CN100561663C - 湿法蚀刻装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种湿法蚀刻装置，包括用以输送蚀刻混合液的循环泵和用以补充蚀刻反应化学品的补给泵，还包括联动控制系统，根据湿法蚀刻装置系统的提示控制循环泵关闭时，关闭补给泵。本发明湿法蚀刻装置通过联动控制系统控制循环泵和补给泵，从而当系统发现蚀刻装置出现故障停止循环泵工作时，补给泵也停止工作，避免造成晶圆损坏。

Description

湿法蚀刻装置

技术领域

本发明涉及对晶圆进行湿法蚀刻的湿法蚀刻装置。

背景技术

在半导体工艺中，完成了显影检验步骤后，掩膜版的图案就被固定在光刻胶上并准备进行蚀刻，在蚀刻后，图案就会被永久地转移到晶圆的表层。所述蚀刻是通过光刻胶暴露区域来去掉晶圆最表层的工艺。蚀刻工艺主要有两大类：湿法蚀刻和干法蚀刻。两种方法的主要目标是将光刻掩膜版上的图案精确地转移到晶圆的表面，其他蚀刻工艺的目标包括一致性、边缘轮廓控制、选择性、洁净度和所有权成本最低化。其中，湿法蚀刻是将晶圆沉浸于装有蚀刻剂的反应槽中过一定时间，使得蚀刻剂与晶圆表面层产生化学反应将表面层去除。目前，主要有硅湿法蚀刻、二氧化硅湿法蚀刻、铝膜湿法蚀刻、淀积氧化物湿法蚀刻和氮化硅湿法蚀刻几种湿法蚀刻工艺。

授权公告号为CN1257533C的中国专利公开了一种湿法蚀刻装置，通过一个可编程逻辑控制器控制清洁液存储槽对过滤器进行自动水洗，以避免操作错误，提高产品的生产合格率。然而对于一些比较特殊的湿法蚀刻工艺，例如氮化硅湿法蚀刻工艺，通过将水作为反应物质，磷酸作为催化剂，与晶圆表面的钝化层氮化硅进行反应达到去除氮化硅的目的。反应式如下：

这个蚀刻过程是先将磷酸与通过补给泵输送的水在缓冲槽中混合，再依次通过循环泵、加热器和过滤器将经加热的混合液输送到反应槽中。但当湿法蚀刻装置发现有漏液情况时，会报警并停止循环泵的工作，此时由于控制湿法蚀刻装置的软件设计缺陷，补给泵仍在工作，这样的话，大量的水就会滞留于缓冲槽中而无法进入反应槽。一旦循环泵重新开始工作，大量的水没有与磷酸充分混合就会加热后涌入反应槽中，水会剧烈沸腾，造成晶圆损坏。

发明内容

本发明解决的问题是避免由于控制湿法蚀刻装置的软件设计缺陷而导致当湿法蚀刻装置的循环泵停止工作时，补给泵仍继续工作造成晶圆的损坏。

为解决上述问题，本发明提供了一种湿法蚀刻装置，包括用以输送蚀刻混合液的循环泵和用以补充蚀刻反应化学品的补给泵，还包括联动控制系统，根据湿法蚀刻装置系统的提示控制循环泵关闭时，关闭补给泵。

所述联动控制系统包括，补给泵控制装置，根据机台控制模块的控制信号开启或关闭，并在开启时接收联动装置传送的电压信号发送给补给泵来启动补给泵；循环泵控制装置，根据机台控制模块的控制信号开启或关闭，并在开启时接收恒压源发送的电压信号发送给循环泵来启动循环泵；联动装置，与循环泵控制装置并联于机台控制模块，根据机台控制模块的控制信号开启或关闭，并在开启时接收恒压源发送的电压信号向补给泵控制装置传送；恒压源，用于向循环泵控制装置和联动装置提供启动循环泵和补给泵的电压信号；机台控制模块，根据湿法蚀刻装置系统的提示发送控制信号来控制补给泵控制装置、循环泵控制装置和联动装置开启或关闭。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明湿法蚀刻装置通过联动控制系统控制循环泵和补给泵，从而当湿法蚀刻装置的循环泵停止工作时，补给泵也停止工作，避免造成晶圆损坏。

