一种提高晶片腐蚀均匀性的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体器件及加工制造领域，更具体地说，涉及一种提高晶片腐蚀均匀性的装置及方法。
【背景技术】
[0002]随着集成电路特征尺寸的不断缩小，对晶片表面氧化膜的清洁度和平整度的要求越来越高，如晶片表面氧化膜厚度超限会直接影响后续工艺的质量，从而导致集成电路芯片的性能变差，使产品良率下降。尽管氧化膜的平整度可以通过改变氧化工艺条件进行控制，但在此工艺后仍需对晶片膜厚的均匀性进一步改善。单片湿法腐蚀由于无交叉污染和可区域腐蚀等优点成为了一种非常重要的提高膜厚均匀性的技术。但随着晶片尺寸的不断增大，精准控制单片湿法腐蚀速率及腐蚀的均匀性也变得越来越具有挑战。
[0003]现有工艺中，利用喷淋臂结构喷射化学药液至旋转的晶片表面，会与晶片表面物质发生化学反应从而腐蚀掉晶片表面不需要的氧化膜或者镀层膜层。但根据目前工艺结果表明，晶片表面各处的腐蚀速率与喷淋臂起喷点的位置密切相关，即起喷点处腐蚀速率高于晶片其他各处，因此导致晶片表面腐蚀速率的均匀性变差，且这种现象会随着腐蚀药液浓度的增大和温度的升高变的越来越严重。若增加晶片表面的腐蚀时间有助于提高晶片表面腐蚀速率的均匀性，但同时势必会导致芯片生产效率的降低。因此，如何在较短的工艺时间内解决晶片腐蚀均匀性差的问题成为本领域技术人员亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种提高晶片腐蚀均匀性的装置及方法，从而解决化学药液在起喷点处腐蚀速率高于晶片其他各处的问题，提高晶片腐蚀均匀性。
[0005]本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种提高晶片腐蚀均匀性的装置，包括用于承载晶片的晶片载具，所述晶片载具可带动晶片旋转至预设旋转速度，还包括第一喷淋臂以及第一喷淋装置，所述第一喷淋装置安装在可带动其旋转和/或升降的第一喷淋臂上;其中，所述第一喷淋装置的长度与所述晶片的半径或直径一致，可在晶片表面瞬时均匀覆盖化学药液，其具有用于盛装化学药液的中空腔体，所述中空腔体的上表面连通用于供给化学药液的第一进液管路，所述第一进液管路上设有第一控制阀以控制化学药液的流通，所述中空腔体的下表面设有若干均匀分布的喷射孔以及第二控制阀，所述第二控制阀同时控制各喷射孔的启闭，以使所述喷射孔喷出的化学药液同时覆盖所述晶片表面。
[0006]优选的，所述第一喷淋装置的形状为长方体、扇形体或圆柱体，当所述第一喷淋装置的形状为长方体时，所述长方体的长度与所述晶片的半径或直径一致；当所述第一喷淋装置的形状为扇形体时，所述扇形体的边长与所述晶片的半径一致；当所述第一喷淋装置的形状为圆柱体时，所述圆柱体的直径与所述晶片的直径一致。
[0007]优选的，所述第一喷淋装置的中空腔体内设有用于感测化学溶液液位高度的液位传感器。
[0008]优选的，所述液位传感器具有显示灯，当化学溶液达到预设液位高度时，所述显示灯亮起。
[0009]优选的，提高晶片腐蚀均匀性的装置还包括第二喷淋臂以及第二喷淋装置，所述第二喷淋装置安装在可带动其旋转和/或升降的第二喷淋臂上，所述第二喷淋装置用于在晶片的一端边缘至另一端边缘之间做往复运动并喷射化学药液。
[0010]优选的，所述第二喷淋装置连通用于供给化学药液的第二进液管路，所述第二进液管路上具有控制化学药液流通的第三控制阀。
[0011]优选的，所述第二喷淋臂上设有速度传感器以及速度调整器，所述速度传感器用于感测所述第二喷淋装置在晶片上方的摆动速率，所述速度调整器用于调整所述第二喷淋装置在晶片上方的摆动速率。
[0012]本发明还提供一种提高晶片腐蚀均匀性的方法，包括以下步骤:
[0013]步骤SO1:提供待清洗的晶片并承载于晶片载具上，晶片载具以预设旋转速度带动晶片旋转；
