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(zhuǎn)卡盤以及一個(gè)或多個(gè)激光發(fā)射器；其中，氣體噴頭處于可旋轉(zhuǎn)卡盤的上方，并且朝著可旋轉(zhuǎn)卡盤的方向噴射氣體；可旋轉(zhuǎn)卡盤用于承載晶圓；所述一個(gè)或多個(gè)激光發(fā)射器布置在可旋轉(zhuǎn)卡盤的側(cè)部上方，用于朝著可旋轉(zhuǎn)卡盤發(fā)射激光束。通過(guò)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(shuō)明】晶圓邊緣非晶碳薄膜清除裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種采用激光輔助化學(xué)刻 蝕的晶圓邊緣非晶碳薄膜清除方法。

【背景技術(shù)】
[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(lái)甚至?xí)l(fā)展到18寸及18寸以上。晶圓尺寸的擴(kuò)大相應(yīng)的引起晶圓邊 緣面積的擴(kuò)大，對(duì)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(guò)幾次薄膜沉積）到一定程度之后，在內(nèi)部應(yīng)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(yán)重的缺陷甚至?xí)?dǎo)致產(chǎn)品報(bào)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(jiàn)的掩膜材料，其優(yōu)點(diǎn)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(dǎo)致在晶圓邊 緣的非晶碳膜容易脫落，如圖1所示。解決該問(wèn)題的辦法目前有兩種：1.沉積過(guò)程中在晶圓 邊緣區(qū)域覆蓋一個(gè)阻擋環(huán)，使邊緣無(wú)法沉積薄膜；2.沉積后通過(guò)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(duì)晶圓邊緣部分進(jìn)行蝕刻，從而去除邊緣非晶碳膜。
[0006] 但是，現(xiàn)有技術(shù)的沉積后通過(guò)邊緣刻蝕的方法去除的方案中，無(wú)法實(shí)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(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在上述缺陷，提供一種采用激光 輔助化學(xué)刻蝕的晶圓邊緣非晶碳薄膜清除方法。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)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(xué) 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(zhuǎn)卡盤以及一個(gè)或多個(gè)激光發(fā) 射器；其中，氣體噴頭處于可旋轉(zhuǎn)卡盤的上方，并且朝著可旋轉(zhuǎn)卡盤的方向噴射氣體；可旋 轉(zhuǎn)卡盤用于承載晶圓；所述一個(gè)或多個(gè)激光發(fā)射器布置在可旋轉(zhuǎn)卡盤的側(cè)部上方，用于朝 著可旋轉(zhuǎn)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(duì)于可旋轉(zhuǎn)卡盤上的晶圓的發(fā)射方向可 調(diào)。
[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(diào)。
[0011] 優(yōu)選地，激光發(fā)射器的數(shù)量為多個(gè)，多個(gè)激光發(fā)射器相對(duì)于可旋轉(zhuǎn)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(xué)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(zhuǎn)卡盤上；在使得可 旋轉(zhuǎn)卡盤旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，利用氣體噴頭向薄膜噴射氣體，同時(shí)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(xué)刻蝕的晶圓邊緣非晶碳薄膜清除方法還包括：調(diào) 節(jié)或者預(yù)先設(shè)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(xué)刻蝕的晶圓邊緣非晶碳薄膜清除方法，通過(guò)激光照射 在晶圓邊緣對(duì)其進(jìn)行瞬間加熱，使得晶圓邊緣的非晶碳薄膜在高溫下與反應(yīng)腔里的氧氣反 應(yīng)，從而被刻蝕去除。通過(guò)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(shuō)明】
[0016] 結(jié)合附圖，并通過(guò)參考下面的詳細(xì)描述，將會(huì)更容易地對(duì)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(diǎn)和特征，其中：
[0017] 圖1示意性地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)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(shí)施例的采用激光輔助化學(xué)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(shí)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(shuō)明的是，附圖用于說(shuō)明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。注意，表示結(jié)構(gòu)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(biāo)有相同或者類似的標(biāo)號(hào)。

【具體實(shí)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(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的內(nèi) 容進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0022] 圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的采用激光輔助化學(xué)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(shí)施例的采用激光輔助化學(xué)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(zhuǎn)卡盤20以及一個(gè)或多個(gè)激光發(fā)射器30。
[0024] 其中，氣體噴頭10處于可旋轉(zhuǎn)卡盤20的上方，并且朝著可旋轉(zhuǎn)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?dú)猓┑幕旌衔铮?；可旋轉(zhuǎn)卡盤20用于承 載晶圓100 ;所述一個(gè)或多個(gè)激光發(fā)射器30布置在可旋轉(zhuǎn)卡盤20的側(cè)部上方，用于朝著可 旋轉(zhuǎn)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(duì)于可旋轉(zhuǎn)卡盤20上的晶圓100 的發(fā)射方向可調(diào)。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(diào)。
