專利名稱：溫控半導(dǎo)體處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體晶圓或相似工件的表面處理領(lǐng)域，特別涉及一種用于化學(xué)處理半導(dǎo)體晶圓表面，以及清潔、蝕刻和其它處理的裝置。
背景技術(shù)：
晶圓是生產(chǎn)集成電路所用的載體。在實際生產(chǎn)中需要制備的晶圓具有平整、超清潔的表面，而用于制備超清潔晶圓表面的現(xiàn)有方法可分為兩種類別諸如浸沒與噴射技術(shù)的濕法處理過程，及諸如基于化學(xué)氣相與等離子技術(shù)的干法處理過程。其中濕法處理過程是現(xiàn)有技術(shù)采用較為廣泛的方法，濕法處理過程通常包括采用適當(dāng)化學(xué)溶液浸沒半導(dǎo)體晶圓或噴射半導(dǎo)體晶圓等一連串步驟組成。
現(xiàn)有技術(shù)中包含一種采用濕法處理過程對晶圓進(jìn)行超清潔處理的裝置。該裝置中形成有一可以緊密接收并處理半導(dǎo)體晶圓的微腔室部，該微腔室部可處于打開狀態(tài)以供裝載與移除半導(dǎo)體晶圓，也可處于關(guān)閉狀態(tài)以用于半導(dǎo)體晶圓的處理，其中處理過程中可將化學(xué)制劑及其它流體引入所述微腔室部中形成的空腔。所述打開狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)由該裝置中包含的兩個驅(qū)動裝置分別驅(qū)動構(gòu)成所述微腔室的上、下兩個工作表面沿垂直方向的相對移動來實現(xiàn)。在實際使用中發(fā)現(xiàn)，客戶在利用化學(xué)制劑對半導(dǎo)體晶圓進(jìn)行處理時有如下需求第一，在時間角度上調(diào)節(jié)處理速率的需求，也即某些情況下需要化學(xué)制劑對半導(dǎo)體晶圓的處理速率減慢，而另外一些情況下需要化學(xué)制劑對半導(dǎo)體晶圓的處理速率加快，現(xiàn)有裝置僅通過控制化學(xué)制劑流入和流出所述微腔室內(nèi)部空腔的流動速率來獲得化學(xué)制劑對半導(dǎo)體晶圓的處理速率的調(diào)節(jié)是不能夠完全滿足這種需求的；第二，在空間角度上調(diào)節(jié)處理速率的需求，導(dǎo)致該需求的一種原因是化學(xué)制劑通常從一個小孔進(jìn)入所述微腔室部的內(nèi)部空腔，然后沿半導(dǎo)體晶圓與所述微腔室部的空腔內(nèi)壁之間的空隙流動。由于隨著化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，化學(xué)制劑的濃度會逐漸變稀，從而造成了半導(dǎo)體晶圓中靠近化學(xué)制劑入口的部分區(qū)域反應(yīng)速度較快，而遠(yuǎn)離化學(xué)制劑入口的部分區(qū)域則反應(yīng)速度較慢，也即半導(dǎo)體晶圓最終獲得的表面處理效果不均勻。導(dǎo)致該需求的另外一種原因是某些情況下，客戶有意使所述半導(dǎo)體晶圓的表面獲得不均勻的處理，比如對半導(dǎo)體晶圓進(jìn)行蝕刻處理時，需要對半導(dǎo)體晶圓的局部蝕刻效果與其它區(qū)域不同等等。而現(xiàn)有裝置還未能滿足客戶的這類需求。因此有必要提供一種新的解決方案來解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種溫控半導(dǎo)體處理裝置，所述溫控半導(dǎo)體處理裝置具有針對微腔室部不同區(qū)域的溫度控制機制，可以通過對所述微腔室部的多個區(qū)域采用相同或者不同的溫度控制策略，來調(diào)節(jié)所述微腔室部的各個區(qū)域中化學(xué)制劑對半導(dǎo)體晶圓的處理速率。根據(jù)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一種溫控半導(dǎo)體處理裝置，所述溫控半導(dǎo)體處理裝置包括一用于容納和處理半導(dǎo)體晶圓的微腔室部，半導(dǎo)體晶圓被裝載于所述微腔室部內(nèi)形成的空腔中，且半導(dǎo)體晶圓與所述空腔的內(nèi)壁之間形成有供處理流體流動的空隙，所述微腔室部中還包括至少一個供處理流體進(jìn)入所述空腔的入口和至少一個供處理流體排出所述空腔的出口，所述微腔室部還包括有設(shè)置于所述空腔的外圍區(qū)域的溫度控制模塊。