一种半导体基板的刻蚀装置和方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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】
[0004]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。
[0005]为了达到上述目的，本发明提供的技术方案如下:
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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:
[0013](I)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；
[0014](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；
[0015](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。
[0016]所述刻蚀工艺进一步地，步骤(I)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。
[0017]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。
[0018]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。
[0019]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。
[0020]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。
[0021]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。
[0022]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。
[0023]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。
[0024]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:
[0025](I)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并将厚度数据反馈至计算机系统，计算机系统预估刻蚀时间并生成控制刻蚀速率变化的程序；
[0026](2)基板进入刻蚀腔体，刻蚀腔体按照生成的控制程序对基板进行工艺处理，工艺处理的时间与计算机系统预估的刻蚀时间一致；
[0027](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的厚度后值。
[0028]所述刻蚀工艺进一步地，步骤(I)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。
[0029]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。
[0030]本发明提供的基板刻蚀装置和方法，可以根据基板的刻蚀需要，以基板厚度为参照，对刻蚀工艺中的刻蚀速率加以控制，避免了以往凭借经验进行刻蚀所带来的巨大误差和不确定性，大大提闻了广品的良率，刻蚀后的基板也更加均勻、标准。
【附图说明】
[0031]图1是本发明所述装置第一实施例各机构的结构简图；
[0032]图2是本发明所述装置第一实施例的刻蚀腔体的结构示意图；
[0033]图3是本发明所述装置第二实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0034]为了帮助本领域技术人员更好地理解本发明专利所记载的技术方案，下面将结合具体实施例和实施方式做出进一步地阐释:
[0035]第一实施例公开了一种基板刻蚀装置，如附图1的结构简图所示，包括机台主体101，基板装载端口 102，传送单元，药液供给系统和计算机系统。所述基板装载端口 102用于存放待工艺或已经工艺完成的晶圆基板，该基板装载端口 102的容量为25片。所述传送单元更具体地说是两个机械手103，一个用于取放未工艺的晶圆基板，另一个用于取放已工艺完成的晶圆基板，由于侧视图的原因，图中只能看到一个。所述机械手103具有映射功能，能够探测晶圆基板的数量和位置。所述药液供给系统为整个机台提供药液，所述计算机系统负责接收和计算各类数据并调控机台的各个电子单元。所述计算机系统具有的电子单元包括数据处理单元、显示单元、调控单元和警报单元等。所述药液供给及计算机系统105单独整合在基板刻蚀装置的一个腔室中。所述基板刻蚀装置更进一步地包括一个刻蚀腔体104。
[0036]附图2对该实施例的刻蚀腔体104进行了更为全面的展示。所述刻蚀腔体104包含的主要机构包括:水平承载台201，基板卡盘202和若干喷嘴203，尤其是所述刻蚀腔体104内还搭载了一个基板厚度检测模块。所述基板厚度检测模块是一个红外式测量传感器204，更具体地说，该实施例使用的是普雷茨特公司生产的CHRocodile型号的传感器204。该传感器204能够测量并反馈整个基板205的厚度数据或某一区域内的厚度数据，计算机系统根据反馈回来的数据，不仅可以计算出晶圆205某一区域的平均厚度，还能够以图或图表的形式在系统的显示单元上显示晶圆基板205的形貌特征。另外地，计算机系统还将根据反馈回来的数据实时调节药液的流量并调整刻蚀时间，进而改变刻蚀速率以刻蚀出符合要求的晶圆基板205。例如，当测量传感器204探测到基板205的厚度值仍然很大时，计算机系统将根据测量传感器204反馈的数据调控机台的药液供给系统，增大药液流量或延长刻蚀时间，从而改变了刻蚀速率；若检测到基板205的厚度值已经较为接近刻蚀标准时，就会减少药液的供给或缩短刻蚀的时间，从而影响到刻蚀速率。由于整个刻蚀过程中，刻蚀的速率都是根据监测到的基板205的厚度实时调控的，所以能够保证工艺完成后的晶圆基板205能够达到我们的刻蚀标准。所述基板卡盘202更具体地说是一个圆形的伯努利卡盘，该伯努利卡盘安装在水平承载台201上，能够带动晶圆基板205旋转。所述红外式测量传感器204位于伯努利卡盘的上方并安装在水平承载台201上，同时，该测量传感器204还可以在其所在的平行于伯努利卡盘的平面内横向或纵向地平移。在伯努利卡盘的正面和背面，安装了若干喷嘴203，它们分别用喷射刻蚀所需的药液、清洗所用的去离子水以及干燥所需的惰性气体。由于所述的测量传感器204能够抵抗化学溶液的腐蚀，所以不用担心位于刻蚀腔体104之内的测量传感器204被药液腐蚀。另外地，该基板刻蚀装置适用于多种不同类型的晶圆基板，比如裸硅基板，带图案的基板，多层基板和单层基板。
[0037]该第一实施例所对应的【具体实施方式】是:
[0038](I)机械手103开启映射功能，检测到待工艺晶圆基板205的位置后从基板装载端口 102抓取基板205并移入刻蚀腔体104，在刻蚀工艺开始前，测量传感器204测量基板205的厚度前值；
[0039](2)刻蚀工艺开始，药液喷嘴喷射药液，伯努利卡盘带动晶圆基板205旋转，测量传感器204持续测量并反馈基板205的厚度