CN105209402A - 用于执行湿法蚀刻工艺的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于执行湿法蚀刻工艺的系统和方法。所述系统包括通过传送设备可访问的多个处理站，包括光学测量衬底厚度的测量站，实时计算所述衬底的蚀刻配方并且使单晶片湿法蚀刻站根据所述配方蚀刻所述衬底的控制器。此外，所述系统可以测量蚀刻后的厚度以及实时计算作为先前衬底的最终测量值的函数的蚀刻配方。所述系统还可以包括当蚀刻TSV衬底时用于检测所述TSV显露点的原位终点检测设备。所述系统提供了一种自动方案以根据与先前蚀刻的晶片相关的反馈实时地调整蚀刻配方参数，并且使用终点检测精确地控制所述TSV显露高度和蚀刻时长。

Description

用于执行湿法蚀刻工艺的系统和方法
技术领域
本发明一般地涉及一种用于蚀刻集成电路的半导体晶片的系统和方法，更具体地，涉及一种利用湿法蚀刻工艺蚀刻半导体晶片(集成电路衬底)的系统和方法，使得所述晶片的蚀刻获得精确的和均匀的厚度。
背景技术
2.5与3D整合在器件制造中正在成为现实。关键工艺步骤是减薄硅晶片以显露所述金属填充的硅通孔(TSV)。研磨用于去除大部分的硅晶片。目前，多步骤连续的工艺，包括化学机械平坦化(CMP)和等离子蚀刻已被用于完成所述硅的最终减薄。然而，这种传统工艺有许多与其相关的缺点，包括但并不局限于所述工艺的复杂性及其相关的成本。如下文所述，本发明旨在通过提供简单、有成本效益的方法来湿法蚀刻剩余的硅以显露所述TSV，克服与所述传统工艺相关的缺点。
TSV晶片(衬底)是通过在衬底的顶表面中创建通孔(孔)而制造的。这些通孔穿过晶片的厚度部分地延伸。然后利用导电材料填充所述孔，有或没有绝缘衬垫。然后通过研磨工艺，在与处理与创建所述通孔相反的所述晶片的底侧，进行研磨工艺，通过机械研磨减小所述衬底厚度，有效地减少了通孔的底部到所述衬底的底表面的距离。不希望完全研磨所述衬底来暴露所述导体，因为这将导致所述导电材料的离子被涂覆在所述衬底表面，从而改变在所述污染位置的电气属性并且减少良品率。在根据所需应用进一步处理所述底侧之前，可以在所述晶片的顶侧执行任意数量的制造步骤。例如，对于器件晶片，全部器件结构和冶金部件可被附加到所述晶片的顶表面。对于2.5D插入式应用，可以完成所述顶侧布线/互连。然后具有通孔的晶片通常利用粘合层来安装，所述粘合层位于载体晶片上，所述晶片的顶部朝向所述载体晶片。
所述研磨工艺在所述通孔之上，留下一层衬底材料，其可以在边缘更厚、在晶片上均匀或在晶片的中心比在边缘更厚(在晶片厚度的变化内)。同样，在晶片不同(晶片间的厚度变化)的基础上，通孔上方的衬底材料的高度可以存在差别。在所述通孔上方的层的差别可以大于所述暴露通孔的高度的容许差。
利用粘合材料安装所述载体晶片和通孔晶片。此粘合层的厚度和均匀度可以变化，致使在确定在所述通孔的端部上方，所述顶部硅晶片中的剩余材料的厚度和均匀度时，外部测量值无效。
集成电路的晶片，这通常是扁圆形圆盘(虽然有可能是其它形状)的形式并且常常由硅、砷化镓或其它材料制成，可利用各种化学品进行处理。一个工艺是利用液体化学蚀刻剂来去除来自所述衬底或在所述衬底上的材料，这种工艺常常被称作湿法蚀刻。常用的方法包括将晶片浸没在化学槽中(称为“批量处理”或“浸润处理”)，或当旋转时在晶片上滴涂流体(称为“单晶片处理”)。随着晶片规模的增加和几何尺寸的减小，可以通过使用单晶片处理来获得本质上的好处，因为所述处理环境可被更好地控制。
湿法蚀刻工艺的蚀刻速率将随着蚀刻剂浓度的改变而变化。当化学蚀刻剂被再循环，加入少量新的化学蚀刻剂以维持蚀刻速率是惯例。通常添加物是基于晶片处理或自蚀刻剂制备的经过时间的数学模型。如果不存在测量反馈，将仅保持所述蚀刻速率，以及所述数学模型可以预测需要注入的新的化学蚀刻剂。同样，将不会考虑任何外部影响以及所述蚀刻速率将不会保持不变。所述蚀刻工艺的深度是蚀刻速率和时间的函数。时间得到很好的控制，但蚀刻速率可以基于几个系数而变化。同样地，正如因晶片不同厚度将变化，所需的蚀刻深度将变化。因此，缺乏一种确定何时暴露所述通孔的方法的限制了在每个待处理的晶片上暴露精确深度的能力。
KOH(氢氧化钾)是一种通常使用的蚀刻剂，由于其属性选择性地硅蚀刻导体(如铜)和绝缘体(如氧化硅)。在KOH蚀刻之后，在所述晶片的表面上留下了剩余的钾。来自所述蚀刻工艺的基于剩余钾的粒子和离子将导致所述衬底表面电气属性的改变，如果在所述蚀刻工艺之后没有去除，将导致产量损失。
类似于减薄TSV晶片，减薄非TSV晶片的传统工艺包括研磨以去除大部分的晶片，多步骤连续的工艺包括化学机械平坦化(CMP)和等离子蚀刻以完成所述硅的最终减薄。然而，这种传统工艺有许多与其相关的缺点，包括但并不局限于所述工艺的复杂性及其相关的成本。如下文所述，本发明旨在通过提供简单、有成本效益的方法来将剩余的衬底湿法蚀刻到期望的厚度和表面均匀度，克服与所述传统工艺相关的缺点。
因此，需要存在一种系统和方法：(1)确定将从所述衬底去除的材料的数量和图案；(2)将所述材料去除到所期望的均匀度；(3)确定何时结束所述蚀刻工艺，以便已经暴露的通孔达到期望的深度以及(4)清洗来自TSV晶片表面的剩余的钾，而不妨碍所述已暴露的通孔。如以下描述，本发明实现了这些目标。
发明内容
根据第一方面，提供了一个用于执行湿法蚀刻工艺的系统。所述系统包括外壳和设置在外壳内的许多晶片/衬底处理站，晶片/衬底处理站包括测量站，所述测量站，除了包括别的之外，尤其包括被配置为实时地测量衬底的初始厚度信息和最终厚度信息的成像设备。包括单晶片湿法蚀刻设备的蚀刻站也在所述外壳内。自动的衬底传送设备被配置为可控制地移动所述测量站和所述单晶片湿法蚀刻站和包括在所述系统内的任何其他站之间的衬底。由计算机实现的控制系统可通信地耦合至处理系统和其中的站。所述控制系统通过使得所述成像设备测量所述衬底的厚度并且利用此厚度信息实时地计算所述衬底的蚀刻配方，被配置为控制所述湿法蚀刻工艺。所述控制系统还被配置为使得所述单晶片湿法蚀刻设备根据所述蚀刻配方蚀刻所述衬底，以及在蚀刻所述衬底之后，使得所述成像设备重新测量所述最终的厚度信息。此外，所述控制系统可实时地计算作为来自先前衬底的最终厚度信息的函数的所述蚀刻配方。
此外，所述蚀刻站可包括终点检测设备，所述终点检测设备可包括高强度光发射器和检测器，所述控制系统可被配置为在所述蚀刻工艺期间，利用由所述终点检测设备收集到的所述信息，检测具有TSV的衬底的暴露点。此外，所述系统还可以包括一个或多个清洗站，所述清洗站在所述外壳内并且可通信地耦合到所述控制系统以在所述蚀刻工艺之后清洗衬底。可以从在本文进一步描述的所述工艺和/或方法中理解用于执行湿法蚀刻工艺的系统的这些和其他方面、特性和优点。
根据另一个方面，提供了一个通过利用单晶片湿法蚀刻处理系统来湿法蚀刻衬底的方法。所述方法包括在测量站测量正被处理的特定衬底的初始厚度信息。所述初始厚度信息包括在所述衬底表面上的一个或多个径向位置的衬底厚度，并且可以利用在所述测量站内设置的成像设备通过光学扫描所述衬底而获得所述初始厚度信息。所述方法还包括根据所述初始厚度信息并且根据所述期望的最终蚀刻轮廓，计算所述特定衬底的蚀刻轮廓，所述期望的最终蚀刻轮廓为经过处理之后所述衬底的目标物理特征。计算所述蚀刻轮廓可包括计算所述衬底的径向厚度和蚀刻深度。此外，根据计算出的蚀刻轮廓，产生对于所述特定的衬底的蚀刻配方。所述蚀刻配方包括设定控制所述湿法蚀刻工艺的运行的各种参数。所述方法还包括根据所述蚀刻配方，蚀刻所述特定衬底，以便获得所期望的最终蚀刻轮廓。应当理解的是，用于执行本示例性工艺的各种站被设置在所述处理系统的外壳内，并且通过自动衬底传送设备来访问，所述自动衬底传送设备配置为可控制地在站之间移动所述衬底，从而当所述衬底正在经历蚀刻处理时，允许所述衬底的实时测量。所述方法还包括在所述特定衬底被蚀刻之后，所述测量站测量所述特定衬底的最终厚度信息的步骤。此外，所述最终厚度信息可用于计算随后的待处理的衬底的蚀刻配方。
所述方法还可以包括用于清洗设置在所述处理系统中的清洗站中的所述特定衬底的步骤。所述方法，特别是所述蚀刻步骤还可以包括检测，利用包括在所述蚀刻站内的终点检测设备显露的一个或多个具有衬底的TSV的点，的步骤。
根据另一个方面，提供了一种用于检测蚀刻工艺的终点的方法，其中使用单晶片湿法蚀刻处理系统蚀刻具有TSV的特定衬底。所述方法包括将光发射到所述特定衬底的表面至少一个的标地(samplearea)上，以及检测离开所述表面标地的光反射。所述方法还包括计算反射强度以及将所述强度与参考强度进行比较。所述参考强度指示显露点，其是在所述蚀刻工艺期间，所述TSV显露在所述特定衬底的表面上的点(即所述蚀刻剂已将所述TSV之上的衬底层移除直到所述TSV被暴露时的点)。所述方法包括检测何时所述强度与所述参考强度对应，从而识别所述蚀刻工艺的所述显露点。所述方法还包括考虑到所述识别到的显露点以及可选地考虑由用户输入的过蚀刻时长，设定所述蚀刻工艺的终点。所述终点根据所期望的高度而变化。
