CN111370344A - 一种用于在线监测半导体基片刻蚀过程的监测系统 - Google Patents

一种用于在线监测半导体基片刻蚀过程的监测系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111370344A
CN111370344A CN202010139230.1A CN202010139230A CN111370344A CN 111370344 A CN111370344 A CN 111370344A CN 202010139230 A CN202010139230 A CN 202010139230A CN 111370344 A CN111370344 A CN 111370344A
Authority
CN
China
Prior art keywords
monitoring
chamber
monitoring device
monitoring system
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
CN202010139230.1A
Other languages
English (en)
Inventor
刘胜
薛良豪
东芳
王诗兆
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.)
Wuhan University WHU
Original Assignee
Wuhan University WHU
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 Wuhan University WHU filed Critical Wuhan University WHU
Priority to CN202010139230.1A priority Critical patent/CN111370344A/zh
Publication of CN111370344A publication Critical patent/CN111370344A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing 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
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67253—Process monitoring, e.g. flow or thickness monitoring

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于在线监测半导体基片刻蚀过程的监测系统，包括第一腔室、传送装置、抽气装置、用于监测刻蚀后阵列基片表面粗糙度的第一监测装置、用于监测刻蚀后阵列基片外观形貌的第二监测装置及用于定性定量监测刻蚀后气体的第三监测装置，第一腔室与蚀刻腔连通，抽气装置设于蚀刻腔上，传送装置用于将阵列基片从蚀刻腔内传送至第一腔室内，第一监测装置及第二监测装置设于第一腔室上，第三监测装置的进样口与蚀刻腔连通。本发明提供的监测系统中利用相应的监测装置对刻蚀后阵列基片待监测区域进行监测，从而实现在线形貌观测、表面粗糙度等参数，以为刻蚀工艺提供优化指导并进一步提高生产效率和良品率。

