CN107369638A - 刻蚀管控系统及其管控方法和刻蚀机台 - Google Patents

刻蚀管控系统及其管控方法和刻蚀机台 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种刻蚀管控系统及其管控方法和刻蚀机台。该刻蚀管控系统包括：依次通讯连接的测量模块、处理模块、转换模块以及采集模块。该刻蚀管控方法包括：获取半导体制品上表面膜的初始厚度信息，以及刻蚀液的浓度信息；根据所述刻蚀液的浓度与刻蚀速率之间的映射关系，获取所述刻蚀液的浓度信息对应的刻蚀速率信息；根据所述刻蚀速率信息、所述初始厚度信息，以及所述表面膜的目标厚度信息，获得刻蚀时间，并按所述刻蚀时间对所述半导体制品进行刻蚀。本发明通过设置转换模块和采集模块，并建立刻蚀速率与刻蚀液浓度之间的函数关系，使得刻蚀速率可直接通过测量刻蚀液浓度的方式获得，从而使获得的刻蚀时间更准确，提高了工艺稳定性。

Description

刻蚀管控系统及其管控方法和刻蚀机台
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，具体涉及一种刻蚀管控系统及其管控方法和刻蚀机台。
背景技术
先进控制系统是企业实现先进控制(Advanced Process Control，简称“APC”)的基础，图1提供了一种现有的先进控制系统，用于对半导体制品的刻蚀工艺进行管控。如图1所示，该先进控制系统包括测量模块101和处理模块102。
该先进控制系统的管控过程具体为：测量模块101测量刻蚀之前半导体制品表面之氧化膜的厚度，得到一个膜厚的前值，并将该前值发送给处理模块102；接着，处理模块102对所述半导体制品表面之氧化膜进行刻蚀，刻蚀完成后，测量模块101测量刻蚀后的氧化膜厚度，得到一个膜厚的后值，测量模块101将该后值发送给处理模块102；之后，处理模块102根据前值和后值得到刻蚀量，并根据所述刻蚀量和刻蚀时间得到当前半导体制品的刻蚀速率；最后，处理模块102以当前半导体制品的刻蚀速率作为下一个同类型半导体制品的刻蚀速率，那么，在刻蚀量和刻蚀速率均一定的情况下，即可获得所述下一个同类型半导体制品的刻蚀时间，并以此刻蚀时间来管控所述下一个同类型半导体制品的刻蚀过程。具体来说，由于刻蚀液的浓度随着刻蚀的进行会发生变化，那么，刻蚀速率也会发生变化，为了使工艺更稳定，前述刻蚀管控系统在对每一个半导体制品完成刻蚀后，便进行一次表面氧化膜厚度的测量，以获取新的刻蚀速率，并将所述新的刻蚀速率作为下一个同类型半导体制品的刻蚀速率。总而言之，以前一个同类型半导体制品的刻蚀速率作为下一个同类型半导体制品的刻蚀速率。
但是，测量模块101测量刻蚀后的表面氧化膜之膜厚值的时间比较长，短则半个小时，长则数个小时，然而在此测量期间，刻蚀的速率实际已经发生变化(即刻蚀液的浓度发生了变化)，那么，处理模块102若仍然按照前一个半导体制品的刻蚀速率获得的刻蚀时间对接接下来的多个同类型半导体制品(半小时至数小时之内，被刻蚀的半导体制品已有相当的数量)进行刻蚀，势必会导致所述多个同类型半导体制品中的一些半导体制品的氧化膜的刻蚀达不到工艺要求，工艺稳定性差。故而，在刻蚀过程中，以通过补酸系统来保持刻蚀液的浓度不变，从而使刻蚀速率稳定在一定的范围内，然而，此方式无法及时反映以及精确控制当前刻蚀液的浓度，因此，刻蚀工艺的稳定性依然不理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一种刻蚀管控系统及其管控方法和刻蚀机台，通过在线监控刻蚀液的浓度，并根据刻蚀液的浓度与刻蚀速率之间的映射关系，得到每一次刻蚀的实际刻蚀速率，且根据实际刻蚀速率以及目标刻蚀量，得到每一次刻蚀的最佳刻蚀时间，这样即可保持刻蚀工艺的稳定性。
为了实现上述目的以及其它目的，本发明提供了一种刻蚀管控系统，包括依次通讯连接的测量模块、处理模块、转换模块以及采集模块；其中，