[0026] 優(yōu)選地，在激光發(fā)射器30的數(shù)量為多個(gè)的情況下，多個(gè)激光發(fā)射器30相對(duì)于可旋 轉(zhuǎn)卡盤20均勻布置。
[0027] 在具體操作時(shí)，上面布置有薄膜200的晶圓100位于可旋轉(zhuǎn)卡盤20上面，可旋轉(zhuǎn) 卡盤20斜上方裝有激光發(fā)射器30 (可以是一個(gè)或者多個(gè)），激光束與晶圓所成角度可調(diào)，激 光光斑大小可調(diào)。晶圓正上方有氣體噴頭（例如，噴氣蓮蓬頭）。
[0028] 相應(yīng)地，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的采用激光輔助化學(xué)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(zhuǎn)卡盤20上；
[0030] 在使得可旋轉(zhuǎn)卡盤20旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，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?dú)猓┑幕旌衔铮瑫r(shí)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(diào)節(jié)或者預(yù)先設(shè)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(duì)晶圓邊緣的非晶碳膜進(jìn)行刻蝕時(shí)，激光光斑打在晶圓邊緣區(qū)域，可對(duì)相應(yīng) 區(qū)域進(jìn)行瞬時(shí)加熱。同時(shí)氣體噴頭上面將流出氧氣（或者氧氣與氮?dú)獾榷栊詺怏w的混合 物）（可通過(guò)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(yīng)，而晶圓邊緣的溫度可以通過(guò)激光發(fā)射器的能量，光斑大小或者旋轉(zhuǎn)卡盤的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào) 節(jié)。目前對(duì)光斑大小的控制可以達(dá)到〇. 1mm級(jí)別，所以通過(guò)本發(fā)明提出的方法能夠?qū)涛g 區(qū)域進(jìn)行精確控制。
[0033] 通過(guò)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(shí)施時(shí)，本發(fā)明所提出的激光輔助化學(xué)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(diào)整至直徑0· 5mm大小，激光器的發(fā)射能量以及旋轉(zhuǎn)卡 盤的轉(zhuǎn)速可以根據(jù)需要設(shè)置，以確保光斑照射區(qū)域的非晶碳膜能夠達(dá)到足夠溫度與〇2反 應(yīng)。激光器的個(gè)數(shù)可以是一個(gè)或者多個(gè)，多個(gè)激光器能減少總的刻蝕時(shí)間。激光器可選擇 射頻激勵(lì)C0 2激光器，發(fā)射波長(zhǎng)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(yīng)進(jìn)行時(shí)，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(huì)影響對(duì)激光器功率和卡盤轉(zhuǎn)速的要求。
[0035] 經(jīng)過(guò)上述流程，晶圓邊緣的非晶碳膜將被去除，實(shí)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(shuō)明的是，除非特別說(shuō)明或者指出，否則說(shuō)明書(shū)中的術(shù)語(yǔ)"第一"、"第 二"、"第三"等描述僅僅用于區(qū)分說(shuō)明書(shū)中的各個(gè)組件、元素、步驟等，而不是用于表示各個(gè) 組件、元素、步驟之間的邏輯關(guān)系或者順序關(guān)系等。
[0037] 可以理解的是，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而上述實(shí)施例并非用以 限定本發(fā)明。對(duì)于任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下， 都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等 同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì) 以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍 內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種采用激光輔助化學(xué)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(zhuǎn)卡盤以及一個(gè)或多個(gè)激光發(fā)射器；其中，氣體噴頭處于可旋轉(zhuǎn)卡盤的上方， 并且朝著可旋轉(zhuǎn)卡盤的方向噴射氣體；可旋轉(zhuǎn)卡盤用于承載晶圓；所述一個(gè)或多個(gè)激光發(fā) 射器布置在可旋轉(zhuǎn)卡盤的側(cè)部上方，用于朝著可旋轉(zhuǎn)卡盤發(fā)射激光束。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用激光輔助化學(xué)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(duì)于可旋轉(zhuǎn)卡盤上的晶圓的發(fā)射方向可調(diào)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的采用激光輔助化學(xué)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(diào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的采用激光輔助化學(xué)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(gè)，多個(gè)激光發(fā)射器相對(duì)于可旋轉(zhuǎn)卡盤均勻布置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的采用激光輔助化學(xué)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(xué)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(zhuǎn)卡盤上； 在使得可旋轉(zhuǎn)卡盤旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，利用氣體噴頭向薄膜噴射氣體，同時(shí)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(quán)利要求4所述的采用激光輔助化學(xué)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(diào)節(jié)或者預(yù)先設(shè)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(hào)】H01L21/67GK104091772SQ201410331729
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】雷通, 邱裕明 申請(qǐng)人:上海華力微電子有限公司