根据另一个方面，为了在单晶片湿法蚀刻处理系统中控制衬底的湿法蚀刻工艺，提供了一种由计算机实现的控制系统。所述单晶片湿法蚀刻处理系统包括单晶片湿法蚀刻设备和配置在外壳内并且通过自动衬底传送设备来访问的成像设备，以及所述控制系统包括一个或多个处理器，所述处理器可通信地耦合到所述处理系统的部件以及被配置为与计算机可读存储介质进行交互以及运行一个或多个存储在所述存储介质上的软件模块。所述软件模块包括成像模块，所述成像模块被配置为使所述成像设备测量所述衬底的初始厚度信息并且从所述成像设备接收所述初始厚度信息。所述软件模块还包括衬底厚度模块，所述衬底厚度模块被配置为至少根据所述径向厚度信息和所期望的最终蚀刻轮廓，实时计算所述衬底的径向厚度并且计算所述衬底的蚀刻深度。所述软件模块还包括蚀刻配方模块，所述蚀刻配方模块被配置为根据所述径向厚度和蚀刻深度，产生所述衬底的蚀刻配方，以及被配置为根据所述蚀刻配方，使得所述单晶片湿法蚀刻设备蚀刻所述衬底。此外，所述成像模块可以进一步被配置为在通过所述蚀刻站蚀刻所述衬底之后，使得所述成像设备实时测量所述衬底的最终厚度信息，并且从所述成像设备中接收所述最终厚度信息。所述系统还可包括蚀刻配方模块，所述蚀刻配方模块还配置为根据先前衬底的最终厚度信息，计算所述蚀刻配方。所述系统还可以包括清洗模块，所述清洗模块被配置为使得衬底清洗装置清洗所述衬底。
根据另一个方面，为了通过单晶片湿法蚀刻站来确定具有TSV的衬底的湿法蚀刻工艺的终点，提供了一种由计算机实现的控制系统。所述单晶片湿法蚀刻站包括单晶片湿法蚀刻设备、光发射器和光检测器，所述控制系统包括一个或多个处理器，所述处理器可通信地耦合到所述单晶片湿法蚀刻设备、所述光发射器和所述光检测器，并且被配置为与计算机可读存储介质进行交互以及运行一个或多个存储在所述存储介质上的软件模块。所述软件模块包括终点检测模块，所述终点检测模块被配置为使得所述光发射器将光发射到所述衬底的表面的至少一个标地上，并且使得所述光检测器检测离开所述表面标地的光反射。所述终点检测模块还配置为计算所述反射的强度以及将所述反射的强度与参考强度进行比较，其中所述参考强度指示显露点，其是在所述蚀刻工艺期间，所述TSV显露在所述特定衬底的表面上的点。利用所述经过比较的强度，所述控制系统可确定何时所述强度与所述参考强度对应，以及所述控制系统考虑到所述识别到的显露点以及可选地考虑由用户定义的过蚀刻时长，设定所述蚀刻工艺的终点。
从本发明的某些实施例的附加说明和附图及权利要求中，可以理解这些和其他方面、特性和优点。
附图说明
图1是根据在本文公开的一个实施例，示出了用于执行湿法蚀刻工艺的系统的透视图；
图2是根据在本文公开的一个实施例，示出了用于执行湿法蚀刻工艺的系统的正视图；
图3是根据在本文公开的一个实施例，示出了用于执行湿法蚀刻工艺的系统的示例性的结构的框图；
图4是根据在本文公开的一个实施例，示出了测量站的正视图；
图5是根据在本文公开的一个实施例，示出了湿法蚀刻站的透视图；
图6A是根据在本文公开的一个实施例，示出了清洗站的正视图；
图6B是根据在本文公开的一个实施例，示出了清洗站的正视图；
图7A是根据在本文公开的一个实施例，示出了用于执行湿法蚀刻工艺的系统的示例性的结构的框图；
图7B是根据在本文公开的一个实施例，示出了工艺控制系统的示例性结构的框图；
图8是根据在本文公开的至少一个实施例，示出了用于执行湿法蚀刻工艺的程序的流程图；
图9A是根据在本文公开的一个实施例，示出了具有TSV的示例性硅衬底的剖面图；
图9B是根据在本文公开的一个实施例，示出了示例性衬底的径向厚度的图；
图9C是根据在本文公开的一个实施例，示出了示例性衬底的厚度的图；
图9D是根据在本文公开的一个实施例，示出了自旋速度、蚀刻速率和蚀刻剂温度之间的示例性关系的图；
图9E是根据在本文公开的一个实施例示出了蚀刻速率和蚀刻剂浓度之间的示例性关系的图；
图9F是根据在本文公开的一个实施例，示出了作为径向位置的函数的臂扫描速度和驻留时间之间的示例性关系的图；
图9G是根据在本文公开的一个实施例，示出了流量、蚀刻剂温度和表面粗糙度之间的示例性关系的图；
图9H是根据在本文公开的一个实施例，说明了具有TSV衬底的示例性扫描电子显微镜图像；
图9I是根据在本文公开的一个实施例，说明了具有TSV衬底的示例性扫描电子显微镜图像；
图10是根据在本文公开的至少一个实施例，说明了用于执行湿法蚀刻工艺的程序的流程图；和
图11是根据在本文公开的至少一个实施例，显示了随时间的光强度值的图。
具体实施方式
图1-5根据本发明的一个实施例，说明了用于执行湿法蚀刻工艺的系统100。所述系统100可以因此被看作是用于制造半导体器件的湿蚀刻设施。
在半导体设备制造工艺的晶片湿法处理工艺中，一般存在蚀刻工艺和清洗工艺，正如上面所提到的。用在蚀刻工艺中的单晶片湿法处理装置在固定的时间期间以受控的方式将化学蚀刻剂滴涂在感应化学反应的衬底上。将理解的是，术语“晶片”和“衬底”在本文可互换使用。用在清洗工艺中的单晶片湿法处理装置使得化学溶液被滴涂在衬底上，还可以包括洗涤设备来机械地洗涤所述衬底。每个湿法处理装置可包括收集溢出和排放到外部箱(或槽)或再循环的流体的槽。所述单晶片湿法处理装置进一步包括在所述槽中供应或排放流体(例如化学品、水、溶液等等)的导管(例如管)，用于控制流体温度或浓度和其他工艺参数的各种控制手段在本文将进一步描述。所述晶片湿法处理工艺还可以包括测量步骤，从而测量所述晶片的厚度。
在传统的用于执行湿法蚀刻的系统中，存在许多被使用的装备部件；然而一般地缺乏装备部件之间的整合。更具体地，当在第一位置执行所述测量步骤，常常需要利用晶片湿法蚀刻装置将所述晶片物理传送到所述湿法蚀刻工艺的另一个远程站，以及常常需要在所述蚀刻工艺完成之前，将所述晶片物理传送到另一个远程站，例如清洗所述晶片或测量所述晶片。这给所述工艺增加了额外的延迟，因为在将所述晶片重新导入回所述晶片湿法处理装置之前，可能存在等待时间。这种传统工艺在很大程度上是手动工艺，其中技术人员在装备的不同部件之间手动移动晶片。
与大多数非集成的传统系统截然相反，本发明的所述系统100在大多数情况下是基本上或完全的集成系统，从而极大地减少或消除工艺步骤之间的不必要的等待或停机时间等等。
所述系统100是由位于外壳110内的不同站的多个不同的设备(装备部件)限定的集成系统。如在图1所示，所述外壳110一般为具有多个壁112的直立柜之类的形式，所述壁定义了中空内部120。可以通过许多不同的接入点访问所述中空内部120，包括但不限于在所述外壳的一端显示的门总成130，一个或多个侧壁112可包括窗口140，以允许直接访问和观察所述中空内部120，更特别地，所述装备和处理站包括在其中。在一个实施例中，如图所示，一个侧壁112可包括透明窗口140和一个或多个接入点150。相对侧壁112可包括不同形式的接入点150，例如如图2中所示的一组门。
每个接入点150可以是开口的形式，其提供了进入所述中空内部120的入口，此外，在沿着一侧壁112的位置，可以提供晶片保持和装载设备(装载端口)160。所述设备160可以为设计成保持和允许访问包含在其中的晶片的多个传统设备，并且可以为FOUP装载端口形式，其中FOUP是正面开口标准箱(pod)或正面开口通用箱的首字母缩写。FOUP是具有在其中的匣的专门塑料封装，所述匣设计成将硅晶片稳固地并且安全地保持在受控环境中，并且允许装备有合适的装载端口和机器人式的装卸系统的工具，为了处理或测量的目的而将所述晶片移走。正如图1中所示，所述设备160可以为输入/输出匣设备的形式。
所述晶片保持和装载设备(装载端口)160可以是输入/输出晶片匣设备的形式，所述输入/输出晶片匣设备包括被配置为容纳并且保持匣的外壳，所述匣保持了多个晶片。例如，所述外壳在其每个端部可包括门162，其中一个门162远离所述中空内部120面向外，以便允许技术人员将一个或多个晶片装载到所述装载端口160中。另一个门162朝向所述中空内部120并且在所述中空内部120中是可访问的，以便容许从所述中空内部120中自动移走(和重复装载)所述晶片，以允许所述晶片被传送到包含在所述中空内部120内的各种站。所述晶片保持和装载设备160可以是包括用于以垂直堆叠的方式保持多个晶片的多个支架等等的类型。
所述外壳(柜)110还可以包括一个或多个计算机终端170，所述计算机终端以下面描述的方式进行操作并且允许所述技术人员当所述晶片在不同的站经受各种处理步骤时，既控制又监视在所述外壳110内的所述晶片的处理。
应理解的是，所述系统100可包括许多不同的传统操作系统以提供电源、冷却、加热、流体流(管道架构)等。所述系统100还包括许多不同的安全设施，包括紧急关闭按钮和听觉和/或视觉警报以当在所述系统100中观察到异常情况时，警告所述技术人员。
图3是显示了包含在本发明的系统的所述外壳(柜)内的示例性站的示意图。一般来说，所述系统100包括第一站200，所述第一站200包括如上所述的用于保持晶片(例如，FOUP装载端口)并且提供直接访问所述外壳110的内部120的一个或多个设备160。第二站210为一个或多个如下所述的用于测量所述晶片的不同属性的测量腔的形式。第三站220包括一个或多个用于在所述晶片上执行单晶片湿法蚀刻工艺的蚀刻腔。第四站230和可选的第五站240是在其中清洗已处理的晶片的清洗腔。由于所述系统100是自动系统，提供了晶片传送设备300，并且晶片传送设备300被配置为从所述系统100的各个站之间移动一个或多个晶片。所述晶片传送设备300可以采取许多种不同的形式，但是一般为自动设备的形式，例如机器人，即被配置为可控制地抓握、移动和释放一个或多个晶片。
一般地，所述晶片传送设备300包括机械臂和底座，所述机械臂具有用于抓握和保持晶片的抓握(保持)机构，所述机械臂可在多个方向(多自由度)绕所述底座移动。应理解的是可以联合一个或多个工艺站/腔以具有多个工艺功能。例如，可以将在所述测量腔中使用的所述测量装置合并到所述湿法蚀刻腔，以提供联合的测量和蚀刻站。通过进一步的示例，可以将所述蚀刻腔和清洗腔联合到多-工艺腔中，正如将被本领域的技术人员所理解的。
