一种湿法刻蚀系统及湿法刻蚀终点判断方法与流程

本发明属于半导体集成电路制造领域，涉及一种湿法刻蚀系统及判断方法。

背景技术：

1、湿法刻蚀是通过特定的药液与被刻蚀的材料发生化学反应，达到图形转移的目的。湿法刻蚀一般伴有放热现象，并且具有各向同性的特点(硅集成电路工艺基础，关旭东编著)。与干法刻蚀相比，湿法刻蚀具有更高的选择比，而且工艺简单。因此，湿法刻蚀在线宽大于3微米的领域，仍然有广泛的应用。

2、目前湿法刻蚀都是通过控制刻蚀时间来判断刻蚀的终点，即用被刻蚀材料的厚度除以该材料在所用药液中的刻蚀速率得到被刻蚀材料刻蚀时间，然后再加上一定的过刻蚀时间，被刻蚀材料的刻蚀时间与过刻蚀时间之和作为最终的刻蚀时间。实际生产中，刻蚀时间很少会变动。但药液随着使用的进行，药液中的有效成分发生变化及有效成分的分布不均匀，与晶圆接触的各部分药液的刻蚀速率也随之变化，且刻蚀的过程中也会产生放热的现象，继而加剧各部分刻蚀材料的刻蚀速率的波动，导致刻蚀的终点难以判断。同时在湿法刻蚀过程中，刻蚀速率的波动，使在药液同一使用周期内不同时间点加工出的产品品质，如线宽、留膜厚度、孔深度等，就存在一定的差异，从而使刻蚀得到的产品质量较差。

3、因此，急需寻找一种能够便捷判断湿法刻蚀终点并提升刻蚀品质的湿法刻蚀系统。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种湿法刻蚀系统及湿法刻蚀终点判断方法，用于解决现有技术中湿法刻蚀的品质差及刻蚀终点判断困难的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供了一种湿法刻蚀系统，包括：

3、循环模块，包括循环槽及两端分别与所述循环槽连通的第一管路，所述第一管路上设有间隔预设距离的离子浓度检测装置和循环泵；

4、晶圆处理系统，包括晶圆处理单元及储液槽，所述晶圆处理单元通过第二管路及第三管路分别与所述循环槽和所述储液槽连通，所述第二管路上设有间隔预设距离的温度控制器及第一副产物检测装置，所述第三管路上设有第二副产物检测装置，所述储液槽通过第四管路与所述循环槽连通，所述晶圆处理单元中设有温度检测装置；

5、中央控制系统，发出输送指令、晶圆处理指令及补液指令，并实时收集所述离子浓度检测装置、所述第一副产物检测装置及所述第二副产物检测装置反馈的信息，且所述补液指令是基于所述离子浓度检测装置反馈的刻蚀剂的浓度信息发出；

6、厂务系统，通过第五管路及第六管路分别与所述循环槽连通，所述厂务系统用于按预设比例配制所述刻蚀剂和接收所述中央控制系统发出的补液指令并进行补液，且所述厂务系统将配制完成的所述刻蚀剂或补液后的所述刻蚀剂通过第五管路输送至所述循环槽。

7、可选地，所述循环泵从所述第一管路的一端抽取所述循环槽中的所述刻蚀剂，并将所述刻蚀剂从所述第一管路的另一端输送进所述循环槽中。

8、可选地，所述温度检测装置用于检测晶圆处理过程中的晶圆背面的温度信息并实时反馈给所述中央控制系统。

9、可选地，所述中央控制系统基于所述温度检测装置反馈的温度信息控制所述温度控制器工作。

10、可选地，晶圆处理过程中产生的副产物溶于所述刻蚀剂，所述第一副产物检测装置检测流经所述第二管路的所述刻蚀剂中的副产物的浓度，所述第二副产物检测装置检测从所述晶圆处理单元中流出的所述刻蚀剂中副产物的浓度。

11、可选地，所述第一副产物检测装置包括离子浓度计；所述第二副产物检测装置包括离子浓度计。

12、可选地，晶圆处理过程中产生的副产物不溶于所述刻蚀剂，所述第二副产物检测装置检测晶圆处理过程中产生的副产物的增量。

13、本发明还提供了一种湿法刻蚀系统，包括以下步骤：

14、提供一上述所述的湿法刻蚀系统，并通过所述中央控制系统向所述厂务系统发出送液指令；

15、所述厂务系统接收所述送液指令并基于所述第五管路将所述刻蚀剂输送至所述循环槽中，所述循环泵启动；

16、所述中央控制系统检测到所述离子浓度检测装置实时反馈的离子浓度信息在预设时长内处于预设波动范围内时，所述中央控制系统向所述厂务系统与所述晶圆处理系统中的所述晶圆处理单元分别发送晶圆处理指令；

17、所述厂务系统接收所述晶圆处理指令后，利用所述第六管路向所述循环槽中施加压力，使所述刻蚀剂通过所述第二管路输送至所述晶圆处理单元，所述晶圆处理单元接收到所述晶圆处理指令后对待处理晶圆进行处理；

