CN109075058B - 用于蚀刻系统的晶片轮廓 - Google Patents

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Abstract

基板蚀刻系统包含将晶片保持在面朝上方向上的支撑件、可横向移动跨越支撑件上的晶片的分配器臂(该分配器臂支撑输送端口以选择性地将液体蚀刻剂分配至晶片的顶面的一部分上)及监测系统，该监测系统包含可横向移动跨越支撑件上的晶片的探针。

Description

用于蚀刻系统的晶片轮廓
技术领域
本公开内容涉及蚀刻系统中的基板监测。
背景技术
通常通过在硅晶片上的连续沉积、图案化、及蚀刻导电、半导电或绝缘层来在基板上形成集成电路。一个制造步骤涉及了沉积导电层、图案化蚀刻掩模以保护导电层、及使用液体蚀刻剂(“湿蚀刻”)来蚀刻导电层以形成隔离的导电线路。蚀刻掩模层保护膜的经屏蔽区域不被蚀刻。对于某些应用来说，直到导电层的未经屏蔽区域“清除”及下层的顶表面经暴露前，皆通过蚀刻经沉积的导电层来形成隔离的导电线路。在一些应用中，对未经屏蔽区域的清除的检测被称为终点检测，且该清除的检测可用于决定何时停止蚀刻工艺。
上游工艺步骤及湿蚀刻工艺的差异通常导致跨越晶片的经蚀刻导电线路的不均匀性。可(举例而言)使用临界尺寸(CD)测量来决定非均匀性。CD测量的方法包含使用扫描式电子显微镜(SEM)的自上而下测量或横截面测量。举例而言，可使用聚焦离子束(FIB)工艺来制备横截面。导电线路的横截面测量可提供包含线路的宽度、高度及底切程度的信息。
发明内容
在一态样中，基板蚀刻系统包含将晶片保持在面朝上方向上的支撑件、可横向移动跨越支撑件上的晶片的分配器臂(该分配器臂支撑输送端口以选择性地将液体蚀刻剂分配至晶片的顶面的一部分上)及监测系统，该监测系统包含可横向移动跨越支撑件上的晶片的探针。
实施可包含一或多个下列特征。
可以以分配器臂固定探针且该探针与该分配器臂一起移动。可以以第二臂固定探针且该探针与该第二臂一起移动
监测系统可包含光学监测系统。光学监测系统可包括光源、检测器及光学组件，以将来自该光源的光传送至基板及将来自该基板的反射光传送至该检测器。光学组件可包含光纤，及探针可包含邻近支撑件定位的该光纤的一端。
控制器可经配置以从监测系统接收测量。控制器可经配置以决定是否放置不正确类型的晶片于支撑件上。控制器可经配置以检测晶片在支撑件上的错置。控制器可经配置以检测蚀刻速率与目标蚀刻速率分布的差异，及调整端口的停留时间或蚀刻剂的流速以减小蚀刻速率与目标蚀刻速率分布的差异。
在另一态样中，一种基板蚀刻系统包含：支撑件，该支撑件将晶片保持在面朝上方向上；分配器臂，该分配器臂可横向移动跨越该支撑件上的该晶片，该分配器臂支撑输送端口以选择性地将液体蚀刻剂分配至该晶片的顶面的一部分上；监测系统，该监测系统包含可横向移动跨越该支撑件上的该晶片的探针；及控制器，该控制器经配置以使该探针横向移动跨越该晶片，使得该监测系统在该晶片上的多个不同的径向位置处产生测量，以从该监测系统接收所述测量，以基于来自该晶片上的多个区域的每个区域内的径向位置的测量，来决定对于该区域而言是否已达到处理终点，及一旦决定对于所有所述区域而言已达到该终点时，使该分配器停止自该输送端口分配该液体蚀刻剂。
实施可包含一或多个下列特征。
监测系统可包含光学监测系统。控制器可经配置以通过检测由该光学监测系统所监测的光的波长处的强度变化来决定已达到处理终点。控制器可经配置以一旦决定对于个别区域而言已达到终点时，使分配器停止分配液体蚀刻剂至该个别区域。控制器可经配置以直到决定对于所有区域而言皆已达到终点，使分配器持续跨越多个区域。
