晶圓邊緣非晶碳薄膜清除裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種晶圓邊緣非晶碳薄膜清除裝置及方法。所述晶圓邊緣非晶碳薄膜清除裝置包括：氣體噴頭、可旋轉卡盤以及一個或多個激光發(fā)射器；其中，氣體噴頭處于可旋轉卡盤的上方，并且朝著可旋轉卡盤的方向噴射氣體；可旋轉卡盤用于承載晶圓；所述一個或多個激光發(fā)射器布置在可旋轉卡盤的側部上方，用于朝著可旋轉卡盤發(fā)射激光束。通過本發(fā)明提出的方法能夠精確去除晶圓邊緣非晶碳薄膜，避免邊緣非晶碳薄膜在后續(xù)工藝中剝落成為晶圓上的缺陷，最終提高產(chǎn)品良率。
【專利說明】晶圓邊緣非晶碳薄膜清除裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導體制造領域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種采用激光輔助化學刻 蝕的晶圓邊緣非晶碳薄膜清除方法。
【背景技術】
[0002] 隨著集成電路工藝的發(fā)展，晶圓規(guī)格逐漸向大尺寸發(fā)展，12寸已逐漸成為集成電 路制造的主流，未來甚至會發(fā)展到18寸及18寸以上。晶圓尺寸的擴大相應的引起晶圓邊 緣面積的擴大，對晶圓邊緣缺陷的控制顯得更加重要。
[0003] 所謂晶圓邊緣缺陷，是指薄膜（特別是一些黏附性較差的薄膜）在晶圓邊緣積累 (一般需要經(jīng)過幾次薄膜沉積）到一定程度之后，在內(nèi)部應力或者外力的作用下發(fā)生剝落， 如果掉到晶圓上的器件區(qū)，就成為影響產(chǎn)品良率的缺陷，嚴重的缺陷甚至會導致產(chǎn)品報廢。
[0004] 圖1為在晶圓上沉積薄膜的示意圖，晶圓100上的薄膜200的容易剝落形成缺陷 的正是圖中虛線圓圈所示邊緣薄膜210。
[0005] 非晶碳薄膜是集成電路制造上常見的掩膜材料，其優(yōu)點是與Si，Si02等材料相比 有很高的刻蝕選擇比，而且可灰化容易去除。但是由于非晶碳膜的黏附性差，導致在晶圓邊 緣的非晶碳膜容易脫落，如圖1所示。解決該問題的辦法目前有兩種：1.沉積過程中在晶圓 邊緣區(qū)域覆蓋一個阻擋環(huán)，使邊緣無法沉積薄膜；2.沉積后通過邊緣刻蝕的方法去除，即 將晶圓的中間部分蓋住，然后用氧化性對晶圓邊緣部分進行蝕刻，從而去除邊緣非晶碳膜。
[0006] 但是，現(xiàn)有技術的沉積后通過邊緣刻蝕的方法去除的方案中，無法實現(xiàn)精確去除 晶圓邊緣非晶碳薄膜。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007] 本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術中存在上述缺陷，提供一種采用激光 輔助化學刻蝕的晶圓邊緣非晶碳薄膜清除方法。
[0008] 為了實現(xiàn)上述技術目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種采用激光輔助化學 刻蝕的晶圓邊緣非晶碳薄膜清除裝置，包括：氣體噴頭、可旋轉卡盤以及一個或多個激光發(fā) 射器；其中，氣體噴頭處于可旋轉卡盤的上方，并且朝著可旋轉卡盤的方向噴射氣體；可旋 轉卡盤用于承載晶圓；所述一個或多個激光發(fā)射器布置在可旋轉卡盤的側部上方，用于朝 著可旋轉卡盤發(fā)射激光束。
[0009] 優(yōu)選地,激光發(fā)射器所發(fā)射的激光束相對于可旋轉卡盤上的晶圓的發(fā)射方向可 調。
[0010] 優(yōu)選地，激光發(fā)射器所發(fā)射的激光束的激光光斑大小可調。
[0011] 優(yōu)選地，激光發(fā)射器的數(shù)量為多個，多個激光發(fā)射器相對于可旋轉卡盤均勻布置。 [0012] 優(yōu)選地，所述氣體為氧氣，或者所述氣體為氧氣與惰性氣體的混合物。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種采用激光輔助化學刻蝕的晶圓邊緣非晶碳薄 膜清除方法，其特征在于包括：將表面布置有薄膜的晶圓放置在可旋轉卡盤上；在使得可 旋轉卡盤旋轉的同時，利用氣體噴頭向薄膜噴射氣體，同時利用激光發(fā)射器向薄膜的邊緣 發(fā)射激光束。
[0014] 優(yōu)選地，所述采用激光輔助化學刻蝕的晶圓邊緣非晶碳薄膜清除方法還包括：調 節(jié)或者預先設置激光發(fā)射器向薄膜的邊緣發(fā)射激光束的角度和光斑大小。
