CN101231939A - 控制氮化硅蚀刻槽的装置与方法 - Google Patents

控制氮化硅蚀刻槽的装置与方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101231939A
CN101231939A CN200710135811.2A CN200710135811A CN101231939A CN 101231939 A CN101231939 A CN 101231939A CN 200710135811 A CN200710135811 A CN 200710135811A CN 101231939 A CN101231939 A CN 101231939A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phosphoric acid
silicon
etching bath
temperature
etching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN200710135811.2A
Other languages
English (en)
Inventor
魏正泉
黄琮民
江明晁
薛正诚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Original Assignee
Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd filed Critical Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Publication of CN101231939A publication Critical patent/CN101231939A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30604Chemical etching
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105After-treatment
    • H01L21/311Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31105Etching inorganic layers
    • H01L21/31111Etching inorganic layers by chemical means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Weting (AREA)

Abstract

本发明是有关于一种控制氮化硅蚀刻槽的装置与方法,其提供容纳有被加热至高温的磷酸的蚀刻槽。磷酸中的硅浓度被控制以维持在一所欲的位准,此所欲的位准是与所欲的氮化硅对氧化硅的蚀刻选择比相关。硅浓度的量测是在硅处于可溶解状态且二氧化硅尚未沉淀出之前进行。为回应前述的量测步骤,在需要维持所欲的浓度、氮化硅对氧化硅的蚀刻选择比、及避免二氧化硅沉淀出时,加入被加热的新磷酸至蚀刻槽中。此被加热的新磷酸的加入可使蚀刻槽维持在一稳定状态温度。可使用原子吸收光谱仪来监控硅浓度,此硅浓度的获得是以冷去离子水稀释磷酸样本并在二氧化硅沉淀尚未发生前进行量测。

Description

控制氮化硅蚀刻槽的装置与方法
技术领域
本发明涉及半导体装置的制造,特别是涉及一种用以维持蚀刻氮化硅和其他半导体材料用的热磷酸槽的方法和装置。
背景技术
氮化硅是一种广泛使用于半导体装置制造的各种应用领域的介电材料。氮化硅薄膜典型地是形成在半导体基材上,此半导体基材上是制作有半导体装置。接着,以包含有磷酸的蚀刻制程来图案化此薄膜。氮化硅的湿式化学蚀刻传统上是以约160℃的热磷酸(H3PO4)来进行。描述使用磷酸的氮化硅蚀刻的基本化学反应为:
Figure A20071013581100041
氮化硅的蚀刻制程是被包含有H3PO4和硅浓度的制程参数所大幅影响,此影响是显示在二氧化硅的沉淀、蚀刻槽的温度、以及热磷酸槽的槽寿命。氧化物(二氧化硅,SiO2)的蚀刻速率也受制程条件所影响,特别是蚀刻槽中的硅浓度。当蚀刻槽中的硅浓度增加时,氧化物的蚀刻速率会戏剧性的变低。因而硅浓度直接影响到氮化硅对氧化硅的蚀刻选择比。因此,需要维持如磷酸和硅浓度、及蚀刻槽温度的蚀刻槽条件在稳定位准,以产生固定的蚀刻速率、蚀刻选择比、以及制程重复性。然而,当蚀刻槽使用久时,此些参数可能会有不受欢迎的变异。由此可知,维持并控制硅浓度以维持固定的氮化硅和氧化硅蚀刻速率、及氮化硅对氧化硅的蚀刻选择比是相当重要的。现有习知文献指出:氧化物的沉淀,即Si3O2(OH)8的脱水以产生二氧化硅和水,是发生在达到165℃的约120ppm的饱和溶解度后。不同的温度具有其他饱和溶解度位准。氧化物沉淀的产生造成半导体制程的主要良率杀手的粒子源。
现有习知用以维持氮化硅湿式蚀刻制程的方法是以降低温度来让二氧化硅沉淀并去除之。一种二氧化硅的抽取系统是被设计以利用具有高硅浓度的低温H3PO4来去除二氧化硅。此现有习知方法的缺点包含有:难以维持对沉淀的二氧化硅的高抽取效率,如无法快速去除二氧化硅时;及若容许较长的反应时间,则二氧化硅可能会再次溶解于磷酸溶液中。
因此,需要维持蚀刻槽以提供相对固定的蚀刻特性,而不会遭受前述的缺点。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种控制蚀刻槽的方法,借由结合量测步骤结果的控制步骤,维持蚀刻槽中的硅浓度和蚀刻槽的温度。
本发明的又一目的在于提供一种控制氮化硅蚀刻槽的方法,借由结合量测步骤结果的控制步骤,维持氮化硅蚀刻槽中的硅浓度和蚀刻槽的温度。
