改善晶圓邊緣缺陷的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及薄膜沉積領(lǐng)域，具體涉及一種改善晶圓邊緣缺陷的裝置，該裝置包括一用于放置晶圓的基座，基座邊緣環(huán)繞設(shè)有吹氣孔；在將晶圓放置在基座上進(jìn)行薄膜沉積工藝時(shí)，通過吹氣孔向晶圓邊緣吹掃氣體，以改善晶圓邊緣表面薄膜厚度的均勻性，減少了由于晶圓邊緣厚度過厚從而容易剝落并掉至集成電路區(qū)所形成的缺陷，有效提高了產(chǎn)品良率，避免了不必要的清洗流程，節(jié)省了人力和物力資源，提升了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。
【專利說明】改善晶圓邊緣缺陷的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及薄膜沉積領(lǐng)域，具體涉及一種改善晶圓邊緣缺陷的裝置。

【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(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。如圖1所示，在經(jīng)過一段時(shí)間的薄膜沉積工藝后，由于邊緣反應(yīng)接觸角更大，因此會沉積厚度較厚的薄膜，而其他區(qū)域的薄膜厚度相比較邊緣位置處則較薄。傳統(tǒng)的晶圓邊緣缺陷控制方法是通過清洗晶圓邊緣的方式把可能的剝落源頭去除，由于需要增加專門的傾斜角度清洗(bevel clean)工藝，因此會增加工藝流程的復(fù)雜性，同時(shí)增加了制造成本。
[0004]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中晶圓在反應(yīng)腔室內(nèi)的示意圖，圖3為現(xiàn)有技術(shù)中加熱基座的示意圖。在腔室150內(nèi)設(shè)置有一具有加熱功能的基座100，基座100上放置有晶圓101。在基座100上設(shè)置有一凹槽(wafer pocket),來放置晶圓101。在沉積過程中，射頻產(chǎn)生等離子氣體(plasma)通入至腔室150內(nèi)，并利用基座100對晶圓101進(jìn)行加熱，以在表面形成一層薄膜。但是在該過程中，晶圓101邊緣的薄膜厚度一般會比較厚，形成圖1所示的結(jié)構(gòu)，隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行，邊緣處的薄膜會越來越厚，進(jìn)而可能產(chǎn)生剝落并有可能掉落至晶圓中的器件區(qū)，進(jìn)而影響產(chǎn)品良率，即便沒有產(chǎn)生剝落，晶圓邊緣的薄膜厚度與中部薄膜厚度由于存在較大的差異性，因此會對其器件性能造成一定影響，而以上都是本領(lǐng)域技術(shù)人員所不愿看到的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種改善晶圓邊緣缺陷的裝置，在進(jìn)行薄膜沉積時(shí)，通過對晶圓邊緣吹掃惰性氣體，來改善晶圓表面沉積薄膜的厚度均勻性，為了實(shí)現(xiàn)該技術(shù)效果，本發(fā)明公開了一種改善晶圓邊緣缺陷的裝置，其包括:一用于放置晶圓的基座，所述基座邊緣環(huán)繞設(shè)有吹氣孔；
[0006]在將晶圓放置在所述基座上進(jìn)行薄膜沉積工藝時(shí)，通過所述吹氣孔向所述晶圓邊緣吹掃氣體，以改善晶圓邊緣表面薄膜厚度的均勻性。
[0007]上述的裝置，其中，所述基座內(nèi)設(shè)置有一空腔，通過所述吹氣孔將空腔內(nèi)的氣體對晶圓邊緣進(jìn)行吹掃。
[0008]上述的裝置，其中，所述空腔外接一氣體輸送管路，所述氣體輸送管路用于輸送惰性氣體至所述空腔內(nèi)。
[0009]上述的裝置，其中，所述惰性氣體為氮?dú)狻?br> [0010]上述的裝置，其中，所述基座邊緣低于所述基座中部區(qū)域。
[0011]上述的裝置，其中，所述基座內(nèi)嵌設(shè)有電極、加熱器和熱電偶，且所述加熱器均勻設(shè)于所述基座內(nèi)。
[0012]上述的裝置，其中，所述吹氣孔以非平行角度對所述晶圓邊緣表面進(jìn)行吹掃。
[0013]上述的裝置，其中，所述吹氣孔以垂直角度對所述晶圓邊緣表面進(jìn)行吹掃。
[0014]采用本發(fā)明所采用的裝置可有效改善在進(jìn)行薄膜沉積工藝中，晶圓邊緣和其他區(qū)域覆蓋的薄膜厚度的均勻性，降低了缺陷的產(chǎn)生，同時(shí)可減少不必要的清洗流程，節(jié)約了人力物力，有利于提升生產(chǎn)效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明及其特征、夕卜形和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯。在全部附圖中相同的標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按照比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。
