用于對蝕刻層進行蝕刻的方法以及晶圓蝕刻裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于蝕刻形成在晶圓的正面上的蝕刻層的方法和一種晶圓蝕刻裝置。晶圓蝕刻裝置包括第一流道、溫度調節(jié)模塊和第二流道。第一流道被配置為運送用以控制晶圓的溫度的預熱/預冷的液體。溫度調節(jié)模塊連接至第一流道。溫度調節(jié)模塊被配置為控制第一流道中的液體的溫度。第二流道被配置為運送用以蝕刻形成在晶圓的正面上的蝕刻層的蝕刻劑。該方法包括：通過使用預熱/預冷的液體控制晶圓的溫度；以及使用蝕刻劑對蝕刻層進行蝕刻。
【專利說明】
用于對蝕刻層進行蝕刻的方法從及晶圓蝕刻裝置
技術領域
[0001] 本發(fā)明設及用于對蝕刻層進行蝕刻的方法W及晶圓蝕刻裝置。
【背景技術】
[0002] 蝕刻用于微制造中W在制造期間從晶圓的表面化學地去除多層。蝕刻是一種工藝 模塊，并且每個晶圓在其完成之前要經歷諸多的蝕刻步驟。對于諸多的蝕刻步驟，通過抗蝕 刻的"掩模"材料保護晶圓的部分不受蝕刻劑的影響。在一些情況下，掩模材料是已經使用 光刻被圖案化的光刻膠。其他情況要求更耐用的掩模，諸如氮化娃。
[0003] 晶圓可被浸沒在蝕刻劑溶液中，必須進行攬動W實現(xiàn)良好的工藝控制。例如，氨氣 酸度H巧通常用于蝕刻娃襯底上方的二氧化娃。不同的?？谖g刻劑可用于表征被蝕刻的表 面。

【發(fā)明內容】

[0004] 為解決現(xiàn)有技術中存在的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于蝕刻形 成在晶圓的正面上的蝕刻層的方法，包括： 陽〇化]通過使用預熱/預冷的液體控制所述晶圓的溫度；W及
[0006] 使用蝕刻劑蝕刻所述蝕刻層。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，溫度控制包括將所述預熱/預冷的液體分配在所述晶 圓的背面上。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在所述晶圓的背面的中屯、分配所述預熱/預冷的液 體。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在所述晶圓的背面的中屯、和外圍邊緣之間的位置處分 配所述預熱/預冷的液體。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在分配所述預熱/預冷的液體期間實施所述蝕刻。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，溫度控制包括順著所述晶圓的背面沿著所述晶圓的背 面的中屯、和外圍邊緣之間的預編路徑分配所述預熱/預冷的液體。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還包括在使用所述蝕刻劑蝕刻所述蝕刻層之前加熱所 述蝕刻劑。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，溫度控制包括將所述預熱/預冷的液體分配在所述晶 圓的正面上。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在分配所述預熱/預冷的液體之后實施所述蝕刻。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述蝕刻層是氮化娃層，所述蝕刻劑是憐酸，并且所述 預熱/預冷的液體不同于所述蝕刻劑。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種晶圓蝕刻裝置，包括：
[0017] 第一流道，被配置為運送用W控制晶圓的溫度的預熱/預冷的液體；
[0018] 溫度調節(jié)模塊，連接至所述第一流道，所述溫度調節(jié)模塊被配置為控制所述第一 流道中的所述預熱/預冷的液體的溫度；W及
[0019] 第二流道，被配置為運送用W蝕刻形成在所述晶圓的正面上的蝕刻層的蝕刻劑。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還包括：
[0021] 第一噴嘴，連接至所述第一流道，其中，所述第一噴嘴被配置為將預熱/預冷的液 體分配給所述晶圓的背面；W及