進(jìn)一步地，所述溫度控制模塊為形成于所述微腔室部中的一條曲折微通道，所述曲折微通道包括若干條首尾相接并且平行于所述空腔內(nèi)壁的微通道，所述微腔室部中還包括對應(yīng)于所述曲折微通道的導(dǎo)熱媒介入口和導(dǎo)熱媒介出口。進(jìn)一步地，所述溫度控制模塊為形成于所述微腔室部中的若干條平行于所述空腔內(nèi)壁的微通道，所述微腔室部中還包括若干對對應(yīng)于每條微通道的導(dǎo)熱媒介入口和導(dǎo)熱媒介出口。進(jìn)一步地，所述溫度控制模塊為形成于所述微腔室部中的一條曲折微通道，所述曲折微通道沿曲折路徑延伸形成，所述曲折路徑包括至少一條從中心向四周延伸的路徑，所述中心對應(yīng)于所述供處理流體進(jìn)入所述空腔的入口。 進(jìn)一步地，所述曲折路徑為一條螺線路徑或者兩條沿所述中心對稱的螺線路徑。進(jìn)一步地，所述螺線為阿基米德螺線或者費馬螺線。進(jìn)一步地，所述曲折微通道為并列的兩條管狀通道，其中一條管狀通道的導(dǎo)熱媒介入口相鄰與另一條管狀通道的導(dǎo)熱媒介出口。進(jìn)一步地，所述溫度控制模塊包括若干個溫度控制單元，每個溫度控制單元對應(yīng)于所述空腔的不同外圍區(qū)域。進(jìn)一步地，所述溫度控制單元設(shè)置于所述微腔室部內(nèi)的電阻加熱單元或者流體溫控單元，所述流體溫控單元包括一貯液囊和連通所述貯液囊的導(dǎo)熱媒介入口和導(dǎo)熱媒介出□。進(jìn)一步地，所述溫控半導(dǎo)體處理裝置還包括導(dǎo)熱媒介供應(yīng)裝置和導(dǎo)熱媒介收集裝置，所述導(dǎo)熱媒介供應(yīng)裝置，連接于所述導(dǎo)熱媒介入口，用于提供導(dǎo)熱媒介，和所述導(dǎo)熱媒介收集裝置，連接于所述導(dǎo)熱媒介出口，用于收集流經(jīng)所述微通道后的導(dǎo)熱媒介，其中，所述導(dǎo)熱媒介包括加熱流體和制冷流體，所述導(dǎo)熱媒介供應(yīng)裝置中還包括至少一個調(diào)節(jié)閥，所述調(diào)節(jié)閥用于控制所述導(dǎo)熱媒介進(jìn)入所述微通道的流動速率。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中的溫控半導(dǎo)體處理裝置包括如下優(yōu)點第一，通過在所述空腔的不同外圍區(qū)域設(shè)置若干個溫度控制模塊的方式，獲得了針對所述空腔不同區(qū)域的多點溫度控制，從而獲得對所述空腔內(nèi)不同區(qū)域的化學(xué)反應(yīng)速率的調(diào)節(jié)；第二，所述溫度控制模塊可以在所述微腔室部內(nèi)設(shè)置供導(dǎo)熱媒介流動的微通道來實現(xiàn)，利用加熱流體和制冷流體對化學(xué)制劑加熱或者制冷的過程較為柔和；第三，通過以相對于化學(xué)制劑入口為中心的曲折路徑來形成所述曲折微通道，可以采用流經(jīng)所述曲折微通道的導(dǎo)熱媒介自然產(chǎn)生的不同梯度的溫度控制來對不同濃度梯度的化學(xué)制劑造成的反應(yīng)速率差異進(jìn)行補償；第四，采用呈并列雙管狀通道的曲折微通道和相反流向的兩股加熱流體或者制冷流體的流動，可以獲得更好可控性的梯度溫度控制。
結(jié)合參考附圖及接下來的詳細(xì)描述，本發(fā)明將更容易理解，其中同樣的附圖標(biāo)記對應(yīng)同樣的結(jié)構(gòu)部件，其中圖I為本發(fā)明中的微腔室部在一個實施例中的立體示意圖；圖2為本發(fā)明中的下腔室部在一個實施例中的剖切示意圖；圖3為本發(fā)明中的下腔室部在另一個實施例中的剖切示意圖；
圖4為本發(fā)明中的上腔室部在一個實施例中的剖切示意圖；圖5為本發(fā)明中的下腔室部在一個實施例中的剖切示意圖；圖6為本發(fā)明中的雙管狀通道在一個實施例中的外觀示意圖；圖7為本發(fā)明中的下腔室部在一個實施例中的透視示意圖；圖8為本發(fā)明中的流體溫控單元在一個實施例中的外觀示意圖；圖9為本發(fā)明中的半導(dǎo)體處理裝置在一個實施例中處于關(guān)閉位置時的立體示意圖；和圖10為本發(fā)明中的半導(dǎo)體處理裝置在一個實施例中處于打開位置時的立體示意圖。