[0016]圖1為在晶圓表面沉積薄膜后邊緣薄膜厚度大于中部區(qū)域厚度的示意圖；
[0017]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中晶圓在反應(yīng)腔室內(nèi)的示意圖；
[0018]圖3為現(xiàn)有技術(shù)中加熱基座的不意圖；
[0019]圖4為本發(fā)明提供的一種改善晶圓邊緣缺陷的裝置的側(cè)視圖；
[0020]圖5為本發(fā)明提供的一種改善晶圓邊緣缺陷的俯視圖；
[0021]圖6為采用本發(fā)明在晶圓表面沉積薄膜后的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。
[0023]為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的步驟以及詳細(xì)的結(jié)構(gòu)，以便闡釋本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。
[0024]本發(fā)明提供了一種改善晶圓邊緣缺陷的裝置，參照圖4和圖5所示，圖4為該裝置的側(cè)視圖，圖5為該裝置的俯視圖，其包括基座100，該基座100用于放置晶圓101，基座100邊緣環(huán)繞設(shè)有吹氣孔109，在將晶圓放置在基座上進(jìn)行薄膜沉積工藝時(shí)，通過吹氣孔109向晶圓邊緣吹掃氣體，以改善晶圓邊緣表面薄膜厚度的均勻性。
[0025]在本發(fā)明中，一優(yōu)選但并不僅僅局限的實(shí)施方式為，在基座100內(nèi)設(shè)置有一空腔200，通過吹氣孔109將空腔200內(nèi)的氣體對晶圓101的邊緣進(jìn)行吹掃。同時(shí)，該空腔200外接一氣體輸送管路110，通過該氣體輸送管路110可輸送與反應(yīng)腔所進(jìn)行工藝兼容的惰性氣體至空腔200內(nèi)，之后可通過吹氣孔109對基座100上放置的晶圓101的邊緣進(jìn)行吹掃。在此選用惰性氣體可最大程度避免因通入多余的氣體而對反應(yīng)造成負(fù)面影響，同時(shí)也可起到調(diào)節(jié)腔室氣壓及腔室內(nèi)氣體均勻性的作用。在實(shí)際操作過程中，氣體輸送管路110輸送的氣體流量的設(shè)定根據(jù)實(shí)際情況可調(diào)節(jié)，目的是保證晶圓邊緣不沉積薄膜(或盡量少沉積)，同時(shí)晶圓中部區(qū)域的薄膜沉積不受影響。優(yōu)選的，該惰性氣體可選用氮?dú)?N2)，氮?dú)庠缫褢?yīng)用到半導(dǎo)體生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，技術(shù)比較兼容，同時(shí)成本也較低。但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在此選用氮?dú)鈨H僅為一種較佳的實(shí)施方式，在實(shí)際情況中也可采用其他惰性氣體通入對本發(fā)明并無影響，在此不予贅述。
[0026]在本發(fā)明中，一優(yōu)選但并不僅僅局限的實(shí)施方式為，在對晶圓101的邊緣進(jìn)行吹掃時(shí)，吹氣孔109以非平行角度對晶圓101邊緣表面進(jìn)行吹掃，進(jìn)一步優(yōu)選的，吹掃氣體與晶圓101邊緣表面相垂直。通過保證吹掃的氣體與晶圓101邊緣表面相垂直，進(jìn)而加強(qiáng)吹掃氣體對晶圓101表面的吹掃力度。
[0027]請繼續(xù)參照圖4，該基座100的邊緣低于基座100的頂部中部區(qū)域，形成一凸臺，區(qū)別于傳統(tǒng)技術(shù)中的基座100頂面設(shè)置有凹陷(即wafer pocket)，本發(fā)明所采用的基座會更加充分的增加晶圓101邊緣與吹掃氣體的接觸面積，進(jìn)而進(jìn)一步的改善晶圓邊緣的薄膜厚度的均勻性。
[0028]基座100內(nèi)嵌設(shè)有電極(圖中未示出)、加熱器105和熱電偶107。電極通過接地線108接地(GND);加熱器105均勻設(shè)于基座100內(nèi)，并外接加熱線纜106，用于對晶圓101進(jìn)行加熱；并在加熱的過程中，利用熱電偶107來檢測實(shí)時(shí)的溫度，避免由于溫度過高或者過低進(jìn)而影響正常工藝生產(chǎn)。
[0029]圖4所示箭頭方向?yàn)槎栊詺怏w在空腔200內(nèi)流動的方向，在進(jìn)行薄膜沉積工藝時(shí)，同時(shí)通過通氣孔向晶圓101的邊緣吹掃惰性氣體，因此即便隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行，晶圓邊緣的薄膜厚度與中部表面薄膜厚度也不會產(chǎn)生較大的差異性，進(jìn)而有利于降低由于晶圓邊緣的薄膜較厚從而產(chǎn)生剝離并掉落至集成電路區(qū)所形成的缺陷，提升產(chǎn)品良率。
