[发明专利]用于提供加热的蚀刻溶液的系统

说明书

提供了一种用于对用于在处理室中处理晶片的蚀刻溶液进行独立的温度和水合控制的方法和处理系统。所述方法包括：使蚀刻溶液在循环回路中循环；通过从蚀刻溶液中除去水或添加水来使蚀刻溶液保持在水合设定点；使蚀刻溶液保持在低于蚀刻溶液在循环回路中的沸点的温度设定点；以及将蚀刻溶液分配到处理室中以处理晶片。在一个实施方案中，所述分配包括：将蚀刻溶液分配到处理室中靠近晶片的处理区中；将蒸汽引入从处理室中的晶片移除的外部区；以及用蚀刻溶液和蒸汽处理晶片。

相关申请的交叉引用

依据37C.F.R.§1.78(a)(4)，本申请要求2013年3月15日提交的共同未决的临时申请序列号61/801,072、2014年1月8日提交的共同未决的临时申请序列号61/924,838、2014年1月8日提交的共同未决的临时申请序列号61/924,847、以及2014年1月17日提交的共同未决的临时申请序列号61/928,894的先前申请的权益和优先权。这些申请的全部内容通过引用明确并入本文。

技术领域

本发明涉及将加热的蚀刻溶液提供至用于用加热的蚀刻溶液处理晶片的处理室的领域，更具体地，涉及用于改进加热的蚀刻溶液的温度和含水量(水合度)控制的处理系统和方法。

背景技术

在半导体器件的制造中，酸性蚀刻溶液用于处理和蚀刻晶片。磷酸(H₃PO₄)已被作为蚀刻溶液数十年用于在浸入湿式工作台中来蚀刻氮化硅膜和其他膜。在典型应用中，通过使用在线(in-line)加热器和/或罐壁加热器向磷酸浴加热并且通过向浴中回添加液态水来平衡沸腾中损失的水从而使保持在所需的沸腾条件下。

磷酸通常作为与水的混合物输送至浴中，例如作为85％的磷酸与15％的水的混合物(重量百分比)，在大气压下该混合物在约158℃的温度下沸腾。这样做主要是为了在使用常规的液体化学品分配系统的制造设备中使磷酸的粘度降低至便于输送的蚀刻溶液的水平。使用加热器来使该溶液达到其沸点。当该混合物沸腾时，随着水蒸气被去除以及温度(沸点)上升直到所期望的处理温度(通常160℃或165℃的沸点)，含水量降低。当在此沸腾温度下时，加热器通常在恒定的功率水平下驱动以持续向系统加热并且通过调节水的添加使温度被控制在所期望的设定点。其中浸入有晶片的湿式工作台处理罐是向大气敞开的，所以该溶液的沸腾发生在大气压下。 因为压力是相当恒定的，所以通过保持恒定的温度和沸腾条件，含水量也保持在恒定的水平。

当上述沸点控制被应用到单晶片自旋清洗工具时，产生一系列新挑战。在单晶片工具中，加热的蚀刻溶液通常在具有供应罐、泵、加热器和过滤器的循环回路中循环，并且通过泵加压的加热的蚀刻溶液被从循环回路中汲取，并且加热的蚀刻溶液的受控流通过喷嘴或喷射杆定向并分配到自旋晶片的表面上。当上述用于浸入湿式工作台的沸点控制被用于这样的单晶片工具时，加热的蚀刻溶液的实际物理沸腾不会发生在循环回路中的加热器中，原因是由泵产生的压力抑制了其沸腾。取而代之的是，沸腾会在循环回路中压力减小的其他地方发生。在用加热的蚀刻溶液处理晶片情况下，当磷酸在循环回路中的温度或含水量(水合度)发生相对小的变化时，该沸腾发生的位置或区域会在工具内带来有害作用地改变。另外，除了在跨大晶片上的蚀刻均匀性不足之外，对加热的蚀刻溶液的温度和水合度的不适当控制会导致蚀刻工艺的稳定性差。

发明内容

根据一个实施方案，提供一种用于在处理室中处理晶片的蚀刻溶液的独立的温度和水合控制的方法。该方法包括：使蚀刻溶液在循环回路中循环；通过从蚀刻溶液中除去水或添加水使蚀刻溶液保持在水合设定点；使蚀刻溶液保持在低于蚀刻溶液在循环回路中的沸点的温度设定点；以及将蚀刻溶液分配到处理室中以处理晶片。在一个实施方案中，所述分配包括：将蚀刻溶液分配到处理室中靠近晶片的处理区中；将蒸汽引入到处理室中离开所述晶片的外部区中；以及用蚀刻溶液和蒸汽处理晶片。