[0022] 第二噴嘴，連接至所述第二流道，其中，所述第二噴嘴被配置為將所述蝕刻劑分配 在所述晶圓的正面上。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述第一噴嘴對準所述晶圓的背面的中屯、。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述第一噴嘴對準所述晶圓的背面的中屯、和外圍邊緣 之間的位置。
[00巧]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還包括：
[0026] 噴嘴致動器，被配置為在所述晶圓的背面沿著所述晶圓的背面的中屯、和外圍邊緣 之間的預編路徑移動所述第一噴嘴。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還包括：
[0028] 第一噴嘴，連接至所述第一流道，其中，所述第一噴嘴被配置為將所述預熱/預冷 的液體分配在所述晶圓的正面上；W及
[0029] 第二噴嘴，連接至所述第二流道，其中，所述第二噴嘴被配置為將所述蝕刻劑分配 在所述晶圓的正面上。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還包括連接至所述第一流道和所述第二流道的噴嘴， 其中，所述噴嘴被配置為將所述蝕刻劑和所述預熱/預冷的液體分配在所述晶圓的正面 上。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還包括：
[0032] 加熱器，連接至所述第二流道，所述加熱器被配置為加熱所述第二流道中的所述 蝕刻劑。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種用于蝕刻形成在晶圓的正面上的蝕刻層的方 法，包括：
[0034] 控制所述晶圓的溫度；W及
[0035] 在控制所述晶圓的溫度之后，使用蝕刻劑蝕刻所述蝕刻層。
[0036] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述蝕刻層是氮化娃層。
【附圖說明】
[0037] 當結合附圖進行閱讀時，通過下列詳細的描述，可W更好地理解本公開的各方面。 應該強調的是，根據(jù)工業(yè)中的標準實踐，沒有按比例繪制各種部件。實際上，為了清楚地討 論，可W任意地增加或減小各種部件的尺寸。
[0038] 圖1是根據(jù)本公開的一些實施例的晶圓蝕刻裝置的局部視圖；
[0039] 圖2是根據(jù)本公開的一些實施例的用于對蝕刻層進行蝕刻的方法的流程圖；
[0040] 圖3A是在工藝配置的情況下位于晶圓的正面上的蝕刻層的蝕刻曲線的示意圖， 其中，X軸是距離晶圓中屯、的距離并且Y軸是蝕刻量；
[0041] 圖3B是在另一種工藝配置情況下位于晶圓的正面上的蝕刻層的蝕刻曲線的另一 個示意圖；
[0042] 圖4是根據(jù)本公開的一些實施例的晶圓蝕刻裝置的局部視圖；
[0043] 圖5是根據(jù)本公開的一些實施例的晶圓蝕刻裝置的局部視圖；
[0044] 圖6A是根據(jù)本公開的一些實施例的晶圓蝕刻裝置的局部視圖，其中，將預熱/預 冷液體分配給晶圓； W45] 圖6B是圖6A的另一個局部視圖，其中，將加熱的蝕刻劑分配給晶圓；
[0046] 圖7是根據(jù)本公開的一些實施例的一種用于對蝕刻層進行蝕刻的方法的流程圖；
[0047] 圖8A是根據(jù)本公開的一些實施例的晶圓蝕刻裝置的局部視圖，其中，將預熱/預 冷液體分配給晶圓； W48] 圖8B是圖8A的另一個局部視圖，其中，將加熱的蝕刻劑分配給晶圓；
[0049] 圖9是根據(jù)本公開的一些實施例的晶圓蝕刻裝置的局部視圖；
[0050] 圖10是根據(jù)本公開的一些實施例的晶圓蝕刻裝置的局部視圖；W及
[0051] 圖11是根據(jù)本公開的一些實施例的晶圓蝕刻裝置的局部視圖。
【具體實施方式】
[0052] 下列公開提供了用于實現(xiàn)所提供主題的不同特征的多種不同實施例或實例。W下 將描述組件和布置的特定實例W簡化本發(fā)明。當然，運些僅是實例并且不旨在限制本發(fā)明。 例如，在W下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可W包括第一部件和第二部件直 接接觸的實施例，也可W包括其他部件可W形成在第一部件和第二部件之間使得第一部件 和第二部件不直接接觸的實施例。另外，本發(fā)明可W在多個實例中重復參考符號和/或字 符。運種重復用于簡化和清楚，并且其本身不表示所述多個實施例和/或配置之間的關系。 陽05引此外，在此可使用諸如"在…之下"、"在…下面V嚇面的"、"在…上面"、化及"上 面的"等的空間關系術語，W容易的描述如圖中所示的一個元件或部件與另一元件（多個元 件）或部件（多個部件）的關系。除圖中所示的方位之外，空間關系術語將包括使用或操 作中的裝置的各種不同的方位。裝置可WW其他方式定位（旋轉90度或在其他方位），并 且通過在此使用的空間關系描述符進行相應地解釋。