因此，所述晶片传送设备300可以因此被看作是自动的晶片装卸器。还将理解的是，所述晶片传送设备是计算机操作设备，因此，如下所述，其根据运行的软件应用程序等等进行操作。此外，还将被理解的是，所述晶片传送设备300可以响应于用户生成的命令而进行操作，例如在例如所述计算机终端170的用户接口由技术人员生成的命令。
而在图3中，所述晶片传送设备300被显示为位于系统100内部内的中央，它并不局限于假设在所述系统内这样的位置，只要所述晶片传送设备300位于允许所述设备300访问所述系统的每个站并且在所有必要站之间传送所述晶片的位置。
将在下面更详细地描述每个上面提到的单独站。
第一站200
如上所述，所述第一站200包括又一个用于以密封并且稳固的方式保持晶片的晶片保持和装载设备(FOUP装载端口或输入/输出匣)160。许多不同的传统晶片保持和装载设备(FOUP装载端口)160可以用于系统100。通常，所述晶片保持和装载设备(FOUP装载端口)160是包括保持所述晶片的匣的类型。所述门162被定位为使得所述晶片传送设备(机器人)300可以从所述FOUP直接访问所述晶片。所述晶片保持和装载设备(FOUP装载端口)160还可以包括识别特性，例如RFID标签、条码读取器等等，以允许通过工具上的读取器来识别它。应当理解的是，所述装载端口160并不局限于FOUP类型。可以使用各种晶片保持和装载机构，除了具有内建匣的FOUP，例如具有可去除匣的晶片盒，正如本领域技术人员将理解的。
而图3显示了构成所述站200的两个模块，将理解的是这仅是为了说明的目的，本发明并不局限于此，因为正如图1所示的，系统100可包括多于一个的晶片保持和装载设备(FOUP装载端口)160。此外，应当理解的是每个装载端口160可以被配置为容纳一个或多个匣。
第二站210
如上所述，所述第二站210是测量站(晶片检测站)，在其中可以测量晶片的属性，尤其是可以测量所述晶片的厚度。所述第二站210因此包括用于测量晶片的属性的测量设备600。可以使用许多不同类型的测量设备。根据本发明的一个实施例，所述测量设备600是成像设备的形式，即被配置为测量所述晶片的一个或多个属性(例如晶片厚度和表面轮廓)。
图4显示了一个示例性的测量(成像)设备600，其包括用于按固定方向(例如在水平方向)容纳和保持晶片的平台610。所述平台610可以为可调整的类型，以适应不同尺寸的晶片。例如，晶片的直径可以有很大的不同，因此，所述平台610被构造为允许不同尺寸的晶片在其上被放置并支撑。此外，所述平台160可以在许多不同的方向(x，y，z)(即，所述平台610具有多个移动的自由度)移动，并且是可旋转的，使得在所述测量工艺期间所述晶片被旋转。
所述成像设备600还包括非-接触测量部件620，所述测量部件620至少测量所述晶片的厚度以及还被配置为检测(测量)和产生所述晶片的表面轮廓。所述非-接触测量部件620包括成像装备，并且可以部分是自动设备，以允许所述部件620相对于在所述平台610上的晶片的移动。例如，所述非-接触测量部件620可以为臂等等的形式，其可以在许多不同的方向(x，y，z)相对于所述晶片(即所述部件620具有多个移动的自由度)进行移动。可替代地或此外，所述部件620可以保持在固定的位置，支撑所述晶片的平台610可以在许多不同的方向(x，y，z)相对于所述部件620移动和/或旋转。
所述非-接触测量部件620包括一个或多个传感器630，例如光学传感器(例如IR光敏传感器)和导向到所述晶片表面上的光源。通过所述成像设备并且基于所收集到的信息(以及根据软件的运行在其处理之后)收集所述反射光(在接触所述晶片后)，可以拍摄和记录晶片的许多不同测量值。更特别地，光反射在薄膜叠层中的每个表面的顶部和底部上(构成所述晶片的材料层)，以及根据所述材料的折射率校正反射光中的距离，以便计算深度。例如，所述成像设备可以测量下列属性(这不是穷举的列表):晶片厚度；弓度、翘曲、平坦性；表面粗糙度；总厚度变化(TTV)；光学检查图案识别和TSV深度等等。所述成像设备的一个或多个部件的一个商业来源为德国的ISISSentronicsgmbH，然而，其他商业来源是可用的。
将在下面更详细地描述所述成像设备600的操作。
根据本发明的一个方面并且和传统的系统截然相反，所述测量站210被直接合并到所述外壳(柜)110内并且包含在所述外壳(柜)110内。因此，所述第二站210和包含在那的所述成像设备600在所述晶片传送设备(机器人)300的触及范围之内。这种定位允许所述自动晶片传送设备300轻易地移动在所述第二站210和所述系统100的任何其他站之间的晶片。这与传统的系统截然相反，传统的系统中测量装备位于远程位置并且为了进行测量需要从蚀刻工艺中将晶片移走。在进行这样的测量之后，存在在将所述晶片导入回所述蚀刻处理装备之前，所述晶片被保持在其中的等待时间段。这会导致复杂性和时间延迟，从而直接地和不利地影响在给定的时间期间可以被处理的晶片的数量。此外，在产品设定时，这些低效率导致晶片的成批处理，其中多个晶片在返回到所述蚀刻工艺装备之前被测量。因此任何关于所述蚀刻工艺的反馈只是在不同批次基础上获得的并且不是实时的(即在不同晶片基础上)，从而妨碍实时地调整工艺参数(在不同晶片基础上)，导致质量的下降和损耗的增加。将所述测量设备合并到系统100中并且执行工艺，正如在本文进一步描述的，提供了一种能够将所述蚀刻工艺参数定制到每个晶片的具体特征并且实时反馈关于先前的已蚀刻晶片的系统，其中所述工艺包括在单晶片湿法蚀刻腔中蚀刻之前和之后每个晶片的测量步骤。因此，所述系统可以获得更好的质量，最小化的损耗和一般与单晶片湿法蚀刻工艺相关的优点。
第三站220
所述第三站220包括蚀刻站，在其中所述晶片经历所述单晶片湿法蚀刻工艺。如前面提到的，一般通过将一定数量的化学蚀刻剂滴涂到设置在所述站内的晶片上，导致与所述晶片的接触表面产生化学反应，使得通过所述化学品蚀刻所述接触表面的不需要的部分，来执行单晶片湿法蚀刻工艺。
如在图5中所示，所述第三站220包括单晶片湿法蚀刻装置400，所述单晶片湿法蚀刻装置包括蚀刻腔(封闭罩)410，所述蚀刻腔包括在所述湿法蚀刻工艺中使用的所述装备和化学蚀刻剂。所述蚀刻腔410可以因此被看作是化学防护结构。将理解的是，所述第三站可以保持多个蚀刻装置410，例如以垂直堆叠的方向，以允许多于一个晶片同时执行湿法蚀刻。所述封闭罩410还收集和包含在所述蚀刻工艺中使用的所述化学品。
位于所述第三站220的所述湿法蚀刻装置400还包括所述晶片安置在其上的自旋夹盘420(由蚀刻控制器401控制可变的速度，所述蚀刻控制器为在本文描述的整个工艺控制系统的一部分)和蚀刻工具(臂)430，所述蚀刻工具包括一个或多个喷嘴(孔口)435，所述喷嘴滴涂流体(例如一种或多种液体，优选为化学蚀刻剂)。所述蚀刻工具430可以是臂的形式，即沿着多个方向是可移动的(x，y，z方向)，并且因此具有多个自由度。所述蚀刻工具430是可控制的工具，因为其通过例如蚀刻控制器401的计算设备来控制并且是在所述系统100中使用的整个可编程计算机系统的一部分，正如在本文描述的。因此，所述蚀刻工具430可被驱动到所述晶片的任何具体位置等等。
所述湿法蚀刻装置400还包括用于引入所述蚀刻化学品和从所述腔中去除这种化学品的流体输送和流体去除系统。使用传统的流体管道方案来实现这些部件，其中提供导管用于供应流体(例如一种或多种液体，优选为化学蚀刻剂)到所述喷嘴435。此外，所述湿法蚀刻装置400包括导管和用于排出在所述湿法蚀刻工艺期间，在所述封闭罩410内积聚的流体的机构。
所述机械夹盘420允许所述夹盘420保持所述晶片。所述夹盘420包括主轴(未示出)，所述主轴可以连接到马达的驱动轴，以便允许由所述自旋夹盘420保持的晶片围绕Z轴进行自旋旋转。所述马达的电源开关被连接至所述蚀刻控制器401的输出侧，使得所述马达的旋转速度通过所述控制器401来控制。此外，可以通过提升机构(未示出)来支撑所述自旋夹盘420，以便其在Z-轴方向上是可移动的。
传统地，围绕所述自旋夹盘420的外周边和底部，提供了一种结构用于容纳和收集所述蚀刻剂溶液，所述蚀刻剂溶液离心地与所述晶片分隔开，然后被排出到所述外部。用于从封闭罩410中排出流体的一部分机构可以是形成在围绕所述夹盘420的所述收集器结构的底部中的废气通道和排泄管。储存于所述收集器结构中的所述液体可以通过一个或多个排泄管被排出到所述外部或被重新-循环。
根据本发明，可以使用许多合适的蚀刻溶液，只要它们适用于湿法蚀刻工艺并且适用于所需衬底和应用。因此，基于许多不同的参数，可以使用不同的化学品，包括考虑到所述晶片的属性。
关于所述蚀刻剂溶液的输送，所述湿法蚀刻装置400还包括用于控制所述蚀刻剂溶液的流动属性(流量)和温度的手段。所述操作系统可以包括一个或多个第一流量控制部分，包括但不限于泵或阀门，所述第一流量控制部分从液体供应源向喷嘴延伸。所述流量控制部分的操作部分可以被连接至所述蚀刻控制器401的输出侧，以便控制供应到所述喷嘴的蚀刻剂溶液的流量。此外，还可以使用其他的控制机构来控制所述蚀刻剂溶液的浓度。所述蚀刻剂浓度的控制是一种用于控制给定晶片的所述全部蚀刻速率和蚀刻工艺的手段。