附图说明

图1是本发明实施例湿法蚀刻装置示意图；

图2是本发明实施例湿法蚀刻装置的联动控制系统示意图；

图3是本发明实施例湿法蚀刻装置的联动控制系统的继电器开关闭合时的示意图。

具体实施方式

本发明在于通过联动控制系统控制循环泵和补给泵的工作，使得循环泵关闭时，补给泵也关闭，从而避免造成晶圆损坏。

为了使得本发明的技术方案更加清楚，下面通过具体的实施例并结合对于晶圆进行氮化硅湿法蚀刻的工艺来详细说明本发明湿法蚀刻装置。

如图1所示，本实施例湿法蚀刻装置包括，

第一补给单元1，用以存储进行氮化硅湿法蚀刻所用的反应物，例如水；

第二补给单元2，用以存储进行氮化硅湿法蚀刻的催化剂，例如磷酸；

缓冲槽4，与第一补给单元1和第二补给单元2连通，用以混合第一补给单元1和第二补给单元2输送的反应物和催化剂形成蚀刻混合溶液；

循环泵6，与缓冲槽4连通，用以输送缓冲槽4内的蚀刻混合溶液；

加热器7，与循环泵6连通，用以加热循环泵6输送的蚀刻混合溶液；

过滤器8，与加热器7连通，用以过滤经加热的蚀刻混合溶液；

反应槽5，与过滤器8连通，用以接收过滤器8输送的加热的蚀刻混合溶液与晶圆进行化学反应来对晶圆进行湿法蚀刻；

补给泵3，位于第一补给单元1和缓冲槽4之间，用以在湿法蚀刻反应中根据需要将第一补给单元1内的反应物向缓冲槽4补充，例如，经过一段时间的湿法蚀刻反应，蚀刻混合溶液消耗，就需要通过补给泵3向缓冲槽4补充反应物；

第一阀门9，位于第一补给单元1缓冲槽4之间，当湿法蚀刻反应开始后，用以控制第一补给单元1向缓冲槽4输送反应物；

第二阀门10，位于第二补给单元2和缓冲槽4之间，当湿法蚀刻反应开始后，用以控制第二补给单元2向缓冲槽4输送催化剂。

本实施例湿法蚀刻装置系统仍采用原有的软件进行系统控制。当要对于晶圆进行氮化硅湿法蚀刻时，系统提示第一阀门9打开，控制第一补给单元向缓冲槽4内输送水，而系统还会提示第二阀门10打开，控制第二补给单元2向缓冲槽4内输送磷酸，使得磷酸与水在缓冲槽4内进行混合。之后，系统控制循环泵6抽取缓冲槽4内的水与磷酸的混合液输送到加热器7中进行加热。接着，系统控制过滤器8将加热器7输送的经过加热的水与磷酸的混合液进行过滤，再输送到反应槽5内。而反应槽5则存储不断输送过来的水与磷酸的加热混合液，并且由于反应槽5与缓冲槽4的顶部是相通的，当反应槽5内的水与磷酸的加热混合液溢出时，也会继续和缓冲槽4内的水与磷酸的混合液混合。这样，水与磷酸就会达到充分混合，并且由于缓冲槽4内的水与磷酸的混合液温度较低，而反应槽5内的水与磷酸的加热混合液温度较高，两相混合之下，混合液的温度就会处于150摄氏度-180摄氏度之间，一般在150摄氏度、165摄氏度、180摄氏度。通常，晶圆处于这样的混合状态和温度的混合液的环境中，能够较好地被蚀刻，而当湿法蚀刻反应持续一段时间之后，蚀刻混合液因与晶圆进行化学反应而会消耗掉一些，这时候系统就会控制补给泵3抽取第一补给单元1内的水向缓冲槽4补充。

