CN211017014U

CN211017014U - 一种晶圆湿法刻蚀***

Info

Publication number: CN211017014U
Application number: CN201921866659.XU
Authority: CN
Inventors: 熊佳瑜; 李绪; 陈浩; 廖世旺; 廖昌洋
Original assignee: Yangtze Memory Technologies Co Ltd
Current assignee: Yangtze Memory Technologies Co Ltd
Priority date: 2019-10-31
Filing date: 2019-10-31
Publication date: 2020-07-14
Anticipated expiration: 2029-10-31

Abstract

本实用新型涉及一种晶圆湿法刻蚀***，包括：晶圆湿法刻蚀装置，包括控制器和晶圆刻蚀机台；刻蚀液供应装置，包括：第一和第二刻蚀液供应装置，第一刻蚀液供应装置包括用于容纳刻蚀液的第一储液容器、连接第一储液容器和晶圆刻蚀机台的第一管路以及设置在该第一管路上的第一阀门；第二刻蚀液供应装置包括用于容纳刻蚀液的第二储液容器、连接第二储液容器和晶圆刻蚀机台的第二管路以及设置在该第二管路上的第二阀门，第一刻蚀液供应装置还包括安装在第一储液容器中的第一连续式液位测量装置，第二刻蚀液供应装置还包括安装在第二储液容器中的第二连续式液位测量装置。

Description

一种晶圆湿法刻蚀***

技术领域

本实用新型涉及一种晶圆湿法刻蚀***，尤其涉及一种可连续侦测储存刻蚀液的储液容器内液位的晶圆湿法刻蚀***。

背景技术

当前，用于晶圆的单片式刻蚀机台的刻蚀液供应装置通常具有至少两个储存刻蚀液的储液容器，每个储液容器均设置有位于不同液位处的接触式液位计。在两个储液容器之间进行切换来提供刻蚀液的供应。

一方面，当其中一个储液容器供应刻蚀液至其液位到达某一相对较低的液位时，由于采用了无法获取该液位时的精确液位的接触式液位计，因此对于不同刻蚀时长的配方，无法根据剩余刻蚀液的量智能计算待刻蚀晶圆的数量并执行该刻蚀操作。基于此，不宜再将该储液容器中的刻蚀液继续用于刻蚀晶圆，以避免此时存在储液容器内的刻蚀液不足以完成刻蚀单片晶圆的风险。另一方面，当该储液容器的剩余刻蚀液不足而对其进行刻蚀液的补充时，由于无法获取剩余刻蚀液的精确液位，从而无法计算所需的补酸量和浓度，综上所述，必须将该储液容器内剩余的刻蚀液排空，并且切换至另一个就绪的含足够量的刻蚀液的储液容器供应刻蚀液来完成后续晶圆的刻蚀。

由此可见，排空上述储液容器内剩余的刻蚀液造成浪费。因此，亟需一种能够克服上述缺陷的解决方案。

实用新型内容

为此，本实用新型提供一种用于晶圆刻蚀的刻蚀液供应装置。

本实用新型提供一种晶圆湿法刻蚀***，包括：

晶圆湿法刻蚀装置，包括控制器和晶圆刻蚀机台；

刻蚀液供应装置，包括：

第一刻蚀液供应装置，所述第一刻蚀液供应装置包括用于容纳刻蚀液的第一储液容器、连接所述第一储液容器和所述晶圆刻蚀机台的第一管路以及设置在该第一管路上的第一阀门；和

第二刻蚀液供应装置，所述第二刻蚀液供应装置包括用于容纳刻蚀液的第二储液容器、连接所述第而二储液容器和所述晶圆刻蚀机台的第二管路以及设置在该第二管路上的第二阀门，

其特征在于，

所述第一刻蚀液供应装置还包括安装在所述第一储液容器中的第一连续式液位测量装置，所述第二刻蚀液供应装置还包括安装在所述第二储液容器中的第二连续式液位测量装置，

其中，所述第一和第二连续式液位测量装置配置为分别检测所述第一储液容器和所述第二储液容器中的刻蚀液液位，并将检测信号传输给所述控制器，

所述控制器配置为将获取的第一储液容器中的第一液位值和第二储液容器中的第二液位值与第一液位阈值比较并控制所述第一阀门和所述第二阀门的开启与闭合，以便使所述第一和第二刻蚀液供应装置能够实现连续向所述晶圆刻蚀机台提供所述刻蚀液。