根据本发明的一个方面，所述湿法蚀刻装置400包括终点检测设备500。一个示例性的终点检测设备500包括光发射器10(例如高强度的白光发射器)和光检测器520(例如电荷耦合器件(CCD)检测器)。将理解的是所述光发射器510根据在其中使用的所述特定的应用程序可以具有不同的构造，以及在一个实施例中，所述光发射器是具有红色滤光器的高强度的白光发射器。将在下面更详细地描述所述终点检测设备500的操作；然而，所述设备500响应于计算设备，例如蚀刻控制器401或计算设备170，以及所述光发射设备510将光(例如白光)发射到在所述湿法蚀刻站220中的所述特定晶片的至少一部分表面上。所述光检测器520(例如CCD检测器)通过所述特定晶片的所述部分检测到正被反射的光，所述CCD检测器520将所检测到的光信息发送到正如进一步所描述的工艺控制系统。如本文所述，通过本发明有利方便地使用所述终点检测设备500，以将通孔材料暴露到精确并且均匀的深度。将理解的是，所述设备500并不局限于由上面的装备部件构成，但是一般是在其中分析光特征的基于光学的系统，以便确定所述衬底的属性或状态。
第四和第五站230，240
所述晶片在所述蚀刻站220经历处理之后，然后在一个或多个晶片清洗站清洗所述晶片。图3显示了2个不同的清洗站230，240；然而，这只是一个实施例的代表，将理解的是可以使用单个清洗站。在这种构造中，所述单个清洗站仍然能使用一个或多个不同的清洗技术用于清洗所述晶片。
正如在图6A中所示，所述清洗站230可以为所述晶片在其中进行洗涤的晶片清洗装置1600(洗涤或刷子盒类型)，同时清洗溶液被滴涂到所述晶片上以去除较大的剩余颗粒和蚀刻残余物。更具体地，所述晶片清洗装置1600可以包括腔(封闭罩)1610，所述腔包含所述装备并且包含在所述清洗工艺中使用的注入的清洗溶液。因此所述腔至少部分为密封的环境，并且可包括晶片洗涤设备1615，所述洗涤设备1615包括用于支撑将被清洗的晶片的夹盘1620(例如自旋、旋转的夹盘)。所述晶片洗涤设备还包括刷子机构，所述刷子机构包括一个或多个用于洗涤所述晶片的刷子1630。所述刷子机构还包括根据一个或多个受控的方向(例如径向地)通过所述晶片表面，用于旋转所述刷子的驱动机构1640、用于夹紧和松开所述刷子的夹紧机构和用于驱动所述刷子的马达。
在示例性的洗涤工艺期间，理想的是将水流或清洗溶液导向到所述自旋晶片的两个表面上，以洗掉颗粒。这通常通过提供定位在所述晶片上方和/或下方的喷雾嘴来实现。所述喷雾嘴优选地通过供应管被连接至净水源或清洗溶液。所述水或清洗溶液的流量可以通过泵和阀门机构(未示出)来控制，所述泵和阀门机构继而通过清洗控制器1601(其是在本文描述的所述整个工艺控制系统的一部分)来控制。可替代地，可以使用增压的流体源来提供流体流。
所述清洗站240可以是物理上不同的站，所述站定位在紧邻所述清洗站230并且是所述晶片在其中经受与在所述清洗站230中所使用的不同的清洗工艺的类型。所述清洗站240可以被看作是最终的清洗站。如上所述，所述第一清洗步骤包括一种主要去除较大颗粒和剩余蚀刻剂的洗涤工艺。可以将所述晶片从所述第一清洗站230湿法传送到所述最终的清洗站240。
如图6B中所示，与清洗站230类似，所述最终清洗装置1700可以为腔1710的形式，并且包括一个或多个臂1740和喷嘴1750以将高速喷雾滴涂到所述晶片上和/或使用超音波清洗装置1780来将小颗粒从所述晶片表面去除。此外，站240可包括干燥装置1790以在所述最终清洗工艺的终点干燥所述晶片。
使用系统100的所述湿法蚀刻工艺。
图7A是说明了适用于用于执行湿法蚀刻工艺的所述系统100的工艺控制系统700的示例性结构的上位示意图。在一种设置中，所述工艺控制系统由包括工艺控制器705的一个或多个计算设备组成。应理解的是所述工艺控制器705事实上可以是能够具体表达在本文描述的所述系统和/或方法的任何计算设备和/或数据处理装置。
工艺控制器705可以被配置为与所述系统100的各种计算机-控制部件进行通信，包括第一站200，第二站210，第三站220，第四站230，第五站240和由所述计算机控制的设备或其相关的控制器，所述相关的控制器包括但并不局限于晶片传送设备300，FOUP装载端口160，成像设备600，蚀刻控制器401，终点检测设备500和清洗控制器1601，其将电子信息发送到所述各种部件并且从所述各种部件接收电子信息。
应当注意的是虽然图7A描述了相对于工艺控制器705的所述工艺控制系统700，应当理解的是许多工艺控制器可以在本文描述的方式与所述工艺控制系统700和系统100的所述成分计算机控制部件进行交互。还应当理解的是虽然在本文已经引用的所述各种计算设备和机器在本文被称为单独/单个设备和/或机器，包括但并不局限于计算机终端170、工艺控制器705、第一站200、第二站210、第三站220、第四站230、第五站240和由所述计算机控制的设备或其相关的控制器，所述相关的控制器包括但并不局限于晶片传送设备300，FOUP装载端口160，成像设备600，蚀刻控制器401，终点检测设备500和清洗控制器1601，在某些实施例中所引用的设备和机器及其相关和/或附随的操作、特性和/或功能可以被布置或以其他方式横跨许多设备和/或机器而被使用，例如通过直接连接或网络连接，正如本领域技术人员所熟知的。
图7B是说明了用于执行湿法蚀刻工艺的所述系统100的工艺控制器705的示例性结构的框图。工艺控制器包括用于使能所述系统的操作的各种硬件和软件部件，包括处理器710、内存720、显示器740、存储器790和通信接口750。处理器710用于运行可被装载到内存720中的软件指令。处理器710依据所述特定的实施例，可以是多个处理器，多核处理器或一些其它类型的处理器。
优选地，可以通过处理器710访问内存720和/或存储器790，从而使能处理器接收并且运行存储在内存和/或存储器上的指令。内存可以为例如随机存取存储器(RAM)或任何其他适当易失或非易失计算机可读存储介质。此外，内存可以是固定的或可去除的。存储器790依据所述特定的实施例，可以采用各种形式。例如，存储器可以包含一个或多个部件或设备，例如硬盘驱动器，闪速存储器，可重写光盘，可重写的磁带或以上的一些结合。存储器也可以是固定的或可去除的。
在存储器790和/或内存720中对一个或多个软件模块730进行编码。所述软件模块可以包含一个或多个软件程序或应用程序，所述软件程序或应用程序具有计算机程序代码或在处理器710中运行的一组指令。本文公开了用于执行所述系统和方法的操作方面的这样的计算机程序代码或指令，以及可以一个或多个编程语言的任意结合的方式来编写。所述程序代码可以，作为独立的软件包在工艺控制器705上全部运行、在工艺控制器上部分运行，或在另一个计算/设备上全部运行或在另一个远程计算/设备上部分运行。在较后的方案中，所述远程计算设备通过任何类型的直接电子连接或网络可被连接至工艺控制器，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，或所述连接可被连接到外部计算机(例如，利用因特网服务供应商通过所述因特网)。
优选地，包括在所述软件模块730中的是通过处理器710来运行的成像模块770、终点检测模块772、蚀刻配方模块774、清洗控制模块776和数据库模块778以及显示模块780。在所述软件模块730的运行期间，所述处理器配置所述工艺控制器705来执行各种与用于执行湿法蚀刻工艺的所述系统100相关的操作，正如将在下面更详细描述的。
也可以说软件模块730和一个或多个计算机可读存储设备(例如内存720和/或存储器790)中的程序代码形成了根据本发明的可以被制造和/或分配的计算机程序产品，正如本领域的普通技术人员所熟知的。
应当理解的是，在一些说明性的实施例中，一个或多个软件模块730可以通过在所述系统100中使用的通信接口750从另一个设备通过网络下载到存储器790。此外，应当注意的是，与当前系统和方法(例如数据库785)的操作相关的其它信息和/或数据还可以被存储在存储器上，如将在下面更详细地讨论的。
而且优选存储在存储器790中的是数据库785。如将在下面更详细地描述的，数据库包含和/或维护在所述系统100的各种操作中所利用的各种数据项和元素。存储在数据库中的信息可以包括但不限于参数调整算法、配方、化学混合物详情、设置点、设置、报警、工艺变量的实际值，以及由工艺控制器收集和分析的历史数据(例如，批记录，衬底厚度测量信息，通孔深度测量信息)，这将在本文更加详细地描述。应当注意的是，虽然数据库被描述为本地配置到工艺控制器705，在某些实施例中，数据库和/或各种存储在其中的数据元素可以远程定位(例如在远程计算设备或服务器上-未示出)并且通过网络或本领域普通技术人员熟知的方式连接到工艺控制器。
接口715还操作地被连接到处理器710。所述接口可以是一个或多个输入设备，例如开关、按钮，键、触摸屏、话筒等，如电子计算设备的领域中将被理解的。接口用于帮助捕获所述用户的命令，例如开关命令或与所述系统100的操作相关的设置。
显示器740也操作地被连接到处理器710。显示器包括屏幕或任何其它这种呈现设备，其使用户可以查看与所述系统100的操作相关的信息，包括控制设置，命令提示和由所述系统100的各种部件收集的并且提供给工艺控制器的数据。以示例的方式，显示器可以是数字显示器，例如点阵显示器或其他的二维显示器。