具體實施方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。為了便于描述本發(fā)明，首先描述作為所述溫控半導(dǎo)體處理裝置的核心部件之一的微腔室部。所述微腔室部內(nèi)形成一用于容納和處理半導(dǎo)體晶圓的空腔。請參考圖1，其示出了本發(fā)明中的微腔室部在一個實施例100中的立體示意圖。所述微腔室部100包括上腔室部120和下腔室部140，所述上腔室部120中形成一上腔室內(nèi)壁及上周邊部分，所述下腔室部140中形成一下腔室內(nèi)壁142及下周邊部分144，所述上腔室內(nèi)壁、上周邊部分、下周邊部分144和下腔室內(nèi)壁142圍繞成一個用于容納和處理半導(dǎo)體晶圓的空腔。所述上腔室部120和所述下腔室部140可以通過諸如立柱、滑軌或者掀開式結(jié)構(gòu)等機械結(jié)構(gòu)的作用或者導(dǎo)引下在一個關(guān)閉位置和一個打開位置之間變化。當(dāng)處于打開位置時，所述上腔室部120和所述下腔室部140互相分離，以便于裝載和移除將要被處理的或者已經(jīng)被處理過的半導(dǎo)體晶圓于所述空腔；當(dāng)處于關(guān)閉位置時，所述上腔室部120和所述下腔室部140對應(yīng)緊密貼合，所述上腔室內(nèi)壁、上周邊部分、下周邊部分144和下腔室內(nèi)壁142圍繞成所述空腔。當(dāng)半導(dǎo)體晶圓被裝載進(jìn)入所述空腔內(nèi)，并且所述空腔處于關(guān)閉位置時，可將化學(xué)試劑及其他流體引入所述空腔以對其內(nèi)的半導(dǎo)體晶圓進(jìn)行分析、清潔、蝕刻及其它處理，并在處理過程中及處理完畢后，將處理后的所述化學(xué)試劑及其它流體引出所述空腔。為了進(jìn)一步地控制所述化學(xué)制劑及其它流體處理所述半導(dǎo)體晶圓時的處理速率，作為本發(fā)明的重點和難點之一，所述半導(dǎo)體處理裝置還在所述微腔室部中設(shè)置有溫度控制模塊。“所述微腔室部中”包括有上腔室部中位于所述上腔室內(nèi)壁的上方位置或在所述下腔室部中位于所述下腔室內(nèi)壁的下方位置。使得所述溫度控制模塊能夠覆蓋于所述空腔的不同外圍區(qū)域，也即所述溫度控制模塊可以對所述空腔的內(nèi)壁以及在所述空腔內(nèi)流動的化學(xué)制劑來分區(qū)域進(jìn)行加熱或者制冷，最終實現(xiàn)利用溫度控制來對化學(xué)反應(yīng)速率在時間上和空間上的調(diào)節(jié)。請參考圖2，其示出了本發(fā)明中的下腔室部140在另一個實施例200中的剖切示意圖。所述下腔室部200包括下基板部202和自所述下基板部202向上延伸而成的圓形下腔室內(nèi)壁，所述圓形下腔室內(nèi)壁的邊緣還向上延伸而成的下凸緣，所述下凸緣形成了下周邊部分。為了獲得對所述空腔的內(nèi)壁以及在所述空腔內(nèi)流動的化學(xué)制劑的加熱或者制冷效果，所述下基板部202 中還包括有溫度控制模塊，所述溫度控制模塊為在所述下腔室部202中形成的供導(dǎo)熱媒介流動的曲折微通道204，所述曲折微通道204包括若干條首尾相接并且互相平行的微通道。也可以說，所述曲折微通道204包括多條首尾依次相接的具有相同間距的平行微通道。所述曲折微通道204所在平面也即圖示剖面與所述下腔室內(nèi)壁平行。所述曲折微通道204的導(dǎo)熱媒介入口設(shè)置于所述下基板部202的第一邊緣位置22 ;所述曲折微通道204的導(dǎo)熱媒介出口設(shè)置于所述下基板部202的第二邊緣位置24。在使用包含所述下腔室部200的溫控半導(dǎo)體處理裝置對半導(dǎo)體晶圓進(jìn)行處理時，可以根據(jù)實際需要將一定溫度的導(dǎo)熱媒介從所述導(dǎo)熱媒介入口 22中注入所述下腔室部200，然后所述導(dǎo)熱媒介在所述曲折微通道204內(nèi)充分完成熱交換后，再從所述導(dǎo)熱媒介出口 24中流出。由于所述曲折微通道204基本覆蓋了所述下腔室內(nèi)壁的大部分區(qū)域，從而可以對所述下腔室內(nèi)壁以及所述下腔室內(nèi)壁與半導(dǎo)體晶圓之間流動的化學(xué)制劑產(chǎn)生加熱或者制冷的效果，也即加快或者減慢了化學(xué)制劑與半導(dǎo)體晶圓表面的反應(yīng)速率。