本发明的再一目的在于提供一种控制蚀刻槽的装置,借由量测系统和控制器,维持蚀刻槽中的硅浓度。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种控制蚀刻槽的方法,至少包含以下步骤:提供容纳有一磷酸的一蚀刻槽,其中该磷酸是被加热至一被升高的槽温度;进行一量测步骤,以量测该磷酸中的一硅的一硅浓度,其中该硅是处于可溶解状态;以及进行一控制步骤,以回应该量测步骤,其中在需维持该硅浓度于所欲的范围时,该控制步骤是借由加入一被加热的新磷酸至该蚀刻槽来控制该硅浓度。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的控制蚀刻槽的方法,其中所述的控制步骤更维持该蚀刻槽中氮化硅对氧化硅的一蚀刻选择比至不偏离超过一标的选择比的2%。
前述的控制蚀刻槽的方法,其中所述的被升高的槽温度是实质介于130和170℃之间,且在该加入该被加热的新磷酸至该蚀刻槽的步骤过程中及完成后,该被升高的槽温度不偏离超过2%。
前述的控制蚀刻槽的方法,其中所述的被加热的新磷酸具有实质介于70℃和160℃间的一温度。
前述的控制蚀刻槽的方法,其中每一该量测步骤和该控制步骤是被周期性地进行。
前述的控制蚀刻槽的方法,其中所述的被升高的槽温达到实质介于140℃和160℃间的一稳定温度,且保持在±2℃的范围中,而在该加入该被加热的新磷酸于该蚀刻槽的步骤过程中及完成后,该被升高的槽温度不会偏离该稳定温度超过1分钟。
前述的控制蚀刻槽的方法,其更至少包含:维持该硅浓度在实质小于或等于60ppm。
前述的控制蚀刻槽的方法,其中所述的量测步骤至少包含:使用一原子吸收光谱仪来量测该硅浓度。
前述的控制蚀刻槽的方法,其中所述的量测步骤更至少包含:循环该磷酸进出该蚀刻槽;加热被循环的该磷酸;以及量测被循环的该磷酸。
前述的控制蚀刻槽的方法,其中所述的量测步骤更至少包含:移除出被循环的该磷酸的一样本;使用一去离子水稀释该样本,以产生一稀释样本;以及在该稀释样本中的二氧化硅尚未沉淀前,量测该稀释样,其中该去离子水具有不大于室温的一温度。
前述的控制蚀刻槽的方法,其中所述的量测步骤更至少包含:移除出该磷酸的一样本;使用一去离子水稀释该样本,以产生一稀释样本;以及在该稀释样本中的二氧化硅尚未沉淀前,量测该稀释样本,其中该去离子水具有不大于室温的一温度。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种控制氮化硅蚀刻槽的方法,至少包含以下步骤:提供包含有一磷酸的一蚀刻槽,其中该磷酸被加热至高于120℃的一被升高的槽温度;进行一量测步骤,以量测该磷酸中的一硅的一硅浓度,其中该硅是处于可溶解状态时;以及进行一控制步骤,以回应该量测步骤,其中该控制步骤是在需维持一氮化硅蚀刻速率于一所欲的范围时,借由加入被加热的一新磷酸至该蚀刻槽来控制该硅浓度,以维持该蚀刻槽的氮化硅对氧化硅的一蚀刻选择比在一所欲的范围;且维持该被升高的槽温度使得该被升高的槽温度不偏离超过该被升高的槽温度的一稳定状态值的5%。
本发明的目的及解决其技术问题另外还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种控制蚀刻槽的装置,至少包含:一蚀刻槽,容纳有维持于一被升高的槽温度的一磷酸;一量测系统,用以量测该磷酸中的一硅的一硅浓度,其中该硅是处于可溶解状态时;一加热装置,用以加热一新磷酸;复数个装置,用以加入被加热的该新磷酸至该蚀刻槽;以及一控制器,用以控制该硅浓度,其中该控制器是在需维持氮化硅对氧化硅的一蚀刻选择比在一所欲的范围时,借由加入被加热的该新磷酸至该蚀刻槽以控制该硅浓度,且避免一二氧化硅的沉淀,其中该控制器是与该量测系统相互传递讯息。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的控制蚀刻槽的装置,其中所述的被升高的槽温度是实质介于130℃和170℃间,且该被加热的新磷酸具有实质介于70℃和160℃间的一温度。
前述的控制蚀刻槽的装置,其更至少包含:一循环系统,用以循环该磷酸进出该蚀刻槽,且其中以该量测系统量测该被循环的磷酸。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。
为了达到上述目的,本发明提供了一种控制蚀刻槽的方法。此方法包含:提供容纳有被加热至被升高的槽温度的磷酸的蚀刻槽;量测磷酸中可溶硅的硅浓度;以及当需维持一所欲的硅浓度时,借由加入被加热的新磷酸至蚀刻槽以控制硅浓度的步骤,而回应前述的量测硅浓度的步骤。硅的监控是在硅沉淀成二氧化硅前进行。借由维持一所欲的硅浓度,氮化硅对氧化硅的蚀刻选择比亦被维持于一所欲的范围。
另外,为了达到上述目的,本发明另提供了一种控制氮化硅蚀刻槽的方法。此方法包含:提供容纳有被加热至高于120℃的被升高的槽温度的磷酸的蚀刻槽、量测磷酸中可溶硅的硅浓度、以及当需维持氮化硅蚀刻速率在所欲的范围时,借由加入被加热的新磷酸至蚀刻槽以控制硅浓度,来维持蚀刻槽中氮化硅对氧化硅蚀刻选择比于所欲的范围,且维持此被升高的槽温度使其不偏离超过2%,而回应前述的量测步骤。
再者,为了达到上述目的,本发明还提供了一种控制蚀刻槽的装置包含:含有被维持于被升高的槽温度的磷酸的蚀刻槽。前述的装置更包含一量测系统用以量测磷酸中可溶硅的硅浓度。此装置也包含一加热装置用以加热新磷酸、复数个装置用以加入被加热的新磷酸至蚀刻槽、以及一控制器,当需维持硅浓度和氮化硅对氧化硅的蚀刻选择比于所欲的范围时,借由加入被加热的新磷酸至蚀刻槽以控制硅浓度。
借由上述技术方案,本发明控制氮化硅蚀刻槽的装置与方法至少具有下列优点及有益效果:
1.通过控制蚀刻槽中的硅浓度,可控制蚀刻槽中的氮化硅对氧化硅的蚀刻选择比于所欲的准位。
2.通过控制氮化硅蚀刻槽中的硅浓度和蚀刻槽温度,可维持蚀刻槽中的氮化硅蚀刻速率。
3.通过控制蚀刻槽中的硅浓度,可避免硅的沉淀产生,造成蚀刻槽中的污染,影响生产良率。
综上所述,本发明是有关于一种控制氮化硅蚀刻槽的装置与方法,其提供容纳有被加热至高温的磷酸的蚀刻槽。磷酸中的硅浓度被控制以维持在一所欲的位准,此所欲的位准是与所欲的氮化硅对氧化硅的蚀刻选择比相关。硅浓度的量测是在硅处于可溶解状态且二氧化硅尚未沉淀出之前进行。为回应前述的量测步骤,在需要维持所欲的浓度、氮化硅对氧化硅的蚀刻选择比、及避免二氧化硅沉淀出时,加入被加热的新磷酸至蚀刻槽中。此被加热的新磷酸的加入可使蚀刻槽维持在一稳定状态温度。可使用原子吸收光谱仪来监控硅浓度,此硅浓度的获得是以冷去离子水稀释磷酸样本并在二氧化硅沉淀尚未发生前进行量测。本发明具有上述诸多优点及实用价值,其不论在产品结构、方法或功能上皆有较大的改进,在技术上有显著的进步,并产生了好用及实用的效果,且较现有技术具有增进的突出功效,从而更加适于实用,并具有产业的广泛利用价值,诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举较佳实施例,并配合附图,详细说明如下。
