一种晶圆加工装置的制作方法

1.本发明涉及半导体设备技术领域，具体为一种晶圆加工装置。


背景技术：

2.在半导体工艺中，通常晶圆会被按序放在一个晶圆载盒中按照从下至上的顺序进行跑片，这种晶圆盒通常有12槽或者25槽(图一)。每一片晶圆完成工艺后，会从工艺腔体中取出，然后腔体等待下一片晶圆到来。这时的腔体可以不进行任何动作，也可以进行无晶圆等离子体处理，比如使用清洁处理的气体，如氧气来去除工艺过程中腔体内残留的聚合物；也可以使用腔体沉积的气体，如sicl4来保护腔体；无论如何，目的都是使得每一片晶圆在腔体中从工艺开始至结束能够得到几乎相同的周边环境，这样有利于工艺的稳定性。初始晶圆速率低，随着跑片量的增加，速率越来越快的现象，通常被成为“首片效应”。对于低于120度的去胶工艺，这种现象特别明显。对于通氧气类的等离子去胶设备，无论跑片多少，自始至终腔体都处于一个清洁的状态，通常不需要晶圆之间的特殊处理，因此上一片晶圆取出后，腔体就在等待下一片晶圆到来，期间不进行任何等离子处理。
3.虽然腔体始终处于清洁状态，但连续工艺造成的热量积聚是不可避免的，而且大规模量产也不允许等到腔体完全冷却后再进行下一片工艺，影响产出，部分腔体设计了通过水冷来自动控制腔体温度，从而达到每片晶圆工艺温度的稳定性，然而水冷不会遍及的整个腔体，因此腔体的热不稳定性和积累效应始终存在。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种晶圆加工装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种晶圆加工装置，包括：腔室，所述腔室的内部设有载台，所述载台上设有晶圆，所述腔室的外部安装电容匹配器。
6.通过采用上述技术方案，预加热气体进入腔室中，通过启动电容匹配器加电压电离激发气体，产生带电的正离子和活性粒子，带电离子受到电场作用轰击晶圆表面，同时活性粒子通过扩散至晶圆表面进行化学反应，在双重作用下，将晶圆表面的光刻胶以挥发性的生成物排出。
7.优选的，所述腔室的内部固定连接有气体挡板，所述气体挡板上均匀开设有通孔。
8.通过采用上述技术方案，在气体进入腔室时，通过气体挡板进行均匀冲散开，使得气体均匀进入腔室中，避免气体积聚。
9.优选的，所述腔室的顶部连通有进气管，预加热的气体通过进气管加入腔室中。
10.通过采用上述技术方案，通过进气管的设置，便于将预加热气体通过进气管加入腔室中。
11.优选的，所述腔室的底部连通有排气管。
12.通过采用上述技术方案，通过排气管的设置，排气管与真空泵连接，腔室内的气体通过真空泵配合排气管抽出。
13.优选的，还包括晶圆盒，所述晶圆设置于所述晶圆盒的内部。
14.通过采用上述技术方案，通过晶圆盒的设置，对晶圆进行存放。
15.优选的，所述晶圆的个数为25个。
16.通过采用上述技术方案，晶圆的个数为25个设置，便于对晶圆进行批次去胶。
17.优选的，所述电容匹配器的使用功率为1500w
‑
3000w。
18.通过采用上述技术方案，高功率提高了初始晶圆的刻蚀/去胶速率。
19.优选的，向所述进气管中加入气体的压力可以为2
‑
5torr。
20.通过采用上述技术方案，反应气体高压力提高了对初始晶圆的刻蚀/去胶速率，可以产生稳定的跑片工艺。
21.优选的，向所述进气管中加入气体的流量可以为2000
‑
3000sccm。
22.通过采用上述技术方案，反应气体高流量提高了对初始晶圆的刻蚀/去胶速率。
23.优选的，预热处理的时间为后续单片跑片工艺时间的3
‑
5倍。
24.通过采用上述技术方案，提高了对晶圆的去胶效率。
25.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
26.本发明通过跑片前的腔室的预加热，解决了传统热积累造成的刻蚀/去胶速率的不稳定性，能够稳定跑片工艺，提高成品率，减少了研发或者量产过程中的缺陷，节约了大量的人力物力。
附图说明
27.图1为本发明的晶圆加工装置的结构示意图；
28.图2为本发明的晶圆加工装置中晶圆在晶圆盒中的位置结构示意图；
29.图3为本发明的晶圆加工装置中run货片数和速率增加的结构示意图；
30.图4为本发明的晶圆加工装置中cd的变化示意图；
31.图5为本发明的晶圆加工装置中通过对腔室进行预处理解决首片效应的示意图；
32.图6为本发明的晶圆加工装置中带有预处理的工艺跑片流程图；
33.图7为本发明的晶圆加工装置中cyclemode的预处理流程图。