[0014]步骤S02:将第一喷淋装置从home位置旋转并升降至晶片上方的预设位置，以使所述第一喷淋装置喷出的化学药液可同时覆盖所述晶片的半径或直径范围，同时，关闭喷射孔的第二控制阀，打开第一进液管路的第一控制阀，直至中空腔体内的化学药液达到预设液位高度；
[0015]步骤S03:打开喷射孔的第二控制阀，以使所述喷射孔喷出的化学药液同时覆盖在旋转的晶片表面；
[0016]步骤S04:将第一喷淋装置从预设位置旋转并升降回home位置，再将第二喷淋装置从home位置旋转并升降至晶片上方的预设位置，打开第三控制阀，从晶片的一端边缘至另一端边缘之间做往复运动并喷射化学药液，直至完成晶片表面预设量的腐蚀。
[0017]优选的，所述步骤S02中，当第一喷淋装置的长度与所述晶片的半径一致时，所述第一喷淋装置的一端与所述晶片的边缘对齐，另一端与所述晶片的圆心对齐；当所述第一喷淋装置的长度与所述晶片的直径一致时，所述第一喷淋装置的一端与所述晶片的一端边缘对齐，另一端与所述晶片的另一端边缘对齐。
[0018]优选的，所述步骤S04中，第二喷淋装置晶片上方喷射预设时间的化学药液后，调整所述第二喷淋装置的摆动速率，继续从晶片的一端边缘至另一端边缘之间做往复运动并喷射化学药液。
[0019]本发明提供的一种提高晶片腐蚀均匀性的装置及方法，通过设置第一喷淋装置，使其长度与晶片的半径或直径一致，在喷射化学药液时，伴随晶片高速旋转的状态，可在晶片表面瞬时均匀覆盖化学药液，使得晶片表面各处同时与化学药液产生反应，解决了现有技术中化学药液在起喷点处腐蚀速率高于晶片其他各处的问题，提高了晶片的腐蚀的均匀性，进一步的，在晶片腐蚀过程中，还可通过调整第二喷淋装置的摆动速率，精确控制晶片腐蚀速率，进一步提高晶片的腐蚀均匀性。
【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为本发明中提高晶片腐蚀均匀性的装置优选实施例的结构示意图。
[0022]图中标号说明如下:
[0023]10、晶片载具，20、晶片，30、第一喷淋臂，40、第一喷淋装置，41、第一进液管路，42、第一控制阀，43、喷射孔，44、第二控制阀，45、液位传感器，50、第二喷淋臂，60、第二喷淋装置，61、第二进液管路，62、第三控制阀。
【具体实施方式】
[0024]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0025]上述及其它技术特征和有益效果，将结合实施例及附图对本发明提出的具有金属栅电极的半导体器件及其制造方法进行详细说明。图1为本发明中提高晶片腐蚀均匀性的装置优选实施例的结构示意图。
[0026]请参考图1，本发明提供的一种提高晶片腐蚀均匀性的装置，包括用于承载晶片20的晶片载具10、第一喷淋臂30以及第一喷淋装置40，晶片载具10可带动晶片20旋转至预设旋转速度，晶片载具10包括固定机构以及旋转机构，晶片10被固定在固定机构上，旋转机构带动固定机构做高速旋转运动，第一喷淋装置40安装在可带动其旋转和/或升降的第一喷淋臂30上。
[0027]本实施例中，第一喷淋装置40的长度与晶片20的半径或直径一致，其喷射的化学药液可在晶片表面瞬时均匀覆盖，其具有用于盛装化学药液的中空腔体，中空腔体内设有用于感测化学溶液液位高度的液位传感器45，液位传感器45具有显示灯，当化学溶液达到预设液位高度时，触发显示灯亮起。中空腔体的上表面连通用于供给化学药液的第一进液管路41，第一进液管路41上设有第一控制阀42以控制化学药液的流通，中空腔体的下表面设有若干均匀分布的喷射孔43以及第二控制阀44，第二控制阀44同时控制各喷射孔的启闭，以使喷射孔43喷出的化学药液同时覆盖晶片20表面。
[0028]具体的，第一喷淋装置40的形状包括但不限于长方体、扇形体或圆柱体，当第一喷淋装置40的形状为长方体时，长方体的长度与晶片的半径或直径一致；当第一喷淋装置40的形状为扇形体时，扇形体的边长