附图说明
本发明通过上述的详细描述并配合相应的图示可获得最佳的了解。要强调的是,根据一般惯例,所附的图示中的特征并无需依照比例绘制。相反地,各特征的尺寸可任意放大或缩小。在说明书图式中,相同的数字代表相同的特征。
图1是绘示本发明系统的示意图。
图2是绘示蚀刻槽中硅浓度的控制的图。
图3是绘示本发明的控制系统的示意图。
2:蚀刻槽                   4:外槽
6:循环回路                 8:出口埠
10:过滤器                  12:加热器
16:泵                      18:阀门
20:入口埠                  26:供应回路
24:入口埠                  28:预热槽
30:入口                    32:泵控制器
34:流量计                  40:硅浓度监控系统
42:连接埠                  44:连接埠
60:现有习知的蚀刻槽设计    62:氧化硅沉淀发生的位准
64:本发明的热磷酸槽        66:制程限制区
100:工具                   70:资讯
72:资讯                    74:控制器
76:资讯
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明提出的控制氮化硅蚀刻槽的装置与方法其具体实施方式、结构、步骤、特征及其功效,详细说明如后。
本发明提供一种装置与方法,借由量测和控制蚀刻槽中的硅浓度,进而控制氮化硅和氧化硅的蚀刻速率、以及氮化硅对氧化硅的蚀刻选择比。此装置和方法的量测硅浓度是在二氧化硅开始沉淀于槽内之前进行。当氮化硅在热磷酸槽中被蚀刻时,硅由氮化硅中被释放出并与氧和羟基结合,且当额外的氮化硅被蚀刻而使得浓度变得太高时,根据前述的化学反应,形成二氧化硅(silica,SiO2)沉淀。为回应所量测的硅浓度,此方法和装置比较所量测的硅浓度至所欲的硅浓度,且决定是否需磷酸的掺入(Spiking)。所谓“掺入”是加入新且纯的磷酸至槽中。新磷酸的加入可恢复槽内的硅浓度,因而恢复蚀刻速率和蚀刻选择比至所欲的位准。本发明提供掺入被加热的磷酸,以维持一所欲的稳定状态的温度,因而维持所欲的蚀刻槽的蚀刻特性。本发明的掺入方法亦可避免二氧化硅的沉淀,此沉淀是降低装置良率的粒子源。
请参阅图1所示,图1是绘示本发明的例示性系统100的示意图。系统100包含容纳有有热磷酸的蚀刻槽2。在一例示性实施例中,热磷酸(H3PO4)是被维持在约150℃。在又一例示性实施例中,热磷酸是被维持在介于约70℃至约160℃间的温度。在再一例示性实施例中,磷酸槽是被维持在100℃或更高的温度。各种现有习知的加热元件可用来加热蚀刻槽2中的磷酸。除了蚀刻槽2的内槽外,可选择性地采用外槽4。此装置可包含有循环回路6,磷酸是在出口埠8处被导入于其中。虽然其他排列组合可应用于其他例示性实施例中,循环回路6可包含一选择性的过滤器10、加热器12、泵16、以及阀门18。根据一例示性实施例,蚀刻槽2中的磷酸温度的维持,是使用加热器12加热循环回路6中磷酸,再于入口埠20分配被加热的热磷酸来。在又一例示性实施例中(无例示),外槽4并不需要,而且有其他的装置可用来维持蚀刻槽2中的磷酸于所欲的温度位准。
新磷酸是由供应回路26的入口埠24所提供。例如:以预热槽28加热新磷酸,使得在入口30所传送的磷酸的被升高的温度是介于约70℃至约175℃之间。其他温度范围亦可使用于其他例示性实施例中。供应回路26亦包含泵控制器32和流量计34。泵控制器32、流量计34、以及预热槽28可与硅浓度监控系统40相互传递讯息。硅浓度监控系统40可通过连接埠42取得外槽4中的磷酸,而在又一例示性实施例中,硅浓度的监控系统40可通过连接埠44取得循环回路6中的磷酸。
硅浓度的监控系统40可动态地监测蚀刻槽2中的硅浓度。硅浓度的监控是借由取得前述实施例的外槽4或循环回路6中的磷酸样本来进行,但在其他例示性实施例中,硅浓度的监控系统40可直接与蚀刻槽2中的磷酸接触。其上具有氮化硅薄膜的半导体或其他基材(未绘示)可被蚀刻槽2中的热磷酸蚀刻。在磷酸起始被分配至蚀刻槽2后,可以各种频率蚀刻各种数量的晶圆。以磷酸蚀刻氮化硅是根据下列方程式:
Figure A20071013581100091
维持蚀刻槽2的条件以避免形成氧化物沉淀,即二氧化硅。在一例示性实施例中,可容许不大于约60ppm至约110ppm间的硅浓度,而在又一例示中,硅浓度是被维持在不大于约60ppm。不容许达到饱和的硅溶解度,而避免二氧化硅沉淀粒子污染蚀刻槽2及在蚀刻槽2中的任何产品被蚀刻。在一例示性实施例中,蚀刻槽2的温度为约165℃,并且硅浓度被限制在不超过120ppm。在其他的例示性实施例中,可容许的硅浓度可被维持在不同的范围。在一例示性实施例中,硅浓度是被维持在约110ppm至约120ppm间,以达到氮化硅对氧化硅的最大蚀刻选择比,此最大蚀刻选择比可为一特定制程所需求。
硅浓度的监控系统40量测磷酸中的硅浓度。在一例示性实施例中,可使用原子吸收光谱仪,但其他技术可用于在其他例示性实施例中。在一特别的实施例中,被传送至硅浓度监控系统40的热磷酸是被相对较冷的去离子水所稀释,而形成一稀释样本,此稀释样本中的硅浓度是在稀释后立即被量测,亦即在二氧化硅沉淀发生前。在一例示性实施例中,此去离子水可为室温,亦即未加热。其他的技术可应用于其他例示性实施例中。