Description

一种用于在线监测半导体基片刻蚀过程的监测系统
技术领域
本发明涉及工艺监测技术领域，尤其涉及一种用于在线监测半导体基片刻蚀过程的监测系统。
背景技术
晶圆的加工制造是半导体制作过程中的重要环节，随着半导体技术的不断发展，对半导体晶圆加工能力的要求也日益提高。刻蚀作为半导体晶圆加工制造工艺、微电子IC制造工艺以及微纳制造工艺的关键步骤，对刻蚀工艺技术设备的性能要求也在不断提高。目前，为了满足半导体器件对工艺精度和尺寸日益增长的需求，电感耦合等离子体(ICP)刻蚀技术因其具有刻蚀形貌、刻蚀离子能量、密度可控等优点，常被用于半导体基片的刻蚀工艺中。
半导体基片的ICP刻蚀过程受多种工艺参数的影响，目前，对于半导体基片刻蚀工艺过程的检测，国内以离线检测技术为主，在线检测技术匮乏，无法做到在半导体基片刻蚀过程中对影响刻蚀的各项工艺参数进行在线监测。而采用单一测量仪器在刻蚀工艺过程复杂的制造环境中无法做到高精度测量，不能够在线监测刻蚀工艺过程，无法为半导体基片的ICP刻蚀工艺技术提供优化指导。
因此，研制出一种ICP工艺技术在半导体基片刻蚀过程中的多功能在线监测装备，降低仪器使用成本，改善刻蚀工艺效果，确保半导体器件性能，是目前亟需解决的技术问题。
发明内容
针对上述问题，现提供一种用于在线监测半导体基片刻蚀过程的监测系统，旨在在线监测获得阵列基片的SEM、AFM等图，以减少生产成本、提升生产效率和良品率。
具体技术方案如下：
一种用于在线监测半导体基片刻蚀过程的监测系统，具有这样的特征，包括第一腔室、传送装置、抽气装置、用于监测刻蚀后阵列基片表面粗糙度的第一监测装置、用于监测刻蚀后阵列基片外观形貌的第二监测装置及用于定性定量监测刻蚀后气体的第三监测装置，第一腔室与蚀刻腔连通，抽气装置设于蚀刻腔上，所述传送装用于将阵列基片从蚀刻腔内传送至第一腔室内，第一监测装置及第二监测装置设于第一腔室上，第三监测装置的进样口与蚀刻腔连通。
上述的监测系统，还具有这样的特征，传送装置包括传送平台，传送平台上设有与阵列基片相吻合的通孔，通孔沿传送平台的高度方向上、下贯穿传送平台的侧壁。
上述的监测系统，还具有这样的特征，第一监测装置包括激光发生装置、位于激光发生装置下方的压电陶瓷管、位于压电陶瓷管上方一侧的力敏原件及位于压电陶瓷管上方另一侧并用于检测力敏原件变形量的检测装置。
上述的监测系统，还具有这样的特征，第一监测装置还包括第一二轴滑台及顶升组件，第一二轴滑台设于第一腔室内，力敏原件设于第一二轴滑台中的纵向滑台上，压电陶瓷管设于顶升组件上。
上述的监测系统，还具有这样的特征，第二监测装置包括透镜结构和电子发生结构，透镜结构设于电子发生结构上，电子发生结构固定于第一腔室的顶部。
上述的监测系统，还具有这样的特征，第二监测装置还包括第二二轴滑台，第二二轴滑台设于第一腔室内，电子发生结构设于第二二轴滑台中的纵向滑台上。
上述的监测系统，还具有这样的特征，第三监测装置为气相质谱联用仪，气相质谱联用仪的进样口与蚀刻腔连通。
上述的监测系统，还具有这样的特征，抽气装置为冷凝泵。
上述方案的有益效果是：
本发明提供的监测系统中利用相应的监测装置对刻蚀后阵列基片待监测区域进行监测，从而实现在线外观形貌观测、表面粗糙度等参数，以为刻蚀工艺提供优化指导并进一步提高生产效率和良品率。
附图说明
图1为本发明的实施例中提供的监测系统的结构示意图。
附图中：1、第一腔室；2、传送装置；21、传送平台；22、通孔；3、抽气装置；4、第一监测装置；41、激光发生装置；42、压电陶瓷管；43、力敏原件；44、检测装置；45、第一二轴滑台；5、第二监测装置；51、透镜结构；52、电子发生装置；53、第二二轴滑台；6、第三监测装置；7、蚀刻腔；8、传送门。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
图1为本发明的实施例中提供的监测系统的结构示意图。如图1所述，本发明的实施例中提供的监测系统，包括：第一腔室1、传送装置2、抽气装置3、用于监测刻蚀后阵列基片表面粗糙度的第一监测装置4、用于监测刻蚀后阵列基片外观形貌的第二监测装置5及用于定性定量监测刻蚀后气体的第三监测装置6，第一腔室1与蚀刻腔7连通，抽气装置3设于蚀刻腔7上，所述传送装置2用于将阵列基片从蚀刻腔7内传送至第一腔室1内，第一监测装置4及第二监测装置5设于第一腔室1上，第三监测装置6的进样口与蚀刻腔7连通。
本发明中第一腔室1与蚀刻腔7之间通过位于蚀刻腔7上的传送门8连通，传送装置2通过传送门8将刻蚀完成后的阵列基片从蚀刻腔7内传送至第一腔室1内，再由抽气装置3(可为冷凝泵)将第一腔室1内抽至高真空状态时再有相应监测装置进行相应监测。
具体的，本发明中传送装置2包括传送平台21，传送平台21上设有与阵列基片相吻合的通孔22，通孔22沿传送平台21的高度方向上、下贯穿传送平台21的侧壁，本发明中阵列基片可卡设于通孔22内。
