半导体晶片的多区域温度控制制造技术

一种设备包括配置用来执行离子注入工艺的处理室。在处理室内部提供冷却滚筒或静电盘被。冷却滚筒或静电盘被配置用来支撑半导体晶片。冷却滚筒或静电盘具有多个温度区。每个温度区包括位于冷却滚筒或静电盘内部或者与冷却滚筒或静电盘邻近的至少一个流体管道。提供至少两个冷却剂源，每个冷却剂源流体连接到对应的流体管道的一个上，并被配置以在离子注入工艺过程提供对应不同的冷却剂到多个温度区中一个对应的区域中。冷却剂源分别包括不同的冷却或冷冻单元。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造工艺及设备。
技术介绍
半导体芯片制造工业一直为减少成本而努力，减少每个芯片的产品成本的其中一 个主要策略是转向使用较大直径的半导体晶片。目前的半导体代工厂基本上使用200mm(8 英寸)和300(12英寸)的硅晶片(wafer)。通过转向使用450mm的晶片，从每个晶片生产 的管芯(die)(相同尺寸)的数量将大概以晶片面积增长的比例增加。因此，450mm晶片能 够生产的芯片是300mm晶片的2. 25倍。处理较大晶片引起了机械的挑战。其中一个提供具有高产量的可靠处理的方法是 严格控制处理条件。由于450mm晶片具有较大的直径和表面面积，因此更难于在处理时达 到并维持整个晶片一致的环境。例如，在特定温度下执行一些处理步骤。如果将加热或冷 却施加到晶片上分离的位置，则加热点或冷却点可能出现在晶片上。此外，加热和冷却的次 级来源(例如辐射热转化的或者来自室壁的)可能不均勻地影响晶片。如果晶片温度在整 个晶片上不一致，接着可能在各个处理步骤中发生局部变化，导致管芯内部的变化以及晶 片内部的(管芯之间)变化，例如线宽变化。
技术实现思路
在一些实施例中，一种设备包括配置用来执行离子注入工艺的处理室。在处理室 内部提供有静电盘被。静电盘被配置用来支撑半导体晶片。该静电盘具有多个温度区。每 个温度区包括位于静电盘内部或者与静电盘邻近的至少一个流体管道。提供至少两个冷却 剂源，每个冷却剂源流体连接到对应的流体管道的一个上，并被配置在离子注入工艺过程 中提供对应不同的冷却剂到多个温度区中对应的一个中。冷却剂源分别包括不同的冷却或 冷冻单元。在一些实施例中，一种方法包括对由静电盘支撑的半导体晶片上执行离子注入 工艺。将第一和第二不同冷却剂流体提供到位于静电盘中或者与静电盘邻近的对应第一和 第二流体管道中，第一和第二流体管道对应静电盘的第一和第二区域，从而在所述离子注 入工艺中对邻近静电盘的第一和第二区域的所述晶片的第一和第二部分对应的晶片温度 进行独立控制。在一些实施例中，一种方法包括在位于第一半导体衬底上的薄膜材料的第一薄膜 中蚀刻电路图案。在多个位置测量所述电路图案的临界尺寸。基于所述测量的临界尺寸， 对形成第二半导体衬底上该薄膜材料的第二薄膜的单晶片室进行调整，从而局部调整所述 第二薄膜的厚度。使用所述调整单晶片室在所述第二半导体衬底上形成所述第二薄膜。在一些实施例中，一种设备包括处理器，所述处理器用于接收在电路图案中各个 位置的多个临界尺寸测量，所述电路图案通过对第一半导体衬底上包括薄膜材料的薄膜蚀 刻而成。单晶片室被提供用于形成位于第二半导体衬底上的该薄膜材料的第二薄膜。所述单晶片室响应所述处理器输出的控制信号，以基于所述临界尺寸测量对所述第二薄膜的厚 度进行局部调整。在一些实施例中，一种设备包括处理室，所述处理室被配置用于执行衬底涂覆或 光致抗蚀剂显影的步骤。所述处理室具有用来支撑半导体衬底的加热台，所述加热台具有 多个独立可移动的加热元件。提供控制器用于控制对所述可移动加热元件位置的独立调iF. ο在一些实施例中，一种方法包括测量加热台支撑的第一半导体衬底上多个位置的 临界尺寸。通过所述加热台上多个独立可控加热元件对提供热量到第二衬底的位置进行调 整。所述调整基于所述测量的临界尺寸。在对所述第二衬底进行涂覆或者对所述第二衬底 上光致抗蚀剂进行显影的同时，在所述位置将热量提供到所述第二衬底上。附图说明图1为半导体处理工具的示意图；图2为图1的冷却滚筒的示意图；图3为图2的冷却滚筒的侧视示意图；图4为图3所示冷却滚筒的变化；图5为具有薄膜淀积室的工具的示意图；图6为图5所示工具的处理示意图，该图显示了前馈和反馈；图7为图5的工具中执行处理的流程图；图8A为涂层机或显影机中使用的热板的平面图；图8B为图8A的热板的示意图，并具有加热元件以及加热元件的控制器；图9为处理工艺流程线的方框图；图10为用于图9工艺的控制系统方框图；图11为在涂层机中具有独立温度控制的处理流程图；图12为在显影机中具有独立温度控制的处理流程图；以及图13为替代加热装置的示意图。具体实施例方式应结合附图阅读示意性实施例说明，其中附图被认为是整个说明书的一部分。在 说明书中，例如“下面的，，、“上面的，，、“水平，，、“垂直”、“上方”、“下方”、“向上”、“向下，，、“上 部”、“底部”及其派生词(例如“水平地”、“向下地”、“向上地”等)等相关术语应当被构造 用来参考下文中讨论的附图中描述或显示的方位。这些相关术语仅为了方便描述，并不需 要以特定的方向构造或操作设备。关于附着、连接等术语，例如“连接”以及“互连”，用来指 示结构直接地或通过中间结构间接地固定或结合到另一个结构上的关系，以及指示活动性 或固定附着或关联，除非有其他的表述。图1显示了注入工具100。该工具100具有晶片转移室102，晶片转移室102将晶 片保持在密封的真空环境中。多个预备室104可连接到晶片转移室102。预备室104可通 至大气压。配置预备室104以从四个装载口大气传送模块114，或者从其他机械装置接收晶 片105。然后对预备室104密封关闭并且将其抽空为真空压力。接着，在不干扰晶片转移室102中真空或工艺流程的情况下，可将晶片105转移到晶片转移室102中。将晶片105从晶 片转移室102转移到处理室112的处理冷却滚筒(platen)或者静电盘(e-chuck) 106中。 通过多个冷却剂对处理冷却滚筒platen或者静电盘106进行冷却，多个冷却剂由用于冷却 到较低温度的第一冷冻机(压缩机)103、第二冷冻机113以及第三冷冻机123在冷却线中 提供。处理室112具有扫描马达108，扫描马达108产生用于注入工艺步骤的离子束110。通过用离子束轰击晶片105来执行注入工艺。由离子注入导致的衬底损伤可产生 结漏。低温的离子注入工艺将减少衬底损伤，从而消除射程末端(end-of-rangejOR)缺陷 (位于无定形层和晶体层之间的界面处)。离子的低温注入轰击在目标晶体中产生完整的 无定形区域，即其中没有特定晶体结构存在的区域。在低温注入之后执行的退火促进注入 的区域1，即由轰击离子穿透的深度y表示的层，再结晶到类似外延生长部份的层中，将这 种技术命名为“固相外延”。低注入温度应当在整个晶片上一致。本专利技术已确定，当传统冷却滚筒用于低温离子注入时，晶片的温度变化，并且其大 概是晶片上径向位置的函数。例如，如果在晶片的中心提供冷却气体，该中心将具有最低的 温度，并且晶片的周边将具有最高的温度。在这样的配置中，随着晶片半径增加到450mm，晶 片中心与周边之间的潜在温度差可能更大。这能够导致整个晶片非均勻的晶体结构，从而 导致不均勻的器件性能。图2为示意性的处理室112的多区域冷却滚筒或e-chuckl06的更详细视图。冷 却滚筒或e台106适用于注入工艺过程中的晶片内部温度控制。通过在注入过程中对整个 晶片提供均勻且期望的温度，可能能够改善临界尺寸(⑶)的均勻性，这使得改善晶片内部 结漏性能以及阈值电压均勻性成为可能，并且可能减少或消除镍管道(piping)缺陷。处理室112内部的冷却滚筒或e-chuckl06被配置用来支撑半本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：在位于第一半导体衬底上的薄膜材料的第一薄膜中蚀刻电路图案；在多个位置对所述电路图案的临界尺寸（ＣＤ）进行测量；基于所述测量的临界尺寸，对形成在第二半导体衬底上所述薄膜材料的第二薄膜的单晶片室进行调整，从而局部地调整所述第二薄膜的厚度；以及使用所述调整单晶片室在所述第二半导体衬底上形成所述第二薄膜。