为回应所量测的硅浓度,当需调节硅浓度以维持在所欲的位准时监控系统40与控制器32相互传递讯息以通过入口30将被加热的磷酸掺入外槽4中,亦即借由加入不含硅的新磷酸以抑制硅的浓度。硅浓度是相关于氧化硅蚀刻、氮化硅的蚀刻速率、以及槽内的氮化硅对氧化硅的蚀刻选择比。硅浓度监控系统40可周期性地、规律地、或实质上固定的基础对磷酸取样和量测,而可通过入口30加入被加热的新磷酸,以回应相同频率的量测。被加热的新磷酸加入槽中的体积是由所量测的硅浓度来决定。根据以下所示的计算,可加入不同的体积。
请参阅图2,图2是绘示化学处理批次数目(Chemical Run Number)对硅浓度的图,化学处理批次可代表在蚀刻槽2中蚀刻一个氮化硅晶圆或一批货(Lot)的氮化硅晶圆的事件。根据一实施例,其中当每一次一个或一批货的晶圆被蚀刻时对磷酸进行取样和量测,每一个化学处理批次可产生一或数个资料点。当氮化硅被蚀刻时,槽内的硅浓度通常会增加。根据曲线60所示的现有习知的蚀刻槽设计,硅浓度增加至二氧化硅沉淀发生的位准62。曲线64所代表的本发明的热磷酸槽不会到达二氧化硅沉淀的位准,其是因为当需避免硅浓度位准超过二氧化硅沉淀发生的位准62时,加入新磷酸以回应所量测的硅浓度。曲线64和本发明的蚀刻槽被维持在制程限制区66中,而避免二氧化硅的沉淀和粒子的污染。
图3是绘示本发明的自动控制系统的示意图。工具100提供磷酸的资讯70至量测磷酸中的硅浓度的硅浓度监控系统40。在一例示性实施例中,可在每一批次后进行量测,亦即在氮化硅蚀刻操作完成后。根据提供给控制器74的量测和资讯72,决定是否需要加入新磷酸,而如需要的话,则决定加入的数量。在一例示性实施例中,欲加入的新磷酸的数量可根据以下所示的公式来决定:
Ct=Cn(50-X)/50
其中Ct:硅浓度目标值
Cn:反应中的硅浓度=n
稀释效率=50-X/50
槽容积=50公升,X=掺入体积
在此方式中,如有需要,可以公升为单位计算掺入体积X,而,关于提供至工具100的所欲加入数量的资讯是如箭号76所示。其他单位亦可被使用在其他例示性实施例中。在一例示性实施例中,请再次参阅图1所示,箭号76所示的资讯可被馈入至控制器32。硅浓度标的值(Ct)是与氮化硅对氧化硅蚀刻选择比相关联,且将由需求或标的蚀刻速率和选择比所决定,其中硅浓度标的值是可变的。硅浓度与氮化硅和氧化硅的蚀刻速率二者、及其导致的氮化物对氧化物的蚀刻选择比均可被控制至维持各种公差。在一例示性实施例中,根据本发明的方法和系统,可维持氮化硅蚀刻速率以不变动超过所欲的标的的2%,亦即标的蚀刻速率的2%。在一例示性实施例中,根据本发明的方法和系统,可维持氧化硅蚀刻速率以不变动超过所欲的标的的2%,亦即标的蚀刻速率的2%。在一例示性实施例中,根据本发明的方法和系统,维持氮化硅对氧化硅蚀刻选择比使其变动不超过所欲的蚀刻选择比的约5%,而较佳是约2%。
请再次参阅图1所示,在入口30被加入的被加热的新磷酸可使蚀刻槽2维持在约125℃至约175℃间的实质稳定状态温度(较佳是介于约130℃至约170℃之间的范围),并使蚀刻槽2的温度维持在约±5℃,较佳是±2℃。在一例示性实施例中,在被加热的新磷酸的加入时,此稳定状态温度可不波动超过5℃,较佳是2℃。在又一例示性实施例中,在被加热的新磷酸的加入时,槽温度可偏离稳定状态温度一段小于1分钟的时间。可采用其他控制硅浓度和槽温的技术,并视所寻求的控制的层次、适当的槽温度和硅浓度的控制限制,来决定被加热的新磷酸的加入必须是以何种频率和浓度与温度的变化。
以上的叙述仅在于说明本发明的原理。任何熟悉此技艺者,在不脱离本发明的精神和范围内,可作各种的变更以具体化本发明的原理,虽此些变更并无清楚地叙述和列示于此,但均为权利要求所定义的本发明的范围所涵摄。例如可调节的新热化学掺入步骤可借由理论上累积的硅浓度的计算来决定,而非只能使用实际的硅浓度监控器。
再者,叙述于此的所有例子和附加条件的文字,主要是用作教学的目的,同时促进本发明的原理和发明者提供的概念的了解以促进此技术,且不受限于前述特定的例子和状况。此外,前述本发明的所有原理、观念、以及实施例,均和前述特定的例子相同,是包含所有结构性和功能性的等价物。除此之外,此些等价物包含现在已知的等价物和未来发展的等价物,亦即被发展可执行相同功能的任何元件,无论其结构等价与否。
前述例示性实施例的叙述应搭配相应的图示作阅读,此些图示是整个叙述的一部分。在叙述中,相关的项目如较低、较高、水平、垂直、在某某之上、在某某之下、上面和下面,和其衍生物(如:水平地、向下地、向上地,等等)相同,均应被解释为谈论随后描述的参考方向,或是讨论中的图示的参考方向。此些相关的项目是为了叙述方便且避免前述的装置需依特定方向建构或操作。与附着、连接、以及类似相关的项目,如连接和内部连接,是谈论通过介入性结构直接或非直接附着或固定结构物和其他另一结构物的关系,若无另外特别叙述,则此关系和可移动式或刚性附着或关系相同。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (15)

1.一种控制蚀刻槽的方法,其特征在于其至少包含以下步骤:
提供容纳有一磷酸的一蚀刻槽,其中该磷酸是被加热至一被升高的槽温度;
进行一量测步骤,以量测该磷酸中的一硅的一硅浓度,其中该硅是处于可溶解状态;以及
进行一控制步骤,以回应该量测步骤,其中在需维持该硅浓度于所欲的范围时,该控制步骤是借由加入一被加热的新磷酸至该蚀刻槽来控制该硅浓度。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于其中该控制步骤更维持该蚀刻槽中氮化硅对氧化硅的一蚀刻选择比至不偏离超过一标的选择比的2%。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于其中该被升高的槽温度是实质介于130和170℃之间,且在该加入该被加热的新磷酸至该蚀刻槽的步骤过程中及完成后,该被升高的槽温度不偏离超过2%。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于其中该被加热的新磷酸具有实质介于70℃和160℃间的一温度。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于其中每一该量测步骤和该控制步骤是被周期性地进行。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于其中该被升高的槽温达到实质介于140℃和160℃间的一稳定温度,且保持在±2℃的范围中,而在该加入该被加热的新磷酸于该蚀刻槽的步骤过程中及完成后,该被升高的槽温度不会偏离该稳定温度超过1分钟。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于其更至少包含:
