CN114420552B

CN114420552B - 一种基于流场控制的高温蚀刻方法

Info

Publication number: CN114420552B
Application number: CN202111674419.1A
Authority: CN
Inventors: 廖世保; 陈丁堃; 邓信甫
Original assignee: Zhiwei Semiconductor Shanghai Co Ltd; PNC Process Systems Co Ltd
Current assignee: Zhiwei Semiconductor Shanghai Co Ltd; PNC Process Systems Co Ltd
Priority date: 2021-12-31
Filing date: 2021-12-31
Publication date: 2025-10-03
Anticipated expiration: 2041-12-31
Also published as: CN114420552A

Abstract

本发明提供一种基于流场控制的高温蚀刻方法，包括：步骤S1，获取一基板，通过清洗溶液对基板的表面进行清洗；步骤S2，喷淋雾化溶液至基板的表面以形成一热能流场，实时检测热能流场的一实时温度；步骤S3，判断热能流场的实时温度是否大于一预设温度：若否，增大雾化溶液的温度并返回步骤S2；若是，转向步骤S4；步骤S4，喷淋蚀刻溶液至基板的表面进行蚀刻。有益效果是本方法实时检测热能流场的实时温度并通过调整雾化溶液的温度使实时温度大于预设温度，使雾化溶液与蚀刻溶液充分接触，以及在蚀刻过程中检测基板的表面温度并实时进行调整，提高蚀刻溶液的蚀刻效果。

Description

一种基于流场控制的高温蚀刻方法

技术领域

本发明涉及基板蚀刻技术领域，尤其涉及一种基于流场控制的高温蚀刻方法。

背景技术

在高温化学品的湿法工艺处理过程中，需要对温度及浓度进行精准控制，然而在实际处理过程中，由于化学品的温度与浓度控制不够到位使得在输出前后会产生结晶化晶体在基板表面。

目前的蚀刻方法中大多采用检测喷嘴出口的溶液温度来进行温度控制，但是由于基板表面与喷嘴出口具有一定距离，使得溶液到达基板表面时会产生一定误差，会大大降低基板的蚀刻效果。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于流场控制的高温蚀刻方法，具体包括以下步骤：

步骤S1，获取一基板，通过清洗溶液对所述基板的表面进行清洗；

步骤S2，喷淋雾化溶液至所述基板的表面以形成一热能流场，实时检测所述热能流场的一实时温度；

步骤S3，判断所述热能流场的所述实时温度是否大于一预设温度：

若否，增大所述雾化溶液的温度并返回所述步骤S2；

若是，转向步骤S4；

步骤S4，喷淋蚀刻溶液至所述基板的表面进行蚀刻。

优选的，所述步骤S1通过一清洗装置对所述基板的表面进行清洗，所述清洗装置包括：

一放置台，用于放置所述基板；

一清洗喷嘴，用于喷淋所述清洗溶液至所述基板的表面进行清洗；

一转动轴，用于控制转动所述清洗喷嘴。

优选的，所述步骤S1包括：

步骤S11，获取所述基板，将所述基板放置于所述放置台上并控制所述放置台进行旋转；

步骤S12，控制所述转动轴转动所述清洗喷嘴至所述基板的上方并控制所述清洗喷嘴喷淋所述清洗溶液。

优选的，所述清洗喷嘴上设有一摄像装置，则所述步骤S12包括：

步骤S121，控制所述转动轴对所述清洗喷嘴进行转动，并控制所述摄像装置实时采集所述基板的一实时图像；

步骤S122，根据所述实时图像处理得到所述清洗喷嘴相对于所述基板的一实时位置；

步骤S123，判断所述实时位置是否与一预设位置匹配：

若是，控制所述转动轴停止转动所述清洗喷嘴并转向所述步骤S13；

若否，返回所述步骤S121。

优选的，所述清洗设备还包括一雾化喷嘴，所述雾化喷嘴上设有一第一温度检测装置，则所述步骤S2包括：

步骤S21，控制所述雾化喷嘴喷淋所述雾化溶液至所述基板的表面以形成所述热能流场；

步骤S22，控制所述第一温度检测装置实时检测所述热能流场的所述实时温度。

优选的，所述雾化喷嘴内设有一振动器，则所述步骤S21包括：

步骤S211，控制所述雾化喷嘴持续接收外部输入的一化学溶液，并控制所述振动器产生一超声波对所述化学溶液进行振动以形成所述雾化溶液；

步骤S212，控制所述雾化喷嘴喷淋所述雾化溶液至所述基板的表面以形成所述热能流场。

优选的，所述清洗设备还包括一蚀刻喷嘴，所述蚀刻喷嘴上设有一第二温度检测装置，则所述步骤S4包括：

步骤S41，控制所述蚀刻喷嘴喷淋所述蚀刻溶液至所述基板的表面以对所述基板表面的一光刻胶层进行蚀刻；

步骤S42，控制所述第二温度检测装置实时检测所述基板的一表面温度；

步骤S43，判断所述表面温度是否大于预设的一标准温度：

若否，增大所述雾化溶液的温度并返回所述步骤S42；

若是，维持所述雾化溶液的温度并退出。

优选的，所述蚀刻溶液为硫酸过氧化氢混合物、硫酸臭氧混合物、一号液、二号液、缓冲氧化物蚀刻液中的一种。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

(1)本方法通过雾化溶液于基板表面形成热能流场，通过蚀刻溶液与热能流场的充分接触对蚀刻溶液进行加热，具备定温的能力；

(2)本方法对热能流场进行实时温度控制，维持基板表面全面性范围的高温气流包覆，维持温度的稳定性；

(3)本方法通过热能流场使蚀刻溶液在基板表面更容易进行接触扩散。

附图说明

图1为本发明的较佳的实施例中，本方法的步骤流程图；

图2为本发明的较佳的实施例中，步骤S1的具体流程图；

图3为本发明的较佳的实施例中，步骤S12的具体流程图；

图4为本发明的较佳的实施例中，步骤S2的具体流程图；

图5为本发明的较佳的实施例中，步骤S21的具体流程图；

图6为本发明的较佳的实施例中，步骤S4的具体流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本发明并不限定于该实施方式，只要符合本发明的主旨，则其他实施方式也可以属于本发明的范畴。

本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种基于流场控制的高温蚀刻方法，如图1所示，包括：

步骤S1，获取一基板，通过清洗溶液对基板的表面进行清洗；

步骤S2，喷淋雾化溶液至基板的表面以形成一热能流场，实时检测热能流场的一实时温度；

步骤S3，判断热能流场的实时温度是否大于一预设温度：

若否，增大雾化溶液的温度并返回步骤S2；

若是，转向步骤S4；

步骤S4，喷淋蚀刻溶液至基板的表面进行蚀刻。

本发明的较佳的实施例中，步骤S1通过一清洗装置对基板的表面进行清洗，清洗装置包括：

一放置台，用于放置基板；

一清洗喷嘴，用于喷淋清洗溶液至基板的表面进行清洗；

一转动轴，用于控制转动清洗喷嘴。

具体地，本实施例中，在实际操作中，先控制转动轴将清洗喷嘴移动至基板的上方并控制清洗喷嘴喷淋清洗溶液以对基板的表面进行湿润处理，喷淋结束后控制转动轴将清洗喷嘴移动至初始位置。

优选的，雾化溶液为去离子水或过氧化氢。

优选的，清洗喷嘴可以选用圆柱形喷嘴。

本发明的较佳的实施例中，如图2所示，步骤S1包括：

步骤S11，获取基板，将基板放置于放置台上并控制放置台进行旋转；

步骤S12，控制转动轴转动清洗喷嘴至基板的上方并控制清洗喷嘴喷淋清洗溶液。

本发明的较佳的实施例中，清洗喷嘴上设有一摄像装置，则步骤S12如图3所示，包括：

步骤S121，控制转动轴对清洗喷嘴进行转动，并控制摄像装置实时采集基板的一实时图像；

步骤S122，根据实时图像处理得到清洗喷嘴相对于基板的一实时位置；

步骤S123，判断实时位置是否与一预设位置匹配：

若是，控制转动轴停止转动清洗喷嘴并转向步骤S13；

若否，返回步骤S121。

具体的，本实施例中，考虑到清洗喷嘴需要尽可能将基板的表面进行全面清洗，因此将清洗喷嘴的预设位置设为基板中心位置的正上方。

优选的，为了使清洗喷嘴能够准确到达预设位置，在清洗喷嘴上设置一个摄像装置来采集基板上方的实时图像，通过实时图像处理得到清洗喷嘴的实时位置，通过实时位置与预设位置的比较，控制清洗喷嘴准确达到预设位置进行喷淋。

优选的，清洗喷嘴的中心位置与摄像装置的距离可以通过实际测量得到，因此便可以通过实时图像进行空间位移得到清洗喷嘴中心位置的实时位置，使得移动结束后，清洗喷嘴的中心位置能够在基板的中心位置的正上方。

优选的，由于清洗喷嘴选用圆柱形喷嘴，可以将清洗喷嘴喷淋的清洗溶液的覆盖范围做到最大，若是基板表面有区域未得到清洗，可以调整清洗喷嘴的喷口大小。

优选的，为了使清洗喷嘴不影响蚀刻喷嘴的正常使用，将清洗喷嘴相对于基板的高度设置为蚀刻喷嘴和基板之间，使得清洗喷嘴在转动的过程中不会接触到蚀刻喷嘴。

本发明的较佳的实施例中，清洗设备还包括一雾化喷嘴，雾化喷嘴上设有一第一温度检测装置，则步骤S2如图4所示，包括：

步骤S21，控制雾化喷嘴喷淋雾化溶液至基板的表面以形成热能流场；

步骤S22，控制第一温度检测装置实时检测热能流场的实时温度。

具体地，本实施例中，雾化喷嘴可以设置在基板的侧面，由于雾化喷嘴设置在基板的侧面，因此可以选用梯形喷嘴作为雾化喷嘴，使得雾化溶液的喷淋范围得到增大，且随着放置台的旋转，雾化溶液能够覆盖整个基板的表面，维持基板全面性范围的高温气流包覆，维持温度的稳定性。

优选的，考虑到雾化喷嘴喷淋雾化溶液时会将雾化溶液喷淋至放置台的下方，因此可以在放置台的下方设置一个回收模组，可以用于收集清洗过程中从基板表面流下的清洗溶液，可以用于收集从基板表面流下的雾化溶液，也可以收集蚀刻过程中从基板表面流下的蚀刻溶液。

优选的，可以将回收模组中收集的清洗溶液、雾化溶液和蚀刻溶液进行二次回收利用。

优选的，雾化溶液的温度为10摄氏度至99.9摄氏度。

优选的，雾化溶液的粒径为1纳米至100000纳米。

本发明的较佳的实施例中，雾化喷嘴内设有一振动器，则步骤S21如图5所示，包括：

步骤S211，控制雾化喷嘴持续接收外部输入的一化学溶液，并控制振动器产生一超声波对化学溶液进行振动以形成雾化溶液；

步骤S212，控制雾化喷嘴喷淋雾化溶液至基板的表面以形成热能流场。

本发明的较佳的实施例中，清洗设备还包括一蚀刻喷嘴，蚀刻喷嘴上设有一第二温度检测装置，则步骤S4如图6所示，包括：

步骤S41，控制蚀刻喷嘴喷淋蚀刻溶液至基板的表面以对基板表面的一光刻胶层进行蚀刻；

步骤S42，控制第二温度检测装置实时检测基板的一表面温度；

步骤S43，判断表面温度是否大于预设的一标准温度：

若否，增大雾化溶液的温度并返回步骤S42；

若是，维持雾化溶液的温度并退出。

具体地，本实施例中，考虑到蚀刻喷嘴相对于基板的高度最高，因此将蚀刻喷嘴选用上端口径小、下端口径大的碗状喷嘴，使得蚀刻溶液的喷淋范围能够覆盖基板的上表面。

具体地，本实施例中，蚀刻喷嘴可以采用复合型的输出喷嘴，呈现双套筒的结构，对应于双氧水和硫酸的输出管路置入，先进入内层管套筒进行双氧水和硫酸的混合，充分混合后，在液体受推挤的作用下导入外层管套筒，在循环流动作用下产生挤压破泡的作用，减少双氧水、硫酸混合溶液会产生大量气泡的问题，再由喷口输出。

优选的，双氧水和硫酸进入内层管套筒后进行混合，受液体推送作用，由于气泡的比重低会向上移动，后受到液体推挤作用后，气泡向上方的空旷地带移动，受到液体推挤作用的同时，借由内层管套筒的回流作用，将混合溶液导出到外层管套筒内。

本发明的较佳的实施例中，蚀刻溶液为硫酸过氧化氢混合物、硫酸臭氧混合物、一号液、二号液、缓冲氧化物蚀刻液中的一种。

具体地，本实施例中，一号液为氨水、过氧化物、水的混合物，二号液为盐酸、过氧化物、水的混合物，缓冲氧化物蚀刻液为氟化氢或氟化铵。

具体地，本实施例中，可以配置补酸与补水的装置,避免温度流失与粘度失效的问题,可以即时进行反应性平衡,即时回馈回复高稳定性的选择性清洗能力与均匀度。

具体地，本实施例中，在实际的清洗与蚀刻过程中，可以对清洗喷嘴、雾化喷嘴和蚀刻喷嘴搭配不同组合的喷淋的排列摆荡方式，以优化蚀刻效果。

以上所述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

1.一种基于流场控制的高温蚀刻方法，其特征在于，具体包括以下步骤:

若否，增大所述雾化溶液的温度并返回所述步骤S2；

若是，转向步骤S4；

步骤S4，喷淋蚀刻溶液至所述基板的表面进行蚀刻；

通过对所述热能流场进行实时温度控制，维持所述基板表面全面性范围的高温气流包覆。

2.根据权利要求1所述的高温蚀刻方法，其特征在于，所述步骤S1通过一清洗装置对所述基板的表面进行清洗，所述清洗装置包括：

一放置台，用于放置所述基板；

一转动轴，用于控制转动所述清洗喷嘴。

3.根据权利要求2所述的高温蚀刻方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

4.根据权利要求3所述的高温蚀刻方法，其特征在于，所述清洗喷嘴上设有一摄像装置，则所述步骤S12包括：

步骤S123，判断所述实时位置是否与一预设位置匹配：

若是，控制所述转动轴停止转动所述清洗喷嘴并转向所述步骤S2；

若否，返回所述步骤S121。

5.根据权利要求2所述的高温蚀刻方法，其特征在于，所述清洗装置还包括一雾化喷嘴，所述雾化喷嘴上设有一第一温度检测装置，则所述步骤S2包括：

6.根据权利要求5所述的高温蚀刻方法，其特征在于，所述雾化喷嘴内设有一振动器，则所述步骤S21包括：

7.根据权利要求2所述的高温蚀刻方法，其特征在于，所述清洗装置还包括一蚀刻喷嘴，所述蚀刻喷嘴上设有一第二温度检测装置，则所述步骤S4包括：

步骤S43，判断所述表面温度是否大于预设的一标准温度：

若否，增大所述雾化溶液的温度并返回所述步骤S42；

若是，维持所述雾化溶液的温度并退出。

8.根据权利要求1所述的高温蚀刻方法，其特征在于，所述蚀刻溶液为硫酸过氧化氢混合物、硫酸臭氧混合物、一号液、二号液、缓冲氧化物蚀刻液中的一种；

所述一号液为氨水、过氧化物、水的混合物；

所述二号液为盐酸、过氧化物、水的混合物；

所述缓冲氧化物蚀刻液为氟化氢或氟化铵。