但是應(yīng)當(dāng)意識到，由于所述導(dǎo)熱媒介在所述曲折微通道204內(nèi)流動的過程中熱交換的不斷發(fā)生，所述下腔室內(nèi)壁的各個區(qū)域受到的加熱或者制冷效果其實并不均勻，也即靠近所述導(dǎo)熱媒介入口的加熱或者制冷效果要好于靠近所述導(dǎo)熱媒介出口的。鑒于某些實施例中需要對所述空腔獲得均勻的加熱效果，請繼續(xù)參考圖3，其示出了本發(fā)明中的下腔室部140在另一個實施例300中的剖切示意圖。所述下腔室部300包括下基板部302和自所述下基板部302向上延伸而成的圓形下腔室內(nèi)壁，所述圓形下腔室內(nèi)壁的邊緣還向上延伸而成的下凸緣，所述下凸緣形成了下周邊部分。為了獲得對所述空腔的均勻的加熱或者制冷效果，所述下基板部302中還包括有溫度控制模塊，所述溫度控制模塊為在所述下腔室部302中形成的若干條供導(dǎo)熱媒介流動的、平行于所述下腔室內(nèi)壁的微通道304。在本實施例中，所述若干條微通道304之間互相平行。而且所述下腔室部300中還對應(yīng)于每一條微通道304都形成有一對導(dǎo)熱媒介入口 32和導(dǎo)熱媒介出口 34。也就是說，在一條微通道304中進(jìn)行注入導(dǎo)熱媒介的操作與其它條微通道304是否注入導(dǎo)熱媒介或者注入何種導(dǎo)熱媒介互相獨立且互不干涉。所以在使用包含所述下腔室部300的溫控半導(dǎo)體處理裝置對半導(dǎo)體晶圓進(jìn)行處理時，如果希望獲得對下腔室內(nèi)壁進(jìn)行均勻的加熱，可以將相同溫度的相同導(dǎo)熱媒介從所述導(dǎo)熱媒介入口 32注入各條微通道304中，但是每條微通道304中的導(dǎo)熱媒介流向與相鄰的微通道304中的導(dǎo)熱媒介流向相反。此時，由于相鄰微通道的加熱或者制冷不均勻效果互相抵消，故相對于整個下腔室內(nèi)壁來講，獲得的加熱或者制冷效果較為均勻。綜上所述，通過控制導(dǎo)熱媒介的流速、種類(比如水、氣體)和所述微通道的直徑等因素，可以采用合理的結(jié)構(gòu)和針對不同時間采用合適策略來對所述空腔的內(nèi)壁及所述內(nèi)壁與半導(dǎo)體晶圓之間的化學(xué)制劑進(jìn)行預(yù)期效果的加熱或制冷，通過所述加熱或制冷進(jìn)一步可以調(diào)節(jié)化學(xué)制劑處理半導(dǎo)體晶圓的反應(yīng)速率，可以更好地滿足客戶在時間角度上對所述處理速率的調(diào)整需求。盡管圖2和圖3所示實施例均采用下腔室部作為實施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對有關(guān)上腔室部或者整個微腔室部的類似實施例非常容易地思及，故本文不在累述。為了便于描述本發(fā)明的諸多方面，請聚焦于如下需求由于化學(xué)制劑通常從一個小孔進(jìn)入所述微腔室部內(nèi)，然后沿半導(dǎo)體晶圓與所述微腔室部的空腔內(nèi)壁之間的空隙流動。由于隨著化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，化學(xué)制劑的濃度會逐漸變稀，這種化學(xué)制劑的濃度變化可以表征為一種沿所述化學(xué)制劑入口呈向四周放射性的梯度濃度變化。也即半導(dǎo)體晶圓中靠近化學(xué)制劑入口的部分區(qū)域由于化學(xué)制劑的濃度較高而反應(yīng)速度較快，而遠(yuǎn)離化學(xué)制劑入口的部分區(qū)域則由于化學(xué)制劑的濃度較低而反應(yīng)速度較慢，導(dǎo)致了半導(dǎo)體晶圓最終獲得的表面處理效果不均勻。為了能夠獲得對半導(dǎo)體晶圓表面的均勻處理效果，可以采用一定的梯度溫度控制來補償所述化學(xué)制劑的濃度變化引起的處理效率變化。而該梯度溫度控制的變化起始點可以為所述化學(xué)制劑進(jìn)入所述微腔室部的入口。為了達(dá)到這個目的，所述溫度控制模塊可以為形成于所述微腔室部中的一條曲折微通道，所述曲折微通道沿曲折路徑延伸形成，所述曲折路徑為從中心向四周延伸的路徑，所述中心對應(yīng)于所述化學(xué)制劑入口。 請參考圖4，其示出了本發(fā)明中的上腔室部120在一個實施例400中的局部剖切示意圖。在該實施例中，所述化學(xué)制劑入口為形成于所述上腔室部的中心位置的一個小孔(未示出)。