维持该硅浓度在实质小于或等于60ppm。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于其中该量测步骤至少包含:
使用一原子吸收光谱仪来量测该硅浓度。
9.根据权利要求1所述方法,其特征在于其中该量测步骤更至少包含:
循环该磷酸进出该蚀刻槽;
加热被循环的该磷酸;以及
量测被循环的该磷酸。
10.根据权利要求9所述方法,其特征在于其中该量测步骤更至少包含:
移除出被循环的该磷酸的一样本;
使用一去离子水稀释该样本,以产生一稀释样本;以及
在该稀释样本中的二氧化硅尚未沉淀前,量测该稀释样,其中该去离子水具有不大于室温的一温度。
11.根据权利要求1所述的方法,其特征在于其中该量测步骤更至少包含:
移除出该磷酸的一样本;
使用一去离子水稀释该样本,以产生一稀释样本;以及
在该稀释样本中的二氧化硅尚未沉淀前,量测该稀释样本,其中该去离子水具有不大于室温的一温度。
12.一种控制氮化硅蚀刻槽的方法,其特征在于其至少包含以下步骤:
提供包含有一磷酸的一蚀刻槽,其中该磷酸被加热至高于120℃的一被升高的槽温度;
进行一量测步骤,以量测该磷酸中的一硅的一硅浓度,其中该硅是处于可溶解状态时;以及
进行一控制步骤,以回应该量测步骤,其中该控制步骤是在需维持一氮化硅蚀刻速率于一所欲的范围时,借由加入被加热的一新磷酸至该蚀刻槽来控制该硅浓度,以维持该蚀刻槽的氮化硅对氧化硅的一蚀刻选择比在一所欲的范围;且维持该被升高的槽温度使得该被升高的槽温度不偏离超过该被升高的槽温度的一稳定状态值的5%。
13.一种控制蚀刻槽的装置,其特征在于其至少包含:
一蚀刻槽,容纳有维持于一被升高的槽温度的一磷酸;
一量测系统,用以量测该磷酸中的一硅的一硅浓度,其中该硅是处于可溶解状态时;
一加热装置,用以加热一新磷酸;
复数个装置,用以加入被加热的该新磷酸至该蚀刻槽;以及
一控制器,用以控制该硅浓度,其中该控制器是在需维持氮化硅对氧化硅的一蚀刻选择比在一所欲的范围时,借由加入被加热的该新磷酸至该蚀刻槽以控制该硅浓度,且避免一二氧化硅的沉淀,其中该控制器是与该量测系统相互传递讯息。
14.根据权利要求13所述的装置,其特征在于其中该被升高的槽温度是实质介于130℃和170℃间,且该被加热的新磷酸具有实质介于70℃和160℃间的一温度。
15.根据权利要求13所述的装置,其特征在于其更至少包含:
一循环系统,用以循环该磷酸进出该蚀刻槽,且其中以该量测系统量测该被循环的磷酸。
CN200710135811.2A 2007-01-25 2007-07-13 控制氮化硅蚀刻槽的装置与方法 Pending CN101231939A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/627,030 US8409997B2 (en) 2007-01-25 2007-01-25 Apparatus and method for controlling silicon nitride etching tank
US11/627,030 2007-01-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101231939A true CN101231939A (zh) 2008-07-30

Family

ID=39666764

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200710135811.2A Pending CN101231939A (zh) 2007-01-25 2007-07-13 控制氮化硅蚀刻槽的装置与方法

Country Status (2)

Country Link
US (2) US8409997B2 (zh)
CN (1) CN101231939A (zh)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104576313A (zh) * 2013-10-23 2015-04-29 台湾积体电路制造股份有限公司 选择性地去除氮化硅的方法及其单晶圆蚀刻装置
WO2016095337A1 (zh) * 2014-12-18 2016-06-23 深圳市华星光电技术有限公司 改善铜导线制程中刻蚀药液寿命与良率的方法及铜导线刻蚀装置
CN107331613A (zh) * 2017-06-26 2017-11-07 上海华力微电子有限公司 一种磷酸刻蚀工艺中精确控制氧化膜厚度的方法
CN107452649A (zh) * 2013-03-29 2017-12-08 芝浦机械电子株式会社 湿式蚀刻装置
CN107871689A (zh) * 2016-09-23 2018-04-03 株式会社斯库林集团 基板处理装置以及基板处理方法
CN107946213A (zh) * 2017-11-21 2018-04-20 长江存储科技有限责任公司 一种磷酸清洗控制装置及方法
CN108511368A (zh) * 2017-02-28 2018-09-07 东京毅力科创株式会社 基板液处理装置
CN109192680A (zh) * 2018-08-27 2019-01-11 长江存储科技有限责任公司 化学液槽装置
CN109470777A (zh) * 2017-09-08 2019-03-15 基础科学公司 用于检测磷酸中硅物质的自动化系统
CN112368835A (zh) * 2018-07-20 2021-02-12 东京毅力科创株式会社 3d nand结构中氮化硅的蚀刻和二氧化硅的沉积控制