在一个实施方式中，所述控制器配置为：

在第一阀门开启且第二阀门关闭时，比较所述第一液位值与所述第一液位阈值，且当所述第一液位值大于所述第一液位阈值且二者之差对应的液体量小于预定值时，控制所述第一阀门关闭和所述第二阀门开启；或者，

在第二阀门开启且第一阀门关闭时，比较所述第二液位值与所述第一液位阈值，且当所述第二液位值大于所述第一液位阈值且二者之差对应的液体量小于所述预定值后，控制所述第二阀门关闭和所述第一阀门开启，其中，所述预定值对应于刻蚀单片晶圆所需的刻蚀液的量。

在一个实施方式中，所述第一连续式液位测量装置和第二连续式液位测量装置选自超声波液位计、磁致伸缩液位计、浮球式液位计。

在一个实施方式中，所述第一阀门和第二阀门选自气动或电动控制阀门。

在一个实施方式中，所述第一管路或第二管路还设置有流体输送装置。

在一个实施方式中，所述***还包括刻蚀液补充装置，所述刻蚀液补充装置配置为向所述第一和/或第二刻蚀液供应装置供给刻蚀液，其中，

所述控制器进一步配置为：

在第一阀门关闭时，获取所述第一连续式液位测量装置检测的第一液位值，将所述第一液位值与第二液位阈值比较，且当所述第一液位值小于所述第二液位阈值时计算二者之差对应的液体量，并控制所述刻蚀液补充装置补充该计算的液体量的刻蚀液至所述第一储液容器，和/或

在第二阀门关闭时，获取所述第二连续式液位测量装置检测的第二液位值，将所述第二液位值与第二液位阈值比较，且当所述第二液位值小于所述第二液位阈值时计算二者之差对应的液体量，并控制所述刻蚀液补充装置补充该计算的液体量的刻蚀液至所述第二储液容器。

在一个实施方式中，所述第一液位阈值对应于当供应至所述晶圆湿法刻蚀装置的刻蚀液流量稳定时第一储液容器和/或第二储液容器的最低液位值。

在一个实施方式中，所述第一和第二储液容器具有相同的容积，且所述第一液位阈值为所述容积的5～10％对应的液位。

在一个实施方式中，所述第一和第二储液容器具有相同的容积，且所述第二液位阈值为所述容积的90～95％所对应的液位。

本实用新型的刻蚀液供应装置通过设置了连续式液位传感装置，能实时侦测供应刻蚀液时储液容器的实时液位，因此能够在不必排空当前的储液容器，计算储液容器内的刻蚀液能够刻蚀晶圆的数量，并由所测量的实时液位值计算需要补充刻蚀液的精确量，从而避免了刻蚀液的浪费。

附图说明

图1为一种晶圆湿法刻蚀***的示意图；和

图2为本实用新型晶圆湿法刻蚀***的示意图。

具体实施方式

图1为一种晶圆湿法刻蚀***的示意图，其中，该晶圆湿法刻蚀***包括晶圆刻蚀机台和刻蚀液供应装置，其中，刻蚀液供应装置设置有储存有待供应的刻蚀液(例如酸液)的储液容器100a和储液容器100b。

储液容器100a和储液容器100b均设置有多个用于侦测刻蚀液液位的传感器。例如，储液容器100a自下而上分别在低低液位11a、低液位12a、高液位13a、高高液位14a处设置接触式液位传感器。类似地，储液容器100b自下而上分别在低低液位11b、低液位12b、高液位13b、高高液位14b处设置接触式液位传感器。所述接触式液位传感器可以是离散型液位传感器，因此，只能给出某一液位是否被触发的信号，而不能感测实时的液位。