[0054] 如本文中所使用的"大約"、"約"或"近似"應該通常指代在給定值或范圍的20% W內。本文給出的數(shù)量是近似值，指代如果沒有明確說明可推斷出術語"大約"、"約"或"近 似"。
[0055] 本文中使用的術語僅用于描述特定實施例并且不旨在限制本公開。如本文所使用 的單數(shù)形式"一"、"一個"和"該"也旨在包括復數(shù)形式，除非上下文另有明確的說明。還應 該理解，當本說明書中所使用的術語"包括"和/或"包括了"或"包含"和/或"包含了"或 "具有"和/或"擁有"詳細說明了描述的部件、區(qū)域、整體、步驟、操作、元件、和/或組件的 存在，但不排除存在或增加一個或多個其他部件、區(qū)域、整體、步驟、操作、元件、組件和/或 它們的組。
[0056] 應該理解，當元件被稱為位于另一個元件"上"時，那么該元件可能直接位于其他 元件上或中間元件可介于兩者之間。與此相反，當元件被稱為"直接"位于另一個元件"上" 時，則不存在中間元件。如本文所使用的術語"和/或"包括相關列舉項目中的一個或多個 的任意或所有組合。
[0057] 除非另有限定，否則本文所使用的所有術語（包括技術和科學術語）具有本公開 所屬領域的普通技術人員通常理解的相同意義。還應該理解，如通常使用的字典中所限定 的術語應該解釋為具有與相關現(xiàn)有技術的上下文和本公開中意義一致的意義，并且不應解 釋為理想化的或過度正式的意義，除非本文明確如此限定。
[0058] 現(xiàn)詳細參照本公開的現(xiàn)有實施例，在附圖中示出了現(xiàn)有實施例的實例。在任何可 能的情況下，附圖和說明書中使用相同的數(shù)字W指代相同或相似的部件。
[0059] 可在適當?shù)母邷兀ɡ纾?0°C )或室溫（例如，25°C )下蝕刻多層（例如，多晶娃/ Si〇2)。然而，蝕刻層的去除需要高溫反應劑（例如，200°c) W有效地去除氮化娃層。在為 此加熱蝕刻劑時，始終發(fā)現(xiàn)，室溫下的遍及晶圓的溫度波動很劇烈。也就是說，運種情況會 給蝕刻工藝的工藝控制和蝕刻均勻性帶來不利影響。為了解決運種問題，本公開提出了在 分配加熱的蝕刻劑之前預熱晶圓，W很好地調節(jié)和控制溫度、W快速地提高溫度W及W實 現(xiàn)更好的遍及晶圓的均勻性。
[0060] 圖1是根據(jù)本公開的一些實施例的晶圓蝕刻裝置1的部分視圖。
[0061] 如圖1所示，晶圓蝕刻裝置1是單個的晶圓工具。晶圓蝕刻裝置1可容納在密封 室（未示出）內。密封室可避免污染和保持晶圓蝕刻裝置1內的環(huán)境穩(wěn)定性。晶圓蝕刻裝 置1被配置為對晶圓W實施蝕刻工藝，具體為濕蝕刻工藝。在所描述的實施例中，蝕刻層形 成在晶圓W的正面上（即，圖1中的晶圓W的上側），并且晶圓蝕刻裝置1被配置為對蝕刻 層進行蝕刻。在一些實施例中，蝕刻層化是氮化娃層，但是本公開沒有限制于此方面。晶 圓蝕刻裝置1可完全地蝕刻掉蝕刻層化或去除蝕刻層化的部分，運樣使得在蝕刻工藝之 后仍留有圖案化的蝕刻層EL。
[0062] 如圖1所示，晶圓蝕刻裝置1包括第一流道10a、第二流道10b、溫度調節(jié)模塊11曰、 加熱器1化、第一噴嘴12a、第二噴嘴12b、第一質量流量控制器13a、第二質量流量控制器 13b、卡盤14和基座15。卡盤14被配置為保持晶圓W。第一流道IOa被配置為運送用W控 制晶圓W的背面的溫度的液體LQ。溫度調節(jié)模塊Ila連接至第一流道10a。溫度調節(jié)模塊 Ila被配置為控制第一流道IOa中的液體LQ的溫度。第一質量流量控制器13a連接至第一 流道10a。第一質量流量控制器13a被配置為測量液體LQ的流量并將液體LQ的流量控制 在特定的流速范圍。第一噴嘴12a連接至第一流道IOa且位于晶圓W的背面的正下方。第 一噴嘴12a被配置為將液體LQ分配給晶圓W的背面（即，圖1中晶圓W的下側）?；?5 位于晶圓W的背面且與晶圓W的背面形成間隙。第一噴嘴12a固定至基座15。例如，第一 噴嘴12a嵌入在基座15中，并且暴露出第一噴嘴12a的出口 W面向晶圓W的背面。圖1中 的溫度調節(jié)模塊Ila被示出為被配置為加熱液體LQ的加熱器（例如），但本公開沒有限制 于此方面。在一些實施例中，溫度調節(jié)模塊Ila是被配置為冷卻液體LQ的冷卻器。