所述测量模块用于获取半导体制品上表面膜在被刻蚀液刻蚀之前的初始厚度信息并反馈给所述处理模块，所述表面膜还对应有目标厚度信息；
所述采集模块用于获取所述刻蚀液的浓度信息并反馈给所述转换模块；
所述转换模块用于根据所述刻蚀液的浓度与刻蚀速率之间的映射关系，获取所述刻蚀液的浓度信息对应的刻蚀速率信息并反馈给所述处理模块；
所述处理模块用于根据所述刻蚀速率信息、所述表面膜的初始厚度信息以及目标厚度信息，获取所述半导体制品的刻蚀时间，以根据该刻蚀时间对所述半导体制品进行刻蚀。
可选的，所述刻蚀管控系统还包括与所述转换模块通讯连接的显示模块，所述显示模块用于实时显示所述刻蚀速率信息。
可选的，所述显示模块用于将所述刻蚀速率信息以单个数值的方式和/或以相对于时间的变化关系进行实时显示。
可选的，所述显示模块包括人机交互界面，所述人机交互界面用于对刻蚀工艺参数进行设置。
可选的，所述显示模块具有一数据交换端口，所述数据交换端口用于与外界进行数据交换。
可选的，所述转换模块具有另一数据交换端口，所述另一数据交换端口用于与外界进行数据交换，以接收所述刻蚀液的浓度与刻蚀速率之间的映射关系。
可选的，所述刻蚀液为磷酸溶液。
为实现上述目的以及其它目的，本发明还提供一种刻蚀管控方法，包括：
获取刻蚀液的浓度信息以及半导体制品上表面膜在被所述刻蚀液刻蚀之前的初始厚度信息，所述表面膜还对应有目标厚度信息；
根据所述刻蚀液的浓度与刻蚀速率之间的映射关系，获取所述刻蚀液的浓度信息对应的刻蚀速率信息；
根据所述刻蚀速率信息、所述表面膜的初始厚度信息以及目标厚度信息，获取所述半导体制品的刻蚀时间，以根据该刻蚀时间对所述半导体制品进行刻蚀。
可选的，所述获取所述刻蚀液的浓度信息包括：
获取所述半导体制品在被刻蚀之前和/或刻蚀之后的所述刻蚀液的浓度信息。
可选的，所述半导体制品为多个，除最先一个被刻蚀的半导体制品以外，在其余任一个半导体制品被刻蚀之前获取所述刻蚀液的浓度信息。
为实现上述目的以及其它目的，本发明还提供一种刻蚀机台，所述刻蚀机台包括所述刻蚀管控系统。
可选的，所述刻蚀机台还包括用于盛放刻蚀液的刻蚀槽，所述采集模块用于获取所述刻蚀槽内的所述刻蚀液的浓度信息。
本发明提供的一种刻蚀管控系统及刻蚀管控方法，通过增设转换模块和采集模块，并通过建立刻蚀速率与刻蚀液浓度之间的函数关系，使得刻蚀速率可直接通过测量刻蚀液浓度的方式获得，从而使获得的刻蚀时间更准确，以所述刻蚀时间对刻蚀工艺进行控制，提高了工艺稳定性。
附图说明
图1为现有先进控制系统的结构框图；
图2为本发明一实施例提供的刻蚀管控系统的结构框图；
图3为本发明一优选实施例提供的刻蚀管控系统的结构框图。
附图标记说明如下：
101-测量模块、102-处理模块、201-转换模块、202-采集模块、
301-显示模块。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
图2为本发明一实施例提供的刻蚀管控系统的结构框图，如图2所示，该刻蚀管控系统，用于对半导体制品的刻蚀工艺参数进行管控，其包括测量模块101、处理模块102、转换模块201以及采集模块202。测量模块101、处理模块102、转换模块201以及采集模块202依次通讯连接。
所述刻蚀管控系统的工作过程为:
步骤1：所述测量模块101获取半导体制品上表面膜在被刻蚀液刻蚀之前的初始厚度信息并反馈给所述处理模块102；在此，所述表面膜还对应有一个目标厚度；
步骤2：所述采集模块202获取所述刻蚀液的浓度信息并反馈给所述转换模块201；
步骤3：所述转换模块201根据所述刻蚀液的浓度与刻蚀速率之间的映射关系，获取所述刻蚀液的浓度信息对应的刻蚀速率信息并反馈给所述处理模块102；
步骤4：所述处理模块102根据所述刻蚀速率信息、所述表面膜的初始厚度信息以及目标厚度信息，获取所述半导体制品的刻蚀时间，以根据该刻蚀时间对所述半导体制品进行刻蚀。