在另一态样中，一种基板蚀刻系统包含：支撑件，该支撑件将晶片保持在面朝上方向上；贮槽，该贮槽用于液体蚀刻剂浴；分配器臂，该分配器臂可横向移动跨越该支撑件上的该晶片，该分配器臂支撑输送端口以选择性地自该浴将液体蚀刻剂分配至该晶片的顶面的一部分上；监测系统，该监测系统包含可横向移动跨越该支撑件上的该晶片的探针；及控制器，该控制器经配置以使该探针横向移动跨越该晶片，使得该监测系统在该晶片上的多个不同的径向位置处产生测量，以从该监测系统接收所述测量，以决定来自所述测量的蚀刻速率、以将该蚀刻速率与目标速率进行比较、及以指示警告以变化该蚀刻剂浴或调节该贮槽中的该蚀刻剂浴的处理参数中的至少一者以减少蚀刻速率与目标速率的差异。
实施可包含一或多个下列特征。
处理参数可为蚀刻剂的浓度。控制器可经配置以调整用于支撑件上待处理的随后晶片的处理参数。控制器可经配置为存储起始厚度，以从测量中决定已达到处理终点，以测量自蚀刻的开始直到该处理终点前的经过时间。监测系统可包括光学监测系统，及控制器可经配置以通过检测由该光学监测系统所监测的光的波长处的强度变化来决定已达到处理终点。
某些实施可包含一或多个下列优势。可跨越基板的多个径向区域来检测单个终点。可获得膜清除中的径向变化的实时测量。可减少晶片内蚀刻不均匀性及每片晶片间蚀刻不均匀性(WIWNU及WTWNU)。可延长蚀刻浴寿命。可决定不正确的基板类型引入。可决定支撑件上的基板错置。可决定工艺的蚀刻速率。可检测到高分失效模式、效应与关键性分析法(FMECA)故障机制。
在附加附图及下文描述中阐述了本发明的一或多个实施方式的细节。自说明书、附图及权利要求书中将显而易见本发明的其他特征、目的及优势。
附图说明
图1为蚀刻系统的示意性横截面侧视图。
图2为光学监测系统的示意图。
图3为具有多个区域的基板的俯视图。
各图中的相同的附图标记指示相同的元件。
具体实施方式
湿蚀刻工艺的不均匀性或传入工件上的层的厚度变化可导致在晶片的一些其它区域前的该晶片的一些区域中发生了经蚀刻的膜的清除。举例而言，相较于第一个要清除的区域，最后一个要清除的区域可需要两倍时间。为了确保在整个晶片上已清除膜，可进行蚀刻工艺直到最慢的区域已清除为止，从而导致第一区域的100％的过度蚀刻。
湿蚀刻工艺通常是各向同性的，从而导致在蚀刻掩模层的边缘处的膜的底切。随着蚀刻时间增加，底切程度增加。因此，过度蚀刻晶片的一些区域可导致蚀刻线路的过度底切。过度底切导致了制造产品特性(例如，片电阻)的过度变化，因此期望不均匀性的表征及减轻。
可使用各种方法执行湿蚀刻工艺的不均匀性的表征。一种方法为毯覆晶片评测，其中将具有均匀膜层的未图案化晶片作为具有图案的产品晶片的代用品。通过蚀刻毯覆晶片一段固定时间并测量晶片上的膜厚度的结果变化，可表征蚀刻工艺的不均匀性。然而，此方法对于由具有不同的图案密度、方向及深宽比的不同图案类型所导致的蚀刻变化是无效的。举例而言，改变图案密度导致了由负载效应所引起的液体蚀刻剂的表征和/或行为的局部变化，影响了蚀刻速率。作为另一个范例，图案方向可影响液体蚀刻剂的流动及扩散，导致了非均匀性。此外，图案化特征的高深宽比可通过在分配和扩展步骤期间重新导向液体蚀刻剂而引起晶片的一些区域的“遮蔽”。
用于表征非均匀性的另一种方法为使用SEM的CD测量。然而，因电镀特征比经蚀刻的膜大上许多倍，故此方法对于凸块下金属层(UBM)大小变化不敏感。
一种用于表征化线路底切中的不均匀性的方法为使用FIB及SEM的横截面分析。然而，使用FIB的横截面制备是耗时且具有破坏性的。由于使用FIB的样品制备的耗时性质，故仅可对晶片的非常有限的点进行取样，从而导致跨晶片的非均匀性的低的空间分辨率。此外，由于使用FIB的样品制备的破坏性质，故仅可取样非常少量的产品晶片，从而导致来自晶片间的不均匀性的不完全表征。
典型的蚀刻系统经规划为过度蚀刻晶片，以确保整个晶片已使用保守定时的蚀刻达到终点。通常使用先前获取的度量数据(例如，来自毯覆晶片评测、CD测量及横截面测量的数据)来决定定时蚀刻的持续时间。
一些蚀刻系统使用可基于单个测量来估计晶片的终点状态的终点检测系统。单个测量可基于晶片上的单个点(例如，中心)。然而，单个点的终点检测方案不能说明跨晶片的不均匀性，从而导致不正确的终点检测或过度蚀刻。