对于整个蚀刻过程来说，与晶圆进行蚀刻反应的蚀刻溶液的稳定也是很重要的。而为了保持蚀刻溶液的稳定，就需要对于输送蚀刻反应所需化学试剂的补给泵3和循环泵6进行有效控制。上述的系统对于补给泵3和循环泵6的控制也是通过一个相应的控制系统来实现的，如图2所示为本实施例湿法蚀刻装置中用来控制补给泵3和循环泵6的联动控制系统的示意图，包括，

补给泵控制装置24，根据机台控制模块21的控制信号开启或关闭，并在开启时接收联动装置23传送的电压信号传送给补给泵3来启动补给泵3；

循环泵控制装置22，根据机台控制模块21的控制信号开启或关闭，并在开启时接收恒压源20发送的电压信号传送给循环泵6来启动循环泵6；

联动装置23，与循环泵控制装置22并联于机台控制模块21，根据机台控制模块21的控制信号开启或关闭，并在开启时接收恒压源20发送的电压信号向补给泵控制装置24传送；

恒压源20，用于向循环泵控制装置22和联动装置23提供启动循环泵和补给泵的电压信号；

机台控制模块21，根据湿法蚀刻装置系统的提示发送控制信号来控制补给泵控制装置24、循环泵控制装置22和联动装置23开启或关闭。

其中，所述循环泵控制装置22可以是一个继电器开关。如图3所示，所述继电器开关包括电磁线圈、连接于电磁线圈上的接收端、与接收端对应的控制端和位于控制端上受电磁线圈吸引将接收端和控制端连通的活动金属弹片。电磁线圈的两端分别接于机台控制模块21上，接收端接于恒压源20上，控制端接于循环泵6上。结合上述对于湿法蚀刻反应的说明，当对于晶圆进行氮化硅湿法蚀刻的过程中需要循环泵6工作时，湿法蚀刻装置系统会提示机台控制模块21向循环泵控制装置22提供5V的电压作为控制信号控制循环泵控制装置22开启。另一方面，恒压源20在湿法蚀刻装置启动时就因湿法蚀刻装置系统的控制而保持24V的电压输出，直到湿法蚀刻装置关闭时才会停止电压输出。因此，当循环泵控制装置22开启时，就会将恒压源输送的24V电压信号传送给循环泵6，从而启动循环泵6进行输送蚀刻混合溶液的工作。而机台控制模块21控制循环泵控制装置22的具体过程如下，循环泵控制装置22的电磁线圈接收机台控制模块21提供的5V电压，从而电磁线圈被通电后会在电磁效应下产生磁场，会将控制端上的活动金属弹片吸引过来，从而将接收端和控制端连通，使得接收端接收的24V电压信号通过金属弹片输送到控制端，从而将24V电压信号传送给循环泵6。对于湿法蚀刻反应来说，为了使得反应物和催化剂的充分混合，一般循环泵6是保持一直工作的状态的，因而湿法蚀刻装置系统也会控制机台控制模块21持续向循环泵控制装置22提供电压。相应地，当湿法蚀刻反应结束后，湿法蚀刻装置系统也会提示机台控制模块21停止向循环泵控制装置22提供电压，循环泵控制装置22的电磁线圈就不会产生磁场，金属弹片断开接收端和控制端间的通路，从而向循环泵6的24V电压信号传送通路也断开，循环泵6停止工作。