以对多个同一类型的半导体制品进行刻蚀来说，在刻蚀第一个半导体制品之前，首先执行上述步骤1至4，以获取该第一个半导体制品的刻蚀时间，进而刻蚀机台以该刻蚀时间对第一个半导体制品进行刻蚀。考虑到，随着刻蚀的进行，每一次刻蚀后，刻蚀液的浓度会有所变化，因此，在前一个半导体制品刻蚀完成后，在对下一个半导体制品刻蚀之前，首先获取当前刻蚀液的浓度信息，之后，根据当前刻蚀液的浓度信息获取下一个半导体制品的刻蚀时间，这样一来，根据刻蚀液浓度的变化，可以随时调整半导体制品的刻蚀时间，从而使刻蚀工艺保持稳定，确保刻蚀质量。
其中，所述转换模块201上可设置数据交换端口，该数据交换端口用于与外界进行数据交换，该数据交换端口可以是USB接口，可运用移动端软件将实验得到的半导体制品的刻蚀速率与刻蚀液的浓度之间的映射关系，通过该数据交换端口导入转换模块201。在此，通过对实验数据进行分析，可以得到不同半导体制品的刻蚀速率与对应的刻蚀液浓度之间的映射关系。该刻蚀液可以是磷酸溶液。
此外，通过所述转换模块201的数据交换端口，还可将半导体制品的类型信息和刻蚀液的类型信息导入所述转换模块201，以便于刻蚀机台根据所述半导体制品和所述刻蚀液的类型信息，选择相应的刻蚀速率与刻蚀液浓度之间的映射关系，即不同类型的半导体制品对应于预定的刻蚀液，且不同的刻蚀液对应有预定的刻蚀速率。
另外，针对每一个半导体制品重复执行步骤1至步骤4，可实现对多个同类型半导体制品的刻蚀。当要更换不同类型的半导体制品或不同刻蚀液时，在执行步骤1之前，所述转换模块201根据半导体制品或刻蚀液的类型信息，选取相应的刻蚀速率与刻蚀液浓度之间的映射关系，然后再重复执行步骤1至步骤4，可实现对不同半导体制品的刻蚀，使刻蚀工艺更加的灵活可控。
所述采集模块202可以是刻蚀液的浓度探头，可根据不同刻蚀液选择相应的浓度探头，也可通过移动端软件给浓度探头设置不同的参数，从而实现对不同刻蚀液浓度数据的采集。
进一步的，如图3所示，所述刻蚀管控系统还优选包括与转换模块201通讯连接的显示模块301。所述显示模块301可具有一个显示屏，可实时显示所述转换模块201获取的所述刻蚀速率信息。该刻蚀速率信息可以单个数值的方式显示在显示屏上，也可以刻蚀速率随着时间变化的方式显示在显示屏上。例如，刻蚀速率信息为刻蚀速率对应于时间的变化曲线，该变化曲线的显示方式可以是以时间为横轴，以刻蚀速率为纵轴，从而在所述显示模块301的显示屏上建立起一个平面坐标系，在此平面坐标系中形成一个刻蚀速率随时间变化的函数关系图。
可选的，所述显示模块301还具有人机交互界面，以通过该人机交互界面将半导体制品的刻蚀速率与刻蚀液浓度之间的映射关系导入转换模块201。或者是，所述显示模块301还具有数据交换端口，该数据交换端口可以是USB接口，通过该数据交换端口向转换模块201导入数据信息，该数据信息包括刻蚀速率与刻蚀液浓度之间的映射关系。
可选，还可通过人机交互界面将半导体制品和刻蚀液的类型信息导入转换模块20。另可选的，当要更换半导体制品或刻蚀液时，可直接通过人机交互面板更改相应的刻蚀工艺参数，如刻蚀液的浓度，刻蚀时间，表面膜的目标厚度、即刻蚀液的类型、半导体制备种类等，而无需另通过移动端软件进行设置。
本实施例提供的刻蚀管控系统运用了显示模块301，能够实时显示刻蚀速率，便于工程师监控工艺过程；同时，通过所述显示模块301的人机交互界面，使得工程师能够通过该交互界面对刻蚀工艺参数进行设置，使操作更具人性化。
本实施例中，所述测量模块101可以是膜厚测量仪，比如超声波测厚仪、激光测厚仪等。所述处理模块102可以是微处理器、控制器等控制装置，本领域技术人员在本申请文件公开内容的基础上，应当知晓控制装置与各个模块之间的通讯。
所述转换模块201可具有一内置存储器，该内置存储器存储有刻蚀液的浓度与刻蚀速率之间的映射关系，且该映射关系可以是一个或多个，即针对不同的半导体制品或不同的刻蚀液，均对应有一个映射关系。所述转换模块201通过访问该内置存储器，可读取刻蚀液的浓度信息所对应的刻蚀速率信息。