因此，具有下文所述的系统将为有利的：该系统可在没有外部度量(例如，SEM)的情况下测量膜清除的均匀性；该系统可在没有破坏性分析的情况下绘出实际产品晶片的轮廓；该系统可经应用于多种产品类型而无需重新校准；及校正膜清除的不均匀性以减少过度蚀刻及底切差异。通过在蚀刻期间跨越晶片扫描探针，可收集多个位置处的测量，从而允许减少过度蚀刻及底切差异。
图1图标基板蚀刻系统100的范例。晶片10由可旋转主轴110面朝上地支撑。举例而言，电动机112可驱动可旋转主轴110以让该主轴110围绕轴114旋转。
传送臂120经定位于晶片10上方，且可通过在传送臂120的一端处的端口122输送液体蚀刻剂40。可从液体蚀刻剂贮槽130(例如，由泵132来)供应液体蚀刻剂40。液体蚀刻剂40可流过传送臂120中或其上的通道124(例如，连接到臂的管)。例如，如箭头A所展示地，臂120可由致动器126横向移动跨越晶片10。一般来说，臂120的移动足够使得输送端口122可定位于从晶片10的中心至边缘的任何位置。
一或多个侧壁140围绕主轴110定位以容纳及收集(例如，由晶片的旋转所引起的)离开晶片10的表面的液体蚀刻剂40。蚀刻剂可排出至收集器142中。在一些实施中，可再循环蚀刻剂及将该蚀刻剂返还至贮槽130。收集器142可包含在将蚀刻剂返还至贮槽130之前处理所使用的蚀刻剂的过滤器。
未图示的机器人可(例如，通过侧壁140的顶部中的开口)将工件10下降至主轴110上的位置。臂120的位置可与机器人协调以防止碰撞；例如，可移动臂120，使得当工件下降到位时该臂120不会覆盖在主轴110上。
控制器150控制基板蚀刻系统100的操作。举例而言，控制器150可耦合到电动机112、致动器126及泵132。可用可编程计算机来实现控制器150。
在基板蚀刻系统100的典型操作期间，晶片10由可旋转的主轴110旋转，同时液体蚀刻剂40由传送臂120分配至晶片10的表面上。旋转能使用传送臂120的1D线性运动来在晶片10的整个2D表面上无间隙分配液体蚀刻剂40。此外，由于所产生的离心力，一旦液体被分配在晶片表面上，旋转能使液体蚀刻剂40均匀分布(例如，液体蚀刻剂40沿着晶片10的表面径向重新分布)。
在一些实施中，可旋转主轴110可提供真空抽吸以将晶片10临时固定至主轴110。在一些实施中，可旋转主轴110可沿着晶片10的边缘来固定晶片10。
在一些实施中，传送臂120可经配置以沿着晶片10的径向方向线性移动。在一些实施中，传送臂120可经配置成跨越晶片10的表面弧形移动。在一些实施中，传送臂120可从晶片的中心扫掠至晶片的边缘且在约0.5-3秒(例如1.2秒)中返回到中心。
液体蚀刻剂40(有时称为“化学”)通常是溶剂中各种化合物的混合物。举例而言，溶剂可包含去离子水及过氧化氢。不同的化学物质可用于蚀刻不同的膜材料。举例而言，可使用含有氯化铁的化学物质来蚀刻铜。
在一些实施中，液体蚀刻剂40被回收及用于两个或更多个蚀刻循环。在一些实施中，液体蚀刻剂贮槽130可经配置以在分配后储存液体蚀刻剂40及用于蚀刻晶片10。在一些实施中，侧壁140可经配置以重新导向离开晶片10的表面至贮槽130的经分配的液体蚀刻剂40。
各种因素可影响液体蚀刻剂40的蚀刻速率。一个因素可为液体蚀刻剂40的浓度。因为当液体蚀刻剂40的温度升高时导致蚀刻的化学反应速率典型地升高(反之亦然)，故另一因素可为液体蚀刻剂40的温度。因一些化学物质(例如，单次使用的化学物质)随时间而分解和降解，故另一因素可为液体蚀刻剂40的寿命。另一因素可为使用再生液体蚀刻剂处理的晶片的数量。
图2图标了用于基板蚀刻系统100的光学监测系统200。参考图1及图2，光学监测系统200包含位于晶片10上方的探针202。探针可横向跨越晶片10移动。一般来说，探针可定位于晶片10的中心至边缘的任何位置。在一些实施中，探针202附接至传送臂120并与该传送臂120一起移动。
