[发明专利]半导体晶片的多区域温度控制

说明书

本申请是分案申请，其原案申请的申请号为200910252738.6、申请日为2009年12月09号、发明名称为“半导体晶片的多区域温度控制”。

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺及设备。

背景技术

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)可能不均匀地影响晶片。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。

发明内容

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整。

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。