[0063] 第二流道1化被配置為運送用W蝕刻形成在晶圓W的正面上的蝕刻層化的蝕刻 劑EC。加熱器1化連接至第二流道10b。加熱器1化被配置為加熱第二流道IOb中的蝕刻 劑EC。第二質量流量控制器13b連接至第二流道10b。第二質量流量控制器13b被配置為 測量蝕刻劑EC的流量并將蝕刻劑EC的流量控制在特定流速范圍。第二噴嘴1化連接至第 二流道1化且位于晶圓W的正面的中屯、的正上方。第二噴嘴1化被配置為將加熱的蝕刻劑 EC分配至晶圓W的正面上。
[0064] 圖2是根據(jù)本公開的一些實施例的用于對蝕刻層進行蝕刻的方法的流程圖。如圖 2所示，參照圖1，用于對蝕刻層進行蝕刻的方法至少包括下列所示的步驟S101-S103,并且 通過使用圖1所示的晶圓蝕刻裝置1可實施運些步驟。 陽O化]在步驟101中，加熱蝕刻劑EC。如圖1所示，在將蝕刻劑EC分配至晶圓W的正面 上之前，可由加熱器1化加熱第二流道IOb中的蝕刻劑EC。在一些實施例中，晶圓蝕刻裝 置1還可包括溫度控制器（未示出）和溫度傳感器（未示出）。溫度傳感器連接至第二流 道1化并且被配置為感測加熱的蝕刻劑EC的實際溫度。溫度控制器被配置為通過控制加 熱器1化將實際溫度調節(jié)至預定溫度?？蛇x地，在一些實施例中，在蝕刻晶圓W的蝕刻層化 之前，蝕刻劑EC的溫度等于室溫，也就是說，可省略步驟SlOl。
[0066] 之后在步驟S102中，將預熱/預冷的液體LQ分配在晶圓W的背面上。換言之，在 步驟S102中，將液體LQ施加至晶圓W的背面上，并且液體LQ的溫度可大于、小于或等于晶 圓的溫度。如圖1所示，在將液體LQ分配給晶圓W的背面之前，可由溫度調節(jié)模塊Ila控 制第一流道IOa中的液體LQ的溫度，并且第一質量流量控制器13a可控制分配到第一噴嘴 12a之外的液體LQ的流速。在分配到第一噴嘴12a之外之后，液體LQ沿著基座15和晶圓 W的背面之間形成的間隙流動，W控制晶圓W的整個背面的溫度。同樣地，在一些實施例中， 晶圓蝕刻裝置1還可包括溫度控制器（未示出）和溫度傳感器（未示出）。溫度傳感器連 接至第一流道IOa且被配置為感測液體LQ的實際溫度。溫度控制器被配置為通過控制溫 度調節(jié)模塊Ila將實際溫度調節(jié)至預定溫度。
[0067] 之后在步驟S103中，使用加熱的蝕刻劑EC對蝕刻層化進行蝕刻。如圖1所示， 第二質量流量控制器13b可控制分配到第二噴嘴1化之外的加熱的蝕刻劑EC的流速。在 一些實施例中，卡盤14能夠在平面中旋轉晶圓W，并且加熱的蝕刻劑EC分配在晶圓W的正 面的中屯、處。因此，分配的蝕刻劑EC由此可從晶圓W的正面的中屯、均勻地分布至的外圍邊 緣W對蝕刻層進行蝕刻EL。 W側如圖2所示，在步驟S102期間實施步驟S103,也就是說，在將液體LQ分配在晶圓 W的背面上期間使用加熱的蝕刻劑EC對蝕刻層化進行蝕刻。在一些實施例中，可連續(xù)地 實施步驟S102 W控制晶圓W的背面的溫度W及使分配的液體LQ在基座15和晶圓W的背 面之間的間隙中形成穩(wěn)定的流動，并且然后實施步驟S103 W蝕刻晶圓W的正面上的蝕刻層 EL。
[0069] 在一些實施例中，蝕刻劑EC是憐酸，并且液體LQ不同于蝕刻劑EC，但是本公開沒 有限制于此方面。例如，液體LQ是水，但是本公開沒有限制于此方面。
[0070] 對于上述的配置可知，在分配加熱的蝕刻劑EC期間或之前控制晶圓W的溫度。因 此，本公開的用于對蝕刻層進行蝕刻的方法和晶圓蝕刻裝置1可很好地調節(jié)和控制溫度 (通過降低分配的蝕刻劑EC和加熱/冷卻的晶圓W之間的溫度變化）、快速地提高溫度W 及獲得更好的遍及晶圓W均勻性。在一些實施例中，為了進一步降低遍及晶圓W的溫度波 動，在加熱/冷卻W及蝕刻晶圓W之前，液體LQ的溫度和加熱的蝕刻劑EC的溫度之間的差 值小于液體LQ的溫度和晶圓W的溫度之間的差值。
[0071] 此外，由于縮小了部件尺寸，所W襯底的蝕刻裕量變得更小。運尤其與下一代 450mm晶圓有關，其中，大的晶圓尺寸會帶來晶圓內均勻性的挑戰(zhàn)。目前，通過使用非常低的 ER(蝕刻率）一通過具有超低稀釋（1:1000,1:1:50等）的化學品，緩解運種挑戰(zhàn)。對于較 大的晶圓直徑，非常低的濃度也將存在挑戰(zhàn)。通常，如果必須調整蝕刻量，那么必須改變工 藝時間、化學溫度和化學濃度。