进一步的，本实施例还提供了一种刻蚀机台(未图示)，其包括本实施例的刻蚀管控系统，一方面用于实施半导体刻蚀工艺，另一方面用于根据刻蚀管控系统对刻蚀工艺的刻蚀时间进行合理的调整和控制，使得刻蚀工艺更为稳定，刻蚀质量更好。
所述刻蚀机台可以是等离子体刻蚀机台。所述刻蚀机台还可包括用于盛放刻蚀液的刻蚀槽，在每次刻蚀之前，所述采集模块202用于获取该刻蚀槽中刻蚀液的浓度。所述半导体制品包括但不限于硅片。
综上所述，在本发明提供的刻蚀管控系统及其管控方法和刻蚀机台中，通过建立刻蚀速率与刻蚀液浓度之间的映射关系，使得刻蚀速率可直接通过测量刻蚀液浓度的方式获得，从而根据刻蚀速率即可获得实际的刻蚀时间，这样将刻蚀时间与刻蚀液的浓度相关联，使得每一次刻蚀的刻蚀时间随着刻蚀液的浓度可以作相应调整，以此确保刻蚀工艺的稳定性，提升刻蚀质量。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种刻蚀管控系统，其特征在于，包括依次通讯连接的测量模块、处理模块、转换模块以及采集模块；其中，
所述测量模块用于获取半导体制品上一表面膜在被刻蚀液刻蚀之前的初始厚度信息并反馈给所述处理模块，所述表面膜还对应有目标厚度信息；
所述采集模块用于获取所述刻蚀液的浓度信息并反馈给所述转换模块；
所述转换模块用于根据所述刻蚀液的浓度与刻蚀速率之间的映射关系，获取所述刻蚀液的浓度信息对应的刻蚀速率信息并反馈给所述处理模块；
所述处理模块用于根据所述刻蚀速率信息、所述表面膜的初始厚度信息以及目标厚度信息，获取所述半导体制品的刻蚀时间，以根据该刻蚀时间对所述半导体制品进行刻蚀。
2.如权利要求1所述的刻蚀管控系统，其特征在于，所述刻蚀管控系统还包括与所述转换模块通讯连接的显示模块，所述显示模块用于实时显示所述刻蚀速率信息。
3.如权利要求2所述的刻蚀管控系统，其特征在于，所述显示模块用于将所述刻蚀速率信息以单个数值的方式和/或以相对于时间的变化关系进行实时显示。
4.如权利要求2所述的刻蚀管控系统，其特征在于，所述显示模块包括人机交互界面，所述人机交互界面用于对刻蚀工艺参数进行设置。
5.如权利要求2所述的刻蚀管控系统，其特征在于，所述显示模块具有一数据交换端口，所述数据交换端口用于与外界进行数据交换。
6.如权利要求1所述的刻蚀管控系统，其特征在于，所述转换模块具有另一数据交换端口，所述另一数据交换端口用于与外界进行数据交换，以接收所述刻蚀液的浓度与刻蚀速率之间的映射关系。
7.如权利要求1所述的刻蚀管控系统，其特征在于，所述刻蚀液为磷酸溶液。
8.一种刻蚀管控方法，其特征在于，包括：
获取一刻蚀液的浓度信息以及一半导体制品上一表面膜在被所述刻蚀液刻蚀之前的初始厚度信息，所述表面膜还对应有目标厚度信息；
根据所述刻蚀液的浓度与刻蚀速率之间的映射关系，获取所述刻蚀液的浓度信息对应的刻蚀速率信息；
根据所述刻蚀速率信息、所述表面膜的初始厚度信息以及目标厚度信息，获取所述半导体制品的刻蚀时间，以根据该刻蚀时间对所述半导体制品进行刻蚀。
9.如权利要求8所述的刻蚀管控方法，其特征在于，所述获取所述刻蚀液的浓度信息包括：
获取所述半导体制品在被刻蚀之前和/或刻蚀之后的所述刻蚀液的浓度信息。
10.如权利要求8所述的刻蚀管控方法，其特征在于，所述半导体制品为多个，除最先一个被刻蚀的半导体制品以外，在其余任一个半导体制品被刻蚀之前获取所述刻蚀液的浓度信息。
11.一种刻蚀机台，其特征在于，包括如权利要求1-7中任一项所述的刻蚀管控系统。
12.如权利要求11所述的刻蚀机台，其特征在于，还包括用于盛放刻蚀液的刻蚀槽，所述采集模块用于获取所述刻蚀槽内的所述刻蚀液的浓度信息。
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