[0015] 本發(fā)明的采用激光輔助化學刻蝕的晶圓邊緣非晶碳薄膜清除方法，通過激光照射 在晶圓邊緣對其進行瞬間加熱，使得晶圓邊緣的非晶碳薄膜在高溫下與反應腔里的氧氣反 應，從而被刻蝕去除。通過本發(fā)明提出的方法能夠精確去除晶圓邊緣非晶碳薄膜，避免邊緣 非晶碳薄膜在后續(xù)工藝中剝落成為晶圓上的缺陷，最終提高產(chǎn)品良率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016] 結合附圖，并通過參考下面的詳細描述，將會更容易地對本發(fā)明有更完整的理解 并且更容易地理解其伴隨的優(yōu)點和特征，其中：
[0017] 圖1示意性地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術的晶圓上沉積薄膜的示意圖。
[0018] 圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的采用激光輔助化學刻蝕的晶圓邊 緣非晶碳薄膜清除裝置的示意圖。
[0019] 圖3示意性地示出了采用根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的晶圓邊緣非晶碳薄膜清除方 法得到的晶圓上沉積薄膜的示意圖。
[0020] 需要說明的是，附圖用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。注意，表示結構的附圖可 能并非按比例繪制。并且，附圖中，相同或者類似的元件標有相同或者類似的標號。
【具體實施方式】
[0021] 為了使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚和易懂，下面結合具體實施例和附圖對本發(fā)明的內(nèi) 容進行詳細描述。
[0022] 圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的采用激光輔助化學刻蝕的晶圓邊 緣非晶碳薄膜清除裝置的示意圖。
[0023] 如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的采用激光輔助化學刻蝕的晶圓邊緣非晶碳 薄膜清除裝置包括：氣體噴頭10、可旋轉卡盤20以及一個或多個激光發(fā)射器30。
[0024] 其中，氣體噴頭10處于可旋轉卡盤20的上方，并且朝著可旋轉卡盤20的方向噴 射氣體（例如氧氣、或者氧氣與惰性氣體（例如氮氣）的混合物）；可旋轉卡盤20用于承 載晶圓100 ;所述一個或多個激光發(fā)射器30布置在可旋轉卡盤20的側部上方，用于朝著可 旋轉卡盤20發(fā)射激光束。
[0025] 其中，優(yōu)選地，激光發(fā)射器30所發(fā)射的激光束相對于可旋轉卡盤20上的晶圓100 的發(fā)射方向可調。此外優(yōu)選地，激光發(fā)射器30所發(fā)射的激光束的激光光斑大小可調。
[0026] 優(yōu)選地，在激光發(fā)射器30的數(shù)量為多個的情況下，多個激光發(fā)射器30相對于可旋 轉卡盤20均勻布置。
[0027] 在具體操作時，上面布置有薄膜200的晶圓100位于可旋轉卡盤20上面，可旋轉 卡盤20斜上方裝有激光發(fā)射器30 (可以是一個或者多個），激光束與晶圓所成角度可調，激 光光斑大小可調。晶圓正上方有氣體噴頭（例如，噴氣蓮蓬頭）。
[0028] 相應地，本發(fā)明優(yōu)選實施例的采用激光輔助化學刻蝕的晶圓邊緣非晶碳薄膜清除 方法包括：
[0029] 將表面布置有薄膜200的晶圓100放置在可旋轉卡盤20上；
[0030] 在使得可旋轉卡盤20旋轉的同時，利用氣體噴頭10向薄膜200噴射氣體（例如 氧氣、或者氧氣與惰性氣體（例如氮氣）的混合物），同時利用激光發(fā)射器30向薄膜200的 邊緣發(fā)射激光束。
[0031] 可調節(jié)或者預先設置激光發(fā)射器30向薄膜200的邊緣發(fā)射激光束的角度和光斑 大小。
[0032] 這樣，對晶圓邊緣的非晶碳膜進行刻蝕時，激光光斑打在晶圓邊緣區(qū)域，可對相應 區(qū)域進行瞬時加熱。同時氣體噴頭上面將流出氧氣（或者氧氣與氮氣等惰性氣體的混合 物）（可通過惰性氣體所含比例控制刻蝕速率）。非晶碳膜在400°C左右能夠與氧氣發(fā)生反 應，而晶圓邊緣的溫度可以通過激光發(fā)射器的能量，光斑大小或者旋轉卡盤的轉速進行調 節(jié)。目前對光斑大小的控制可以達到〇. 1mm級別，所以通過本發(fā)明提出的方法能夠對刻蝕 區(qū)域進行精確控制。