18、所述中央控制系统基于所述第一副产物检测装置及所述第二副产物检测装置实时反馈的副产物信息绘制副产物差值变化曲线，并基于所述差值变化曲线判断湿法刻蚀的终点。

19、可选地，在晶圆处理的过程中，所述离子浓度检测装置在所述预设时长内反馈的离子浓度峰值或谷值超出所述预设波动范围时，所述中央控制系统向所述厂务系统发送补液指令。

20、可选地，在晶圆处理的过程中，所述中央控制系统基于所述温度检测装置反馈的晶圆表面温度分布情况，调控湿法刻蚀的刻蚀参数。

21、如上所述，本发明的湿法刻蚀系统及湿法刻蚀终点判断方法通过对湿法刻蚀系统的改进，将所述循环模块、所述厂务系统及所述中央控制系统的结合，通过所述循环模块中的所述离子浓度检测装置实时检测所述刻蚀剂中有效成分的浓度，利用所述中央控制系统处理所述离子浓度检测装置反馈的实时离子浓度信息并控制所述厂务系统进行补液，以调整所述刻蚀剂的浓度，保证了所述刻蚀剂的浓度的稳定，有效避免了所述刻蚀剂周期内有效成分波动或不同批次的所述刻蚀剂的有效成分波动及其他因素波动引起的产品品质差异；在所述晶圆处理系统中的所述第二管路上设置温度控制器及于所述晶圆处理单元中设置所述温度检测装置，通过所述厂务系统、所述晶圆处理系统及所述中央控制系统的结合，利用所述晶圆处理系统中的所述温度检测装置实时检测晶圆处理过程中晶圆背面的温度分布信息并反馈给所述中央控制系统进行处理，所述中央控制系统基于晶圆背面的温度分布信息向所述厂务系统及所述晶圆处理系统发送指令，以调控刻蚀参数，使晶圆背面与所述刻蚀剂接触的部分的刻蚀速率相同，保证了刻蚀的质量。此外，分别在所述刻蚀剂流入及流出所述晶圆处理单元的所述第二管路和所述第三管路上设置所述第一副产物检测装置与所述第二副产物检测装置，通过所述第一副产物检测装置及所述第二副产物检测装置分别检测刻蚀前后，所述刻蚀剂中的副产物量，并于所述中央控制系统中显示刻蚀前后的所述副产物差值变化曲线，由于晶圆背面的刻蚀速率相同，通过所述副产物差值变化曲线，可以便捷的判断湿法刻蚀的终点，具有高度产业利用价值。

技术特征：

1.一种湿法刻蚀系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的湿法刻蚀系统，其特征在于：所述循环泵从所述第一管路的一端抽取所述循环槽中的所述刻蚀剂，并将所述刻蚀剂从所述第一管路的另一端输送进所述循环槽中。

3.根据权利要求1所述的湿法刻蚀系统，其特征在于：所述温度检测装置用于检测晶圆处理过程中的晶圆背面的温度信息并实时反馈给所述中央控制系统。

4.根据权利要求3所述的湿法刻蚀系统，其特征在于：所述中央控制系统基于所述温度检测装置反馈的温度信息控制所述温度控制器工作。

5.根据权利要求1所述的湿法刻蚀系统，其特征在于：晶圆处理过程中产生的副产物溶于所述刻蚀剂，所述第一副产物检测装置检测流经所述第二管路的所述刻蚀剂中的副产物的浓度，所述第二副产物检测装置检测从所述晶圆处理单元中流出的所述刻蚀剂中副产物的浓度。

6.根据权利要求5所述的湿法刻蚀系统，其特征在于：所述第一副产物检测装置包括离子浓度计；所述第二副产物检测装置包括离子浓度计。

7.根据权利要求1所述的湿法刻蚀系统，其特征在于：晶圆处理过程中产生的副产物不溶于所述刻蚀剂，所述第二副产物检测装置检测晶圆处理过程中产生的副产物的增量。

8.一种湿法刻蚀终点判断方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的湿法刻蚀终点判断方法，其特征在于：在晶圆处理的过程中，所述离子浓度检测装置在所述预设时长内反馈的离子浓度峰值或谷值超出所述预设波动范围时，所述中央控制系统向所述厂务系统发送补液指令。

10.根据权利要求8所述的湿法刻蚀终点判断方法，其特征在于：在晶圆处理的过程中，所述中央控制系统基于所述温度检测装置反馈的晶圆表面温度分布情况，调控湿法刻蚀的刻蚀参数。

技术总结本发明提供一种湿法刻蚀系统及湿法刻蚀终点判断方法，该湿法刻蚀系统包括循环模块、晶圆处理系统、中央控制系统及厂务系统，其中，循环模块包括循环槽及设有离子浓度检测装置和循环泵的第一管路；晶圆处理系统包括设有温度检测装置的晶圆处理单元及储液槽，晶圆处理单元通过第二、三管路分别与循环槽及储液槽连通，第二管路上设有温度控制器及第一副产物检测装置，第三管路上设有第二副产物检测装置；中央控制系统实时收集并处理各模块及系统的反馈信息，基于处理结果发出相应控制指令，厂务系统用于配制刻蚀剂及补液。本发明通过离子浓度检测装置及第一、二副产物检测装置与中央控制系统和厂务系统的结合，保证刻蚀的品质，且刻蚀终点判断方便。技术研发人员：李胜利,徐云霞,汪新学受保护的技术使用者：上海新微技术研发中心有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20