储液容器100a和储液容器100b分别通过管路连接，并且该管路被汇集并供应至晶圆刻蚀机台200。

需要说明的是，储液容器100a和储液容器100b并非同时供应刻蚀液，即储液容器100a供应刻蚀液的同时，储液容器100b停止供液且保持就绪状态，反之亦然。

在储液容器100a的管路上设置有阀门150a，在储液容器100b的管路上设置有阀门150b，阀门150a、150b例如为气动或电动控制阀门，以便于远程地进行两个储液容器供应刻蚀液的切换，具体地，当储液容器100a供应刻蚀液时，阀门150a处于开启状态，而阀门150b处于关闭状态；当储液容器100b供应刻蚀液时，阀门150b处于打开状态，而阀门150a处于开启状态。

在储液容器100a进行刻蚀液供应的同时，储液容器100b内保持有足够量的刻蚀液并保持就绪状态，此时，储液容器100b中的液位相对较高，例如该液位处于高液位13b处。

当储液容器100a供应刻蚀液至低液位12a时，继续完成当前正在清的任务，例如继续完成当前正在进行的晶圆刻蚀任务。随后，由于无法确定用于计算后续刻蚀液混合过程的液位具体值并因此无法计算剩余的刻蚀液的量能够刻蚀晶圆的数量，因此，此时储液容器100a剩余的刻蚀液需要全部排放至空后，切换至储液容器100b进行供应刻蚀液。

在储液容器100b进行供应刻蚀液的同时，对已经排放至空的储液容器100a补充刻蚀液。当补充至足够量的刻蚀液时停止补充，此时，储液容器100a处于例如高液位13a处。

同理，储液容器100b供应刻蚀液至低液位12b时，情况与储液容器100a进行的情况相同。

以上述方式进行循环切换供应刻蚀液，直到完成刻蚀任务。

由此可见，在进行储液容器100a和储液容器100b的供应刻蚀液的切换期间，处于低液位12a或12b以下的刻蚀液必须排空，这造成了极大的浪费。

基于此，本实用新型提供了一种新的晶圆湿法刻蚀***，具体地，该晶圆湿法刻蚀***使用连续式液位传感装置来代替上述接触式液位传感装置。

以下结合图2详细说明本实用新型的晶圆湿法刻蚀***及其刻蚀液供应流程。

图2为本实用新型晶圆湿法刻蚀***的示意图，其中，本实用新型的晶圆湿法刻蚀***包括晶圆湿法刻蚀装置和刻蚀液供应装置。具体实现时，本实用新型的晶圆刻蚀装置例如可以包括用于刻蚀晶圆的晶圆刻蚀机台，该晶圆刻蚀机台例如可以包括刻蚀单片晶圆的刻蚀腔室，但不限于此。此外，晶圆湿法刻蚀装置还可以包括控制器。因此，图2所示的晶圆湿法刻蚀***包括晶圆湿法刻蚀装置400，晶圆湿法刻蚀装置400包括控制器410和晶圆刻蚀机台420。

其中，控制器410可以是微控制器单元(Micro Controller Unit，MCU)，晶圆刻蚀机台420可以是单片式刻蚀机台。

本实用新型的晶圆湿法刻蚀***还包括刻蚀液供应装置，该刻蚀液供应装置包括储存刻蚀液的储液容器300a和储液容器300b，其分别通过管路连接并供应刻蚀液至晶圆刻蚀机台420。所述管路可以独立地供应刻蚀液至晶圆刻蚀机台420，也可以在连接晶圆刻蚀机台420前汇集成单根管路后再供应刻蚀液至晶圆刻蚀机台420。

与上述采用接触式液位传感装置的刻蚀液供应装置不同的是，本实用新型的储液容器300a和储液容器300b在顶部和底部上各设置有一对连续式液位传感装置。所述连续式测量液位装置可选自超声波液位计、磁致伸缩液位计、浮球式液位计，该连续测量液位装置能够输出刻蚀液任意时刻的精确液位值。

这些测量液位装置的结果通常通过有线或无线的方式传送至控制器410。优选地，通过信号线缆的方式传输所述连续式液位测量装置提供的远传信号至控制器410。

在一个实施方式中，连续式液位传感装置为超声波液位传感装置(32aa，32ab)和(32ba，32bb)。

其中，一对超声波液位传感装置(32aa，32ab)可以连续地侦测储液容器300a内的液位值，即无论储液容器300a内的刻蚀液处于何种液位，超声波液位传感装置(32aa，32ab)均可以输出实时液位信号。对于储液容器300b，超声波传感装置(32ba，32bb)也是如此。

用于连接储液容器300a与晶圆刻蚀机台420和用于连接储液容器300b与晶圆刻蚀机台420的管路上分别设置有阀门350a和阀门350b。阀门350a、350b例如为气动或电动控制阀门。阀门350a和阀门350b通过线缆连接到控制器410。控制器410通过信号线缆控制阀门350a和阀门350b的开启和闭合，由此控制两个储液容器刻蚀液供应的切换。具体而言，当储液容器300a供应刻蚀液时，控制制410控制阀门350a开启和阀门350b关闭；当储液容器300b供应刻蚀液时，控制制410控制阀门350b开启和阀门350a关闭。

储液容器300a和储液容器300b并非同时供应刻蚀液至晶圆刻蚀机台420，即储液容器300a供应刻蚀液的同时，储液容器300b保持就绪状态，反之亦然。

本实用新型的刻蚀液供应装置还可以包括流体供应装置(未示出)，具体而言，可以在储液容器300a和储液容器300b的管路上设置泵，例如但不限于离心式泵、容积式泵。

本实用新型的刻蚀液供应装置还可以包括流量测量装置(未示出)，具体而言，可以在储液容器300a和储液容器300b的管路上设置流量计。

以下将阐述本实用新型的刻蚀液供应装置供应刻蚀液的流程。

首先，对于储液容器300a和储液容器300b，设置安全液位31a和31b的值

(分别记为L_a，安全和L_b，安全)并通过信号线缆输送并储存至控制器410。通常，安全液位设置成能够保证供应到晶圆刻蚀机台420时刻蚀液流量稳定的最低液位，即对于低于储液容器300a，当液位低于L_a，安全时，无法保证供应至晶圆刻蚀机台420刻蚀液流量的稳定。根据储液容器的容量、管路的布置及管径，或者根据晶圆刻蚀的多个测试结果，通常，储液容器300a和储液容器300b的安全液位被设置为储液容器总液位的5～10％，例如5L，但不限于此。

可以理解，储液容器300a和储液容器300b的安全液位可以相同也可以不同。本领域技术人员可以根据实际情况设置。但优选储液容器300a和储液容器300b的安全液位可以设置成同一液位阈值以便于统一操作。

以储液容器300a为例，通过连续式液位传感装置(32aa，32ab)获取当前液位L_a。

在储液容器300a中，对于每种规格的晶圆刻蚀消耗的刻蚀液的量为A时，可以由L_a-A×n_a≥L_a，安全计算出n的最大值为n_a＝int[(L_a-L_a，安全)/A]，其中int为对括号[]内的计算结果向下取整为最接近的整数的函数。

完成该n_a片晶圆的刻蚀后，控制器410控制阀门350a关闭和阀门350b的开启来切换储液容器300b供应刻蚀液至晶圆刻蚀机台420。

显然，此时的储液容器300a的液位计算值L_a’(即L_a-A×n_a)与L_a，安全之差对应的液体量小于所述刻蚀单片晶圆所需的刻蚀液的量。

与此同时，刻蚀液供应装置根据一对超声波传感装置(32aa，32ab)获取当前储液容器300a剩余的刻蚀液的精确液位实测值L_a”，即根据剩余的刻蚀液的量确定补充储液容器300a的刻蚀液量，以进行后续刻蚀步骤。可以通过刻蚀液补充装置进行刻蚀液的补充，例如达储液容器300a的H液位，例如为储液容器300a容积的90％，但不限于此。例如，通过计量泵等进行刻蚀液的补充，但不限于此。

由于在供液过程中存在损耗，上述经计算的储液容器300a的液位L_a’(即L_a-A×n_a)不一定等于储液容器300a剩余的刻蚀液的精确液位La”，因此不能基于当前液位的计算值L_a’而必须根据当前液位的实测值L_a”来确定需要补充刻蚀液的量。

补充刻蚀液的量被计算为所设定的目标液位值与当前液位的实测值之差所对应的刻蚀液的量。

同理，通过连续式液位传感装置获取储液容器300b的当前液位L_b，并设置储液容器300b的安全液位L_b，安全。

同样，在储液容器300b中，对于每种晶圆的刻蚀消耗的刻蚀液的量为A时，可以由L_b-A×n_b≥L_b，安全计算出n_b的最大值为n_b＝int[(L_b-L_b，安全)/A]，其中函数int[]如上所限定。

完成该n_b片晶圆的刻蚀后，控制器410控制阀门350b关闭和阀门350a的开启来切换储液容器300a供应刻蚀液至晶圆刻蚀机台420。

类似地，此时的储液容器300b的液位计算值L_b’(即L_b-A×n_b)与_Lb，安全之差对应的液体量小于所述刻蚀单片晶圆所需的刻蚀液的量。

与此同时，刻蚀液供应装置根据一对超声波传感装置(32ba，32bb)获取当前储液容器300b剩余的刻蚀液的精确液位实测值L_b”，即根据剩余的刻蚀液的量确定补充储液容器300b的刻蚀液量，以进行后续刻蚀步骤。其补充方式类似于储液容器300a中描述的方式。

重复上述储液容器300a和储液容器300b的刻蚀液供应的切换，直到刻蚀任务完成。

本实用新型的储液容器的液位传感装置更换为超声波液位计后，能实时侦测供应刻蚀液时储液容器的实时液位，因此能够在不必排空当前的储液容器，精确计算储液容器内的刻蚀液能够刻蚀晶圆的数量，并由此计算补充刻蚀液的量，从而避免了刻蚀液的浪费。

以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims

1.一种晶圆湿法刻蚀***，包括：

晶圆湿法刻蚀装置，包括控制器和晶圆刻蚀机台；

刻蚀液供应装置，包括：

第二刻蚀液供应装置，所述第二刻蚀液供应装置包括用于容纳刻蚀液的第二储液容器、连接所述第二储液容器和所述晶圆刻蚀机台的第二管路以及设置在该第二管路上的第二阀门，

其特征在于，

2.根据权利要求1所述的晶圆湿法刻蚀***，其中，所述控制器配置为：

3.根据权利要求1所述的晶圆湿法刻蚀***，其中，所述第一连续式液位测量装置和第二连续式液位测量装置选自超声波液位计、磁致伸缩液位计、浮球式液位计。

4.根据权利要求1所述的晶圆湿法刻蚀***，其中，所述第一阀门和第二阀门选自气动或电动控制阀门。

5.根据权利要求1所述的晶圆湿法刻蚀***，其中，所述第一管路或第二管路还设置有流体输送装置。

6.根据权利要求1或2所述的晶圆湿法刻蚀***，其中，所述***还包括刻蚀液补充装置，所述刻蚀液补充装置配置为向所述第一和/或第二刻蚀液供应装置供给刻蚀液，其中，

所述控制器进一步配置为：

7.根据权利要求1或2所述的晶圆湿法刻蚀***，其中，所述第一液位阈值对应于当供应至所述晶圆湿法刻蚀装置的刻蚀液流量稳定时第一储液容器和/或第二储液容器的最低液位值。

8.根据权利要求7所述的晶圆湿法刻蚀***，其中，所述第一和第二储液容器具有相同的容积，且所述第一液位阈值为所述容积的5～10％对应的液位。

9.根据权利要求6所述的晶圆湿法刻蚀***，其中，所述第一和第二储液容器具有相同的容积，且所述第二液位阈值为所述容积的90～95％所对应的液位。