[发明专利]一种半导体基板的刻蚀装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体电子领域，更具体地说，涉及一种在半导体刻蚀工艺中能够控制刻蚀速率的半导体加工装置和方法。

背景技术

半导体刻蚀工艺是一种通过物理化学反应来移除基板表面物质的工艺，通常分为干法刻蚀和湿法刻蚀两大类。干法刻蚀，尤其是等离子体刻蚀具有好的刻蚀选择性和很高的刻蚀速率，但其精确度却相对较低，只能用于线宽大于4um的工艺中。湿法刻蚀相较于干法刻蚀工艺，虽然在某些方面存在着一定的劣势，但由于其对机台设备的要求相对较低，工艺也比较简单，所以在半导体加工行业中仍然得到了广泛地应用。

传统的湿法刻蚀工艺通常是将化学药液喷射到基板表面，化学药液与基板发生反应，最后将反应物去除，完成对基板的刻蚀处理。整个过程之中，药液的浓度以及环境温度等因素可能实时会发生变化，技术人员由于缺乏一定的参照，往往只能凭借经验来控制刻蚀过程的进行速率和刻蚀时间，其刻蚀结果必然存在着很大的不确定性。如此操作，稍有误差，轻则基板刻蚀后不能达到后续工艺的要求，需要返工重刻；严重者更会直接损毁基板，价格高昂的晶圆基板就此报废。

发明内容

为了解决上述问题，本发明基于同一发明构思提供了两种能够以基板厚度作为参照来控制刻蚀速率的基板刻蚀装置，并由此分别衍生出一种适用于相应装置的刻蚀方法，从而很好地解决了现有技术存在的问题，大大提高了刻蚀过程中产品的合格率和优良率。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种基板刻蚀装置，包括机台主体，基板装载端口，传送单元，药液供给系统和计算机系统，所述基板刻蚀装置进一步设有刻蚀腔体，所述刻蚀腔体内至少搭载有一个基板厚度检测模块，能够测量并反馈整个基板的厚度数据或基板某一区域的厚度数据。

进一步地，所述刻蚀腔体内进一步包括水平承载台，基板卡盘和喷嘴，所述基板卡盘用于安放需要刻蚀的基板且可以转动。

所述基板厚度检测模块安装在水平承载台上且位于基板卡盘的上方，进一步地，所述基板厚度检测模块可以在平行于基板卡盘的平面内横向或纵向平移。

优选地，所述基板厚度检测模块是红外式测量传感器或电容式测量传感器。

可选地，所述基板卡盘为一圆形的真空吸盘、伯努利卡盘或机械卡盘。

进一步地，所述计算机系统至少具有数据处理单元、显示单元、调控单元和警报单元，所述计算机系统预设基板的规格范围和刻蚀标准，所述计算机系统能够根据基板厚度检测模块反馈的厚度数据对药液流量和刻蚀时间进行调控，进而改变刻蚀速率以刻蚀出符合要求的基板。

一种根据上述基板刻蚀装置衍生出的刻蚀工艺，其工艺流程为：

(1)基板进入刻蚀腔体，在刻蚀工艺启动之前，基板厚度检测模块测量基板的厚度前值；

(2)刻蚀工艺开始，基板厚度检测模块连续或间隔地测量并反馈基板的厚度数据，计算机系统根据反馈的厚度数据估算刻蚀时间并调节刻蚀速率；

(3)刻蚀工艺结束，基板厚度检测模块测量已工艺完成的基板后值。

所述刻蚀工艺进一步地，步骤(1)中所述的厚度前值不满足预设的规格范围将会触发计算机系统的警报单元，刻蚀工艺终止。

所述刻蚀工艺进一步地，步骤(3)中所述的厚度后值不满足预设的刻蚀标准将会触发计算机系统的警报单元，基板被退回或报废。

一种基板刻蚀装置，包括机台主体，基板装载端口，传送单元，药液供给系统和计算机系统，所述基板刻蚀装置进一步设有至少一个刻蚀腔体和至少一个基板厚度检测模块，所述基板厚度检测模块位于刻蚀腔体之外，能够测量并反馈整个基板的厚度数据或基板某一区域的厚度数据。

进一步地，所述刻蚀腔体内进一步包括水平承载台，基板卡盘和喷嘴，所述基板卡盘用于安放需要刻蚀的基板且可以转动。

进一步地，所述基板厚度检测模块在基板进入刻蚀腔体前测量基板的厚度前值，在基板从刻蚀腔体取出后测量基板的厚度后值。

优选地，所述基板厚度检测模块是红外式测量传感器或电容式测量传感器。

可选地，所述基板卡盘为一圆形的真空吸盘、伯努利卡盘或机械卡盘。

进一步地，所述计算机系统至少具有数据处理单元、显示单元、调控单元和警报单元，所述计算机系统可以预设基板的规格范围和刻蚀标准，所述计算机系统能够根据基板厚度检测模块反馈的厚度数据对药液流量和刻蚀时间进行调控，进而改变刻蚀速率以刻蚀出符合要求的基板。

一种根据上述基板刻蚀装置衍生出的刻蚀工艺，其工艺流程为：