所述上腔室部400包括上基板部402和自所述上基板部402向上延伸而成的圓形上腔室內(nèi)壁404，所述圓形上腔室內(nèi)壁404的邊緣還向上延伸而成的上凸緣406，所述上凸緣406形成了上周邊部分。所述上基板部402中還包括有溫度控制模塊，所述溫控控制模塊為形成于所述上基板部402中的供導(dǎo)熱媒介流動的曲折微通道408，所述曲折微通道408沿一條螺線路徑延伸形成，所述螺線路徑所在平面也即圖示剖面與所述上腔室內(nèi)壁404平行。顯然，所述螺線路徑是沿所述化學(xué)制劑入口為中心且從所述中心向四周延伸的一條曲折路徑。所述曲折微通道408的一個開口設(shè)置于所述上基板部402的背面近中央位置(未示出)，可以作為導(dǎo)熱媒介出口 ；所述微通道408的另一個開口設(shè)置于所述上基板部402的邊緣位置409，可以作為導(dǎo)熱媒介入口。藉由上述結(jié)構(gòu)，當(dāng)利用化學(xué)制劑對半導(dǎo)體晶圓進(jìn)行處理時，可以將合適溫度的諸如熱水之類的加熱流體從所述曲折微通道408的導(dǎo)熱媒介入口注入，并且由所述曲折微通道408的導(dǎo)熱媒介出口流出。由于所述加熱流體對所述上腔室內(nèi)壁的四周位置的加熱效果要優(yōu)于對所述上腔室內(nèi)壁的中央位置的加熱效果，也即所述加熱流體的加熱效果從上腔室內(nèi)壁的四周向中央方向呈梯度遞減，而化學(xué)制劑的濃度是從上腔室內(nèi)壁的中央向四周呈梯度遞減，如果這兩個梯度變化對化學(xué)反應(yīng)速率造成的影響能夠互相抵消，或者說對于所述上腔室內(nèi)壁的各個區(qū)域中，由加熱引起的化學(xué)反應(yīng)速率增加能夠與由化學(xué)制劑濃度變稀引起的化學(xué)反應(yīng)速率減慢互相抵消，則可以使朝向上腔室內(nèi)壁的半導(dǎo)體晶圓表面各處的化學(xué)反應(yīng)速率保持相同或者說均勻。在一些實施例中，如果化學(xué)制劑的濃度變化梯度較為均勻，則所述螺線路徑可以采用阿基米德螺線及費馬螺線等間距較為均勻的螺線。還應(yīng)當(dāng)注意到，如果采用一條螺線路徑生成的曲折微通道，那么流經(jīng)其內(nèi)部的導(dǎo)熱媒介產(chǎn)生的溫度變化幅度只能由所述導(dǎo)熱媒介的流速來進(jìn)行微調(diào)，當(dāng)所述導(dǎo)熱媒介在曲折微通道內(nèi)的流速快時，導(dǎo)熱媒介在所述導(dǎo)熱媒介入口和導(dǎo)熱媒介出口之間的溫度差較?。划?dāng)所述導(dǎo)熱媒介在曲折微通道內(nèi)的流速慢時，導(dǎo)熱媒介在所述導(dǎo)熱媒介入口和導(dǎo)熱媒介出口之間的溫度差較大。盡管如此，通過調(diào)節(jié)所述導(dǎo)熱媒介的流速產(chǎn)生的調(diào)節(jié)幅度還是不能滿足一些應(yīng)用中的需求。請繼續(xù)參考圖5，其示出了本發(fā)明中的下腔室部140在一個實施例500中的剖面示意圖。所述下腔室部500包括下基板部502和自所述下基板部502向上延伸而成的圓形下腔室內(nèi)壁，所述圓形下腔室內(nèi)壁的邊緣還向上延伸而成的下凸緣，所述下凸緣形成了下周邊部分。所述下基板部502中還形成有供導(dǎo)熱媒介流動的第一微通道504和第二微通道506，所述微通道沿雙螺線路徑延伸形成，所述雙螺線路徑所在平面也即圖示剖面與所述下腔室內(nèi)壁平行。所述雙螺線路徑包括第一螺線路徑和與所述第一螺線路徑中心對稱的第二螺線路徑。其中，沿第一螺線路徑延伸生成的第一微通道504的一個開口設(shè)置于所述下基板部502的背面中央位置51，可以作為導(dǎo)熱媒介入口，沿第一螺線路徑延伸生成的第一微通道504的另一個開口設(shè)置于所述下基板部502的第一邊緣位置52，可以作為導(dǎo)熱媒介出口 ；沿第二螺線路徑延伸生成的第二微通道506的一個開口同樣設(shè)置于所述下基板部502的背面中央位置51，但是被作為導(dǎo)熱媒介出口，沿第二螺線路徑延伸生成的第二微通道506的另一個開口設(shè)置于所述下基板部502的第二邊緣位置53，可以作為導(dǎo)熱媒介入口。 上述結(jié)構(gòu)的特點之一是第一螺線路徑和所述第二螺線路徑是中心對稱圖案，使得第一微通道504和第二微通道506實際上在所述下基板部502內(nèi)是交叉存在的。