[0033] 通過本發(fā)明提出的方法能夠精確去除晶圓邊緣非晶碳薄膜，避免邊緣非晶碳薄膜 在后續(xù)工藝中剝落成為晶圓上的缺陷，最終提高產(chǎn)品良率。
[0034] 具體實施時，本發(fā)明所提出的激光輔助化學邊緣刻蝕裝置可以集成到非晶碳薄 膜沉積系統(tǒng)上，非晶碳薄膜制程完成之后，晶圓被送到圖2所示裝置。如果需要去除邊緣 0· 5mm的非晶碳膜，可以將激光光斑調整至直徑0· 5mm大小，激光器的發(fā)射能量以及旋轉卡 盤的轉速可以根據(jù)需要設置，以確保光斑照射區(qū)域的非晶碳膜能夠達到足夠溫度與〇2反 應。激光器的個數(shù)可以是一個或者多個，多個激光器能減少總的刻蝕時間。激光器可選擇 射頻激勵C0 2激光器，發(fā)射波長為10600nm激光，也可以選擇滿足加熱要求的其它種類激光 器。反應進行時，晶圓上方氣體噴頭將持續(xù)流入氧氣或者氧氣與其它惰性氣體的混合物，氣 體中氧氣的比例會影響對激光器功率和卡盤轉速的要求。
[0035] 經(jīng)過上述流程，晶圓邊緣的非晶碳膜將被去除，實現(xiàn)如圖3所示的效果（如圖中虛 線圓圈所示），避免邊緣的非晶碳膜脫落形成缺陷影響產(chǎn)品良率。
[0036] 此外，需要說明的是，除非特別說明或者指出，否則說明書中的術語"第一"、"第 二"、"第三"等描述僅僅用于區(qū)分說明書中的各個組件、元素、步驟等，而不是用于表示各個 組件、元素、步驟之間的邏輯關系或者順序關系等。
[0037] 可以理解的是，雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，然而上述實施例并非用以 限定本發(fā)明。對于任何熟悉本領域的技術人員而言，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍情況下， 都可利用上述揭示的技術內(nèi)容對本發(fā)明技術方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等 同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質對 以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案保護的范圍 內(nèi)。
【權利要求】
1. 一種采用激光輔助化學刻蝕的晶圓邊緣非晶碳薄膜清除裝置，其特征在于包括：氣 體噴頭、可旋轉卡盤以及一個或多個激光發(fā)射器；其中，氣體噴頭處于可旋轉卡盤的上方， 并且朝著可旋轉卡盤的方向噴射氣體；可旋轉卡盤用于承載晶圓；所述一個或多個激光發(fā) 射器布置在可旋轉卡盤的側部上方，用于朝著可旋轉卡盤發(fā)射激光束。
2. 根據(jù)權利要求1所述的采用激光輔助化學刻蝕的晶圓邊緣非晶碳薄膜清除裝置，其 特征在于，激光發(fā)射器所發(fā)射的激光束相對于可旋轉卡盤上的晶圓的發(fā)射方向可調。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的采用激光輔助化學刻蝕的晶圓邊緣非晶碳薄膜清除裝 置，其特征在于，激光發(fā)射器所發(fā)射的激光束的激光光斑大小可調。
4. 根據(jù)權利要求1或2所述的采用激光輔助化學刻蝕的晶圓邊緣非晶碳薄膜清除裝 置，其特征在于，激光發(fā)射器的數(shù)量為多個，多個激光發(fā)射器相對于可旋轉卡盤均勻布置。
5. 根據(jù)權利要求1或2所述的采用激光輔助化學刻蝕的晶圓邊緣非晶碳薄膜清除裝 置，其特征在于，所述氣體為氧氣，或者所述氣體為氧氣與惰性氣體的混合物。
6. -種采用激光輔助化學刻蝕的晶圓邊緣非晶碳薄膜清除方法，其特征在于包括： 將表面布置有薄膜的晶圓放置在可旋轉卡盤上； 在使得可旋轉卡盤旋轉的同時，利用氣體噴頭向薄膜噴射氣體，同時利用激光發(fā)射器 向薄膜的邊緣發(fā)射激光束。
7. 根據(jù)權利要求4所述的采用激光輔助化學刻蝕的晶圓邊緣非晶碳薄膜清除方法，其 特征在于還包括：調節(jié)或者預先設置激光發(fā)射器向薄膜的邊緣發(fā)射激光束的角度和光斑大 小。
【文檔編號】H01L21/67GK104091772SQ201410331729
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月11日 優(yōu)先權日:2014年7月11日
【發(fā)明者】雷通, 邱裕明 申請人:上海華力微電子有限公司