34.图中：1、腔室；2、载台；3、晶圆；4、电容匹配器；5、进气管；6、晶圆盒；7、气体挡板；8、排气管。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.实施例1
37.如图1
‑
图7所示，一种晶圆加工装置，包括：腔室1，腔室1的内部设有载台2，载台2上设有晶圆3，腔室1的外部安装电容匹配器4。
38.如图1，腔室1的内部固定连接有气体挡板7，气体挡板7上均匀开设有通孔，在气体进入腔室1时，通过气体挡板7进行均匀冲散开，使得气体均匀进入腔室1中，避免气体积聚。
39.如图1，腔室1的顶部连通有进气管5，预加热的气体通过进气管5加入腔室1中，通过进气管5的设置，便于将预加热气体通过进气管5加入腔室1中。
40.如图1，腔室1的底部连通有排气管8，通过排气管8的设置，排气管8与真空泵连接，腔室1内的气体通过真空泵配合排气管8抽出。
41.如图1
‑
图2，还包括晶圆盒6，晶圆3设置于晶圆盒6的内部，通过晶圆盒6的设置，对晶圆3进行存放。
42.如图1
‑
图2，晶圆3的个数为25个，晶圆3的个数为25个设置，便于对晶圆3进行批次去胶。
43.如图5，电容匹配器4的使用功率为3000w，高功率提高了初始晶圆3的刻蚀/去胶速率。
44.如图3
‑
图4，向进气管5中加入气体的压力可以为5torr，反应气体高压力提高了对初始晶圆3的刻蚀/去胶速率，可以产生稳定的跑片工艺。
45.如图3
‑
图4，向进气管5中加入气体的流量可以为3000sccm，反应气体高流量提高了对初始晶圆3的刻蚀/去胶速率。
46.如图3
‑
图4，预热处理的时间为后续单片跑片工艺时间的5倍，提高了对晶圆3的去胶效率。
47.实施例2
48.如图1
‑
图2，晶圆3的个数为25个，晶圆3的个数为25个设置，便于对晶圆3进行批次去胶。
49.如图5，电容匹配器4的使用功率为2200w，高功率提高了初始晶圆3的刻蚀/去胶速率。
50.如图3
‑
图4，向进气管5中加入气体的压力可以为3.5torr，反应气体高压力提高了对初始晶圆3的刻蚀/去胶速率，可以产生稳定的跑片工艺。
51.如图3
‑
图4，向进气管5中加入气体的流量可以为2500sccm，反应气体高流量提高了对初始晶圆3的刻蚀/去胶速率。
52.如图3
‑
图4，预热处理的时间为后续单片跑片工艺时间的4倍，提高了对晶圆3的去胶效率。
53.实施例3
54.如图1
‑
图2，晶圆3的个数为25个，晶圆3的个数为25个设置，便于对晶圆3进行批次去胶。
55.如图5，电容匹配器4的使用功率为1500w，高功率提高了初始晶圆3的刻蚀/去胶速率。
56.如图3
‑
图4，向进气管5中加入气体的压力可以为2torr，反应气体高压力提高了对初始晶圆3的刻蚀/去胶速率，可以产生稳定的跑片工艺。
57.如图3
‑
图4，向进气管5中加入气体的流量可以为2000sccm，反应气体高流量提高了对初始晶圆3的刻蚀/去胶速率。
58.如图3
‑
图4，预热处理的时间为后续单片跑片工艺时间的3倍，提高了对晶圆3的去胶效率。
59.参照附图1
‑
7，根据上述技术方案对本方案工作步骤进行总结梳理：
60.本发明在去胶工艺开始跑片前，预加热气体进入腔室1中，通过启动电容匹配器4加电压电离激发气体，产生带电的正离子和活性粒子，带电离子受到电场作用轰击晶圆3表面，同时活性粒子通过扩散至晶圆3表面进行化学反应，在双重作用下，将晶圆3表面的光刻胶以挥发性的生成物通过真空泵配合排气管8抽出，对腔体进行无晶圆3等离子体预热处理，使用高功率、高压力，高流量的工艺条件，提高了初始晶圆3的刻蚀/去胶速率，参考图3，展示了不同功率和时间的预热处理对速率的影响，本发明预处理提高了初始几片的速率，解决了“首片效应”，参考图5，2000w预处理将初始几片拉到了一个高状态，通过降低功率至1500w，达到稳定的跑片工艺，参考图6，显示跑片流程，通常在每批次25片去胶工艺前，对腔体进行无晶圆3预处理一次，参考图7，本发明的预处理可以采取连续打等离子体的方式，也可以采取on
‑
off
‑
on
‑
off的模式，这种plasma开关cycle的模式会更好的预热腔室1，可以提高预热工艺的稳定性。
61.综上：本发明通过跑片前的腔室1的预加热，解决了传统热积累造成的刻蚀/去胶速率的不稳定性，能够稳定跑片工艺，提高成品率，减少了研发或者量产过程中的缺陷，节约了大量的人力物力。
62.本发明中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。