上述結(jié)構(gòu)的特點之二是導(dǎo)熱媒介在從沿所述第一螺線路徑生成的第一微通道504內(nèi)是從中央向四周流動，在從沿所述第二螺線路徑生成的第二微通道506內(nèi)是從四周向中央流動的。而藉由上述結(jié)構(gòu)，可以采用在第一微通道504內(nèi)注入制冷流體，而在所述第二微通道506內(nèi)注入加熱流體的方式，可以獲得針對所述下腔室內(nèi)壁從中心位置指向四周位置的較大幅度的溫度差。相對于圖4所示實施例，本實施例可以獲得更容易控制的更大幅度的梯度溫度調(diào)節(jié)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員已經(jīng)可以思及到，本實施例中的導(dǎo)熱流體的流向、速率和溫度都可以根據(jù)不同的需要來進(jìn)行一定的控制和改變，比如所述第一微通道504內(nèi)和第二微通道506內(nèi)可以都流動同一溫度、同一類型的導(dǎo)熱流體，而且所述第一微通道504內(nèi)和第二微通道506內(nèi)的流向可以都是從四周向中央流動等等，并不一定拘泥于本文描述。當(dāng)然，如果所述曲折微通道不是采用雙螺線的路徑生成時，還可以通過其它實施方式來實現(xiàn)類似圖5的技術(shù)效果，比如可以將圖4所示實施例中的曲折微通道，從只有一股管狀通道修改為并列的雙管狀通道。通過利用相反方向注入不同導(dǎo)熱媒介給予該兩股管狀通道，同樣可以實現(xiàn)上述發(fā)明思想。所述曲折微通道是并列的雙管狀通道的結(jié)構(gòu)示意圖可以參考圖6。綜上所述，在所述微腔室部中通過以相對于化學(xué)制劑入口為中心的曲折路徑來形成所述曲折微通道，可以采用流經(jīng)所述曲折微通道的導(dǎo)熱媒介產(chǎn)生不同梯度的溫度控制來對不同濃度梯度的化學(xué)制劑造成的反應(yīng)速率差異進(jìn)行補償。如果采用呈并列雙管狀通道的曲折微通道和相反流向的兩股加熱流體或者制冷流體的流動，還可以獲得更好可控性的梯度溫度控制。藉由上述技術(shù)方案，可以一定程度上滿足客戶在空間角度上對處理速率的調(diào)整需求。但是有些應(yīng)用場景中，客戶還希望能夠在空間角度上的任一指定位置來獲得期望的處理速率調(diào)節(jié)。為此，請繼續(xù)參考圖7，其示出了本發(fā)明中的下腔室部140在一個實施例700中的透視示意圖。所述下腔室部700包括下基板部702和自所述下基板部702向上延伸而成的圓形下腔室內(nèi)壁，所述圓形下腔室內(nèi)壁的邊緣還向上延伸形成下凸緣，所述下凸緣形成了下周邊部分。所述下基板部702中還包括有溫度控制模塊，所述溫度控制模塊包括若干個溫度控制單元704，所述若干個溫度控制單元704密集均勻設(shè)置于所述下腔室部700內(nèi)，每個溫度控制單元704對應(yīng)于所述下腔室內(nèi)壁的不同區(qū)域，而且每個溫度控制單元704的溫度控制都互相獨立。在一個實施例中，所述溫度控制單元704可以是微型電阻加熱單元。所述微型電阻加熱單元采用電阻通電發(fā)熱的原理進(jìn)行加熱。在另一些實施例中，所述溫度控制單元704可以是流體溫控單元，所述流體溫控單元的結(jié)構(gòu)可以參考圖8所示，所述流體溫控單元800包括一貯液囊820和連通所述貯液囊820的導(dǎo)熱媒介入口 840和導(dǎo)熱媒介出口860，所述導(dǎo)熱媒介入口 840和導(dǎo)熱媒介出口 860可以是直徑較細(xì)的塑料軟管。顯然，在使用包含所述下腔室部700的溫控半導(dǎo)體處理裝置對半導(dǎo)體晶圓進(jìn)行處理時，可以針對指定位置獲得期望的溫度控制效果，從而獲得較為理想的處理速率調(diào)節(jié)效果。另外，所述溫控半導(dǎo)體處理裝置還可以包括導(dǎo)熱媒介供應(yīng)裝置和導(dǎo)熱媒介收集裝置，所述導(dǎo)熱媒介供應(yīng)裝置可以連接于所述導(dǎo)熱媒介入口，用于提供導(dǎo)熱媒介。所述導(dǎo)熱媒介收集裝置可以連接于所述導(dǎo)熱媒介出口，用于收集流經(jīng)所述曲折微通道或者流體溫控單元后的導(dǎo)熱媒介，其中，所述導(dǎo)熱媒介包括加熱流體和制冷流體，所述流體可以是液體或者 氣體。