[發(fā)明專利]濕法刻蝕裝置及其刻蝕方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210496197.3
• 申請(qǐng)日: 2012-11-28
• 公開（公告）號(hào): CN102945802A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧鐳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/311
• 分類號(hào): H01L21/311;H01L21/66
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 陸花

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種濕法刻蝕裝置及其刻蝕方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體制造工藝是一種平面制造工藝，該工藝結(jié)合光刻、刻蝕、沉積、離子注入多種工藝，需要在同一襯底上形成大量各種類型的復(fù)雜器件，并將其互相連接以具有完整的電氣性能。其中，任一工藝出現(xiàn)偏差，都將會(huì)造成電路的性能參數(shù)偏離設(shè)計(jì)值。目前，隨著超大規(guī)模集成電路的器件特征尺寸不斷縮小，集成度不斷提高，對(duì)各步工藝的控制及其工藝結(jié)果的精確度提出了更高的要求。

以刻蝕工藝為例，集成電路制造中，常需要利用刻蝕技術(shù)形成各種刻蝕圖案，如接觸孔、通孔圖形，溝槽隔離圖形或柵極圖形，如果因控制不當(dāng)使上述刻蝕圖形的特征尺寸出現(xiàn)偏差，則將直接影響到電路的性能，降低產(chǎn)品的成品率。

濕法刻蝕是現(xiàn)代半導(dǎo)體制造中不可或缺的一道工藝。所述濕法刻蝕在芯片制造過程中主要有如下作用，其一是清洗晶圓，減少晶圓的污染和缺陷；其二是非選擇性刻蝕某些特定的薄膜，典型性的列舉，如在淺溝槽隔離工藝中氮化硅犧牲層的刻蝕，以及淺溝槽隔離中臺(tái)階高度（step?height）氧化物膜的調(diào)節(jié)刻蝕等。

對(duì)于薄膜刻蝕而言，隨著半導(dǎo)體器件的縮小，對(duì)于刻蝕穩(wěn)定性和精確度的要求越來越高。例如在所述淺溝槽隔離中臺(tái)階高度（step?height）氧化物膜的調(diào)節(jié)刻蝕中，其刻蝕量的多少將直接影響淺溝槽隔離臺(tái)階的高度，而臺(tái)階的高度最終又會(huì)影響器件的性能。因此，精確的控制薄膜的刻蝕量成為半導(dǎo)體器件制造中的一種必然要求。

目前薄膜的刻蝕方法通常是把晶圓浸泡在刻蝕溶液中，通過化學(xué)反應(yīng)腐蝕掉晶圓表面的薄膜。刻蝕時(shí)間根據(jù)需要的刻蝕量除以刻蝕速率預(yù)先得出。但是，所述常規(guī)刻蝕方法具有幾個(gè)缺點(diǎn)：第一、刻蝕速率往往是在沒有圖形的晶圓上取得的，其速率往往與具有圖形的晶圓刻蝕速率不完全一致。因此，最終的刻蝕量往往與目標(biāo)刻蝕量有一定的偏差，影響刻蝕的精度。第二、隨著刻蝕晶圓的增多，刻蝕槽內(nèi)刻蝕溶液的濃度會(huì)發(fā)生變化，而濃度的變化又會(huì)導(dǎo)致實(shí)際刻蝕速率的變化。因此，在刻蝕時(shí)間不改變的情況下，不同批次間的晶圓之間會(huì)有刻蝕量的變化。第三、不同批次的晶圓與晶圓之間膜厚總會(huì)有一定的差異，但是由于刻蝕時(shí)間是預(yù)先計(jì)算好固定不變的，因此濕法刻蝕不能根據(jù)膜厚的不同來調(diào)整刻蝕量，從而導(dǎo)致刻蝕后晶圓間的膜厚差異難以縮小。

為此，尋求一種可精確控制濕法刻蝕工藝的裝置和控制方法成為本領(lǐng)域亟待解決的問題之一。

故針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本案設(shè)計(jì)人憑借從事此行業(yè)多年的經(jīng)驗(yàn)，積極研究改良，于是有了本發(fā)明一種濕法刻蝕裝置及其刻蝕方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)的濕法刻蝕裝置容易因刻蝕速率、刻蝕溶液濃度等因素影響，造成刻蝕精度低，且不同批次晶圓刻蝕的不穩(wěn)定性等缺陷提供一種濕法刻蝕裝置。

本發(fā)明的又一目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，提供一種濕法刻蝕裝置的刻蝕方法。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種濕法刻蝕裝置，所述濕法刻蝕裝置包括：刻蝕槽，所述刻蝕槽容置所述刻蝕溶液；膜厚測(cè)試裝置，所述膜厚測(cè)試裝置采用光學(xué)測(cè)量模式，并可對(duì)位于所述刻蝕槽中的待刻蝕晶圓之指定待測(cè)位置進(jìn)行定位，且對(duì)所述待刻蝕晶圓之指定待測(cè)位置的膜厚在刻蝕過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；刻蝕控制裝置，所述刻蝕控制裝置具有預(yù)定設(shè)置的預(yù)設(shè)膜層厚度，并可將所述膜厚測(cè)試裝置對(duì)所述待刻蝕晶圓之指定待測(cè)位置進(jìn)行監(jiān)控的實(shí)際膜厚和所述預(yù)定設(shè)置的預(yù)設(shè)膜層厚度進(jìn)行比較。

可選地，所述刻蝕槽一側(cè)設(shè)置觀察窗。

可選地，所述膜厚測(cè)試裝置設(shè)置在所述刻蝕槽之觀察窗一側(cè)。

可選地，所述膜厚測(cè)試裝置設(shè)置在所述刻蝕槽之刻蝕溶液內(nèi)。

可選地，所述膜厚測(cè)試裝置用于對(duì)氮化硅、二氧化硅、氮氧化硅的其中之一單層或者其疊加膜層進(jìn)行厚度測(cè)量。

可選地，所述膜厚測(cè)試裝置以大于1Hz的固定頻率的脈沖信號(hào)量測(cè)所述待刻蝕晶圓之指待測(cè)位置的膜厚。

可選地，所述濕法刻蝕裝置用于單枚刻蝕機(jī)臺(tái)或者批刻蝕機(jī)臺(tái)。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明之又一目的，本發(fā)明提供一種濕法刻蝕裝置的刻蝕方法，所述刻蝕方法包括：

執(zhí)行步驟S1：所述膜厚測(cè)試裝置對(duì)所述待刻蝕晶圓之指定待測(cè)位置進(jìn)行定位；

執(zhí)行步驟S2：所述濕法刻蝕裝置對(duì)所述待刻蝕晶圓之指定待測(cè)位置進(jìn)行刻蝕，在刻蝕過程中，所述膜厚測(cè)試裝置對(duì)所述待刻蝕晶圓之指定待測(cè)位置的膜層厚度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；