通过进一步示例的方式，接口和显示器可以集成到触摸屏显示器中。因此，所述屏幕被用来显示图像的用户接口，其可以显示各种数据并提供"表格"，所述"表格"包括允许用户信息条目的字段。在与图像用户接口的显示器相对应的定位触摸所述触摸屏允许人与所述设备进行交互，以输入数据、改变设置、控制功能等。因此，当所述触摸屏被触摸时，接口将这一变化通信到处理器，以及设置可以被改变或用户输入信息可以被捕获并且存储在所述内存中。
音频输出760也操作地被连接到处理器710。音频输出可以是任何类型的被配置为播放电子音频文件或产生音频音调的扬声器系统，如本领域普通技术人员可以理解的。音频输出可以集成到工艺控制器705中或在工艺控制器705之外。
通信接口750也操作地被连接到处理器710，并且可以是任何使能所述工艺控制器705和外部设备、机器和/或包括(机器人，成像设备，蚀刻控制器，清洗控制器，化学控制器)元件之间通信的接口。优选地，通信接口包括但不限于以太网、IEEE1394、并行、PS/2、串行、USB、VGA、DVI、SCSI、HDMI、网络接口卡(NIC)、集成网络接口、射频发射器/接收器(例如，蓝牙，蜂窝，NFC)、卫星通信发射器/接收器、红外端口和/或任何其他用于将工艺控制器705连接到其他计算设备和/或例如专用网络和因特网的通信网络的接口。这种连接可以包括有线连接(例如使用RS232标准)或无线连接(例如，使用802.11标准)尽管应该理解的是通信接口可以实际上是任何使能到所述工艺控制器705的通信/从所述工艺控制器705的通信的接口。
在用于执行湿法蚀刻工艺的所述系统100的操作期间的各个点，工艺控制器705可以与一个或多个计算设备进行通信，例如，用于操作各种工艺站和成分设备的计算设备，正如将在本文进一步详细描述的。这样的计算设备可以将数据发送到工艺控制器705和/或从工艺控制器705接收数据，以及这样的计算设备之间可以收发数据，从而优选地开始维持和/或增强所述系统100的操作，正如将在下面更详细地描述的。
用于执行湿蚀刻工艺的所述系统100和上述的各种元件和部件的操作将参考下述的用于暴露TSV的所述工艺，结合图7，8，9A-9I和10，11，进一步被理解。
图8是根据本发明的一个实施例，说明了使用系统100用于蚀刻晶片的工艺流程800的流程图。应当理解的是，所述示例性工艺可以在后研磨的TSV衬底(即，晶片)上执行，其中由于覆盖层，在所述衬底的顶表面上未暴露所述TSV。此外，所述衬底的底表面利用粘合层被安装到载体，一衬底与另一衬底的粘合层厚度可以不同。然而，应该理解的是，衬底不局限于这种特定的载体结构，正如所述示例性的工艺在可替代的载体结构和非载体结构的衬底上是可操作的，正如本领域中的技术人员所理解的。所述示例性工艺提供专门度量，以确定使用所述系统100的所述覆盖和湿法蚀刻衬底的厚度，以将所述TSV暴露到期望的深度和衬底表面均匀度。虽然一般讨论与TSV衬底有关的工艺流程，应当理解的是所述示例性工艺可以在非-TSV衬底上执行并提供专门度量，以将使用所述系统100的衬底和湿法蚀刻非-TSV衬底的厚度确定到期望的厚度和衬底表面均匀度。
在工艺块810中，所述系统100测量特定衬底的厚度。在工艺块820中，所述系统根据在工艺块810中获取的所述厚度测量值，计算所述特定衬底的蚀刻深度和径向厚度。在工艺块830中，所述系统为所述特定的衬底产生蚀刻配方，以获得所述特定衬底的期望蚀刻轮廓。在工艺块840中，所述系统根据所述蚀刻配方蚀刻所述特定的衬底。在工艺块840中的蚀刻所述特定衬底的步骤可以进一步合并终点检测工艺，正如本文进一步所描述的。在工艺块850中，所述系统清洗所述衬底，以去除任何剩余颗粒、离子和蚀刻剂。在工艺块860中，所述系统测量所述特定衬底的厚度，并将所述厚度测量值提供给所述工艺控制器以分析所述衬底的物理属性，估计所述蚀刻配方的效能，以及相应地为将经受工艺流程800的随后衬底调整所述蚀刻配方。
随后在每个工艺块中的所述特定步骤将结合图7A-B，8，9A-9I和10-11进一步详细地描述。应当理解的是比在所述附图和本文所描述的更多或者更少的操作可以被执行。这些操作还可以以与本文所描述的不同的顺序被执行，联合到多步骤工艺中或分入子程序中。所述步骤在系统100上下文中进行描述，然而所述步骤的实行并不局限于如在图1-7中所描述的系统100的示例性配置。
所述工艺开始于块/步骤810，在块/步骤810中处理器710运行一个或多个软件模块730，包括优选为成像模块772，并且块/步骤810配置工艺控制器705以使成像设备为特定的衬底收集厚度信息。图9A描述了在显露所述TSV之前，示例性后研磨的TSV衬底910的剖面。所述衬底包括顶表面912、通过粘合层918安装到载体916的底表面914，以及遍及所述衬底910而间隔布置的TSV915。所述研磨工艺留下覆盖层920(例如，在TSV之上的衬底材料)，其厚度可能改变(即，在边缘更厚，在衬底上均匀或在衬底的中心比在边缘更厚)(在衬底厚度的变化内)。同样，在衬底到衬底的基础上，TSV上方的衬底材料的高度可以存在差别(衬底到衬底厚度变化)。在所述TSV上方的层的差别可以大于所述暴露通孔的高度的容许差。此外，所述粘合剂层的厚度和均匀度也可以变化，致使在确定在所述通孔的端部上方，所述顶部硅衬底中的剩余材料的厚度和均匀度时，外部测量值无效。图9A还描述了示例性的后蚀刻TSV衬底的剖面。
成像设备通过光学扫描所述衬底，测量整个表面上的所述衬底的实际厚度。光学扫描所述衬底以确定厚度信息(可包括所述衬底的厚度、总厚度变化(TTV，代表在所述衬底上被测量的最小和最大厚度之间差别)、衬底平坦性(例如，晶片弓度)、表面粗糙度并且以不同的方式分析衬底的地形)的各种的方法是被本领域中的技术人员已知的并且是适用于本发明。优选地，成像设备600扫描所述衬底表面的代表样本并且收集包括优选地所述代表样本范围内的所述衬底厚度的厚度信息，并且将所述厚度信息发送到工艺控制器705。样品容量(在衬底表面上收集的数据点的数量)可以根据已处理的衬底的应用程序所需的详细程度进行调整，并且范围可以从整个表面的详细扫描到仅仅所述表面上的几个数据点。更具体地，厚度测量值可以在衬底上的各种定位被收集，以及所述测量值可以用于对所述厚度内插中间位置，作为两个数据点之间的距离的函数。换句话说，本发明的软件可以用于执行产生这样的测量值的内插操作。
处理器710运行一个或多个软件模块730，优选包括成像模块770或数据库模块778，还可以将所述工艺控制器705配置为将所述厚度信息记录到存储器790或内存720用于如本文进一步所描述的进一步处理。
然后在步骤820，处理器710运行一个或多个软件模块730，优选包括衬底厚度模块770，将工艺控制器705配置为确定特定衬底的径向厚度和蚀刻深度以识别特定衬底表面的较厚或较薄(例如，边缘厚、均匀，或中心厚)的径向限定区域，和识别在给定半径将被去除的材料的数量。
径向厚度是在给定半径的衬底的平均厚度。同样地，所述特定衬底的表面均匀度是横跨所述晶片表面径向厚度如何变化的测量。径向厚度用于识别径向依赖的厚度的不均匀度，即在所述基板表面上的什么径向区域，所述覆盖层必须比其他去除的多。径向厚度可根据一种算法来计算，所述算法是在步骤810测量的所述特定衬底的平均厚度围绕所述衬底的给定半径的函数。图9B显示了可以由所述工艺控制器产生并且由显示器740显示的示例性衬底的所述径向厚度的图像表示或环映射的屏幕截图。图9C描述了所述示例性衬底的表面的所述实际厚度的图像表示或表面映射。
蚀刻深度是将从所述衬底表面去除的材料的期望深度。确定蚀刻深度的方法可以根据所述衬底的类型和所述衬底所需的应用来变化。
在蚀刻衬底以显露TSV的情况下，蚀刻深度是所述衬底的顶表面和所述TSV的顶部之间的覆盖层的厚度。此外，蚀刻深度还可以是所述显露的TSV(TSV显露高度)的期望高度的函数。优选地，对于在所述特定衬底表面上的径向位置的样本，根据一种算法确定蚀刻深度，在所述算法中，从所述径向厚度中减去所述TSV的参考高度和期望的TSV显露高度。因此，蚀刻深度是半径的函数，并且可以调整为最小化覆盖厚度中的径向不均匀度。
在特定衬底中所述TSV的参考高度可以从所述特定衬底的生产商处获得。可替代地或此外，所述参考高度还可以是一个或多个已蚀刻衬底的TSV的实际高度的测量值的函数。
在蚀刻非TSV衬底的情况下，例如，晶片减薄工艺的情况下，蚀刻深度可以作为径向厚度和包括TTV(总厚度变化)的其他厚度相关信息的函数来计算。因此，可以调整蚀刻深度以改进整体厚度的均匀度、正被蚀刻的非-TSV衬底的表面均匀度。
然后在步骤830中，处理器710运行一个或多个软件模块730，优选包括蚀刻配方模块778，可以配置工艺控制器705为所述特定衬底产生蚀刻配方，这可以通过所述蚀刻装置400来运行以蚀刻所述特定的衬底来获得期望的蚀刻轮廓。
一般来说，所述蚀刻轮廓包括在步骤820中确定的蚀刻深度。蚀刻轮廓还可以包括所述特定衬底需要作出的其他改变以获得包括但并不局限于表面粗糙度的期望的物理特性。因此，蚀刻轮廓是根据待处理衬底的应用的物理特性的函数，通过示例但是不限于，期望的表面粗糙度、期望的TSV显露高度、期望的衬底厚度，并且蚀刻轮廓也是包括通孔深度和径向厚度的特定衬底的实际物理特性的函数。
例如，对于表面粗糙度，比方说，金属沉积应用，轻微的表面粗糙度可以提高粘合性，而在衬底结合的应用程序中，需要非常光滑的表面。
所述蚀刻配方是根据所述特定衬底的蚀刻轮廓的函数的算法而产生的。所述蚀刻配方由与材料应该被去除的所述特定衬底表面上的径向位置和将去除材料的数量相关的各种单晶片湿法蚀刻工艺控制参数组成，以便获得期望的蚀刻轮廓。