[0072] 然而，對于本公開的上述配置，可W有效地控制晶圓W的正面上的蝕刻層化的蝕 刻曲線的趨勢，并且在圖3A和圖3B中通過實驗觀察和獲得W及示出了運些趨勢。圖3A是 在工藝配置情況下晶圓W的正面上的蝕刻層化的蝕刻曲線的示意圖，其中，X軸是離晶圓W 中屯、的距離并且Y軸是蝕刻量。圖3B是在另一種工藝配置情況下晶圓W的正面上的蝕刻 層化的蝕刻曲線的另一個示意圖。 陽07引如圖3所示，在工藝配置中，分配在晶圓W的正面的中屯、處的蝕刻劑EC的溫度Tu 是30°C，并且分配在晶圓W的背面的中屯、處的液體LQ的溫度Tu是大于溫度T 的50°C。 在通過晶圓W進行熱交換之后，晶圓W的正面的外圍邊緣處的蝕刻劑EC的溫度町2增加至 38°C，并且晶圓W的背面的外圍邊緣處的液體LQ的溫度町2降低至42°C。應該注意，在運 種工藝配置中，蝕刻曲線的趨勢從中屯、至晶圓W的外圍邊緣逐漸升高。也就是說，工藝配置 的斜率（即Tei<Tu)是正數(shù)。
[0074] 與此相反，如圖3B所示，在工藝配置中，分配在晶圓W的正面的中屯、處的蝕刻劑EC 的溫度Tu是50°C，并且分配在晶圓W的背面的中屯、處的液體LQ的溫度T U是小于溫度T U 的30°C。通過晶圓W進行熱交換之后，晶圓W的正面的外圍邊緣處的蝕刻劑EC的溫度Tez 降低至42°C，且晶圓W的背面的外圍邊緣處的液體LQ的溫度町2增加至38°C。應該注意， 在運種工藝配置中，蝕刻曲線的趨勢從晶圓W的中屯、至外圍邊緣逐漸下降。也就是說，工藝 配置的斜率（即，Tu〉Tu)是負數(shù)。應該注意，上述示出的溫度值僅為估值，其旨在示出本公 開的方法如何操作。
[0075] 在上述工藝配置中，晶圓W用作具有不同溫度的兩種流體（即，蝕刻劑EC和液體 L曲之間的分離器。運種設置等效為共流熱交換器。LMTD(對數(shù)平均溫差）確定了熱傳遞 的效率和晶圓邊緣處的最后溫度。LMlD被定義為：
[0076]
[0077] 其中，ATa為端部A處的兩種流體之間的溫差（即，Te郝Tu之間的溫差），且ATb 為端部B處的兩種流體之間的溫差（即，町2和1\2之間的溫差）。在運種設置中，熱交換區(qū) 隨著半徑的平方而增大，運說明必須非?？焖俚販p小溫差。
[0078] 因此，根據(jù)上述工藝配置可知，根據(jù)需要，通過調節(jié)分配的蝕刻劑EC的溫度Tu和 分配的液體LQ的溫度Tu可有效地控制晶圓W的蝕刻曲線的趨勢。因此，本公開的用于對 蝕刻層進行蝕刻的方法和晶圓蝕刻裝置1可W很好地調節(jié)和控制溫度（通過降低分配的蝕 刻劑EC和加熱/冷卻的晶圓W之間的溫度變化）并且獲得更好的遍及晶圓W的均勻性。
[0079] 在一些實施例中，通過程序（方法）可控制晶圓W的背面的溫度，該程序隨著時間 的變化或通過第一噴嘴12a的位置（或第二噴嘴12b的位置）而改變溫度，如圖4所示。 圖4是根據(jù)本公開的一些實施例的晶圓蝕刻裝置1的局部視圖。如圖4所示，晶圓蝕刻裝 置1還包括第一流道1〇日、第二流道10b、溫度調節(jié)模塊11日、加熱器1化、第一噴嘴12日、第二 噴嘴12b、第一質量流量控制器13a、第二質量流量控制器13b、卡盤14和基座15。與諸如 圖1所示的一些實施例相比，圖4示出的第一噴嘴12a嵌入基座15中，并且暴露出第一噴 嘴12a的出口露出并面向晶圓W的背面并且在晶圓W的背面的中屯、和外圍邊緣之間的位置 對準。因此，在晶圓W的背面的中屯、和外圍邊緣之間的位置處分配液體LQ。
[0080] 在一些實施例中，背面噴嘴可固定或可具有掃描能力。例如，圖5是根據(jù)本發(fā)明的 一些實施例的晶圓蝕刻裝置2的局部視圖。如圖5所示，晶圓蝕刻裝置2也包括第一流道 1〇曰、第二流道10b、溫度調節(jié)模塊11日、加熱器1化、第一噴嘴12日、第二噴嘴12b、第一質量流 量控制器13曰、第二質量流量控制器13b和卡盤14。與諸如圖1和圖2所示的一些實施例 相比，圖5所示的晶圓蝕刻裝置2還包括噴嘴致動器26和改良的基座25。噴嘴致動器26 連接至第一噴嘴12a。噴嘴致動器26被配置為順著晶圓W的背面沿著晶圓W的背面的中屯、 和外圍邊緣之間的預編路徑移動第一噴嘴12a?；?5具有允許第一噴嘴12a移動的通道 250。從第一噴嘴12a分配的液體LQ沿著基座25和晶圓W的背面之間形成的間隙流動。