US10964559B2 (en) 2014-06-30 2021-03-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Wafer etching apparatus and method for controlling etch bath of wafer
CN112908845A (zh) * 2021-02-24 2021-06-04 上海华虹宏力半导体制造有限公司 氧化物薄膜初始蚀刻率的优化控制方法及系统
CN113227771A (zh) * 2018-12-24 2021-08-06 世美博斯特股份有限公司 磷酸溶液中的硅浓度分析方法

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8409997B2 (en) * 2007-01-25 2013-04-02 Taiwan Semiconductor Maufacturing Co., Ltd. Apparatus and method for controlling silicon nitride etching tank
US8298435B2 (en) * 2007-10-19 2012-10-30 International Business Machines Corporation Selective etching bath methods
US20110014726A1 (en) 2009-07-20 2011-01-20 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method of forming shallow trench isolation structure
JP5931484B2 (ja) * 2012-02-13 2016-06-08 株式会社Screenホールディングス 基板処理方法および基板処理装置
JP5795983B2 (ja) 2012-03-27 2015-10-14 株式会社Screenホールディングス 基板処理装置
US9799530B2 (en) * 2013-10-17 2017-10-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method of selectively removing silicon nitride and etching apparatus thereof
TWI578396B (zh) * 2013-12-11 2017-04-11 斯克林集團公司 基板處理方法及基板處理裝置
JP6434367B2 (ja) * 2015-05-14 2018-12-05 東京エレクトロン株式会社 基板液処理装置及び基板液処理方法並びに基板液処理プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体
KR102511986B1 (ko) 2015-09-02 2023-03-21 삼성전자주식회사 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
JP6645900B2 (ja) * 2016-04-22 2020-02-14 キオクシア株式会社 基板処理装置および基板処理方法
US10796935B2 (en) * 2017-03-17 2020-10-06 Applied Materials, Inc. Electronic device manufacturing systems, methods, and apparatus for heating substrates and reducing contamination in loadlocks
KR101828437B1 (ko) * 2017-04-06 2018-03-29 주식회사 디엔에스 실리콘 질화막 식각용 조성물.
JP6909620B2 (ja) * 2017-04-20 2021-07-28 株式会社Screenホールディングス 基板処理方法
US11869780B2 (en) * 2017-09-11 2024-01-09 Tokyo Electron Limited Substrate liquid processing apparatus
JP6994899B2 (ja) * 2017-10-20 2022-01-14 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置、基板処理方法および記憶媒体
JP6917868B2 (ja) * 2017-11-15 2021-08-11 株式会社Screenホールディングス 基板処理方法および基板処理装置
US11075218B2 (en) * 2019-05-22 2021-07-27 Sandisk Technologies Llc Method of making a three-dimensional memory device using silicon nitride etching end point detection
KR20220049560A (ko) 2019-08-21 2022-04-21 엔테그리스, 아이엔씨. 고선택적 질화규소 에칭을 위한 개선된 제제

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5248249A (en) * 1990-07-27 1993-09-28 Sony Corporation Three-dimensional structure forming apparatus provided with a liquid-level control system for a main resin tank
US5911837A (en) * 1993-07-16 1999-06-15 Legacy Systems, Inc. Process for treatment of semiconductor wafers in a fluid
