[發明專利]一種用于在線監測半導體基片刻蝕過程的監測系統

在審

• 申請號: 202010139230.1
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111370344A
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 劉勝;薛良豪;東芳;王詩兆
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66;H01L21/67
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 齊晨潔

本發明涉及一種用于在線監測半導體基片刻蝕過程的監測系統，包括第一腔室、傳送裝置、抽氣裝置、用于監測刻蝕后陣列基片表面粗糙度的第一監測裝置、用于監測刻蝕后陣列基片外觀形貌的第二監測裝置及用于定性定量監測刻蝕后氣體的第三監測裝置，第一腔室與蝕刻腔連通，抽氣裝置設于蝕刻腔上，傳送裝置用于將陣列基片從蝕刻腔內傳送至第一腔室內，第一監測裝置及第二監測裝置設于第一腔室上，第三監測裝置的進樣口與蝕刻腔連通。本發明提供的監測系統中利用相應的監測裝置對刻蝕后陣列基片待監測區域進行監測，從而實現在線形貌觀測、表面粗糙度等參數，以為刻蝕工藝提供優化指導并進一步提高生產效率和良品率。

技術領域

本發明涉及工藝監測技術領域，尤其涉及一種用于在線監測半導體基片刻蝕過程的監測系統。

背景技術

晶圓的加工制造是半導體制作過程中的重要環節，隨著半導體技術的不斷發展，對半導體晶圓加工能力的要求也日益提高。刻蝕作為半導體晶圓加工制造工藝、微電子IC制造工藝以及微納制造工藝的關鍵步驟，對刻蝕工藝技術設備的性能要求也在不斷提高。目前，為了滿足半導體器件對工藝精度和尺寸日益增長的需求，電感耦合等離子體(ICP)刻蝕技術因其具有刻蝕形貌、刻蝕離子能量、密度可控等優點，常被用于半導體基片的刻蝕工藝中。

半導體基片的ICP刻蝕過程受多種工藝參數的影響，目前，對于半導體基片刻蝕工藝過程的檢測，國內以離線檢測技術為主，在線檢測技術匱乏，無法做到在半導體基片刻蝕過程中對影響刻蝕的各項工藝參數進行在線監測。而采用單一測量儀器在刻蝕工藝過程復雜的制造環境中無法做到高精度測量，不能夠在線監測刻蝕工藝過程，無法為半導體基片的ICP刻蝕工藝技術提供優化指導。

因此，研制出一種ICP工藝技術在半導體基片刻蝕過程中的多功能在線監測裝備，降低儀器使用成本，改善刻蝕工藝效果，確保半導體器件性能，是目前亟需解決的技術問題。

發明內容

針對上述問題，現提供一種用于在線監測半導體基片刻蝕過程的監測系統，旨在在線監測獲得陣列基片的SEM、AFM等圖，以減少生產成本、提升生產效率和良品率。

具體技術方案如下：

一種用于在線監測半導體基片刻蝕過程的監測系統，具有這樣的特征，包括第一腔室、傳送裝置、抽氣裝置、用于監測刻蝕后陣列基片表面粗糙度的第一監測裝置、用于監測刻蝕后陣列基片外觀形貌的第二監測裝置及用于定性定量監測刻蝕后氣體的第三監測裝置，第一腔室與蝕刻腔連通，抽氣裝置設于蝕刻腔上，所述傳送裝用于將陣列基片從蝕刻腔內傳送至第一腔室內，第一監測裝置及第二監測裝置設于第一腔室上，第三監測裝置的進樣口與蝕刻腔連通。

上述的監測系統，還具有這樣的特征，傳送裝置包括傳送平臺，傳送平臺上設有與陣列基片相吻合的通孔，通孔沿傳送平臺的高度方向上、下貫穿傳送平臺的側壁。

上述的監測系統，還具有這樣的特征，第一監測裝置包括激光發生裝置、位于激光發生裝置下方的壓電陶瓷管、位于壓電陶瓷管上方一側的力敏原件及位于壓電陶瓷管上方另一側并用于檢測力敏原件變形量的檢測裝置。

上述的監測系統，還具有這樣的特征，第一監測裝置還包括第一二軸滑臺及頂升組件，第一二軸滑臺設于第一腔室內，力敏原件設于第一二軸滑臺中的縱向滑臺上，壓電陶瓷管設于頂升組件上。

上述的監測系統，還具有這樣的特征，第二監測裝置包括透鏡結構和電子發生結構，透鏡結構設于電子發生結構上，電子發生結構固定于第一腔室的頂部。

上述的監測系統，還具有這樣的特征，第二監測裝置還包括第二二軸滑臺，第二二軸滑臺設于第一腔室內，電子發生結構設于第二二軸滑臺中的縱向滑臺上。

上述的監測系統，還具有這樣的特征，第三監測裝置為氣相質譜聯用儀，氣相質譜聯用儀的進樣口與蝕刻腔連通。

上述的監測系統，還具有這樣的特征，抽氣裝置為冷凝泵。