所述联动装置23也可以是一个继电器开关。同样如图3所示，所述继电器开关包括电磁线圈、连接于电磁线圈上的接收端、与接收端对应的控制端和位于控制端上受电磁线圈吸引将接收端和控制端连通的活动金属弹片。电磁线圈的两端与循环泵控制装置22的电磁线圈的两端并联于机台控制模块21上，接收端接于恒压源20上，控制端接于补给泵控制装置24上。结合上述对于湿法蚀刻反应的说明，当湿法蚀刻装置系统提示机台控制模块21向循环泵控制装置12提供5V的电压作为控制信号控制循环泵控制装置22开启时，联动装置23也同时接收到了5V的电压而开启。另一方面，如上所述的，恒压源20已经处于24V的电压输出状态。因此，当联动装置23开启时，会将24V的电压信号向补给泵控制装置24进行传送。而联动装置23的开启过程也与循环泵控制装置22相同，当电磁线圈被通电后，在电磁效应下产生磁场，会将控制端上的活动金属弹片吸引过来，从而将接收端和控制端连通，使得接收端接收的24V电压信号通过金属弹片输送到控制端，从而联动装置23向补给泵控制装置24传送24V电压信号。相应地，当湿法蚀刻反应结束后，机台控制模块21停止向循环泵控制装置22提供电压，联动装置23也因而关闭，从而向补给泵控制装置24传送24V电压信号的通路也断开。

所述补给泵控制装置24也可以是个继电器开关。同样如图3所示，所述继电器开关包括电磁线圈、连接于电磁线圈上的接收端、与接收端对应的控制端和位于控制端上受电磁线圈吸引将接收端和控制端连通的活动金属弹片。电磁线圈的两端分别接于机台控制模块21上，接收端接于联动装置23的控制端上，控制端接于补给泵3上。结合上述对于湿法蚀刻反应的说明，当对于晶圆进行氮化硅湿法蚀刻的过程中需要补给泵3向缓冲槽4补充水的时候，湿法蚀刻装置系统会提示机台控制模块21向补给泵控制装置24提供5V的电压作为控制信号控制补给泵控制装置24开启。另一方面，恒压源也已经处于24V电压输出状态。当补给泵控制装置24开启时，就会接收联动装置23传送的24V电压信号，并将此电压信号向补给泵3传送，从而启动补给泵3向缓冲槽4补充水。补给泵控制装置24的开启过程也与循环泵控制装置22和联动装置23相同，电磁线圈接收5V的电压被通电后，在电磁效应下产生磁场，会将控制端上的活动金属弹片吸引过来，从而将接收端和控制端连通，使得接收端接收的联动装置23传送的24V电压信号通过金属弹片输送到控制端，从而将24V电压信号传送给补给泵3。相应地，当向缓冲槽4补充水的操作完成后，系统也会提示机台控制模块11中断向补给泵控制装置24的电压提供，补给泵控制装置24的电磁线圈不通电，也不会产生磁场，从而控制端和接收端之间的通路被断开，向补给泵3传送24V电压信号的通路也被切断。

在湿法蚀刻过程中，湿法蚀刻装置也避免不了出现故障，如补给单元漏液等。当出现故障时，湿法蚀刻装置系统会提示机台控制模块21中断向循环泵控制装置22的电压提供，从而关闭循环泵6。但正如之前所说的，由于软件设计的缺陷，系统并不会提示机台控制模块21中断向补给泵控制装置214的电压提供，从而补给泵3也不会关闭，造成晶圆损坏。而本实施例的湿法蚀刻装置的联动控制系统就能在原有软件控制系统下实现关闭补给泵3的功能。

继续结合图2和图3所示，当出现故障时，如之前所述的系统并不中断恒压源20的电压输出，而是提示机台控制模块21中断向循环泵22的电压提供。循环泵控制装置22的电磁线圈不通电，就不会产生磁场，从而也不会将控制端上的活动金属弹片吸引过来，接收端和控制端之间的通路被切断。因此，恒压源20提供的24V电压输出也无法通过循环泵控制装置22传送给循环泵6，循环泵6得不到循环泵控制装置22传送的电压信号，因此循环泵6停止工作。