可以调整各种参数以控制衬底表面上蚀刻的径向位置，包括但并不局限于所述蚀刻工具430(也称为臂)和将所述化学蚀刻剂滴涂到所述衬底上的喷嘴435的径向位置、臂扫描速度、加速度、减速度和喷嘴高度。可以理解的是在特定的径向位置将蚀刻剂滴涂到衬底上，一般将所述蚀刻工艺本地化为所述衬底的特定半径，如此所述臂和喷嘴的位置和移动控制蚀刻的定位。臂扫描速度是滴涂所述化学蚀刻剂的所述臂和喷嘴从所述衬底的一个位置移动到另一个位置的速度，以及加速度和减速度是在一段时间所述臂扫描速度的变化率，以及所述喷嘴高度是在所述喷嘴和所述衬底之间的距离。
可以调整所述参数以控制蚀刻速率(即所述衬底材料被化学去除的速率)，包括但是不局限于所述衬底的自旋速度、所述化学蚀刻剂的浓度、所述化学蚀刻剂的温度和驻留时间。自旋速度是化学蚀刻剂正被沉积在所述衬底表面上时，所述夹盘420和其上的所述衬底的自旋速度。图9D是作为所述化学腐蚀剂的温度和自旋速度的函数的硅蚀刻速率的示例性图，并且说明了蚀刻速率和温度和自旋速度之间的关系。
所述化学蚀刻剂浓度是用于进行化学去除所述衬底的顶表面的化学蚀刻剂的浓度。KOH(氢氧化钾)是一个示范性的蚀刻剂，由于其属性KOH通常用于蚀刻硅TSV衬底，以相对于导体(如铜)和绝缘体(如氧化硅)选择性地蚀刻硅。图9E描述了描绘了KOH浓度和硅蚀刻速度关系的示例性图。
可以被调整以控制所述蚀刻均匀度(即最终衬底的径向厚度的均匀度)的参数包括但是不局限于所述衬底的自旋速度、将化学蚀刻剂沉积到所述径向的臂的驻留时间、待蚀刻的衬底的定位。
驻留时间是所述喷嘴将蚀刻剂滴涂到衬底特定径向部分上的时间量。在所述衬底的特定半径增加驻留时间使得所述衬底在该半径上被蚀刻得更多。驻留时间可以通过调整上面讨论的工艺参数来控制，所述工艺参数例如臂扫描速度、加速度和所述夹盘的自旋速度。更具体地，由于在所述蚀刻工艺期间在所述夹盘上自旋的所述衬底的圆形形状，相比所述衬底的边缘，蚀刻所述衬底的中央需要较少的时间来沉积所必需的化学蚀刻剂，如此在所述衬底的一个径向位置到另一个位置之间的所述臂的速度、加速度/减速度被调整以改变所述蚀刻剂被滴涂在特定定位的时间量。图9F是描绘了作为从所述衬底的中央到在所述衬底的整个表面的距离上获得的均匀的驻留时间的距离的函数的所述臂扫描速度的示例性图，并且说明了可以用于获得所述均匀的驻留时间的双曲运动曲线。说明的所述示例性双曲运动曲线提供了臂扫描速度和加速度变化的基础，以改变在所述衬底的特定定位的所述驻留时间，正如本领域中的技术人员将理解的。
可以调整以控制所述表面粗糙度的所述参数包括但是不局限于在所述衬底上的所述化学蚀刻剂的温度和所述化学蚀刻剂的流量。图9G描述了描绘了作为硅TSV衬底蚀刻的流量和温度的函数的表面粗糙度的示例性图，并且说明了表面粗糙度和流量和温度的比例关系。
返回到图8，特别是步骤830，处理器运行一个或多个软件模块730，优选包括蚀刻配方模块778，可以将工艺控制器705配置为定义一个或多个上述的参数以产生蚀刻配方，从而选择性蚀刻在所述特定衬底的所述表面上的各种径向位置中的所述覆盖，来获得期望的蚀刻深度、径向厚度和表面粗糙度，其中上述的参数控制蚀刻定位、表面粗糙度、蚀刻速率、驻留时间和表面均匀度。应当理解的是，所述参数可以被定义为蚀刻位置或其他变量的函数，因此是遍及蚀刻工艺过程的变量。例如，在具有径向厚度的衬底中，也就是说边缘厚，在所述衬底的边缘附近可以增加驻留时间，可以减少自旋速度以在所述边缘获得较大的蚀刻深度。
此外，所述蚀刻配方可以包括蚀刻时长。蚀刻时长是在特定的衬底上正在执行的所述蚀刻工艺的时间量，并且在所述蚀刻工艺期间可以改变以控制将去除的材料量。给定的蚀刻配方在衬底上运行的越久，越多的衬底被去除，如此减小了整体厚度。
然后在步骤840中，处理器710运行一个或多个软件模块730，优选包括蚀刻配方模块778，可以将工艺控制器705配置为使所述蚀刻装置400根据所述蚀刻配方蚀刻所述衬底。
然后在步骤850中，处理器710运行一个或多个软件模块730，优选包括清洗模块770，可以将工艺控制器705配置为使所述衬底清洗装置1600清洗所述衬底以消除剩余的蚀刻剂和来自所述衬底表面的其他颗粒。所述清洗工艺可包括使用一个或多个刷子1630进行刷洗，以及存储来自喷嘴1650的清洗溶液。此外，工艺控制器可以使衬底清洗装置1700执行最终的清洗工艺以从所述衬底表面去除小颗粒，利用一个或多个喷嘴1750将含清洗溶液的高速喷雾喷洒到所述特定衬底上，和/或使用超音波清洗装置1775。此外，最终的清洗步骤可包括干燥装置1780以在所述最终清洗工艺的终点将所述晶片干燥。
例如，在硅TSV衬底的KOH蚀刻后，基于剩余钾的颗粒和钾离子保持在所述衬底的表面上，并且将导致所述衬底表面的电气属性的变化，如果不被去除，将导致良品率损失。因此，清洗所述衬底以最小化剩余颗粒、离子和蚀刻剂的量。图9H描述了在所述清洗步骤之前，具有显露的TSV和剩余的颗粒和离子的示例性衬底的扫描电子显微镜图像。图9I描述了在清洗步骤后，具有显露的TSV不具有剩余的颗粒和离子的示例性衬底的扫描电子显微镜图像。
然后在步骤860中，处理器710运行一个或多个软件模块730，优选包括成像模块770，可以将工艺控制器705配置为使所述成像设备600测量所述特定衬底的厚度，正如涉及步骤810中所讨论的，并且将所述厚度信息发送到工艺控制器705。
然后返回并且促成步骤820，处理器710运行一个或多个软件模块730，优选包括蚀刻配方模块774，可以将工艺控制器705配置为分析在步骤860获得的所述厚度信息，以根据所公开的实施例，为随后将经历所述蚀刻工艺的衬底调整所述蚀刻轮廓和/或蚀刻配方。更具体地，所述工艺控制器可以将所述后处理(post-processing)厚度信息与所述预处理(pre-processing)厚度信息进行比较以确定通过蚀刻装置400运行的所述蚀刻配方是否在期望位置并且以期望蚀刻速率成功蚀刻了期望的衬底量，最终获得具有包括表面均匀度的期望物理特性的已处理的衬底。此外，关于所述通孔的实际高度的信息可以用于调整所述参考通孔高度，正如上面所讨论的。正如设计步骤830中讨论的，根据所述蚀刻速率和厚度信息，所述工艺控制器可以为随后的衬底调整所述蚀刻配方，或调整参数以保持一致的蚀刻环境，例如恢复所述化学蚀刻剂的浓度以及调整化学蚀刻剂温度，正如本领域中的技术人员将理解的。
因此，运行工艺流程800的系统100提供了完全自动的，产量级的解决方案：使用专门度量以实时产生为每个将蚀刻的衬底具体定制的并且基于先前已蚀刻的衬底的蚀刻配方；以及使用单晶片湿法蚀刻装置蚀刻所述衬底。因此，所述系统可以获得精确的蚀刻深度，表面均匀度并且一般来说产生更高的质量的衬底，最小化了损耗并且实现了与单晶片湿法蚀刻工艺相关的优点。
如上所述，所述测量步骤和蚀刻步骤全部作为通过定位在单个外壳内的补充设备定义的集成系统的一部分执行。
根据本发明的另一个显着的方面，涉及在步骤840中描述的所述蚀刻工艺可以包括终点检测设备500，所述终点检测设备用于更准确地确定所述TSV被暴露的点并且更准确地控制所述蚀刻工艺的长度(时长)和所述TSV的暴露高度。如上所述，所述蚀刻设备400可包括终点检测设备500，所述终点检测设备是一种原位工艺监视系统，所述原位工艺监视系统优选地包括光发射器510和电荷耦合器件(CCD)光检测器(或其它类型的检测器)520。优选为高强度光发射器的所述发射器当在所述蚀刻腔410内经历所述蚀刻工艺时，将光发射到所述衬底的至少一部分上，以及所述CCD检测从所述衬底反射的光。一般地，从所述衬底表面反射的并且由所述CCD收集到的光的性质，即光标记，将根据表面的成分而改变。因此，由具有覆盖的衬底表面反射的光将与由具有显露TSV的衬底反射的光具有不同的属性或光标记。所述工艺监视系统(例如工艺控制器705等等)监视所述检测到的光标记以识别所述光标记堪比具有显露TSV的衬底的参考标记的点。换句话说，对所述检测到的光标记进行分析以确定何时所述衬底具有指示具有显露TSV的衬底的检测到的光标记，从而指示完成或几乎完成所述蚀刻工艺，并且呈现显露的TSV。
现在转到图10，程序方框图说明了根据本文公开的至少一个实施例，用于检测在所述湿法蚀刻工艺步骤840期间TSV被显露的点的程序1000。应当理解的是比在所述附图和本文所描述的更多或者更少的操作可以被执行。可以以与本文描述的不同的顺序执行这些操作。
所述工艺在步骤1005开始，其中处理器710运行一个或多个软件模块730，优选包括终点检测模块772，将工艺控制器705配置为使光发射器510将光发射到所述特定衬底(标地)表面的至少一部分上，并且使所述光检测器520检测通过所述特定衬底的所述部分反射的光的颜色。优选地，所述光检测器是CCD检测器，但可以使用其它可替代的光检测器。所述检测器将检测到的反射光信息发送到所述工艺控制器，正如本文进一步所描述的。当蚀刻衬底以显露TSV时，不充足的光是由环境光下在所述工艺的终点的短、薄暴露的TSV反射的。根据所公开的实施例的显着的方面，高强度LED和/或有色的高强度光被导向到所述衬底以增强由所述衬底反射的所述光标记。所述光标记包括一个或多个特定波长光的强度，其通过工艺控制器来检测和监视。例如，在检测硅晶片中的TSV显露点时，所述光标记可包括3个波长的光(蓝色，红色和绿色)。所述发射器和/或检测器可以包括一个或多个例如红光滤光器的滤光器以调整发射和/或检测到的光的特性。正在由终点检测设备监视的特定衬底的标地可以是在所述表面上的一个或多个点，并且可以由所述工艺控制器通过默认或通过用户来定义。所述多个点可以各自对应于CCD检测器中的一个或多个像素，且所检测到的反射光可被平均，以减少由于来自在所述衬底上的流体层的噪声和变形导致的变化。所述平均强度信息可以通过工艺控制器来记录，还可以在图表中绘制并且在显示器上显示。