具体的，本发明中第一监测装置4包括激光发生装置41、位于激光发生装置41下方的压电陶瓷管42、位于压电陶瓷管42上方一侧的力敏原件43(包括微悬臂及设于微悬臂上的探针，微悬臂可设于第一腔室1内)及位于压电陶瓷管42上方另一侧并用于检测力敏原件43变形量的检测装置44，即本发明中第一监测装置4为原子力显微镜。本发明中通过第一监测装置4获得待监测区域内表面粗糙度的AFM图。本发明中当传送装置2将刻蚀后的阵列基片传送至压电陶瓷管42上方时抽气装置3开始运行至第一腔室1内处于高真空状态，此时激光发生装置41发射激光并利用激光束检测出力敏原件43中微悬臂自由端在阵列基片表面垂直方向上的变形和位移情况，从而得到阵列基片表面的形貌图像。为提升效率，本发明中力敏原件43可设于第一二轴滑台45中的纵向滑台上，本发明中第一二轴滑台45包括可沿高度方向做上、下运动的纵向滑台和可沿水平方向做左、右运动的水平滑台，配合传送装置2的前后运动，即可实现对待监测区域进行快速监测(本发明中也可将检测装置44设于另一二轴滑台上，以更好的配合力敏原件43进行监测)；为提升效率，本发明中压电陶瓷管42可设于顶升组件(图中未显示)上，当传送装置2将刻蚀后的阵列基片传送至压电陶瓷管42上方时顶升装置可将压电陶瓷管42顶起并使其贴合于位于通孔22中的阵列基片的底部。
具体的，本发明中第二监测装置5包括透镜结构51和电子发生结构52，即本发明中第二监测装置5为扫描电子显微镜，本发明中透镜结构51设于电子发生结构52上，电子发生结构52固定于第一腔室1的顶部，本发明中通过第二监测装置5获得待监测区域内外观形貌的SEM图。为提升效率，本发明中电子发生结构52可第二二轴滑台53中的纵向滑台上，本发明中第二二轴滑台53包括可沿高度方向做上、下运动的纵向滑台和可沿水平方向做左、右运动的水平滑台，配合传送装置2的前后运动，即可实现对待监测区域进行快速监测。
具体的，本发明中第三监测装置6为气相质谱联用仪，本发明中气相质谱联用仪的进样口与蚀刻腔7连通，以采用气体扩散进样的方式进行进样。本发明中利用气相质谱联用仪监测刻蚀气体的成分，以反馈调节刻蚀工艺。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于在线监测半导体基片刻蚀过程的监测系统，其特征在于，包括第一腔室(1)、传送装置(2)、抽气装置(3)、用于监测刻蚀后阵列基片表面粗糙度的第一监测装置(4)、用于监测刻蚀后阵列基片外观形貌的第二监测装置(5)及用于定性定量监测刻蚀后气体的第三监测装置(6)，所述第一腔室(1)与蚀刻腔(7)连通，所述抽气装置(3)的进气口与所述第一腔室(1)连通，所述传送装置(2)用于将阵列基片从所述蚀刻腔(7)内传送至所述第一腔室(1)内，所述第一监测装置(4)及所述第二监测装置(5)设于所述第一腔室(1)上，所述第三监测装置(6)的进样口与所述蚀刻腔(7)连通。
2.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述传送装置(2)包括传送平台(21)，所述传送平台(21)上设有与阵列基片相吻合的通孔(22)，所述通孔(22)沿所述传送平台(21)的高度方向上、下贯穿所述传送平台(21)的侧壁。
3.根据权利要求2所述的监测系统，其特征在于，所述第一监测装置(4)包括激光发生装置(41)、位于所述激光发生装置(41)下方的压电陶瓷管(42)、位于所述压电陶瓷管(42)上方一侧的力敏原件(43)及位于所述压电陶瓷管(42)上方另一侧并用于检测所述力敏原件(43)变形量的检测装置(44)。
4.根据权利要求2所述的监测系统，其特征在于，所述第一监测装置(4)还包括第一二轴滑台(45)及顶升组件，所述第一二轴滑台(45)设于所述第一腔室(1)内，所述力敏原件(43)设于所述第一二轴滑台(45)中的纵向滑台上，所述压电陶瓷管(42)设于顶升组件上。
5.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述第二监测装置(5)包括透镜结构(51)和电子发生结构(52)，所述透镜结构(51)设于所述电子发生结构(52)上，所述电子发生结构(52)固定于所述第一腔室(1)的顶部。
6.根据权利要求5所述的监测系统，其特征在于，所述第二监测装置(5)还包括第二二轴滑台(53)，所述第二二轴滑台(53)设于所述第一腔室(1)内，所述电子发生结构(52)设于所述第二二轴滑台(53)中的纵向滑台上。
7.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述第三监测装置(6)为气相质谱联用仪，所述气相质谱联用仪的进样口与所述蚀刻腔(7)连通。
8.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述抽气装置(3)为冷凝泵。
CN202010139230.1A 2020-03-03 2020-03-03 一种用于在线监测半导体基片刻蚀过程的监测系统 Pending CN111370344A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010139230.1A CN111370344A (zh) 2020-03-03 2020-03-03 一种用于在线监测半导体基片刻蚀过程的监测系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010139230.1A CN111370344A (zh) 2020-03-03 2020-03-03 一种用于在线监测半导体基片刻蚀过程的监测系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111370344A true CN111370344A (zh) 2020-07-03