在一些实施方式中，探针202可由分离臂204移动。分离臂204能独立于液体蚀刻剂40的分配位置来监测晶片10。可配置分离臂204以沿着晶片10的径向方向线性移动。在一些实施中，分离臂204可经配置成跨越晶片10的表面弧形移动。在一些实施中，分离臂204可从晶片的中心扫掠至晶片的边缘且在约0.5-3秒(例如1.2秒)中返回到中心。臂120及臂204的运动可由控制器150协调以避免碰撞。
参考图2，光学监测系统200包含光源210及检测器220。在一些实施中，探针202可包含光纤，该光纤接收来自光源210的光、将光引导至晶片10的表面上、接收自晶片10反射回来的反射光，并将反射光引导至检测器220。通过横向移动臂120或臂204，光纤的一端可经定位在晶片10上的期望的径向位置处。然而，可使用其它技术。举例而言，可由镜子沿着臂引导光束，或探针202可包含液体光导，该液体光导接收来自光源210的光、引导光至晶片10的表面上、接收自晶片10反射回来的反射光，并将反射光引导至检测器220。
在一些实施中，探针202也包含用于投射准直光斑在晶片10的表面上的准直器，且将反射光的耦合效率提高回到光纤或液体光导中。准直光斑的尺寸举例而言直径可为1-10mm；例如，直径1mm、2mm、5mm或10mm。可基于所欲数量的径向取样点及晶片的直径来选择光斑尺寸。
光学监测系统200可用来通过测量反射光的强度来检测晶片10的表面的反射率的变化。举例而言，要被蚀刻的金属膜可堆叠在非金属底层的顶部，该非金属底层为较低反射(相较于金属膜而言)。在此种情况中，当液体蚀刻剂40清除金属膜并暴露反射性较差的底层时，发生反射率的变化。可由控制器150来分析反射率的此种变化，以决定金属膜是否已被完全蚀刻且已达到终点。
在一些实施中，光源210是闪光灯。闪光灯通常提供用于执行光谱测量所欲的高辐射强度的宽带光。各种类型的闪光灯包含氙气闪光灯及氪气闪光灯。在一些实施中，光源310为放大的自发发射源。在一些实施中，光源310为卤素光源。在一些实施中，光源310为激光。
在一些实施中，检测器220是光谱仪。结合诸如闪光灯的宽带光源，光谱仪可测量不同波长(“反射光谱”)处的晶片10的表面的反射率，以提供关于晶片10的表面的额外信息。在一些实施中，光谱仪具有8个通道及16ms的轮询间隔，在每个轮询间隔处产生测量。在一些实施中，光谱仪具有4个通道和8ms的轮询间隔。
来自检测器220的数据(“反射率数据”)经发送至作为控制器150的部分的一或多个计算机230及计算机240。计算机经编程为分析数据。举例而言，计算机230及计算机240中的一或多者可具有处理器及具有计算机可读介质的存储装置，该计算机可读介质具有用于使计算机执行下述功能的指令，所述下述功能例如为检测是否将不正确的晶片类型引入至用于处理的腔室、检测晶片在转子上的错置，或基于自检测器220接收的数据来检测预期蚀刻速率的变化。一个计算机(例如计算机230)可专用于分析来自检测器220的光谱数据及产生是否已达到终点的指示，及另一计算机(例如计算机240)可专用于基于来自计算机230的终点数据来控制蚀刻系统。取代分离的计算机230及计算机240，其可为单一计算机内的分离的功能模块。
在一些实施中，计算机230接收、处理及存储由检测器220产生的数据。在一些实施中，计算机230也接收传送臂120及分离臂204(当存在时)的位置数据及主轴110的旋转速率。
在一些实施中，控制器150可分析所接收的反射光谱以决定反射表面的材料。一般来说，不同类型的金属可具有不同的反射光谱。举例而言，铜可在620nm附近具有反射峰，及钛可在578nm处具有反射峰。因此，在一些情况下，可使用具有足够波长分辨率的光谱仪来解决两种不同材料(例如，铜膜及钛膜)之间的反射光谱的差异。举例而言，当蚀刻层叠在钛膜顶部的铜膜时，材料测定可为有用的(因控制器150可能够决定何时完全蚀刻铜层及暴露下面的钛层)。举例而言，钛膜可作为阻障层，以将铜层与阻障层下面的介电层分离。在一些实施中，当控制器150决定反射信号来自下层时，控制器150可决定已达到终点。在一些实施中，响应于所检测到的变化，控制器之后可改变液体蚀刻剂40的类型(例如从铜蚀刻剂改变为钛蚀刻剂)以蚀刻钛层。