【技术特征摘要】
US 2009-2-13 12/370,746一种方法，包括在位于第一半导体衬底上的薄膜材料的第一薄膜中蚀刻电路图案；在多个位置对所述电路图案的临界尺寸(CD)进行测量；基于所述测量的临界尺寸，对形成在第二半导体衬底上所述薄膜材料的第二薄膜的单晶片室进行调整，从而局部地调整所述第二薄膜的厚度；以及使用所述调整单晶片室在所述第二半导体衬底上形成所述第二薄膜。2.如权利要求1所述的方法，还包括对加热滚筒的多个温度区进行单独控制，所述加热滚筒支撑位于所述单晶片室中的所 述第二半导体衬底，所述第二半导体衬底中淀积有所述第二薄膜。3.如权利要求2所述的方法，其中，所述多个温度区具有各自不同的加热元件，并且所 述控制步骤包括分别控制向所述加热元件提供的能量。4.如权利要求1所述的方法，其中，所述调整步骤包括如果所述第一薄膜的临界尺寸小于预期尺寸，则增加所述衬底温度区中的加热能量， 以增加所述第二薄膜的厚度；以及如果所述第一薄膜的临界尺寸大于所述预期尺寸，则减少所述温度区中的加热能量， 以减少所述第二薄膜的厚度。5.一种设备，包括控制器，所述控制器用于接收第一半导体衬底上在电路图案中各个位置的多个临界尺 寸测量，所述电路图案是由蚀刻包含薄膜材料的薄膜得到的；单晶片室，所述单晶片室用于在第二半导体衬底上形成所述薄膜材料的第二薄膜，所 述单晶片室响应来自所述控制器的控制信号，以根据所述临界尺寸测量对所述第二薄膜的 厚度进行局部调整。6.如权利要求5所述的设备，其中，所述单晶片室具有支撑所述第二半导体衬底的滚 筒，所述滚筒具有多个独立可控的温度区。7.如权利要求6所述的设备，其中所述滚筒的每个温度区上具有至少一个加热元件， 且所述处理器被配置用来控制所述加热元件执行以下操作，如果所述第一薄膜的临界尺寸小于预期尺寸，则增加所述温度区中的加热能...

【专利技术属性】
技术研发人员：张钧琳，吴欣贤，魏正泉，杨棋铭，陈其贤，叶俊林，林日泽，王若飞，范明煜，牟忠一，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]