[发明专利]用于动态控制湿式蚀刻工艺的温度的方法和设备

说明书

一种通过动态控制选择温度下的硫酸的径向分配来控制晶片表面上的磷酸处理的温度分布的方法，所述方法包括提供基底，其具有在其上形成的层；将第一化学物质和第二化学物质分配在所述层上，同时调节第二化学物质分配的至少一个参数以改变在基底的区域上的蚀刻速率。

本申请要求于2015年9月30日提交的美国临时申请序列号62/235330的优先权，其通过引用整体并入。

技术领域

本发明涉及在磷酸和硫酸的混合物中的半导体表面的湿式蚀刻处理，其通过动态控制硫酸的径向分配来控制半导体晶片表面上的酸的温度分布。

背景技术

半导体表面的湿式处理旨在用于膜移除、基底蚀刻、基底湿式掺杂、表面抛光、污染物移除、表面调节及其组合。磷酸蚀刻是一个完善的工艺(例如，处理在润湿台上的晶片)。已知的工艺采用稳定的操作条件，例如酸沸点。这些工艺提供了氮化物对氧化物的良好选择性(在165摄氏度为35:1)，这可以通过除了使用磷酸之外还使用硫酸和/或水来改进。使用硫酸可以提高氮化物对氧化物的蚀刻选择性，而使用水增加了硅氮化物的蚀刻速率。然而，有时需要长的过蚀刻时间来确保完全的膜移除，导致生产量(throughput)降低并且由于过蚀刻而需要对其他材料的高选择性。高度希望改进半导体表面的湿式蚀刻。

发明内容

本发明提供了对上面讨论的一个或更多个缺点和/或遗漏的解决方案。

更具体地，本发明提供了一种用于通过动态控制在选择温度下的硫酸的径向分配来控制晶片表面上磷酸工艺的温度分布的新方法，以及用于实施所提出的方法的设备。

本发明寻求解决局部和独立控制半导体表面处磷酸浓度和温度的问题。期望的是在半导体表面上提供酸温度分布的显著控制。这是重要的，因为每个晶片的温度分布可以变化以使酸温度与膜蚀刻速率和残余物移除效率直接相关。

本发明提供了控制半导体表面上的酸温度分布的能力。因此，可以使该分布成为平坦的、边缘高、边缘低等，从而局部地调节蚀刻速率以满足工艺需求。

选择蚀刻速率分布以满足工艺需求，例如以补偿例如在边缘处较厚的沉积工艺。在这种情况下，温度分布被调节为边缘高，导致边缘处更高的移除，从而实现待剥离的膜的全部移除，而不需要长的过蚀刻工艺时间。

因此，例如，膜厚度分布确定是为了移除较厚的区域，同时在较薄的区域下不损坏膜而确定。

在一个广泛的方面中，本发明是用于蚀刻基底上的层的方法，包括：提供基底，其具有在其上形成的层；将第一化学物质分配在所述层上；在分配第一化学物质时，单独地将第二化学物质分配在所述层上；在第二化学物质分配期间，在所述基底的区域上调节第二化学物质分配的至少一个参数。

与使用磷酸和硫酸的已知工艺相比，本发明在半导体表面上分配每种酸的独立流，并且控制硫酸的分配位置以在表面上的期望位置处实现期望的温度分布。

本发明的动态控制是通过共同分配硫酸来进行以显著控制工艺温度分布并由此通过由局部硫酸分配引起的局部温度的变化来控制蚀刻速率分布。选择硫酸半径、温度、流量和浓度以实现期望的温度分布，其中选择分配位置以实现晶片上的温度分布。对每个晶片动态定制温度分布以使每个蚀刻速率分布也被定制。这导致过蚀刻时间的减少并因此提高了生产量。术语过蚀刻具有其在半导体加工领域中的普通含义。

具体实施方式

一般而言，对每个晶片定制温度分布，这导致每个晶片的定制蚀刻速率分布。这允许减少过蚀刻时间，从而提高生产量。与传统加工相比，选择性要求被放宽。选择硫酸分配比率、温度、流量和浓度以获得每个晶片的期望温度分布，其中选择分配位置以实现晶片上的温度分布的期望蚀刻分布。在本发明中，硫酸与磷酸以选择的晶片半径共同分配以显著控制工艺温度分布。

因此，蚀刻速率分布由局部硫酸分配引起的局部温度的变化来控制。本发明允许操作者根据基于晶片轮廓的期望结果产生恒定的温度或可变的温度。