在一些实施中，控制器150可使用所接收的反射光谱来区分顶部的金属膜及下面的介电质膜。举例而言，可通过将薄膜干涉方程式拟合至经测量的反射光谱来决定导电膜下的介电层的厚度。在一些情况下，下面的介电层的折射率及厚度可导致在特定波长的带宽处的基本上类似于顶部的金属膜的反射信号的反射信号。在此种情况下，可使用附加的不同波长带的反射率数据来区分反射为金属的或下面的介电层的反射。在一些实施中，当控制器150决定反射信号是来自下面的介电层时，控制器150可决定已达到终点。
一般来说，因反射光谱为材料的固有特性(其可独立于产品晶片的不同图案)，故反射光谱的终点决定可应用于多种类型的产品晶片而毋需重新校准。
在一些实施中，控制器150可处理所接收的反射率数据以产生跨越晶片10的反射率数据或终点状态的映像。在一些实施中，晶片10的表面可划分成多个区域。
图3为具有多个区域的基板的俯视图。晶片10包含环形区域310a、环形区域310b及环形区域310c。尽管展示三个区域，但环形区域的数量可改变。举例而言，区域的数量可为2、4、8、16或32。在一些实施中，可基于晶片10的尺寸来决定环形区域的数量。在一些实施中，环形区域310a、环形区域310b及环形区域310c可具有与相邻环形区域重叠的区域。重叠可提供一些方位角的感知。
在一些实施中，控制器150可分析臂位置数据的时间戳及反射率数据的时间戳，以决定与反射率数据相关联的臂位置。可分析臂位置数据以将反射率数据分配至环形区域310a、环形区域310b或环形区域310c，从而产生跨越晶片10的表面的反射率数据的径向图。
在一些情况中，在单个扫描内指派多于一个的反射率数据给每个环形区域310a、310b及310c。主轴110的旋转速率可用于决定经指派给环形区域的多个反射率数据的相对位置。举例而言，当测量多个反射率数据时(同时臂位置保持固定)，经测量的反射率数据点将落入相同的环形区域内。在一些实施中，主轴旋转速率用于计算反射率数据的相对方位角的分离。在一些实施中，分析环形区域内的多个数据点以决定方位角的不均匀性。可计算多个数据点的平均以决定环形区域的平均反射率。在一些情况中，平均可降低环形区域的反射率测量中的噪声，从而增加终点检测的可靠性。
在一些情况中，控制器150决定每个环形区域310a、310b及310c的单个终点状态。可如上所述地分析经指派给环形区域310a、310b及310c的反射率数据，以决定是否已为每个区域达到终点。举例而言，可将二进制终点状态指派给每个区域-达到终点或未达到终点。在一些实施中，可跨越晶片10的表面来产生终点状态的径向图。
在一些实施中，分析环形区域310a、310b或310c内的多个数据点，以改善终点决定的信赖度。举例而言，假设二进制终点状态1指示已达到终点，则当区域内的每个数据点的终点状态为1时，可将环形区域的终点状态设为1。
在一些情况中，控制器150周期性地在晶片10的表面上扫描探针202，以随时间检测环形区域310a、310b及310c的终点状态的变化。可对每个扫描进行时间戳及处理，以产生时间解析的径向终点状态映射。举例而言，时间解析的径向终点状态映射可显示不同区域已达到不同区域自身的相应终点的顺序。可基于各种因素来决定周期性扫描的时间间隔。举例而言，若工艺的蚀刻速率高，则可缩短时间间隔。
在一些实施中，系统100处理晶片10，直到控制器150决定已达到所有环形区域的终点为止。对于不同环形区域的终点的单独检测可通过确认已完全处理整个晶片来改善工艺产量。
在一些实施中，不同区域可具有用于决定区域的终点是否已达到的不同标准。