[0081] 在一些實施例中，晶圓蝕刻裝置1可具有固定的第一噴嘴12a且使用保持晶圓W 的可移動平臺（未示出）掃描晶圓W。
[0082] 圖6A是根據(jù)本公開的一些實施例的晶圓蝕刻裝置3的局部視圖，其中，液體LQ被 分配給晶圓W。圖6B是圖6A的另一個局部視圖，其中，加熱的蝕刻劑EC被分配給晶圓W。 陽08引如圖6A和圖她所示，晶圓蝕刻裝置3也包括第一流道10曰、第二流道10b、溫度調 節(jié)模塊11日、加熱器1化、第一噴嘴12日、第二噴嘴12b、第一質量流量控制器13日、第二質量流 量控制器13b和卡盤14,但不包括基座15。與圖1所示的實施例相比，圖6A和圖6B所示 的第一噴嘴12a被配置為將液體LQ分配至晶圓W的正面上。
[0084] 圖7是根據(jù)本公開的一些實施例的用于對蝕刻層進行蝕刻的方法的流程圖。如圖 7所示，參照圖6A和圖6B，用于對蝕刻層進行蝕刻的方法至少包括下列所示的步驟S201至 S203,并且通過使用圖6A和圖她所示的晶圓蝕刻裝置3可實施運些步驟。
[0085] 在步驟S201中，加熱蝕刻劑EC。如圖6A和圖她所示，在將蝕刻劑EC分配在晶圓 W的正面上之前，加熱器1化可加熱第二流道IOb中的蝕刻劑EC。在一些實施例中，晶圓蝕 刻裝置3還可包括溫度控制器（未示出）和溫度傳感器（未示出）。溫度傳感器連接至第 二流道1化并且被配置為感測加熱的蝕刻劑EC的實際溫度。溫度控制器被配置為通過控 制加熱器1化將實際溫度調節(jié)至預定溫度。可選地，在一些實施例中，在蝕刻晶圓W的蝕刻 層化之前，蝕刻劑EC的溫度等于室溫，也就是說，可省略步驟S201。
[0086] 之后在步驟S202中，將預熱/預冷的液體LQ分配在晶圓W的背面上。如圖6A所 示，在將液體LQ分配給晶圓W的正面之前，溫度調節(jié)模塊Ila可控制第一流道IOa中的液 體LQ的溫度，并且第一質量流量控制器13a可控制分配到第一噴嘴12a之外的液體LQ的 流速。同樣地，在一些實施例中，晶圓蝕刻裝置3還可包括溫度控制器（未示出）和溫度傳 感器（未示出）。溫度傳感器連接至第一流道IOa且被配置成感測液體LQ的實際溫度。溫 度控制器被配置為通過控制溫度調節(jié)模塊Ila將實際溫度調節(jié)至預定溫度。在一些實施例 中，卡盤14能夠在平面中旋轉晶圓W，并且在晶圓W的正面的中屯、分配液體LQ。因此，分配 的液體LQ由此可從晶圓W的正面的中屯、均勻地分配給外圍邊緣，W加熱/冷卻晶圓W。
[0087] 之后在步驟S203中，使用加熱的蝕刻劑EC對蝕刻層化進行蝕刻。如圖她所示， 第二質量流量控制器13b可控制分配到第二噴嘴1化之外的加熱的蝕刻劑EC的流速。在 一些實施例中，卡盤14能夠在平面中旋轉晶圓W，并且在晶圓W的正面的中屯、分配加熱的蝕 刻劑EC。因此，分配的蝕刻劑EC由此可從晶圓W的正面的中屯、均勻地分配給外圍邊緣，W 對蝕刻層化進行蝕刻。
[0088] 與圖2所示的方法相比，在步驟S202之后實施圖7所示的方法的步驟S203,也就 是說，在將液體LQ分配在晶圓W的正面上之后使用加熱的蝕刻劑EC對蝕刻層進行蝕刻化。 當液體LQ分配在晶圓W的正面上W控制晶圓W的正面的溫度時，第二質量流量控制器13b 控制加熱的蝕刻劑EC不分配到第二噴嘴1化之外。在液體LQ將晶圓W的正面的溫度控制 至某種預定條件之后，第一質量流量控制器13a停止連續(xù)分配液體LQ，并且然后第二質量 流量控制器13b控制加熱的蝕刻劑EC分配到第二噴嘴1化之外，W蝕刻加熱/冷卻的晶圓 W。
[0089] 從上述配置可知，在分配加熱的蝕刻劑EC之前，控制晶圓W的正面的溫度。因此， 本公開的用于對蝕刻層進行蝕刻的方法和晶圓蝕刻裝置3能夠很好地調節(jié)和控制溫度（通 過降低分配的蝕刻劑EC和加熱/冷卻的晶圓W之間的溫度變化）、快速地提高溫度、W及獲 得更好的遍及晶圓W的均勻性。
[0090] 圖8A是根據(jù)本公開的一些實施例的晶圓蝕刻裝置4的局部視圖，其中，液體LQ分 配給晶圓W。圖8B是圖8A的另一個局部視圖，其中，加熱的蝕刻劑EC分配給晶圓W。如圖 8A和圖8B所示，晶圓蝕刻裝置4也包括第一流道10日、第二流道10b、溫度調節(jié)模塊11曰、加 熱器1化、第一質量流量控制器13a、第二質量流量控制器13b和卡盤14,但不包括基座15。 與圖6A和圖6B所示的一些實施例相比，圖8A和圖8B所示的晶圓蝕刻裝置4包括連接至 第一流道IOa和第二流道IOb的單個噴嘴42。噴嘴42被配置為將液體LQ和加熱的蝕刻劑 EC順序地分配在晶圓W的正面上。因此，通過圖8A和圖8B所示的晶圓蝕刻裝置4也可實 施圖7所示的方法。