JP2743823B2 (ja) * 1994-03-25 1998-04-22 日本電気株式会社 半導体基板のウエット処理方法
JPH09275091A (ja) * 1996-04-03 1997-10-21 Mitsubishi Electric Corp 半導体窒化膜エッチング装置
US6207068B1 (en) * 1998-11-18 2001-03-27 Advanced Micro Devices, Inc. Silicon nitride etch bath system
US6399517B2 (en) * 1999-03-30 2002-06-04 Tokyo Electron Limited Etching method and etching apparatus
US6699400B1 (en) * 1999-06-04 2004-03-02 Arne W. Ballantine Etch process and apparatus therefor
KR100327342B1 (ko) * 1999-10-27 2002-03-06 윤종용 반도체소자 제조용 식각조성물 및 이 식각조성물을 이용한 식각방법
DE60104395T2 (de) * 2001-04-19 2005-07-21 Infineon Technologies Sc300 Gmbh & Co. Ohg Verfahren zum Recycling eines Dummy-Wafers aus Silizium
JP4678665B2 (ja) * 2001-11-15 2011-04-27 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法および基板処理装置
US7238295B2 (en) * 2002-09-17 2007-07-03 m·FSI Ltd. Regeneration process of etching solution, etching process, and etching system
US20040140365A1 (en) * 2002-12-26 2004-07-22 Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. Substrate treating apparatus
JP2004296506A (ja) * 2003-03-25 2004-10-21 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理方法およびその装置
JP2005038897A (ja) * 2003-07-15 2005-02-10 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理方法及びその装置
JP2005079212A (ja) * 2003-08-29 2005-03-24 Trecenti Technologies Inc 半導体製造装置、及び半導体装置の製造方法
WO2005067019A1 (en) * 2003-12-30 2005-07-21 Akrion, Llc System and method for selective etching of silicon nitride during substrate processing
JP4393260B2 (ja) * 2004-04-20 2010-01-06 株式会社東芝 エッチング液管理方法
TWI235425B (en) * 2004-05-26 2005-07-01 Promos Technologies Inc Etching system and method for treating the etching solution thereof
KR100607797B1 (ko) * 2004-09-14 2006-08-02 동부일렉트로닉스 주식회사 실리콘 질화막 스트립 제어 장치 및 방법
EP1724824A3 (en) * 2005-05-17 2010-08-25 Apprecia Technology Inc. Equipment and method for measuring silicon concentration in phosphoric acid solution
US8409997B2 (en) * 2007-01-25 2013-04-02 Taiwan Semiconductor Maufacturing Co., Ltd. Apparatus and method for controlling silicon nitride etching tank

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107452649A (zh) * 2013-03-29 2017-12-08 芝浦机械电子株式会社 湿式蚀刻装置
TWI810572B (zh) * 2013-03-29 2023-08-01 日商芝浦機械電子裝置股份有限公司 濕式蝕刻裝置
CN107452649B (zh) * 2013-03-29 2020-10-20 芝浦机械电子株式会社 湿式蚀刻装置
CN104576313B (zh) * 2013-10-23 2019-04-23 台湾积体电路制造股份有限公司 选择性地去除氮化硅的方法及其单晶圆蚀刻装置
CN104576313A (zh) * 2013-10-23 2015-04-29 台湾积体电路制造股份有限公司 选择性地去除氮化硅的方法及其单晶圆蚀刻装置
US10269591B2 (en) 2013-10-23 2019-04-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method of selectively removing silicon nitride and single wafer etching apparatus thereof