在一些实施中，可单独控制环形区域310a、310b及310c的蚀刻速率。在一些实施中，传送臂120可选择性地将液体蚀刻剂40分配到不同的环形区域，以减缓非分配区域的蚀刻速率。在一些实施中，可改变液体蚀刻剂40的流速以控制环形区域的蚀刻速率。在一些实施中，可改变分配时分配端口在环形区域上的停留时间以控制蚀刻速率。
在一些实施中，控制器150可停止已达到终点的环形区域上的液体蚀刻剂40的分配。控制器150可继续在尚未达到终点状态的环形区域上分配液体蚀刻剂40，直到决定所有环形区域已达到终点为止。
在一些实施中，可在随后晶片中校正蚀刻工艺的不均匀性。举例而言，先前晶片的时间解析的径向终点状态映射可揭露环形区域310a在环形区域310c达到终点前已达到终点。作为响应，控制器150可改变不同环形区域处的蚀刻剂流速和/或停留时间，以减小区域蚀刻速率与均匀目标蚀刻速率的差异。蚀刻速率的差异的减小可导致不同区域在相似时间处达到终点，从而减少环形区域的不均匀性和过度蚀刻。
在一些实施中，可对目前晶片实时校正蚀刻工艺的非均匀性。举例而言，控制器150可实时处理时间解析的径向终点状态映射，及可回应于早于其它环形区域到达终点的某些环形区域来改变蚀刻剂流速和/或停留时间，以减少目前晶片内的非均匀性。
在一些实施中，控制器150可经配置为决定液体蚀刻剂40的蚀刻速率。举例而言，控制器150可使用时间解析的径向终点状态映射来决定直到环形区域被清除金属膜为止的蚀刻期间。此时间信息可与存储在控制器150上的环形区域处的膜的起始厚度相耦合，以计算蚀刻速率。举例而言，起始厚度可由上游度量工具产生。
液体蚀刻剂40可具有用于每种类型的膜及图案特征的基线蚀刻速率。举例而言，可在工艺验证期间决定基线蚀刻速率。出于各种原因，目前决定的蚀刻速率可与基线蚀刻速率不同。举例而言，可在处理晶片后再循环液体蚀刻剂40以减少蚀刻剂消耗。由于负责蚀刻的化合物的消耗或改质，再循环的蚀刻剂可具有降低的蚀刻速率。蚀刻速率也可由于温度而改变。蚀刻速率也可由于蚀刻剂的浓度而改变。蚀刻速率也可由于液体蚀刻剂随时间的降解而改变。
当控制器决定蚀刻速率在可接受的范围之外时，可采取各种行动。一个行动可为向系统的操作者产生警告(例如，音频或视觉信号)，以将蚀刻剂浴改变成新批次的蚀刻剂。另一个行动可为调节液体蚀刻剂贮槽130中的蚀刻剂浴的处理参数。蚀刻剂浴的处理参数可包含液体蚀刻剂的浓度及温度。举例而言，通过将经浓缩的蚀刻剂加入至贮槽130中，而可(在一些情况中)通过增加液体蚀刻剂40的浓度来增加蚀刻速率。举例而言，可通过以合适溶剂(例如，去离子水)稀释蚀刻剂，而通过减少该蚀刻剂的浓度来降低蚀刻速率。举例而言，通过增加储存在贮槽130处的液体蚀刻剂40的温度(此增加了经分配的液体蚀刻剂40的温度)而可(在一些情况中)增加蚀刻速率。
在一些实施中，可使用由控制器150决定的蚀刻速率来延长在贮槽130中所回收的液体蚀刻剂40的使用寿命。液体蚀刻剂40的蚀刻速率可(例如)基于其所蚀刻的晶片的年龄及数量而改变。在没有蚀刻速率决定能力的蚀刻系统中，可基于经蚀刻的晶片的时间间隔或数量来清空由贮槽130回收的液体蚀刻剂40并用新鲜供应的液体蚀刻剂40重新填充。经蚀刻的晶片的时间间隔或数量通常设为预防性低，以预防在基于时间的蚀刻系统中的晶片的不完全处理。然而，在一些实施中，若控制器150决定液体蚀刻剂40的蚀刻速率低于基线蚀刻速率，则控制器150可延长蚀刻时间以补偿较慢的蚀刻速率。此种补偿可在稍微损失产量的情况下延长液体蚀刻剂40的使用寿命。在一些实施中，可设定清除给定膜的最大允许时间，及一旦超过最大允许时间，便可清空贮槽130及用新鲜供应的液体蚀刻剂40重新填充该贮槽130。
