[发明专利]湿法刻蚀装置及其刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种湿法刻蚀装置及其刻蚀方法。

背景技术

半导体制造工艺是一种平面制造工艺，该工艺结合光刻、刻蚀、沉积、离子注入多种工艺，需要在同一衬底上形成大量各种类型的复杂器件，并将其互相连接以具有完整的电气性能。其中，任一工艺出现偏差，都将会造成电路的性能参数偏离设计值。目前，随着超大规模集成电路的器件特征尺寸不断缩小，集成度不断提高，对各步工艺的控制及其工艺结果的精确度提出了更高的要求。

以刻蚀工艺为例，集成电路制造中，常需要利用刻蚀技术形成各种刻蚀图案，如接触孔、通孔图形，沟槽隔离图形或栅极图形，如果因控制不当使上述刻蚀图形的特征尺寸出现偏差，则将直接影响到电路的性能，降低产品的成品率。

湿法刻蚀是现代半导体制造中不可或缺的一道工艺。所述湿法刻蚀在芯片制造过程中主要有如下作用，其一是清洗晶圆，减少晶圆的污染和缺陷；其二是非选择性刻蚀某些特定的薄膜，典型性的列举，如在浅沟槽隔离工艺中氮化硅牺牲层的刻蚀，以及浅沟槽隔离中台阶高度（step height）氧化物膜的调节刻蚀等。

对于薄膜刻蚀而言，随着半导体器件的缩小，对于刻蚀稳定性和精确度的要求越来越高。例如在所述浅沟槽隔离中台阶高度（step height）氧化物膜的调节刻蚀中，其刻蚀量的多少将直接影响浅沟槽隔离台阶的高度，而台阶的高度最终又会影响器件的性能。因此，精确的控制薄膜的刻蚀量成为半导体器件制造中的一种必然要求。

目前薄膜的刻蚀方法通常是把晶圆浸泡在刻蚀溶液中，通过化学反应腐蚀掉晶圆表面的薄膜。刻蚀时间根据需要的刻蚀量除以刻蚀速率预先得出。但是，所述常规刻蚀方法具有几个缺点：第一、刻蚀速率往往是在没有图形的晶圆上取得的，其速率往往与具有图形的晶圆刻蚀速率不完全一致。因此，最终的刻蚀量往往与目标刻蚀量有一定的偏差，影响刻蚀的精度。第二、随着刻蚀晶圆的增多，刻蚀槽内刻蚀溶液的浓度会发生变化，而浓度的变化又会导致实际刻蚀速率的变化。因此，在刻蚀时间不改变的情况下，不同批次间的晶圆之间会有刻蚀量的变化。第三、不同批次的晶圆与晶圆之间膜厚总会有一定的差异，但是由于刻蚀时间是预先计算好固定不变的，因此湿法刻蚀不能根据膜厚的不同来调整刻蚀量，从而导致刻蚀后晶圆间的膜厚差异难以缩小。

为此，寻求一种可精确控制湿法刻蚀工艺的装置和控制方法成为本领域亟待解决的问题之一。

故针对现有技术存在的问题，本案设计人凭借从事此行业多年的经验，积极研究改良，于是有了本发明一种湿法刻蚀装置及其刻蚀方法。

发明内容

本发明是针对现有技术中，传统的湿法刻蚀装置容易因刻蚀速率、刻蚀溶液浓度等因素影响，造成刻蚀精度低，且不同批次晶圆刻蚀的不稳定性等缺陷提供一种湿法刻蚀装置。

本发明的又一目的是针对现有技术之缺陷，提供一种湿法刻蚀装置的刻蚀方法。

为了解决上述问题，本发明提供一种湿法刻蚀装置，所述湿法刻蚀装置包括：刻蚀槽，所述刻蚀槽容置所述刻蚀溶液；膜厚测试装置，所述膜厚测试装置采用光学测量模式，并可对位于所述刻蚀槽中的待刻蚀晶圆之指定待测位置进行定位，且对所述待刻蚀晶圆之指定待测位置的膜厚在刻蚀过程中进行实时监控；刻蚀控制装置，所述刻蚀控制装置具有预定设置的预设膜层厚度，并可将所述膜厚测试装置对所述待刻蚀晶圆之指定待测位置进行监控的实际膜厚和所述预定设置的预设膜层厚度进行比较。

可选地，所述刻蚀槽一侧设置观察窗。

可选地，所述膜厚测试装置设置在所述刻蚀槽之观察窗一侧。

可选地，所述膜厚测试装置设置在所述刻蚀槽之刻蚀溶液内。

可选地，所述膜厚测试装置用于对氮化硅、二氧化硅、氮氧化硅的其中之一单层或者其叠加膜层进行厚度测量。

可选地，所述膜厚测试装置以大于1Hz的固定频率的脉冲信号量测所述待刻蚀晶圆之指待测位置的膜厚。

可选地，所述湿法刻蚀装置用于单枚刻蚀机台或者批刻蚀机台。

为实现本发明之又一目的，本发明提供一种湿法刻蚀装置的刻蚀方法，所述刻蚀方法包括：

执行步骤S1：所述膜厚测试装置对所述待刻蚀晶圆之指定待测位置进行定位；

执行步骤S2：所述湿法刻蚀装置对所述待刻蚀晶圆之指定待测位置进行刻蚀，在刻蚀过程中，所述膜厚测试装置对所述待刻蚀晶圆之指定待测位置的膜层厚度进行实时监控；