[發明專利]用于蝕刻薄層的方法和設備

在審

• 申請號: 202011458403.2
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112992726A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 高定奭;李在晟;林度延;金局生;鄭暎大;金泰信;李智暎;金源根;鄭智訓;金光燮;許弼覠;史允基;延蕊林;尹鉉;金度延;徐溶晙;金昺槿;嚴永堤
• 申請（專利權）人: 細美事有限公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67;H01L21/306
• 代理公司: 上海和躍知識產權代理事務所(普通合伙) 31239
• 代理人: 尹洪波

本發明公開了用于蝕刻薄層的方法和設備，所述薄層包括形成在基板上的氮化硅。在所述基板上供應包括磷酸和水的蝕刻劑，使得在所述基板上形成液層。通過在所述薄層和所述蝕刻劑的反應來蝕刻所述薄層。測量所述液層的厚度，以在蝕刻所述薄層的同時檢測所述液層的所述厚度的變化。基于所述液層的所述厚度的所述變化來計算所述磷酸和所述水的濃度的變化。基于所述磷酸和所述水的所述濃度的所述變化在所述基板上供應水，使得所述磷酸和所述水的所述濃度變為預定值。

技術領域

本發明涉及一種用于蝕刻薄層的方法和設備。更特別地，本發明涉及一種用于蝕刻和去除形成在基板，諸如硅晶片上的薄層的方法和設備。

背景技術

通常，可以通過在硅晶片上重復執行的制造工藝來制造半導體裝置。例如，可以執行用于在基板上形成薄層的沉積工藝，用于在薄層上形成光致抗蝕劑圖案的光刻工藝，用于圖案化或去除薄層的蝕刻工藝等。

蝕刻工藝分為干蝕刻工藝和濕蝕刻工藝。濕蝕刻工藝分為單晶片類型，其被配置為逐片處理基板；以及批量類型，其被配置為同時處理基板。在單晶片型蝕刻設備中，供應蝕刻劑到旋轉基板上，并且通過在薄層和蝕刻劑之間的反應來去除薄層。通過基板的旋轉來去除由反應產生的蝕刻殘留物和剩余的蝕刻劑。

例如，當在基板上形成包括氮化硅的薄層時，可以由包括磷酸和水的蝕刻劑來去除薄層。為了提高在氮化硅與蝕刻劑之間的反應速度，加熱蝕刻劑并且隨后在基板的中央部分上供應蝕刻劑。蝕刻劑通過基板的旋轉從基板的中央部分朝向基板的邊緣部分擴散，并且反應副產物和蝕刻劑可以由離心力從基板去除。然而，在如上所述的單晶片類型的蝕刻工藝的情況下，存在需要相對大量的蝕刻劑以及蝕刻劑的使用效率差的問題。

發明內容

本發明的實施例提供了一種能夠減少所使用的蝕刻劑的量的用于蝕刻薄層的方法和設備。

根據本發明的一方面，一種蝕刻薄層的方法可以包括在基板上供應包括磷酸和水的蝕刻劑，以便蝕刻形成在基板上的包括氮化硅的薄層，使得在薄層上形成由蝕刻劑的表面張力保持的液層；使用在薄層和蝕刻劑的反應來蝕刻薄層；測量液層的厚度，以在蝕刻薄層的同時檢測液層的厚度的變化；基于液層的厚度的變化來計算磷酸和水的濃度的變化；以及基于磷酸和水的濃度的變化在基板上供應水，使得磷酸和水的濃度變為預定值。

根據本發明的一些實施例，方法還可以包括在供應水之后第二次測量液層的厚度。

根據本發明的一些實施例，方法還可以包括在基板上第二次供應蝕刻劑，使得液層的第二次測量的厚度變為預定值。

根據本發明的一些實施例，基板可以在保持液層的范圍內以低速旋轉。

根據本發明的一些實施例，方法還可以包括將基板加熱至預定溫度，以及在加熱基板之后在基板上供應蝕刻劑。

根據本發明的一些實施例，方法還可以包括在供應水之前將基板冷卻至低于水的沸點的溫度；以及在供應水之后將基板加熱至預定溫度。

根據本發明的一些實施例，在被加熱至預定溫度之后，可以在基板上供應蝕刻劑。

根據本發明的一些實施例，方法還可以包括在基板上供應水，以去除由在薄層與蝕刻劑之間的反應生成的反應副產物和剩余的蝕刻劑；以及旋轉基板以從基板去除反應副產物、剩余的蝕刻劑和水。

根據本發明的另一方面，一種蝕刻薄層的設備可以包括蝕刻劑供應單元，蝕刻劑供應單元被配置為在基板上供應包括磷酸和水的蝕刻劑，以便蝕刻形成在基板上的包括氮化硅的薄層，使得在薄層上形成由蝕刻劑的表面張力保持的液層；厚度測量單元，厚度測量單元被配置為在通過使用在薄層和蝕刻劑之間的反應蝕刻薄層的同時測量液層的厚度；過程控制單元，過程控制單元被配置為檢測液層的厚度的變化，以及基于液層的厚度的變化來計算磷酸和水的濃度的變化；以及水供應單元，水供應單元被配置為基于磷酸和水的濃度的變化在基板上供應水，使得磷酸和水的濃度變為預定值。