然后在步骤1010，处理器710运行一个或多个软件模块730，优选包括终点检测模块772，将工艺控制器705配置为分析通过所述CCD检测器检测到的光信息，以将作为通过所述CCD检测到的正被蚀刻的特定衬底的光标记与参考光标记进行比较。
应当理解的是，在蚀刻所述特定衬底和/或随后的衬底之前的某一时刻，处理器运行一个或多个软件模块，优选包括终点检测模块，可以将所述工艺控制器配置为，通过按设定的时长蚀刻参考衬底，确定参考光强度，并且分析在所述蚀刻工艺期间以指定的间隔由CCD收集到的信息帧，以及将所述工艺控制器配置为在每一帧计算三种波长的光(蓝色，红色和绿色)的强度，并且当已知所述TSV将显露时，记录所述三种波长的光的强度。所述工艺控制器还可以绘制所述参考衬底随时间的光强度数据，并将所述绘图显示给技术人员。假设随后的衬底具有相似的物理属性(例如，衬底成分和尺寸、TSV成分和尺寸)，对于随后运行的衬底，光标记中的变化应该相似，正如本领域的技术人员将理解的。还应该理解的是，光标记的特定变化率可以根据所述特定的蚀刻配方而变化。
对于当蚀刻所述特定衬底和随后衬底时确定所述终点，所述工艺控制器可以通过分析在所述蚀刻工艺期间以指定的间隔由CCD收集到的反射光强度信息帧，检测何时达到所述显露点，并且在每一帧计算三种波长的光(蓝色，红色和绿色)的强度并且将所述光强度信息与从所述参考衬底获得的所述参考光强度信息进行比较。当所述特定衬底的光强度信息与所述参考光强度信息相对应，所述工艺控制器可以结束所述蚀刻工艺或者开始过蚀刻阶段。
基于所述参考衬底的光强度数据、蚀刻速率、初始和最终的厚度信息，所述系统可以为随后的衬底调整蚀刻配方(正如设计工艺流程800中所描述的)和其他参数，包括但并不局限于设定最小时长、最大时长、在TSV被显露的点的光强度和所述蚀刻工艺的终点。所述终点依据工艺时间的秒数和百分比，可以被定义为过蚀刻时长(例如，在检测到显露点之后，所述蚀刻工艺应该继续多久)，以便将所述TSV显露到期望的高度。
例如，当运行参考衬底时，所述蚀刻速率被识别为2um/min，所述光强度是被检测到的首先显露所述TSV时的第一值。假设随后衬底的平均蚀刻深度为10um(由于可能存在如上所述的径向厚度变化，按平均蚀刻深度来讨论此简化示例)并且期望的TSV显露高度为2um，所述系统基于参考蚀刻速率和蚀刻深度，可以确定所述随后运行的蚀刻时间应该大约5分钟。当蚀刻所述随后衬底时，一旦所述CCD检测具有所述第一值(所述目标光强度)的光强度时，显露点被检测并且所述终点被设定为具有超过1分钟的过蚀刻时间，以便获得2um的显露TSV高度。
图11描述了根据一个公开的实施例的TSV显露工艺期间所述光强度数据的示例图。所述图描述了先前已蚀刻的参考衬底的红1110，蓝1112和绿色1114波长的光的光强度数据。在所述蚀刻工艺期间描绘了所述强度数据。在本示例中，所述图描述了在大约t＝530的参考晶片的显露点1132和在大约t＝721的终点1130的光强度。所述终点包括用以暴露所述通孔一部分的时间。所述图还描述了特定衬底的红1120，蓝1122和绿1124波长的光的光强度数据的绘图，所述特定衬底根据从所述参考晶片收集到的光强度数据使用终点检测已经被蚀刻。该图显示了在本文特定示例性运行中，特别是发生在t＝457的衬底显露点1140(在所述特定衬底的光标记与在参考显露点1132的光标记匹配的点)。此外，基于所述显露点1140和蚀刻速率和期望的过蚀刻，所述特定的衬底的实际终点发生在t＝650。
因此，包括单晶片湿法蚀刻装置400的系统100提供了自动方案，以精确地控制所述TSV显露高度并且根据与先前蚀刻的晶片相关的反馈实时地调整蚀刻配方参数，其中所述单晶片湿法蚀刻装置包括终点检测设备500并且实现了用于检测显露TSV的点的程序1000。因此，所述系统带来更高质量的已处理衬底，最小化了损耗并且实现了一般与单晶片湿法蚀刻工艺相关的优点。虽然已经在涉及工艺流程800中描述了合并了终点检测的所述湿法蚀刻步骤，但是应当理解的是在没有工艺流程800的一个或多个其他步骤时可以执行具有终点检测的单晶片湿法蚀刻。
应当理解的是在与图8有关的讨论的每个工艺步骤之间，运行一个或多个软件模块730的处理器710将工艺控制器705配置为使晶片传送设备300移动在执行所述工艺步骤的各个站之间的所述特定晶片。
优选地，在整个工艺流程800和/或程序1000的运行中，各种信息和数据是通过系统100的部件收集的，包括但并不局限于工艺控制器705、第一站200、第二站210、第三站220、第四站230、第五站240和由所述计算机控制的设备或其相关的控制器，所述相关的控制器包括但并不局限于晶片传送设备300、FOUP装载端口160、成像设备600、蚀刻控制器401、终点检测设备500和清洗控制器1601。运行包括数据库模块780和显示器模块780的一个或多个软件模块730的处理器710可以将工艺控制器705配置为从系统100的各种部件中收集至少一部分数据，将所收集到的数据存储在存储器790和/或内存720中。此外，工艺控制器可以将所述数据显示在显示器740上，无论是以原始形式，或例如图像表示的生成形式，正如本领域的技术人员所理解的。
在这个时刻，应该注意的是，尽管许多上述描述已经指向一种用于执行湿法蚀刻工艺的系统和湿法蚀刻衬底以显露TSV的方法，本文公开的所述系统和方法同样地可在远远超出所述参考情景的情景、情形和设定中部署和/或实现。可以容易地理解用于执行湿法蚀刻工艺的所述系统可在几乎任何情景有效地使用，其中在单晶片湿法蚀刻站中将衬底蚀刻到期望的表面均匀度和厚度。
将理解的是，在附图中相似的标记表示在若干附图中的相似元件，并非所有参考附图描述的和说明的部件和/或步骤为所有实施例或设置所必需。
因此，本系统和方法说明性的实施例和设置提供了一种系统、工艺和计算机实现的控制方法、计算机系统，以及湿法蚀刻衬底的计算机程序产品。附图中的流程图和框图说明了根据各种实施例和设置的可能实现的系统、方法和计算机程序产品的架构，功能和操作。从这个意义上说，流程图或框图中的每个块，因为它涉及一种计算机实现的方法，可以代表模块，代码段或代码的一部分，所述代码包括用于实现指定逻辑功能的一个或多个可运行的指令。
还应当注意是，在一些可替换的实现中，在所述块中提到的功能可能以附图中提到的顺序之外的顺序发生。例如，连续显示的两个块可以实际上基本上同时运行，或者这些块有时可以以相反的顺序运行，这取决于所涉及的功能。还应当注意的是，在框图和/或流程图说明的每个块和在框图和/或流程图说明的块的组合可以由执行指定功能或动作的专用的基于硬件的系统或特殊用途的硬件和计算机指令的组合来实现。
本文所用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并非旨在限制本发明。如本文所用，单数形式"一"，"一个"和"所述"旨在也包括复数形式，除非上下文另外明确指出。将进一步理解的是，术语"包括"和/或"包括"，在本说明书中使用时，指定所陈述的特征，整数，步骤，操作，元件和/或部件的存在，但不排除存在或附加一个或多个其它特征，整数，步骤，操作，元件，组件和/或它们的组。
而且此处所使用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应被认为是限制。使用"包括"，"包含"或"具有"，"含有"，"涉及"及其变体，是指包括其后列出的项及其等同物以及额外的项。
以上描述的主题仅由说明的方式提供，并且不应被解释为限制。可以对本文中所描述的主题进行各种修改和改变，而不需要遵从所述的和描述的示例实施例和应用，且并不脱离本发明的如权利要求中提出的实质精神和范围。

Claims (43)

1.一种用于湿法蚀刻衬底的方法，其使用包括多个站的单晶片湿法蚀刻处理系统以产生具有期望的最终蚀刻轮廓的衬底，所述方法包括步骤：
在测量站测量特定衬底的初始厚度信息；
根据所述初始厚度信息并且根据期望的最终蚀刻轮廓，计算所述特定衬底的蚀刻轮廓；
根据计算出的蚀刻轮廓，产生所述特定衬底的蚀刻配方；和
根据所述蚀刻配方，蚀刻所述特定衬底，以便获得所期望的最终蚀刻轮廓；
其中所述的多个站设置在外壳内，并且通过被配置为可控制地在站之间移动所述衬底的自动衬底传送设备来访问，从而当所述衬底正在经历蚀刻处理时，允许对所述衬底进行实时测量。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括在所述测量站测量所述特定衬底的最终厚度信息的步骤。
3.如权利要求1所述的方法，其中测量所述初始厚度信息包括光学扫描在所述特定的衬底表面上的一个或多个位置，并且将检测到的所述一个或多个位置的厚度作为所述初始厚度信息。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述初始厚度信息包括在所述衬底表面上的一个或多个径向位置的衬底厚度。
