。半导体晶圆100包括衬底层101和沉淀在衬底层101上的薄膜层102。图1b为图1a的A-A的剖视图。测量点1-8是测量半导体晶圆在操作中相关数据的位置。如图1b所示，腐蚀宽度是衬底层101与薄膜层102的半径之差。腐蚀宽度应在每个测量点1-8处基本相同。最大腐蚀宽度与最小腐蚀宽度之差越小，均匀性就越高，例如，当边缘宽度设计为0.7mm时，很多高端制程技术要求最大腐蚀宽度与最小腐蚀宽度之差不得大于0.1mm，否则会造成腐蚀宽度的不均匀。最大腐蚀宽度与最小腐蚀宽度的差值，如果超过0.1mm，将直接影响后续加工操作的效果，最终导致集成电路芯片性能不佳，影响芯片制造良率。

半导体晶圆湿法处理工艺拥有原理简洁、工艺灵活且成本较低等优点。传统的半导体晶圆表面边缘湿法腐蚀方法有好几种，例如，半导体晶圆边缘区域进行抛光的方法，旋转半导体晶圆，利用物理摩擦和化学腐蚀结合从衬底层去除一层薄膜层。由于容易损坏保留的薄膜层以及衬底层，因此抛光法主要用于对精度要求较低的半导体晶圆制造。边缘损坏可能会导致晶圆边缘在热加工过程中错位滑移，最终导致晶圆报废。还有一种常用的方法是用真空吸附半导体晶圆。真空吸附法使用真空吸头吸住晶圆，真空吸头的功能是吸住晶圆把需要保留的薄膜的部分保护在真空吸头里，把需要去除的薄膜部分暴露在真空吸头外，然后将真空吸头和晶圆一起浸泡在化学腐蚀液里，腐蚀掉暴露在真空吸头外的膜部分。然而，真空吸附方法导致薄层去除不光滑和腐蚀宽度不均匀。还有一种常用方法是贴膜法，采用纯净防腐的PTFE、PE等塑料薄膜保护需要保留的薄膜的部分，然后整体暴露在化学腐蚀气体环境中或浸泡于化学腐蚀液里，腐蚀暴露的部分。贴膜法常因为预裁剪的薄膜的中心可能不与晶片的衬底中心对齐，导致腐蚀宽度不均匀；且工艺步骤多，需要使用多种设备完成，其中包括贴膜、湿法腐蚀、清洗及去膜等设备。还有一种新出的喷淋法，其工作原理是采用特制的喷头把用于腐蚀的流体精准地喷射到旋转中的晶圆边缘需要腐蚀的区域，实现精确、均匀、平整和无损伤腐蚀。喷淋法虽然能达到较高的腐蚀效果，但其对设备的设计及部件的加工精度要求极高，设备成本很高，工艺条件要求也较苛刻，工艺成本高。

鉴于此，有必要研制出一种新型的能够解决上述问题的半导体晶圆边缘处理装置。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种全新的半导体处理装置、半导体处理系统和半导体边缘处理方法，其能够解决现有技术存在的问题，实现对半导体晶圆外缘的针对性处理。

本发明的实施例涉及一种具有第一通道提供第一空间供用于腐蚀晶圆边缘区域的一种或多种化学流体流通的装置和具有凸起部分通过抵触晶圆边缘外端使晶圆的中心轴与装置的中心轴对齐的装置。

本发明的实施例还涉及一种包括晶圆边缘处理装置和材料存储装置的系统。

本发明的实施例还涉及一种方法，包括在晶圆边缘区域形成第一通道提供一种或多种化学流体流动的空间和使用凸起部分触碰晶圆边缘外端将晶圆的中心与支撑区的中心对齐。

本发明的实施例可用于包括半导体晶圆的加工操作，使得边缘表面被均匀且精确地腐蚀。