所述導(dǎo)熱媒介供應(yīng)裝置還可以包括至少一個調(diào)節(jié)閥，所述調(diào)節(jié)閥用于控制所述導(dǎo)熱媒介進(jìn)入所述曲折微通道或者流體溫控單元的流動速率，以進(jìn)一步獲得更好的溫度調(diào)節(jié)效果O前文主要著重于所述微腔室部的相關(guān)描述，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，所述微腔室部也可能是其它構(gòu)造和形狀，并不限定于上腔室部和下腔室部這種構(gòu)造類型，只要所述微腔室部能夠形成容納所述半導(dǎo)體晶圓的空腔即可。但是即便所述微腔室部采用上腔室部和下腔室部這種構(gòu)造類型，所述溫控半導(dǎo)體處理裝置也不僅僅包括微腔室部這一主要部件，比如還應(yīng)當(dāng)包括驅(qū)使所述上腔室部和下腔室部在關(guān)閉位置和打開位置之間變換的相應(yīng)機械結(jié)構(gòu)、還應(yīng)當(dāng)包括相應(yīng)的化學(xué)制劑提供裝置以及溫度儀和化學(xué)制劑分析儀等等設(shè)備。所以為了描述所述溫控半導(dǎo)體處理裝置的諸多方面，請結(jié)合參考圖9和圖10，其示出了本發(fā)明中的溫控半導(dǎo)體處理裝置在一個實施例900中分別處于關(guān)閉位置和處于打開位置的立體示意圖。簡單來講，所述溫控半導(dǎo)體處理裝置900包括一個由上腔室部920和下腔室部940形成的用于處理半導(dǎo)體晶圓的微腔室。所述上腔室部920和所述下腔室部940的部分邊緣通過樞接件960相連。當(dāng)所述上腔室部920和所述下腔室部940沿著所述樞接件960旋轉(zhuǎn)而處于一如圖10所示的打開位置時，使得所述上腔室部920中的上腔室板922和所述下腔室部940中的下腔室板942互相分離，以便于裝載和移除將要被處理的或者已經(jīng)被處理過的半導(dǎo)體晶圓于所述微腔室；當(dāng)所述上腔室部920和/或下腔室部940繞所述樞接件960旋轉(zhuǎn)而處于一如圖9所示的關(guān)閉位置時，使得所述上腔室部920中的上腔室板922和所述下腔室部940中的下腔室板942緊密貼合而形成容納和處理半導(dǎo)體晶圓的微腔室。當(dāng)半導(dǎo)體晶圓被裝載進(jìn)入所述微腔室，并且所述微腔室處于關(guān)閉位置時，可將化學(xué)試劑及其他流體引入所述微腔室內(nèi)部以對其內(nèi)的半導(dǎo)體晶圓進(jìn)行分析、清潔、蝕刻及其它處理，并在處理過程中及處理完畢后，將處理后的所述化學(xué)試劑及其它流體引出所述微腔室。同時所述上腔室板922和所述下腔室板942采用可更換的設(shè)計，當(dāng)需要處理不同尺寸的半導(dǎo)體晶圓或者需要獲得不同的加熱或者制冷效果時，可以更換合適的上腔室板922和下腔室板942來滿足需求。上述說明已經(jīng)充分揭露了本發(fā)明的具體實施方式
。需要指出的是，熟悉該領(lǐng)域的技術(shù)人員對本發(fā)明的具體實施方式
所做的任何改動均不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求書的范圍。 相應(yīng)地，本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍也并不僅僅局限于所述具體實施方式
。
權(quán)利要求
1.一種溫控半導(dǎo)體處理裝置，其特征在于，其包括 一用于容納和處理半導(dǎo)體晶圓的微腔室部，半導(dǎo)體晶圓被裝載于所述微腔室部內(nèi)形成的空腔中，且半導(dǎo)體晶圓與所述空腔的內(nèi)壁之間形成有供處理流體流動的空隙，所述微腔室部中還包括至少一個供處理流體進(jìn)入所述空腔的入口和至少一個供處理流體排出所述空腔的出口， 所述微腔室部還包括有設(shè)置于所述空腔的外圍區(qū)域的溫度控制模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的溫控半導(dǎo)體處理裝置，其特征在于，所述溫度控制模塊為形成于所述微腔室部中的一條曲折微通道，所述曲折微通道包括若干條首尾相接并且平行于所述空腔內(nèi)壁的微通道，所述微腔室部中還包括對應(yīng)于所述曲折微通道的導(dǎo)熱媒介入口和導(dǎo)熱媒介出口。