在一些实施中，控制器150可经配置成执行晶片10的预扫描并决定经呈现的晶片是否为适当的类型。产品晶片具有已知的跨越晶片的反射率范围。若来自光学监测系统200的测量超出预期的反射率范围，则控制器150可决定晶片为不适当的类型。举例而言，不适当类型的晶片可具有与预期的膜不同的金属膜。举例而言，不适当类型的晶片可包含来自上游工艺步骤的不完全去除的光刻胶残留物。光刻胶残留物可通过薄膜干涉效应来改变光谱反射曲线的形状。由于光吸收和/或散射，光刻胶残留物可降低整个光谱的整体反射率。
当决定晶片为不适当时，控制器150可不处理地拒绝不适当的晶片，及标记不适当的晶片以进行校正行动。举例而言，校正行动可包含光刻胶残留物的清洁。举例而言，可分析意外类型的金属膜以决定上游处理误差。因在已采取校正行动之前，不适当的晶片可能会自处理中损坏，故拒绝不适当的晶片可通过停止处理可能需要校正行动的晶片来改善工艺产量。
在一些实施中，控制器150可经配置成执行晶片10的预扫描及决定晶片10在支撑件(例如，可旋转主轴110)上的错置。晶片的错置可导致晶片10的表面相对于支撑表面的倾斜。由于经分配的液体蚀刻剂朝向晶片的下部分流动，故倾斜可能导致液体蚀刻剂40的不均匀分布，从而导致蚀刻不均匀。在另一个范例中，晶片10的错置可能导致晶片10的中心与轴114未对准。轴向未对准可导致不均匀的离心力施加在晶片10的表面上的经分配的液体蚀刻剂上，此可导致液体蚀刻剂40的不均匀分布。此外，轴向未对准可导致晶片在高旋转速率下(例如，在晶片清洗及干燥步骤期间)自支撑件脱位。
在一些实施中，可通过分析反射率数据的大小来检测晶片的倾斜。晶片的倾斜可导致晶片上的准直光斑的反射方向与照明方向不同。反射光相对于探针202的偏移可导致所收集光的减少，从而导致反射率数据的大小减小。当反射率数据的大小低于预期的大小预定阈值(例如5％、10％、20％、50％、75％及90％)时，控制器150可决定晶片错置。
在一些实施中，可通过制造及分析跨越晶片上的两个或更多个反射率测量来决定轴向未对准。基于了解晶片10的尺寸及晶片的预期中心，探针202可位于晶片10的两个相对边缘附近。若晶片10轴向未对准，则在晶片10的边缘附近的两个测量中的一个测量期间，准直点可错过晶片10的表面。错过晶片10的表面可导致相对于其它测量的较低反射率。当两个测量的大小差大于预定阈值(例如5％、10％、20％、50％、75％及90％)时，控制器150可决定晶片轴向未对准。
在一些实施中，控制器150对反射率数据的处理可包含归一化所接收的反射光谱数据。举例而言，可通过加总跨越光谱的各个光谱强度值并将每个值除以该加总来执行归一化。反射光谱数据的归一化可使得能不需要确保系统间的严格的腔室匹配而跨越基板蚀刻系统100的不同实例来比较来自光学监测系统200的数据。
本发明的实施方式及本说明书中所描述的全部功能操作可在数字电子电路中或在计算机软件、固件或硬件中实现，该数字电子电路及该计算机软件、固件或硬件包含本说明书中所公开的结构手段及其结构等同物(或所述结构手段及所述结构等同物的组合)。本发明的实施方式可实现为一或多个计算机程序产品；即，一或多个计算机程序，该一或多个计算机程序有形地体现在机器可读存储介质中，以用于由数据处理设备所处理的执行或以控制数据处理设备的操作，所述数据处理设备例如为可编程处理器、计算机或多个处理器或计算机。可用任何形式的程序语言(包含编译语言或解释语言)编写计算机程序(也称为程序、软件、软件应用程序或代码)，及可用任何形式部署该计算机程序，该任何形式包含作为独立程序或作为适用于计算环境的模块、组件、子例程或其他单元。计算机程序不一定对应于文件。程序可存储于文件的一部分中，该文件保存其他程序或数据于专用于论述中程序的单一文件中或于多个协调文件中(例如，存储一或多个模块、子程序或代码部分的文件)。可部署计算机程序以在一个计算机上或在一个站点上或分布在多个站点上(由通讯网络所互连)的多个计算机上执行该计算机程序。