继续结合图2和图3，当出现故障时，由于联动装置23的电磁线圈的两端与接收端分别与循环泵控制装置22的相应端并联于机台控制模块21和信号控制模块20上，当机台控制模块21停止向循环泵控制装置22提供5V电压时，联动装置23的电磁线圈也接收不到机台控制模块211提供的5V电压，电磁线圈不通电，也不会将控制端上的活动金属弹片吸引过来，接收端和控制端之间的通路被切断。因此，恒压源20提供的24V电压输出也无法通过联动装置23向补给泵控制装置24传送。

继续结合图2和图3，当出现故障时，湿法蚀刻装置的系统并不会提示机台控制模块21停止向补给泵控制装置24提供5V电压，因而补给泵控制装置24的电磁线圈还是得到电压被通电，在电磁效应下，会将控制端上的活动金属弹片吸引过来，从而将接收端和控制端连通。但由于此时联动装置23并没有向补给泵控制装置24传送电压信号，补给泵控制装置24也没有电压信号可传送给补给泵3，因此补给泵3不工作。这样的话，就防止了现有技术中，当出现故障时，循环泵6停止而补给泵3仍继续工作的情况，避免了大量水滞留于缓冲槽4中，也避免了故障解除后，系统提示机台控制模块21向循环泵控制装置22提供电压，从而启动循环泵6后，循环泵6会将大量的水经加热器7和过滤器8输送入反应槽5中，引起水的剧烈沸腾，损坏晶圆。

以上所述的是本发明湿法蚀刻装置的一个较优化的实施方式，所述的循环泵控制装置、补给泵控制装置和联动装置也可以由逻辑功能电路构成，只要将各种情况下上述三个装置与各个控制模块的相互关系列成一张布尔函数表，就可构建不同的逻辑功能电路了。将此想法推广，联动控制系统也不单只有一种实现方式，也可以通过优化现有的软件，用软件编程语言设定好各种循环泵和补给泵的工作状态，并输入计算机系统，利用计算机系统实现自动化控制或者利用各种信号的组合来实现对循环泵和补给泵的联动控制。

综上所述，本发明湿法蚀刻装置通过联动控制系统控制循环泵和补给泵，从而当系统发现蚀刻装置出现故障停止循环泵工作时，补给泵也停止工作，避免造成晶圆损坏。

Claims (5)

1.一种湿法蚀刻装置，包括用以输送蚀刻混合液的循环泵和用以补充蚀刻反应化学品的补给泵，其特征在于，还包括联动控制系统，根据湿法蚀刻装置系统的提示控制循环泵关闭时，关闭补给泵，所述联动控制系统包括，

补给泵控制装置，根据机台控制模块的控制信号开启或关闭，并在开启时接收联动装置传送的电压信号发送给补给泵来启动补给泵；

循环泵控制装置，根据机台控制模块的控制信号开启或关闭，并在开启时接收恒压源发送的电压信号发送给循环泵来启动循环泵；

联动装置，与循环泵控制装置并联于机台控制模块，根据机台控制模块的控制信号开启或关闭，并在开启时接收恒压源发送的电压信号向补给泵控制装置传送；

恒压源，用于向循环泵控制装置和联动装置提供启动循环泵和补给泵的电压信号；

机台控制模块，根据湿法蚀刻装置系统的提示发送控制信号来控制补给泵控制装置、循环泵控制装置和联动装置开启或关闭。

2.如权利要求1所述的湿法蚀刻装置，其特征在于，所述补给泵控制装置、循环泵控制装置和联动装置为继电器开关。

3.如权利要求2所述的湿法蚀刻装置，其特征在于，所述继电器开关包括电磁线圈、连接于电磁线圈上的接收端、与接收端对应的控制端和位于控制端上受电磁线圈吸引将接收端和控制端连通的活动金属弹片，所述电磁线圈通电后产生磁性将金属弹片吸引到电磁线圈上，使得接收端和控制端连通，继电器开关闭合。

4.如权利要求1所述的湿法蚀刻装置，其特征在于，所述电压信号为24V电压信号。

5.如权利要求1所述的湿法蚀刻装置，其特征在于，所述控制信号为5V的控制电压。

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