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的溫控半導(dǎo)體處理裝置，其特征在于，所述溫度控制模塊為形成于所述微腔室部中的若干條平行于所述空腔內(nèi)壁的微通道，所述微腔室部中還包括若干對對應(yīng)于每條微通道的導(dǎo)熱媒介入口和導(dǎo)熱媒介出口。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的溫控半導(dǎo)體處理裝置，其特征在于，所述溫度控制模塊為形成于所述微腔室部中的一條曲折微通道，所述曲折微通道沿曲折路徑延伸形成，所述曲折路徑包括至少一條從中心向四周延伸的路徑，所述中心對應(yīng)于所述供處理流體進(jìn)入所述空腔的入口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的溫控半導(dǎo)體處理裝置，其特征在于，所述曲折路徑為一條螺線路徑或者兩條沿所述中心對稱的螺線路徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的溫控半導(dǎo)體處理裝置，其特征在于，所述螺線為阿基米德螺線或者費馬螺線。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6任一所述的溫控半導(dǎo)體處理裝置，其特征在于，所述曲折微通道為并列的兩條管狀通道，其中一條管狀通道的導(dǎo)熱媒介入口相鄰與另一條管狀通道的導(dǎo)熱媒介出口。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的溫控半導(dǎo)體處理裝置，其特征在于，所述溫度控制模塊包括若干個溫度控制單元，每個溫度控制單元對應(yīng)于所述空腔的不同外圍區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的溫控半導(dǎo)體處理裝置，其特征在于，所述溫度控制單元設(shè)置于所述微腔室部內(nèi)的電阻加熱單元或者流體溫控單元，所述流體溫控單元包括一貯液囊和連通所述貯液囊的導(dǎo)熱媒介入口和導(dǎo)熱媒介出口。
10.根據(jù)權(quán)利要求2、3、4、5、6和9任一所述的溫控半導(dǎo)體處理裝置，所述溫控半導(dǎo)體處理裝置還包括導(dǎo)熱媒介供應(yīng)裝置和導(dǎo)熱媒介收集裝置， 所述導(dǎo)熱媒介供應(yīng)裝置，連接于所述導(dǎo)熱媒介入口，用于提供導(dǎo)熱媒介，和 所述導(dǎo)熱媒介收集裝置，連接于所述導(dǎo)熱媒介出口，用于收集流經(jīng)所述微通道后的導(dǎo)熱媒介， 其中，所述導(dǎo)熱媒介包括加熱流體和制冷流體，所述導(dǎo)熱媒介供應(yīng)裝置中還包括至少一個調(diào)節(jié)閥，所述調(diào)節(jié)閥用于控制所述導(dǎo)熱媒介進(jìn)入所述微通道的流動速率。
全文摘要
本發(fā)明揭露了一種溫控半導(dǎo)體處理裝置，所述溫控半導(dǎo)體處理裝置包括一用于容納和處理半導(dǎo)體晶圓的微腔室部，半導(dǎo)體晶圓被裝載于所述微腔室部內(nèi)形成的空腔中，且半導(dǎo)體晶圓與所述空腔的內(nèi)壁之間形成有供處理流體流動的空隙，所述微腔室部中還包括至少一個供處理流體進(jìn)入所述空腔的入口和至少一個供處理流體排出所述空腔的出口，所述微腔室部還包括有設(shè)置于所述空腔的外圍區(qū)域的溫度控制模塊。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過在所述空腔的不同外圍區(qū)域設(shè)置若干個溫度控制模塊的方式，獲得了針對所述空腔不同區(qū)域的多點溫度控制，從而獲得對所述空腔內(nèi)不同區(qū)域的化學(xué)反應(yīng)速率的調(diào)節(jié)。
文檔編號H01L21/302GK102903624SQ20111021574
公開日2013年1月30日 申請日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者溫子瑛 申請人:無錫華瑛微電子技術(shù)有限公司