Family

ID=71211625

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010139230.1A Pending CN111370344A (zh) 2020-03-03 2020-03-03 一种用于在线监测半导体基片刻蚀过程的监测系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111370344A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06223766A (ja) * 1993-01-22 1994-08-12 Seiko Instr Inc 表面分析及び加工装置
CN2643316Y (zh) * 2003-09-27 2004-09-22 均豪精密工业股份有限公司 具有高强度探针的纳米机械性质测量装置
CN1619788A (zh) * 2003-06-18 2005-05-25 应用材料有限公司 用于监测—蚀刻工艺的方法与系统
US20070107502A1 (en) * 2005-06-17 2007-05-17 Degertekin Fahrettin L Overlay measurement methods with firat based probe microscope
CN108364888A (zh) * 2018-02-11 2018-08-03 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 检测设备
CN109813226A (zh) * 2019-04-16 2019-05-28 山东中科普锐检测技术有限公司 一种三维形貌测量仪
CN110329984A (zh) * 2019-06-06 2019-10-15 清华大学 一种基于干法刻蚀制备固态纳米孔的方法及装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06223766A (ja) * 1993-01-22 1994-08-12 Seiko Instr Inc 表面分析及び加工装置
CN1619788A (zh) * 2003-06-18 2005-05-25 应用材料有限公司 用于监测—蚀刻工艺的方法与系统
CN2643316Y (zh) * 2003-09-27 2004-09-22 均豪精密工业股份有限公司 具有高强度探针的纳米机械性质测量装置
US20070107502A1 (en) * 2005-06-17 2007-05-17 Degertekin Fahrettin L Overlay measurement methods with firat based probe microscope
CN108364888A (zh) * 2018-02-11 2018-08-03 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 检测设备
CN109813226A (zh) * 2019-04-16 2019-05-28 山东中科普锐检测技术有限公司 一种三维形貌测量仪
CN110329984A (zh) * 2019-06-06 2019-10-15 清华大学 一种基于干法刻蚀制备固态纳米孔的方法及装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
上海半导体器件专业情报网: "《半导体干法腐蚀工艺 译文专辑》", 30 November 1980 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI575549B (zh) 加工程序中的晶片內及晶片間電性分析與使用線內奈米探測的製程控制
EP1746386A2 (en) Method of measuring three-dimensional surface roughness of a structure
CN101802588A (zh) 用于计量仪器的探针装置和加工探针装置的方法
MY137068A (en) Method and apparatus employing integrated metrology for improved dielectric etch efficiency
US6650135B1 (en) Measurement chuck having piezoelectric elements and method
US20070010097A1 (en) Apparatus and method for selected site backside unlayering of silicon, gaas, gaxalyasz of soi technologies for scanning probe microscopy and atomic force probing characterization
CN1934692A (zh) 算出搬送机构的搬送偏差的方法及半导体处理装置
US20060121210A1 (en) Plasma processing equipment and method of operating the same
CN100481360C (zh) 检查方法、解析片的制作方法、解析方法以及解析装置
CN107850569A (zh) 硅基板用分析装置
CN111370344A (zh) 一种用于在线监测半导体基片刻蚀过程的监测系统
CN114216869A (zh) 晶圆掺杂检测系统及检测方法
CN110243273A (zh) 测定器和用于检查聚焦环的系统的动作方法
CN112490175A (zh) 面向晶圆显微检测的分级变吸力伯努利吸盘装置及其应用方法
CN217404768U (zh) 对位设备
CN107546093B (zh) 气体注入装置、其制作方法及其应用的等离子处理装置
CN106597814B (zh) 多功能曝光平台
CN114284182A (zh) 刻蚀系统
KR100287779B1 (ko) 반도체 제조장치 및 이를 이용한 반도체 제조방법
US20090044610A1 (en) Systems and methods for characterizing thickness and topography of microelectronic workpiece layers
CN102364700B (zh) 太阳能电池rie工艺温度补偿方法
Schilp et al. Advanced etch tool for high etch rate deep reactive ion etching in silicon micromachining production environment
CN216012101U (zh) 一种硅片厚度测量装置
CN218957670U (zh) 传输腔及镀膜设备
CN107331633A (zh) 一种原子层氧化物沉积针孔缺陷检测方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200703

RJ01 Rejection of invention patent application after publication