[0091] 圖9是根據(jù)本公開的一些實施例的晶圓蝕刻裝置5的局部視圖。
[0092] 如圖9所示，晶圓蝕刻裝置5也包括第一流道10a、第二流道10b、溫度調節(jié)模塊 11曰、加熱器1化、第一噴嘴12a、第二噴嘴12b、第一質量流量控制器13a、第二質量流量控制 器13b和卡盤14,但不包括基座15。與如圖1所示的一些實施例相比，圖9所示的晶圓蝕刻 裝置5還包括第=流道50c、溫度調節(jié)模塊51c、第=噴嘴52c、和第=質量流量控制器53c。 第一流道IOa被配置為運送用W控制晶圓W的背面的溫度的第一液體LQ1。溫度調節(jié)模塊 Ila連接至第一流道10a。溫度調節(jié)模塊Ila被配置為加熱/冷卻第一流道IOa中的第一液 體LQ1。第一質量流量控制器13a連接至第一流道10a。第一質量流量控制器13a被配置 為測量第一液體LQl的流量并將第一液體LQl的流量控制在特定流速范圍。第一噴嘴12a 連接至第一流道10a。第一噴嘴12a被配置為將第一液體LQl分配給晶圓W的背面。第= 流道50c被配置為運送用W控制晶圓W的背面的溫度的第二液體LQ2。溫度調節(jié)模塊51c 連接至第=流道50c。溫度調節(jié)模塊51c被配置為控制第=流道50c中的第二液體LQ2的 溫度。第=噴嘴52c連接至第=流道50c。第=質量流量控制器53c連接至第=流道50c。 第=質量流量控制器53c被配置為測量第二液體LQ2的流量并將第二液體LQ2的流量控制 在特定流速范圍。第=噴嘴52c被配置為將第二液體LQ2分配給晶圓W的背面。圖9中的 溫度調節(jié)模塊51c被示出為加熱器，其被配置為例如加熱第二液體LQ2,但是本公開沒有限 制于此方面。在一些實施例中，溫度調節(jié)模塊51c是被配置為冷卻第二液體LQ2的冷卻器。
[0093] 從上述配置可知，還可在分配加熱的蝕刻劑EC期間或之前，通過使用圖9所示的 晶圓蝕刻裝置5和圖2所示的方法預熱/預冷晶圓W，從而很好地調節(jié)和控制溫度（通過降 低分配的蝕刻劑EC和加熱/冷卻的晶圓W之間的溫度變化）、快速地提高溫度、W及獲得更 好的遍及晶圓W的均勻性。
[0094] 圖10是根據(jù)本公開的一些實施例的晶圓蝕刻裝置6的局部視圖。
[0095] 如圖10所示，晶圓蝕刻裝置6還包括第一流道10曰、第二流道10b、第S流道50c、 溫度調節(jié)模塊11a、加熱器1化、溫度調節(jié)模塊51c、第一噴嘴12a、第二噴嘴12b、第一質量流 量控制器13a、第二質量流量控制器13b、第=質量流量控制器53c和卡盤14,但不包括基 座15。與圖9所示的一些實施例相比，晶圓蝕刻裝置6還包括混合器66,但不包括第=噴 嘴52c?；旌掀?6連接第一流道IOa和第=流道50c，運樣使得第一液體LQl和第二液體 LQ2組合W形成混合物。第一噴嘴12a連接至混合器66。第一噴嘴12a被配置為將混合物 分配給晶圓W的背面。
[0096] 由上述配置可知，還可在分配加熱的蝕刻劑EC期間或之前，通過使用圖10所示的 晶圓蝕刻裝置6和圖2所示的方法預熱/預冷晶圓W，從而很好地調節(jié)和控制溫度（通過降 低分配的蝕刻劑EC和加熱/冷卻的晶圓W之間的溫度變化）、快速地提高溫度、W及獲得更 好的遍及晶圓W的均勻性。
[0097] 圖11是根據(jù)本公開的一些實施例的晶圓蝕刻裝置7的局部視圖。
[0098] 如圖11所示，晶圓蝕刻裝置7也包括第二流道10b、加熱器1化、第二噴嘴12b、第 二質量流量控制器13b和卡盤14,但不包括基座15。與上述實施例相比，晶圓蝕刻裝置7 還包括熱連接至晶圓W的溫度調節(jié)模塊71a。具體地，溫度調節(jié)模塊71a熱連接至晶圓W的 背面，但是本公開沒有限制此于方面。溫度調節(jié)模塊71a被配置為控制晶圓W的背面的溫 度。在一些實施例中，在預熱/預冷晶圓W期間通過使用溫度調節(jié)模塊71a使用加熱的蝕 刻劑EC對蝕刻層化進行蝕刻。在一些實施例中，在預熱/預冷晶圓W之后通過使用溫度 調節(jié)模塊71a使用加熱的蝕刻劑EC對蝕刻層化進行蝕刻。
[0099] 通過上述配置，在分配加熱的蝕刻劑EC期間或之前通過使用圖11所示的晶圓蝕 刻裝置7還可預熱/預冷晶圓W，從而很好地調節(jié)和控制溫度（通過降低分配的蝕刻劑EC 和加熱/冷卻的晶圓W之間的溫度變化）、快速地提高溫度、W及獲得更好的遍及晶圓W的 均勻性。