本说明书中描述的处理和逻辑流程可由执行一或多个计算机程序的一或多个可编程处理器执行，以通过对输入数据进行操作并产生输出来执行功能。处理和逻辑流程也可以由专用逻辑电路(例如，FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路))执行，及设备也可实施为专用逻辑电路(例如，FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路))。
已描述了众多实施方式。然而，将要了解的是，可进行各种修改。因此，其它实施方式在随附权利要求书的范围内。

Claims (3)

1.一种基板蚀刻系统，包含：
支撑件，所述支撑件将晶片保持在面朝上方向上；
分配器臂，所述分配器臂可横向移动跨越所述支撑件上的所述晶片，所述分配器臂支撑输送端口以选择性地将液体蚀刻剂分配至所述晶片的顶面的一部分上；
光学监测系统，所述光学监测系统包括光源、光谱仪和光纤，以将来自所述光源的光传送至所述晶片及将来自所述晶片的反射光传送至所述光谱仪，其中所述光纤的一端邻近所述输送端口固定至所述分配器臂，使得所述光纤的所述一端与所述分配器臂一起可横向移动跨越所述支撑件上的所述晶片，并且其中所述光纤的所述一端被布置邻近所述输送端口，并且所述光纤的所述一端和所述输送端口被定位在侧壁的顶部边缘下方并且被定向为将光基本上垂直于所述晶片的所述顶面引导到所述晶片上；和
控制器，所述控制器被配置为：
使由所述光纤的所述一端提供的探针横向移动跨越所述晶片，使得所述光学监测系统在所述晶片上的多个不同的径向位置处产生测量，接收从所述晶片反射的光谱的测量，
在开始蚀刻工艺之前，通过基于所述光谱的测量与参考光谱的比较来决定所决定的材料的成分与预期成分不匹配，来决定是否放置不正确类型的晶片于所述支撑件上，
在开始所述蚀刻工艺之前，通过决定跨越所述晶片反射光谱的测量的大小，检测放置在所述支撑件上的所述晶片是否错置或所述晶片是否有任何倾斜，和
决定来自所述测量的蚀刻速率，以检测检测目标蚀刻速率分布与蚀刻速率的差异，及调整所述端口的停留时间或所述蚀刻剂的流速以减小所述蚀刻速率与所述目标蚀刻速率分布的差异。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器经配置以检测所述晶片在所述支撑件上的错置。
3.一种基板蚀刻系统，包含：
支撑件，所述支撑件将晶片保持在面朝上方向上；
贮槽，所述贮槽用于液体蚀刻剂浴；
分配器臂，所述分配器臂可横向移动跨越所述支撑件上的所述晶片，所述分配器臂支撑输送端口以选择性地自所述浴将液体蚀刻剂分配至所述晶片的顶面的一部分上；
光学监测系统，所述光学监测系统包括光源、光谱仪和光纤，以将来自所述光源的光传送至所述晶片及将来自所述晶片的反射光传送至所述光谱仪，其中所述光纤的一端邻近所述输送端口固定至所述分配器臂，使得所述光纤的所述一端与所述分配器臂一起可横向移动跨越所述支撑件上的所述晶片，并且其中所述光纤的所述一端被布置邻近所述输送端口，并且所述光纤的所述一端和所述输送端口被定位在侧壁的顶部边缘下方并且被定向为将光基本上垂直于所述晶片的所述顶面引导到所述晶片上；和
控制器，所述控制器被配置为：
使由所述光纤的所述一端提供的探针横向移动跨越所述晶片，使得所述光学监测系统在所述晶片上的多个不同的径向位置处产生测量，接收从所述晶片反射的光谱的测量，
在开始蚀刻工艺之前，通过基于所述光谱的测量与参考光谱的比较来决定所决定的材料的成分与预期成分不匹配，来决定是否放置不正确类型的晶片于所述支撑件上，
在开始所述蚀刻工艺之前，通过决定跨越所述晶片反射光谱的测量的大小，检测放置在所述支撑件上的所述晶片是否错置或所述晶片是否有任何倾斜，和
决定来自所述测量的蚀刻速率，以检测检测目标蚀刻速率分布与蚀刻速率的差异，及调整所述端口的停留时间或所述蚀刻剂的流速以减小所述蚀刻速率与所述目标蚀刻速率分布的差异。
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