US10964559B2 (en) 2014-06-30 2021-03-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Wafer etching apparatus and method for controlling etch bath of wafer
WO2016095337A1 (zh) * 2014-12-18 2016-06-23 深圳市华星光电技术有限公司 改善铜导线制程中刻蚀药液寿命与良率的方法及铜导线刻蚀装置
CN107871689A (zh) * 2016-09-23 2018-04-03 株式会社斯库林集团 基板处理装置以及基板处理方法
CN108511368A (zh) * 2017-02-28 2018-09-07 东京毅力科创株式会社 基板液处理装置
CN108511368B (zh) * 2017-02-28 2023-09-01 东京毅力科创株式会社 基板液处理装置
CN107331613A (zh) * 2017-06-26 2017-11-07 上海华力微电子有限公司 一种磷酸刻蚀工艺中精确控制氧化膜厚度的方法
CN109470777A (zh) * 2017-09-08 2019-03-15 基础科学公司 用于检测磷酸中硅物质的自动化系统
US11249057B2 (en) * 2017-09-08 2022-02-15 Elemental Scientific, Inc. Automated system for detection of silicon species in phosphoric acid
CN107946213A (zh) * 2017-11-21 2018-04-20 长江存储科技有限责任公司 一种磷酸清洗控制装置及方法
CN112368835A (zh) * 2018-07-20 2021-02-12 东京毅力科创株式会社 3d nand结构中氮化硅的蚀刻和二氧化硅的沉积控制
CN109192680A (zh) * 2018-08-27 2019-01-11 长江存储科技有限责任公司 化学液槽装置
CN113227771A (zh) * 2018-12-24 2021-08-06 世美博斯特股份有限公司 磷酸溶液中的硅浓度分析方法
CN112908845A (zh) * 2021-02-24 2021-06-04 上海华虹宏力半导体制造有限公司 氧化物薄膜初始蚀刻率的优化控制方法及系统
CN112908845B (zh) * 2021-02-24 2023-10-10 上海华虹宏力半导体制造有限公司 氧化物薄膜初始蚀刻率的优化控制方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
US20130217235A1 (en) 2013-08-22
US20080179293A1 (en) 2008-07-31
US8834671B2 (en) 2014-09-16
US8409997B2 (en) 2013-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101231939A (zh) 控制氮化硅蚀刻槽的装置与方法
KR101704376B1 (ko) 에칭액의 처리 장치 및 처리 방법
Vazsonyi et al. Improved anisotropic etching process for industrial texturing of silicon solar cells
US20080066864A1 (en) Etch apparatus
CN105121376A (zh) 用于提供加热的蚀刻溶液的处理系统和方法
US10991589B2 (en) Correlation between conductivity and pH measurements for KOH texturing solutions and additives
RU2496162C2 (ru) Способ и устройство для получения топливных частиц
JP2007517413A (ja) 基板処理中の窒化ケイ素の選択エッチングのための装置及び方法
CN101399168A (zh) 控制一制程浴中制程稳定性的方法
CN102986008A (zh) 用于去离子水的碳酸化的装置、系统及方法
US10067514B2 (en) Substrate processing apparatus and liquid mixing method
JP3788985B2 (ja) エッチング液の再生方法、エッチング方法およびエッチング装置
US9718710B2 (en) Treatment apparatus and method for reusing treatment liquid
KR19980074108A (ko) 식각장치
WO2023060792A1 (zh) 组合型刻蚀液、刻蚀系统及刻蚀方法
US11229856B2 (en) Etching solution recycling system and method for wafer etching apparatus
US20170098558A1 (en) Acid replenishing system and method for acid tank
CN212136394U (zh) 液体槽和晶圆处理设备
JP2012222071A (ja) 液体管理システム
JP2013154257A (ja) 膜分離方法及び装置
JPS6378538A (ja) 処理装置
Kashkoush et al. In-Situ Chemical Concentration control cor Wafer Wet Cleaning
JP2012222070A (ja) 液体管理システム
JPH11251283A (ja) 半導体製造装置
KR20020009699A (ko) 습식 식각 장치의 불화수소산 공급 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication