用于控制半導體制造中的處理溫度的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了用于控制半導體制造中的處理溫度的方法。該方法包括檢測配置為處理半導體晶圓的第一室中的溫度。該方法還包括在第二室中產(chǎn)生熱交換介質(zhì)的流體以冷卻第一室，第二室連接至第一室。該方法也包括根據(jù)第一室中的檢測的溫度，通過改變第一通風單元的覆蓋面積來控制熱交換介質(zhì)的流體，第一通風單元允許熱交換介質(zhì)進入第二室。
【專利說明】
用于控制半導體制造中的處理溫度的方法
技術領域
[0001]本發(fā)明的實施例涉及半導體制造，更具體地，涉及用于控制半導體制造中的處理溫度的方法。
【背景技術】
[0002]半導體器件用于各種電子應用中，諸如個人計算機、手機、數(shù)碼相機和其他電子設備。通常通過在半導體襯底上方依次沉積絕緣或介電層、導電層和半導體材料層以及使用光刻圖案化各個材料層以在材料層上形成集成電路(IC)和元件來制造半導體器件。IC材料和設計中的技術進步已經(jīng)產(chǎn)生了多代1C，其中，每一代IC都具有比前一代更小和更復雜的電路。然而，這些進步已經(jīng)增大了處理和制造IC的復雜度，并且為了實現(xiàn)這些進步，需要IC處理和制造中的類似發(fā)展。
[0003]在半導體器件的制造期間，各種處理步驟用于在半導體晶圓上制造集成電路。朝著更小的器件尺寸和更高的密度不斷演化中的一個困難因素是一致地形成預定誤差窗口內(nèi)的小臨界尺寸的能力。例如，半導體部件尺寸常常經(jīng)受光刻圖案化和蝕刻之后的光學或電子計量校準以確保臨界尺寸在可接受的限度內(nèi)。
[0004]雖然現(xiàn)有的用于操作處理步驟的方法和器件對于它們的預期目的通常已經(jīng)能夠滿足，但是它們不是在所有方面都已經(jīng)完全令人滿意。因此，期望提供用于半導體制造操作中的工藝控制的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的實施例提供了一種用于控制半導體制造中的處理溫度的方法，包括:檢測配置為處理半導體晶圓的第一室中的溫度;在第二室中產(chǎn)生熱交換介質(zhì)的流體以冷卻所述第一室，所述第二室連接至所述第一室；以及根據(jù)所述第一室中的檢測的溫度，通過改變第一通風單元的覆蓋面積來控制所述熱交換介質(zhì)的流體，所述第一通風單元允許所述熱交換介質(zhì)進入所述第二室。
[0006]本發(fā)明的另一實施例提供了一種用于處理至少一個半導體晶圓的方法，包括:檢測配置為處理所述半導體晶圓的處理裝置的第一室中的溫度;確定所述第一室中的檢測的溫度是否已經(jīng)達到處理溫度；如果所述第一室中的檢測的溫度未達到處理溫度，則通過改變第一通風單元的覆蓋面積控制所述第一室中的溫度增加的速率，所述第一通風單元允許熱交換介質(zhì)的流體進入所述處理裝置以用于冷卻所述第一室;如果所述第一室中的檢測的溫度已經(jīng)達到處理溫度，則將所述半導體晶圓發(fā)送至所述第一室內(nèi)以用于處理。
[0007]本發(fā)明的又一實施例提供了一種用于處理至少一個半導體晶圓的處理裝置，包括:第一室，配置為處理半導體晶圓；第二室，連接至所述第一室并且包括:通風單元，配置為允許熱交換介質(zhì)進入所述第二室;和排氣端口，配置為從所述第二室去除所述熱交換介質(zhì)；風扇組件，配置為將所述熱交換介質(zhì)的流體驅(qū)動至所述第二室內(nèi)；以及覆蓋模塊，配置為改變所述通風單元的覆蓋面積。
【附圖說明】
[0008]當結(jié)合附圖進行閱讀時，從以下詳細描述可最佳理解本發(fā)明的各方面。應該注意，根據(jù)工業(yè)中的標準實踐，各個部件未按比例繪制。實際上，為了清楚的討論，各個部件的尺寸可以任意地增大或減小。
[0009]圖1是根據(jù)一些實施例的半導體制造中的處理裝置的示意圖。
[0010]圖2是根據(jù)一些實施例的處理裝置的覆蓋模塊的示意圖。
[0011]圖3是根據(jù)一些實施例的用于處理半導體晶圓的方法的流程圖。
[0012]圖4是根據(jù)一些實施例的示出具有全開進氣單元的處理裝置的第二室中的熱交換介質(zhì)的流場的不意圖。
[0013]圖5是根據(jù)一些實施例的示出具有全閉進氣單元的處理裝置的第二室中的熱交換介質(zhì)的流場的不意圖。
[0014]圖6是根據(jù)一些實施例的示出通風單元的覆蓋面積相對于溫度增加的速率的圖。
[0015]圖7是根據(jù)一些實施例的示出用于控制溫度的處理裝置的效率的圖，其中，繪制了不同控制方法yl至y6中的TCP窗口的溫度相對于已經(jīng)處理的半導體晶圓的數(shù)量的圖。
【具體實施方式】
[0016]以下公開內(nèi)容提供了許多用于實現(xiàn)所提供主題的不同特征的不同實施例或?qū)嵗?。下面描述了組件和布置的具體實例以簡化本發(fā)明。當然，這些僅僅是實例，而不旨在限制本發(fā)明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接觸形成的實施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之間可以形成額外的部件，從而使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實施例。此外，本發(fā)明可在各個實例中重復參考標號和/或字符。該重復是為了簡單和清楚的目的，并且其本身不指示所討論的各個實施例和/或配置之間的關系。
[0017]而且，為便于描述，在此可以使用諸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等的空間相對術語，以描述如圖所示的一個元件或部件與另一個(或另一些)元件或部件的關系。除了圖中所示的方位外，空間相對術語旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。裝置可以以其他方式定向(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位上)，而本文使用的空間相對描述符可以同樣地作相應的解釋。應該理解，可以在方法之前、期間和之后提供額外的操作，并且對于方法的其他實施例，可以替換或消除描述的一些操作。
[0018]圖1是根據(jù)一些實施例的用于在半導體制造中處理半導體晶圓5的處理裝置I的示意圖。在一些實施例中，處理裝置I包括第一室11、晶圓保持工作臺12、感應線圈、熱電偶探針14、第二室15、風扇組件16、一個或多個覆蓋模塊17和控制器18?？梢蕴砑踊蚴÷蕴幚硌b置I的元件，并且本發(fā)明不應受到實施例的限制。
[0019]在一些實施例中，第一室11是配置為實施等離子體蝕刻工藝的等離子體蝕刻室。在第一室11中，等離子體源是變壓器耦合等離子體(TCP)源，其生成從半導體晶圓5去耦的高密度、低壓等離子體118。
[0020]在一些實施例中，第一室11包括側(cè)板111、介電板(或變壓器耦合等離子體(TCP)窗口)112和底板113。側(cè)板111連接至底板113并且遠離底板113延伸。TCP窗口 112定位在第一室11的頂部上并且連接至側(cè)板111。第一室11的內(nèi)部110由側(cè)板111、底板113和TCP窗口限定。TCP窗口 112包括石英材料或其他合適的材料。
[0021]在一些實施例中，在TCP窗口 112的中心處形成穿孔115。熱電偶探針14定位在穿孔115中以檢測TCP窗口 112的溫度或第一室11的溫度。然而，應該理解，可以對本發(fā)明的實施例作出許多變化和更改。熱電偶探針14可以定位在第一室11中的任何合適的位置中。在一些其他實施例中，省略熱電偶探針14。
[0022]在一些實施例中，感應線圈定位在TCP窗口 112上方。感應線圈可以包括平面螺旋線圈。如圖1所示，在一些實施例中，感應線圈通過TCP窗口 112與等離子體118分隔開。感應線圈連接至RF電源(未示出)?？蛇x地，匹配網(wǎng)絡(未示出)可以連接在感應線圈和RF電源之間以用于匹配阻抗和增大效率。
[0023]在一些實施例中，晶圓保持工作臺12設置在第一室11中生成的等離子體118下方。當半導體晶圓5定位在晶圓保持工作臺12上時，晶圓保持工作臺12用于在等離子體蝕刻工藝期間保持半導體晶圓5。
[0024]在一些實施例中，晶圓保持工作臺12包括用于固定半導體晶圓5的靜電卡盤(ESC)。晶圓保持工作臺12可以連接至射頻(RF)電源(未示出)以用于偏置半導體晶圓5，這在處理期間幫助將帶電等離子體基或離子導向晶圓。可選地，匹配網(wǎng)絡(未示出)可以可選擇地連接在晶圓保持工作臺12和RF電源之間。
[0025]在一些實施例中，處理裝置I也包括用于在第一室11中提供氣體的氣體供應(未示出)和用于在第一室11中保持操作壓力的真空系統(tǒng)(未示出)。在一些實施例中，處理裝置I還包括定位在側(cè)板111處并且圍繞內(nèi)部110的多個多極磁體。
[0026]第二室15連接至第一室11并且配置為使來自第一室11的熱量消散。在一些實施例中，第二室15包括多個側(cè)壁，諸如側(cè)壁151和152以及頂壁153。側(cè)壁151和152將第一室11連接至頂壁153。在一些實施例中，第二室15構建為完全封閉第一室11的TCP窗口 112。
[0027]如圖1所示，內(nèi)部150由側(cè)壁151和152、頂壁153以及TCP窗口 112限定。內(nèi)部150通過TCP窗口 112與第一室11的內(nèi)部110隔離。然而，應該理解，可以對本發(fā)明的實施例作出許多變化和更改。在一些實施例中，第一室11的側(cè)壁111的至少部分由第二室15圍繞。側(cè)壁111協(xié)同限定第二室15的內(nèi)部150。
[0028]在一些實施例中，第二室15還包括多個通風單元，諸如通風單元154和155。通風單元154和155中的每個均包括多個孔以允許氣體或空氣通過自然對流效應進入第二室15的內(nèi)部150。在一些實施例中，通風單元154和155定位在頂壁153處。然而，應該理解，可以對本發(fā)明的實施例作出許多變化和更改。可以根據(jù)熱交換設計改變通風單元的數(shù)量和通風單元的位置。在一些實施例中，第二室15僅包括一個通風單元154。
[0029]在一些實施例中，第二室15也包括排氣端口 156。排氣端口 156配置為從第二室15的內(nèi)部150去除空氣或氣體。在一些實施例中，排氣端口 156定位在側(cè)壁152處并且流體連接至氣體處理裝置3。氣體處理裝置3產(chǎn)生真空壓力，從而使得來自第二室15的內(nèi)部150的氣體或空氣被驅(qū)向氣體處理裝置3。在一些實施例中，控制構件157安裝在排出端口 156中?？刂茦嫾?57可以包括節(jié)流閥。通過由諸如電機的適當?shù)墓ぞ哒{(diào)整節(jié)流閥上的閥構件的角度，調(diào)節(jié)從第二室15的內(nèi)部150流出的排氣的量。
[0030]風扇組件16配置為產(chǎn)生熱交換介質(zhì)至第二室15的內(nèi)部150的流體。在一些實施例中，風扇組件16定位在側(cè)壁151處。風扇組件16可以包括葉輪161和電機(圖中未示出)以致動葉輪161的旋轉(zhuǎn)。
[0031]應該理解，雖然在圖1中示出的實施例中，排氣端口156和風扇組件16分別位于第二室15的兩個相對的側(cè)壁151和152處，但是本發(fā)明不限于此。在一些實施例中，排氣端口156和風扇組件16分別位于第二室15的兩個相鄰的側(cè)壁處。在一些實施例中，省略風扇組件16。
[0032]對應于通風單元154和155安裝覆蓋模塊17。如圖2所示，在一些實施例中，每個覆蓋模塊17包括覆蓋構件171和諸如電機的驅(qū)動工具172以致動覆蓋構件171。覆蓋構件171可以由選自包括PTFE、玻璃和膜的組的材料制成。在一些實施例中，每個覆蓋模塊17還包括兩個導軌173以引導覆蓋構件171的移動。在一些實施例中，覆蓋構件171能夠完全封閉相應的通風單元154和155。當通風單元154和155由覆蓋構件171完全覆蓋時，不允許氣體或空氣或者允許最小量的氣體或空氣進入第二室15的內(nèi)部150。
[0033]參照圖1，工藝控制器18配置為控制諸如氣體流量、壓力、室溫度、功率和射頻的各種參數(shù)以生成等離子體。這些參數(shù)可以根據(jù)特定應用所需的蝕刻工藝的類型而改變。在一些實施例中，提供控制器18以用于從熱電偶探針14讀取溫度以及控制覆蓋模塊17。
[0034]半導體晶圓5可以由硅或其他半導體材料制成?？蛇x地或額外地，半導體晶圓5可以包括諸如鍺(Ge)的其他元素半導體材料。在一些實施例中，半導體晶圓5由諸如碳化硅(SiC)、砷化鎵(GaAs)、砷化銦(InAs)或磷化銦(InP)的化合物半導體制成。在一些實施例中，半導體晶圓5由諸如硅鍺(SiGe)、碳化硅鍺(SiGeC)、磷砷化鎵(GaAsP)或磷化鎵銦(GaInP)的合金半導體制成。在一些實施例中，半導體晶圓5包括外延層。例如，半導體晶圓5具有位于塊狀半導體上面的外延層。在一些其他實施例中，半導體晶圓5可以是絕緣體上硅(SOI)或絕緣體上鍺(GOI)襯底。
[0035]半導體晶圓5可以具有各種器件元件。在半導體晶圓5中形成的器件元件的實例包括晶體管(例如，金屬氧化物半導體場效應晶體管(M0SFET)、互補金屬氧化物半導體(CMOS)晶體管、雙極結(jié)晶體管(B J T )、高壓晶體管、高頻晶體管、P溝道和/或η溝道場效應晶體管(PFET/NFET)等)、二極管和/或其他適用的元件。實施各種工藝以形成器件元件，諸如沉積、蝕刻、注入、光刻、退火和/或其他合適的工藝。
[0036]圖3是根據(jù)一些實施例的示出用于在可控處理溫度下處理至少一個半導體晶圓5的方法20的流程圖。為了說明，將與圖1、圖2和圖4中示出的示意圖一起描述該流程圖。對于不同的實施例，可以替換或消除描述的一些階段。可以將額外的部件添加到半導體器件結(jié)構。對于不同的實施例，可以替換或消除描述的一些部件。
[0037]在一些實施例中，在處理半導體晶圓5期間產(chǎn)生熱量，并且熱量使得處理裝置I的溫度升高。增大的溫度可以不利地影響半導體晶圓5的處理的結(jié)果。根據(jù)實驗結(jié)果，在對TEOS層進行的等離子體蝕刻工藝中，每1°C溫度的增加導致約0.7Α的每分鐘的蝕刻速率的增加。此外，在對多晶硅層進行的等離子體蝕刻工藝中，每I°C溫度的增加導致約1.96A的每分鐘的蝕刻速率的增加。結(jié)果，對等離子體蝕刻器中的處理溫度的精確控制的缺乏導致嚴重的處理困難并且產(chǎn)生晶圓的低良率。
[0038]為了克服上述問題，提供了控制半導體制造中的處理溫度的方法20。在一些實施例中，方法20開始于操作21，其中，在處理半導體晶圓5之前檢測處理室(諸如處理裝置I的第一室11)的溫度。
[0039]通過熱電偶探針14檢測第一室11的溫度。在一些實施例中，檢測第一室11的TCP窗口 112的溫度。由于TCP窗口 112處的溫度反映第一室11中的有效溫度，所以監(jiān)測TCP窗口 112的溫度幫助理解在工藝中如何處理半導體晶圓5。因此，可以節(jié)約許多半導體晶圓5以降低成本。然而，應該理解，可以對本發(fā)明的實施例作出許多變化和更改。在其他實施例中，檢測側(cè)壁111或底壁113的溫度。在一些實施例中，熱電偶探針14使用穿過介電窗口 112安裝的紅外感測照相機以用于檢測晶圓保持工作臺12的頂面的溫度。
[0040]可以在任何時間監(jiān)測第一室11的溫度，包括在半導體晶圓5的處理期間、在半導體晶圓5的處理之前或在半導體晶圓5的處理之后。在一些實施例中，在將半導體晶圓5發(fā)送至第一室11之前檢測第一室11的溫度，并且當將半導體晶圓5發(fā)送至第一室11時溫度檢測停止。
[0041]方法20繼續(xù)至操作22，其中，實施分析以確定在第一室11中檢測的溫度是否等于處理溫度。在一些實施例中，將來自熱電偶探針14的檢測的信號傳輸至控制器18，并且控制器18比較檢測的信號與預存儲的值以確定在第一室11中檢測的溫度是否達到處理溫度。
[0042]在一些實施例中，處理溫度是特定溫度值?？蛇x地，處理溫度在溫度范圍內(nèi)。如果檢測的溫度在溫度范圍內(nèi)，則控制器18確定檢測的溫度達到處理溫度。如果檢測的溫度超出溫度范圍，則控制器18確定檢測的溫度未達到處理溫度。在一些實施例中，在第一室11中檢測的溫度可以高于或低于預設溫度值約2°C至約4°C。選擇溫度范圍，從而使得可以在不顯著影響處理結(jié)果的溫度范圍內(nèi)處理半導體晶圓5。
[0043]方法20繼續(xù)進行操作23，其中，控制第一室11中的溫度增加的速率。在一些實施例中，通過調(diào)節(jié)第二室15中的熱交換介質(zhì)的流體來控制溫度增加的速率，以使第一室11中產(chǎn)生的熱量消散。
[0044]參照圖4，為了控制第一室11的溫度，在第二室15中生成熱交換介質(zhì)的流體。在一些實施例中，熱交換介質(zhì)的流體31的部分通過風扇組件16流動至內(nèi)部150內(nèi)。此外，熱交換介質(zhì)的流體32和33的另一部分通過通風單元154和155流動至內(nèi)部150內(nèi)。來自通風單元154和155的熱交換介質(zhì)的流體32和33可以通過由氣體處理裝置3產(chǎn)生的真空壓力被動引導至內(nèi)部150內(nèi)。熱交換介質(zhì)可以是第二室15外部的空氣或諸如氦冷卻氣體的冷卻氣體。當熱交換介質(zhì)通過第二室15時，熱量被帶離第一室11，并且將第一室11冷卻至較低的溫度。
[0045]下面描述了根據(jù)一些實施例的用于調(diào)節(jié)第二室15中的熱交換介質(zhì)的流體的細節(jié)。
[0046]在一些實施例中，通過使用覆蓋模塊17，通過改變通風單元154和155的覆蓋面積來調(diào)節(jié)熱交換介質(zhì)的流體。
[0047]例如，當在第一室11中檢測的溫度低于處理溫度時，期望第一室11中的較高的溫度增加的速率。如圖4所示，為了增大溫度增加的速率，控制至少一個覆蓋模塊17以完全打開相應的通風單元154和155以允許盡量多的氣體或空氣流動至內(nèi)部150。由于來自風扇組件16的流體31立即與來自通風單元154和155的流體32和33交匯并且通過排氣端口 156去除，所以僅從TCP窗口 112帶走最少量的熱量。因此在等離子體蝕刻工藝之后，第一室11的溫度增加。
[0048]相反地，當在第一室11中檢測的溫度高于處理溫度時，期望第一室11中的較低的溫度增加的速率。如圖5所示，為了減小溫度增加的速率，控制至少一個覆蓋模塊17以完全關閉相應的通風單元154和155以不允許氣體或空氣或者允許最小量的氣體或空氣流動至內(nèi)部150。由于來自風扇組件16的流體31在內(nèi)部150均勻地傳播并且在被排氣端口 156去除之前在內(nèi)部150停留較長的時間，所以從TCP窗口 112帶走更多的熱量。因此第一室11的溫度降低。
[0049]應該注意，可以獨立地控制覆蓋模塊17，從而使得通風單元154和155的覆蓋面積可以不同。例如，通風單元154的50%的面積由相應的覆蓋模塊17覆蓋，并且通風單元155的25%的面積由另一相應的覆蓋模塊17覆蓋。
[0050]圖6是根據(jù)一些實施例的示出通風單元的覆蓋面積相對于溫度增加的速率的圖。如可以看到的，隨著通風單元154和155的覆蓋面積的增大，第一室11的溫度增加的速率逐漸下降。
[0051]在一些實施例中，隨著通過處理裝置I處理的半導體晶圓5的數(shù)量增加，第一室11的溫度增加的速率逐漸升高。為了控制第一室11的溫度，從而使得該溫度不超過溫度范圍，根據(jù)檢測的溫度動態(tài)地改變通風單元154和155的覆蓋面積。
[0052]例如，在先前的半導體晶圓5的處理期間的通風單元154和155中的每個的覆蓋面積大于在當前的半導體晶圓5的處理期間的通風單元154和155中的覆蓋面積。結(jié)果，限制了第一室11的溫度增加的速率，并且第一室11的溫度受到控制，從而使得第一室11的溫度保持在溫度范圍內(nèi)。
[0053]在一些實施例中，通過改變排氣的量來調(diào)節(jié)熱交換介質(zhì)的流體。在一些實施例中，通過改變由氣體處理裝置3產(chǎn)生的真空壓力調(diào)整排氣流。在較高的真空壓力下，構建了第一室11中的溫度增加的較高速率，反之亦然?？蛇x地，可以通過改變安裝在排氣端口 156中的控制構件157的定位角度來調(diào)整排氣的量。在控制構件157的較大打開比率下，可以從內(nèi)部150去除更多的氣體或空氣，并且因此增大第一室11的溫度增加的速率，反之亦然。
[0054]在一些實施例中，通過調(diào)整風扇組件16的功率來調(diào)節(jié)熱交換介質(zhì)的流體。當以較高的功率致動風扇組件16時，驅(qū)動更多的流體以使來自內(nèi)部150的熱量消散，并且因此第一室11的溫度增加的速率減小。
[0055]在一些實施例中，根據(jù)檢測的溫度，通過來自控制器18的實時信號控制操作23。在一些實施例中，控制器18從光學傳感器熱電偶探針14接收信號，并且比較該信號與預存儲的值，以及然后將信號發(fā)送至覆蓋模塊17、控制構件157、氣體處理裝置3或風扇組件16以增加或減少熱交換介質(zhì)的流體。
[0056]應該理解，用于調(diào)節(jié)上述熱交換介質(zhì)的流體的方法可以一起使用以設置第一室11的TCP窗口 112的期望處理溫度或第一室11的平均溫度。
[0057]例如，如圖7所示，線y5表示通過兩種不同的方法冷卻的TCP窗口112的溫度。其中一種方法包括動態(tài)地調(diào)整通風單元154和155的覆蓋面積。另一種方法包括動態(tài)地調(diào)整從內(nèi)部150去除的排氣，其中，用為原始排氣的量的X倍的量調(diào)整排氣。在通過第一室11處理多個半導體晶圓5之后，TCP窗口 112的溫度保持在基本上一致的溫度。結(jié)果，在沒有額外的昂貴的設備來加熱或冷卻第一室11的情況下實現(xiàn)了恒溫的第一室11。
[0058]方法20繼續(xù)進行操作24，其中，當檢測的溫度已經(jīng)達到處理溫度時，將半導體晶圓5發(fā)送至第一室11內(nèi)并且通過第一室11處理。在一些實施例中，將半導體晶圓5及時裝載到第一室11內(nèi)，并且在正確的處理溫度下立即處理半導體晶圓5。因此，增大了半導體晶圓5的生產(chǎn)量。
[0059]在一些實施例中，在去除先前處理的半導體晶圓5之后，將半導體晶圓5不斷地發(fā)送至第一室11內(nèi)以用于處理。同時，第一室11的溫度增加的速率保持一致。在該情況下，當可以在不同溫度下蝕刻半導體晶圓5的相同狹槽時，處理結(jié)果在可接受的范圍內(nèi)。
[0060]在一些實施例中，第一室11中的溫度增加的速率最大化(例如，完全關閉第一通風單元和最大化排氣真空壓力)。然而，第一室11的溫度仍高于期望的溫度。在該情況下，在從第一室11去除半導體晶圓5和裝載下一個半導體晶圓5期間設置轉(zhuǎn)移空閑時間。在轉(zhuǎn)移空閑時間期間，半導體晶圓在第一室11外部停留等待，直到第一室中檢測的溫度已經(jīng)達到期望的溫度。
[0061]如圖7所示，線y6表示同時通過三種不同的方法冷卻的TCP窗口 112的溫度。除了用于線y5中表示的半導體晶圓5的狹槽的兩種方法之外，在將每個半導體晶圓5裝載至第一室11內(nèi)之前，對半導體晶圓5設置轉(zhuǎn)移空閑時間。如可以看到的，在通過第一室11處理多個半導體晶圓5之后，TCP窗口 112的溫度稍微降低。結(jié)果，可以防止由于高溫引起的半導體晶圓5中的元件的故障。
[0062]在一些實施例中，在第一室11中對半導體晶圓5實施等離子體蝕刻工藝。在等離子體蝕刻工藝期間，將半導體晶圓5固定在晶圓保持工作臺12上。半導體晶圓5通常包括準備好用于諸如高密度等離子體蝕刻工藝的等離子體工藝的圖案化的光刻膠層。
[0063]在一些實施例中，通過RF電源使感應線圈帶電，并且感應線圈生成電場(未示出)。電場使得氣體電離成離子、自由基和電子。帶電電子由電場加速并且撞擊氣體分子，這使得氣體分子離子化(例如，自由電子)。該工藝繼續(xù)并且最終等離子體在第一室11內(nèi)變得自持。
[0064]在一些實施例中，通過連接至RF電源的晶圓保持工作臺12使半導體晶圓5電壓偏置。因此，等離子體中包含的離子以基本上直角導向半導體晶圓5，從而使得可以在半導體晶圓5的未保護部分上實現(xiàn)高度各向異性蝕刻。
[0065]應該理解，第一室11可以由實施其他工藝而不是等離子體蝕刻的其他處理室替換。利用熱交換介質(zhì)的流體來控制處理室的溫度的任何裝置在實施例的精神和范圍內(nèi)。
[0066]提供了用于控制半導體制造中的處理裝置的處理溫度的機制的實施例。允許熱交換介質(zhì)進入以用于冷卻的通風單元的覆蓋面積是可調(diào)整的。結(jié)果，可以動態(tài)地和主動地控制工藝室中的溫度增加的速率。半導體晶圓被適當?shù)靥幚恚⑶揖哂懈玫木鶆蛐?。此外，通過控制裝置中的熱交換介質(zhì)的流體，可以在沒有配備具有恒溫部件的處理裝置的情況下實現(xiàn)恒溫的處理室。因此降低了制造的成本。
[0067]根據(jù)一些實施例，本發(fā)明提供了用于控制半導體制造中的處理溫度的方法。該方法包括檢測配置為處理半導體晶圓的第一室中的溫度。該方法還包括檢測配置為處理半導體晶圓的第一室中的溫度。該方法也包括根據(jù)第一室中的檢測的溫度來控制熱交換介質(zhì)的流體。通過改變第一通風單元的覆蓋面積來控制該流體，第一通風單元允許熱交換介質(zhì)進入第二室。
[0068]在上述方法中，其中，控制所述熱交換介質(zhì)的流體包括:如果所述第一室中的檢測的溫度高于處理溫度，則減小所述第一通風單元的覆蓋面積。
[0069]在上述方法中，其中，控制所述熱交換介質(zhì)的流體包括:如果所述第一室中的檢測的溫度低于處理溫度，則增大所述第一通風單元的覆蓋面積。
[0070]在上述方法中，其中，在所述第二室中產(chǎn)生所述熱交換介質(zhì)的流體包括產(chǎn)生真空壓力以驅(qū)動所述熱交換介質(zhì)的流體流出所述第二室，并且所述方法還包括:根據(jù)所述第一室中的檢測的溫度，通過改變所述真空壓力來控制所述熱交換介質(zhì)的流體。
[0071]在上述方法中，其中，在所述第二室中產(chǎn)生所述熱交換介質(zhì)的流體包括使用風扇組件以將所述熱交換介質(zhì)導入所述第二室內(nèi)。
[0072]在上述方法中，還包括:通過改變第二通風單元的覆蓋面積控制流入所述第二室的所述熱交換介質(zhì)的流體，所述第二通風單元允許所述熱交換介質(zhì)進入所述第二室，其中，所述第一通風單元的覆蓋面積不同于所述第二通風單元的覆蓋面積。
[0073]在上述方法中，其中，改變所述第一通風單元的覆蓋面積包括使用覆蓋模塊以覆蓋所述第一通風單元的部分。
[0074]根據(jù)一些實施例，本發(fā)明提供了一種用于處理半導體晶圓的方法。該方法包括檢測配置為處理半導體晶圓的處理裝置的第一室中的溫度。該方法還包括確定第一室中的檢測的溫度是否已經(jīng)達到處理溫度。如果第一室中的檢測的溫度未達到處理溫度，則通過改變第一通風單元的覆蓋面積控制第一室中的溫度增加的速率。第一通風單元允許熱交換介質(zhì)的流體進入處理裝置以用于冷卻第一室。如果第一室中的檢測的溫度已經(jīng)達到處理溫度，則將半導體晶圓發(fā)送至第一室內(nèi)以用于處理。
[0075]在上述方法中，其中，改變所述第一通風單元的覆蓋面積包括:如果所述第一室中的檢測的溫度高于處理溫度，則減小所述第一通風單元的覆蓋面積。
[0076]在上述方法中，其中，改變所述第一通風單元的覆蓋面積包括:如果所述第一室中的檢測的溫度低于處理溫度，則增大所述第一通風單元的覆蓋面積。
[0077]在上述方法中，其中，控制所述第一室中的溫度增加的速率包括:產(chǎn)生真空壓力以驅(qū)動所述熱交換介質(zhì)的流體流出所述處理裝置，以及根據(jù)所述第一室中的檢測的溫度改變所述真空壓力。
[0078]在上述方法中，其中，控制所述第一室中的溫度增加的速率包括:改變第二通風單元的覆蓋面積，所述第二通風單元允許所述熱交換介質(zhì)的流體進入所述處理裝置以用于冷卻所述第一室。
[0079]在上述方法中，其中，控制所述第一室中的溫度增加的速率包括:改變第二通風單元的覆蓋面積，所述第二通風單元允許所述熱交換介質(zhì)的流體進入所述處理裝置以用于冷卻所述第一室，所述第一通風單元的覆蓋面積不同于所述第二通風單元的覆蓋面積。
[0080]在上述方法中，其中，改變所述第一通風單元的覆蓋面積包括使用覆蓋模塊以覆蓋所述第一通風單元的部分。
[0081]在上述方法中，還包括:將所述半導體晶圓保持在所述第一室外部等待一段時間，直到所述第一室中的檢測的溫度已經(jīng)達到處理溫度。
[0082]在上述方法中，還包括:在去除處理的半導體晶圓之后，不斷地將另一半導體晶圓發(fā)送至所述第一室內(nèi)以用于處理。
[0083]在上述方法中，其中，所述第一室配置為對所述半導體晶圓實施等離子體蝕刻工
-H-
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[0084]根據(jù)一些實施例，本發(fā)明提供了用于處理至少一個半導體晶圓的處理裝置。該處理裝置包括第一室和第二室。第一室用于處理半導體晶圓。第二室連接至第一室。第二室包括用于允許熱交換介質(zhì)進入第二室的通風單元和用于從第二室去除熱交換介質(zhì)的排氣端口。處理裝置還包括:風扇組件，配置為將熱交換介質(zhì)的流體驅(qū)動至第二室內(nèi)。處理裝置也包括:覆蓋模塊，配置為改變通風單元的覆蓋面積。
[0085]在上述處理裝置中，還包括:多個覆蓋模塊，其中，所述第二室包括多個通風單元，并且每個所述通風單元的覆蓋面積由相應的覆蓋模塊獨立地控制。
[0086]在上述處理裝置中，還包括:熱電偶探針，配置為檢測所述第一室中的溫度，并且根據(jù)所述第一室中的檢測的溫度，通過所述覆蓋模塊改變覆蓋面積。
[0087]雖然詳細描述了實施例及它們的優(yōu)勢，但應該理解，在不背離所附權利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，對本發(fā)明可作出各種變化、替代和修改。此外，本申請的范圍不旨在限制于說明書中所述的工藝、機器、制造、物質(zhì)組成、工具、方法和步驟的特定實施例。作為本領域的普通技術人員將容易地從本發(fā)明中理解，根據(jù)本發(fā)明，可以利用現(xiàn)有的或今后將被開發(fā)的、執(zhí)行與在本發(fā)明所述的對應實施例基本相同的功能或?qū)崿F(xiàn)基本相同的結(jié)果的工藝、機器、制造、物質(zhì)組成、工具、方法或步驟。因此，所附權利要求旨在將這些工藝、機器、制造、物質(zhì)組成、工具、方法或步驟包括它們的范圍內(nèi)。另外，每一個權利要求構成一個單獨的實施例，且不同權利要求和實施例的組合都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【主權項】
1.一種用于控制半導體制造中的處理溫度的方法，包括: 檢測配置為處理半導體晶圓的第一室中的溫度； 在第二室中產(chǎn)生熱交換介質(zhì)的流體以冷卻所述第一室，所述第二室連接至所述第一室；以及 根據(jù)所述第一室中的檢測的溫度，通過改變第一通風單元的覆蓋面積來控制所述熱交換介質(zhì)的流體，所述第一通風單元允許所述熱交換介質(zhì)進入所述第二室。2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，控制所述熱交換介質(zhì)的流體包括:如果所述第一室中的檢測的溫度高于處理溫度，則減小所述第一通風單元的覆蓋面積。3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，控制所述熱交換介質(zhì)的流體包括:如果所述第一室中的檢測的溫度低于處理溫度，則增大所述第一通風單元的覆蓋面積。4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，在所述第二室中產(chǎn)生所述熱交換介質(zhì)的流體包括產(chǎn)生真空壓力以驅(qū)動所述熱交換介質(zhì)的流體流出所述第二室，并且所述方法還包括: 根據(jù)所述第一室中的檢測的溫度，通過改變所述真空壓力來控制所述熱交換介質(zhì)的流體。5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，在所述第二室中產(chǎn)生所述熱交換介質(zhì)的流體包括使用風扇組件以將所述熱交換介質(zhì)導入所述第二室內(nèi)。6.根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括: 通過改變第二通風單元的覆蓋面積控制流入所述第二室的所述熱交換介質(zhì)的流體，所述第二通風單元允許所述熱交換介質(zhì)進入所述第二室，其中，所述第一通風單元的覆蓋面積不同于所述第二通風單元的覆蓋面積。7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，改變所述第一通風單元的覆蓋面積包括使用覆蓋模塊以覆蓋所述第一通風單元的部分。8.—種用于處理至少一個半導體晶圓的方法，包括: 檢測配置為處理所述半導體晶圓的處理裝置的第一室中的溫度； 確定所述第一室中的檢測的溫度是否已經(jīng)達到處理溫度； 如果所述第一室中的檢測的溫度未達到處理溫度，則通過改變第一通風單元的覆蓋面積控制所述第一室中的溫度增加的速率，所述第一通風單元允許熱交換介質(zhì)的流體進入所述處理裝置以用于冷卻所述第一室； 如果所述第一室中的檢測的溫度已經(jīng)達到處理溫度，則將所述半導體晶圓發(fā)送至所述第一室內(nèi)以用于處理。9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中，改變所述第一通風單元的覆蓋面積包括:如果所述第一室中的檢測的溫度高于處理溫度，則減小所述第一通風單元的覆蓋面積。10.—種用于處理至少一個半導體晶圓的處理裝置，包括: 第一室，配置為處理半導體晶圓； 第二室，連接至所述第一室并且包括: 通風單元，配置為允許熱交換介質(zhì)進入所述第二室;和 排氣端口，配置為從所述第二室去除所述熱交換介質(zhì)； 風扇組件，配置為將所述熱交換介質(zhì)的流體驅(qū)動至所述第二室內(nèi)；以及 覆蓋模塊，配置為改變所述通風單元的覆蓋面積。
【文檔編號】H01L21/67GK106098588SQ201510793715
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2015年11月18日
【發(fā)明人】蔡弦謙, 李昌盛, 張輔元, 林泓胤, 張文哲, 徐健彬
【申請人】臺灣積體電路制造股份有限公司