[0100] 根據(jù)上述的本公開的實施例的描述可知，提出本公開的用于對蝕刻層進行蝕刻的 方法和晶圓蝕刻裝置W在分配加熱的蝕刻劑之前預熱/預冷晶圓。此外，根據(jù)需要，通過調 節(jié)分配的蝕刻劑的溫度和分配的液體的溫度可有效地控制晶圓的蝕刻曲線。因此，本公開 可很好地調節(jié)和控制溫度、快速地提高溫度W及獲得更好的遍及晶圓的均勻性。 陽101] 根據(jù)一些實施例，提供了一種蝕刻形成在晶圓的正面上的蝕刻層的方法。該方法 包括：通過使用預熱/預冷的液體控制晶圓的溫度；W及使用蝕刻劑對蝕刻層進行蝕刻。 陽102] 根據(jù)一些實施例，提供了一種晶圓蝕刻裝置。晶圓蝕刻裝置包括第一流道、溫度調 節(jié)模塊、和第二流道。第一流道被配置為運送用W控制晶圓的溫度的預熱/預冷的液體。溫 度調節(jié)模塊連接至第一流道。溫度調節(jié)模塊被配置為控制第一流道中的預熱/預冷的液體 的溫度。第二流道被配置為運送用W蝕刻形成在晶圓的正面上的蝕刻層的蝕刻劑。 陽103] 根據(jù)一些實施例，提供了一種蝕刻形成在晶圓的正面上的蝕刻層的方法。該方法 包括：控制晶圓的溫度；W及在控制晶圓的溫度之后，使用蝕刻劑對蝕刻層進行蝕刻。
[0104] 盡管參照本公開的某些實施例相當詳細地描述了本公開，但是其他實施例是可能 的。因此，所附權利要求的精神和范圍不應限制本文包含的實施例的描述。
[0105] 在不背離本公開的范圍或精神的情況下，對于本領域的技術人員來說，可對本公 開的結構進行各種修改和變化是顯而易見的。鑒于上述內容，假如修改和變化屬于下列權 利要求的范圍，那么本公開包含本公開的修改和變化。
[0106] 上面論述了若干實施例的部件，使得本領域的技術人員可W更好地理解本公開的 各個方面。本領域的技術人員應該理解，可W很容易地使用本公開作為基礎來設計或更改 其他用于達到與運里所介紹實施例相同的目的和/或實現(xiàn)相同優(yōu)點的工藝和結構。本領域 的技術人員也應該意識到，運種等效構造并不背離本公開的精神和范圍，并且在不背離本 公開的精神和范圍的情況下，可W進行多種變化、更換W及改變。
【主權項】
1. 一種用于蝕刻形成在晶圓的正面上的蝕刻層的方法，包括： 通過使用預熱/預冷的液體控制所述晶圓的溫度；以及 使用蝕刻劑蝕刻所述蝕刻層。2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，溫度控制包括將所述預熱/預冷的液體分配在所 述晶圓的背面上。3. 根據(jù)權利要求2所述的方法，其中，在所述晶圓的背面的中心分配所述預熱/預冷的 液體。4. 根據(jù)權利要求2所述的方法，其中，在所述晶圓的背面的中心和外圍邊緣之間的位 置處分配所述預熱/預冷的液體。5. 根據(jù)權利要求2所述的方法，其中，在分配所述預熱/預冷的液體期間實施所述蝕 刻。6. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，溫度控制包括順著所述晶圓的背面沿著所述晶 圓的背面的中心和外圍邊緣之間的預編路徑分配所述預熱/預冷的液體。7. -種晶圓蝕刻裝置，包括： 第一流道，被配置為運送用以控制晶圓的溫度的預熱/預冷的液體； 溫度調節(jié)模塊，連接至所述第一流道，所述溫度調節(jié)模塊被配置為控制所述第一流道 中的所述預熱/預冷的液體的溫度；以及 第二流道，被配置為運送用以蝕刻形成在所述晶圓的正面上的蝕刻層的蝕刻劑。8. 根據(jù)權利要求7所述的裝置，還包括： 第一噴嘴，連接至所述第一流道，其中，所述第一噴嘴被配置為將預熱/預冷的液體分 配給所述晶圓的背面；以及 第二噴嘴，連接至所述第二流道，其中，所述第二噴嘴被配置為將所述蝕刻劑分配在所 述晶圓的正面上。9. 一種用于蝕刻形成在晶圓的正面上的蝕刻層的方法，包括： 控制所述晶圓的溫度；以及 在控制所述晶圓的溫度之后，使用蝕刻劑蝕刻所述蝕刻層。10. 根據(jù)權利要求9所述的方法，其中，所述蝕刻層是氮化硅層。
【文檔編號】H01L21/67GK106098586SQ201510783788
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2015年11月16日
【發(fā)明人】馬尼什·庫馬爾·辛格, 周柏瑋, 施瑞明, 顧文昱, 黃秉榮, 游弼鈞
【申請人】臺灣積體電路制造股份有限公司