[0030]例如以PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposit1n,等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積)沉積50nm厚度的氮化硅為例，主要反應(yīng)氣體為NH3和SiH4。在傳統(tǒng)的沉積方式下，晶圓的中部區(qū)域?qū)练e50nm左右的氮化硅薄膜，而晶圓邊緣由于反應(yīng)接觸角更大，經(jīng)過測量其厚度為60nm，同時(shí)隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行，經(jīng)過后續(xù)的其它薄膜沉積制程，晶圓邊緣的薄膜就會越來越厚，并逐漸成為缺陷來源，邊緣位置處的薄膜產(chǎn)生剝落并凋落至電路區(qū)(例如靜態(tài)存儲器電路區(qū))，形成了缺陷。而通過本發(fā)明提出的技術(shù)方法，只需在通氣孔對應(yīng)的體輸送管路中流入一定量的氮?dú)猓詫A邊緣進(jìn)行吹掃，進(jìn)而改善晶圓表面各位置處沉積薄膜厚度的均勻性，工藝完成后，形成圖6所示的結(jié)構(gòu)，其邊緣位置處的薄膜厚度不會過厚，進(jìn)而減少了缺陷產(chǎn)生的情況。
[0031]綜上所述，由于本發(fā)明采用了如上技術(shù)方案，在進(jìn)行薄膜沉積時(shí)，通過吹氣孔往晶圓邊緣吹掃惰性氣體，進(jìn)而有效改善在薄膜沉積工藝中，晶圓邊緣所覆蓋的薄膜厚度與晶圓中部薄膜厚度差異性過大的問題，進(jìn)而減少了由于晶圓邊緣薄膜厚度過厚從而容易剝落并掉至集成電路區(qū)所形成的缺陷，有效提高了產(chǎn)品良率，避免了不必要的清洗流程，節(jié)省了人力和物力資源，提升了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。
[0032]以上對本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，其中未盡詳細(xì)描述的設(shè)備和結(jié)構(gòu)應(yīng)該理解為用本領(lǐng)域中的普通方式予以實(shí)施；任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，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方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)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(shí)施例，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。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)對以上實(shí)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(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種改善晶圓邊緣缺陷的裝置，其特征在于，所述裝置包括一用于放置晶圓的基座，所述基座邊緣環(huán)繞設(shè)有吹氣孔； 在將晶圓放置在所述基座上進(jìn)行薄膜沉積工藝時(shí)，通過所述吹氣孔向所述晶圓邊緣吹掃氣體，以改善晶圓邊緣表面薄膜厚度的均勻性。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述基座內(nèi)設(shè)置有一空腔，通過所述吹氣孔將空腔內(nèi)的氣體對晶圓邊緣進(jìn)行吹掃。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述空腔外接一氣體輸送管路，所述氣體輸送管路用于輸送惰性氣體至所述空腔內(nèi)。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述惰性氣體為氮?dú)狻?br> 5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述基座邊緣低于所述基座中部區(qū)域。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述基座內(nèi)嵌設(shè)有電極、加熱器和熱電偶，且所述加熱器均勻設(shè)于所述基座內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述吹氣孔以非平行角度對所述晶圓邊緣表面進(jìn)行吹掃。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述吹氣孔以垂直角度對所述晶圓邊緣表面進(jìn)行吹掃。
【文檔編號】H01L21/67GK104269370SQ201410440477
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月1日
【發(fā)明者】雷通, 桑寧波 申請人:上海華力微電子有限公司