5.如权利要求1所述的方法，其中计算所述特定衬底的蚀刻轮廓的步骤进一步包括计算所述特定衬底的径向厚度并且根据作为所述径向厚度和期望的最终蚀刻轮廓的函数的算法计算蚀刻深度。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述蚀刻深度还可以作为在所述特定衬底内的一个或多个通孔的参考高度的函数来计算。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述特定衬底的蚀刻轮廓根据作为先前衬底的最终厚度信息的函数的算法来计算。
8.如权利要求1所述的方法，其中产生所述蚀刻配方的步骤包括根据作为所述蚀刻轮廓的函数的算法，调整蚀刻参数。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述蚀刻参数在所述蚀刻步骤期间通过位于蚀刻站的湿法蚀刻装置控制所述特定衬底的蚀刻，所述蚀刻参数包括臂和滴涂化学蚀刻剂的喷嘴的位置、在夹盘上的所述特定衬底的自旋速度、臂扫描速度、臂加速度、所述化学蚀刻剂的浓度，所述化学蚀刻剂的温度、驻留时间、所述化学蚀刻剂的流量和蚀刻时长。
10.如权利要求1所述的方法，其中蚀刻所述特定衬底的步骤包括根据所述蚀刻配方通过位于所述蚀刻站的单晶片湿法蚀刻设备将化学蚀刻剂滴涂到所述衬底的表面上。
11.如权利要求1所述的方法，还包括在蚀刻所述衬底之后，实时测量所述特定衬底在所述测量站的最终厚度信息，并且在基于所测量的最终厚度信息没有获得所述期望的最终蚀刻轮廓的情况下，然后通过所述自动衬底传送设备将所述衬底输送回所述蚀刻站。
12.如权利要求1所述的方法，进一步包括清洗所述特定衬底的步骤，包括将清洗溶液滴涂到所述特定衬底上并且洗涤所述特定衬底。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述清洗步骤包括将含清洗溶液的高速喷雾分发到所述特定衬底上。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述清洗步骤包括超音波清洗所述特定衬底。
15.如权利要求1所述的方法，其中蚀刻所述特定衬底的蚀刻步骤包括使用终点检测设备检测在其中一个或多个TSV被显露的终点。
16.如权利要求1所述的方法，其中根据作为来自先前衬底的蚀刻速率的函数的算法来计算蚀刻速率。
17.一种用于检测蚀刻工艺的终点的方法，其中使用单晶片湿法蚀刻处理系统蚀刻具有TSV的特定衬底，所述方法包括:
(a)将光发射到所述特定衬底的表面的至少一个标地上；
(b)检测离开所述表面标地的光反射；
(c)计算所述反射的强度；
(d)将所述反射的强度与参考强度进行比较，所述参考强度指示显露点，其是在所述TSV被显露在所述特定衬底的表面上的点；
(e)检测何时所述强度与所述参考强度对应，从而识别所述蚀刻工艺的所述显露点；和
(f)根据所述识别到的显露点以及可选地根据由用户输入的过蚀刻时长，设定所述蚀刻工艺的终点。
18.如权利要求17所述的方法，其中以最大时长或直到所述终点被确定为止，重复所述步骤(a)-(d)。
19.如权利要求17所述的方法，其中使用有色的高强度光来发射光。
20.如权利要求17所述的方法，其中使用高强度LED来发射光。
21.如权利要求17所述的方法，其中使用CCD检测器来检测所述反射。
22.如权利要求17所述的方法，其中检测所述反射强度的步骤包括检测三种波长的光的强度。
23.如权利要求22所述的方法，其中计算所述反射的强度包括对于所述三种波长的光中的每个，将在所述标地内的多个点检测到的特定波长的强度求平均。
24.如权利要求22所述的方法，其中根据一蚀刻配方，在使用单衬底湿法处理系统直到所述TSV被显露的期间，蚀刻具有TSV的参考衬底，获得所述参考强度。
25.如权利要求17所述的方法，其中设定所述终点的步骤包括设定过蚀刻时长，其中所述过蚀刻时长是根据作为蚀刻速率和期望TSV显露高度的函数的算法计算的。
26.如权利要求25所述的方法，其中根据作为所述参考衬底的蚀刻速率的函数的算法来确定所述蚀刻速率。
27.一种由计算机实现的控制系统，用于在单晶片湿法蚀刻处理系统中控制衬底的湿法蚀刻工艺，所述单晶片湿法蚀刻处理系统包括单晶片湿法蚀刻设备和设置在外壳内并且通过自动衬底传送设备来访问的成像设备，以产生具有期望最终蚀刻轮廓的衬底，以及所述控制系统包括一个或多个处理器，所述处理器可通信地耦合到所述单晶片湿法蚀刻设备和成像设备并且被配置为与计算机可读存储介质进行交互以及运行一个或多个存储在所述存储介质上的软件模块，包括：
成像模块，配置为使所述成像设备测量所述衬底的初始厚度信息并且从所述成像设备接收所述初始厚度信息；
衬底厚度模块，配置为至少根据所述径向厚度信息和所期望的最终蚀刻轮廓，实时计算所述衬底的径向厚度并且计算所述衬底的蚀刻深度；
蚀刻配方模块，配置为根据所述径向厚度和蚀刻深度，产生所述衬底的蚀刻配方，以及配置为根据所述蚀刻配方，使得所述单晶片湿法蚀刻设备蚀刻所述衬底；
其中所述成像模块进一步配置为，在通过所述蚀刻站蚀刻所述衬底之后，使得所述成像设备实时测量所述衬底的最终厚度信息，并且从所述成像设备中接收所述最终厚度信息。
28.如权利要求27所述的系统，其中所述蚀刻配方模块还配置为根据先前衬底的最终厚度信息，计算所述蚀刻配方。
29.如权利要求27所述的系统，其中所述衬底厚度模块还配置为，根据作为所述径向厚度和所述期望的最终蚀刻轮廓的函数的算法，计算所述蚀刻深度。
30.如权利要求27所述的系统，其中所述衬底厚度模块还配置为，作为在所述衬底内的一个或多个通孔的参考高度的函数，计算所述蚀刻深度。
31.如权利要求27所述的方法，还包括清洗模块，配置为使衬底清洗装置清洗所述衬底。
32.一种由计算机实现的控制系统，用于确定由单晶片湿法蚀刻站进行的具有TSV的衬底的湿法蚀刻工艺的终点，所述单晶片湿法蚀刻站包括单晶片湿法蚀刻设备、光发射器和光检测器，所述控制系统包括一个或多个处理器，所述处理器可通信地耦合到所述单晶片湿法蚀刻设备、所述光发射器和所述光检测器，并且被配置为与计算机可读存储介质进行交互以及运行一个或多个存储在所述存储介质上的软件模块，包括：
终点检测模块，配置为：
(a)使得所述光发射器将光发射到所述衬底的表面的至少一个标地上；
(b)使得所述光检测器检测离开所述表面标地的光反射；
(c)计算所述反射的强度以及将所述反射的强度与参考强度进行比较，其中所述参考强度指示显露点，其中所述显露点是所述TSV被显露在所述特定衬底的表面上的点；和
(d)确定何时所述强度与所述参考强度对应，以及根据所述识别到的显露点以及可选地根据由用户输入的过蚀刻时长，设定所述蚀刻工艺的终点。
33.如权利要求32所述的系统，其中所述光发射器是高强度LED。
34.如权利要求32所述的系统，其中所述光检测器是CCD检测器。
35.如权利要求32所述的系统，其中所述终点检测模块配置为计算通过所述光检测器检测到的三种波长的光的反射强度。
36.如权利要求35所述的系统，其中所述终点检测模块配置为根据一算法计算所述三种波长的光的强度，其中该算法为，对于所述三种波长的光中的每个，将在所述标地内的多个点检测到的特定波长的强度求平均。
37.如权利要求32所述的方法，其中所述衬底厚度模块还配置为根据作为蚀刻速率和期望的TSV显露高度的函数的算法，计算所述过蚀刻时长。
38.一种用于在衬底上执行湿法蚀刻工艺的系统，包括：
外壳，包括定义了内部空间的壁；
测量站，设置在外壳的内部空间内，所述测量站包括被配置为实时地测量衬底的初始厚度信息和最终厚度信息的成像设备；
蚀刻站，设置在所述外壳的内部空间内，所述蚀刻站包括单晶片湿法蚀刻设备；
自动的衬底传送设备，设置在所述外壳的内部空间内并且配置为：可控制地移动所述测量站和所述单晶片湿法蚀刻站之间的衬底，以当所述衬底正在经历蚀刻处理时在所述测量站实时地执行测量；和
由计算机实现的控制系统，其可通信地耦合到所述蚀刻站、所述测量站和所述衬底传送设备，其中所述控制系统配置为控制所述湿法蚀刻工艺，通过：(1)使所述成像设备测量所述衬底的初始厚度信息；(2)从所述成像设备接收所述初始厚度信息；(3)实时计算所述衬底的蚀刻配方；(4)根据所述蚀刻配方，使所述单晶片湿法蚀刻设备蚀刻所述衬底；(5)以及在蚀刻所述衬底之后，使所述成像设备测量所述最终厚度信息；和(6)从所述成像设备收集所述最终厚度信息。
39.如权利要求38所述的系统，其中所述控制系统被配置为实时计算作为来自使用所述单晶片湿法蚀刻设备蚀刻的先前衬底的所述初始厚度信息、目标蚀刻轮廓和最终厚度信息的函数的所述衬底的蚀刻配方。
40.如权利要求38所述的系统，其中所述蚀刻站包括被配置为检测所述湿法蚀刻工艺的终点的终点检测设备。
41.如权利要求39所述的系统，其中所述终点检测设备包括高强度光发射器和光检测器。
42.如权利要求40所述的系统，其中所述衬底包括具有TSV的衬底，以及所述控制系统配置为检测所述具有TSV的衬底的显露点。
43.如权利要求42所述的系统，其中所述终点检测设备配置为：(1)将光发射到所述衬底表面的至少一个标地上；(2)检测离开所述表面标地的光反射；(3)计算所述反射的强度；(4)将所述反射的强度与参考强度进行比较，所述参考强度指示显露点，所述显露点是在所述TSV被显露在所述特定衬底的表面上的点；(5)检测何时所述强度与所述参考强度对应，从而识别所述蚀刻工艺的所述显露点；和(6)根据所述识别到的显露点以及可选地根据由用户输入的过蚀刻时长，设定所述蚀刻工艺的终点。
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