[发明专利]对氧化物蚀刻剂中氟化氢水平的改良的控制

说明书

发明背景

本发明大体上涉及用于检测、鉴定以及测量用于微电子部件的制造的氧化物蚀刻剂样品中的氟化氢(HF)的精确量的物质组合物、设备以及方法。

如例如美国专利7,928,368、6,849,463以及8,222,079中所描述的，在微电子部件的制造中，蚀刻那些部件的晶圆基底是相当普遍的。蚀刻是从晶圆、尤其是从其表面除去含硅的基底材料的过程。蚀刻通常涉及从晶圆除去离散量的硅(或其他)材料以暴露在晶圆中分层的其他材料，诸如缓冲层、遮罩层和/或绝缘层。蚀刻还被进行以清洁晶圆表面，以使晶圆表面抛光至期望的平滑度，和/或以在基底中产生用于热屏蔽或电屏蔽目的或装置或其他材料可被放置在其中的储层(reservoir)或通道。蚀刻是非常精确的过程，且其仅除去基底中的特定目标材料和/或期望形状。事实上，蚀刻可以是完全各向同性的，但有时也是各向异性的。

蚀刻经常通过许多方法来进行，包括使用高温等离子体以及诸如缓冲氧化物蚀刻剂(BOE)的化学品。常用的缓冲氧化物是包含HF的组合物，诸如HF-HNO₃混合物和/或HF-NH₄F混合物。使用这些含有HF的混合物是因为对于硅这种用于晶圆基底的最常见的材料来说，其是高度各向同性的。遗憾的是，使用HF涉及对剂量误差的极低耐受性。这是因为即使给定应用剂量中的HF的浓度轻微变化，通过HF应用所蚀刻掉的硅的量的数量级也显著地改变。此不耐受性因晶圆材料和目标蚀刻物在大小上是微尺度的事实而构成，因此即使硅除去量的轻微改变也可完全毁坏准微电子部件。因此，对存在于被使用的蚀刻组合物中的HF物质的实际量进行高度精确的测量是极为重要的。

另外，如科学论文Acker的Chemical Analysis of Acidic Silicon Etch Solutions II.Deteremination of HNO₃,HF,and H₂SiF₆by Ion Chromatography,Talanta第72卷,第1540-1545页(2007)中所描述，组合物中的HF和含氮物质经历高度复杂的平衡机制并且还是高毒性的并且难以处理。这使得使用普通的工业分析方法以可靠地测量样品中的HF水平是不切实际且不经济的。

另外，不耐受性、毒性以及反应性使普通库存程序不可能用HF蚀刻组合物。商业制备的HF蚀刻组合物采用多种剂量和浓度。在通常的制造过程中，购买的特定组合物将是可用供应以及需求的最佳应用。然后使用标准化学计量技术将购买的组合物稀释并且混合以获得期望的剂量浓度。然而，此方法不能用含HF的BOE组合物来进行，因为混合两种或更多种不相同的组合物导致无法知道关于HF的准确浓度(或此方法最多仅能用麻烦的记录保持法来进行)。由于HF使用中固有的低耐受性，这导致工业避免混合不同浓缩的HF样品并且因此招致不想要的成本和无效率。

因此，清楚的是，用于适当检测、鉴定以及测量缓冲氧化物蚀刻组合物中的HF的新颖方法以及组合物存在明确的效用。在该部分中描述的技术不意图构成对本文提到的任何专利、出版物或其他信息是关于本发明的“现有技术”的承认，除非明确地这样指定。另外，这部分不应当被解释成意指已经做出检索或没有如37 CFR§1.56(a)中所定义的其它相关信息存在。

发明简述

本发明的至少一个实施方案涉及检测以及测量BOE组合物中HF的存在的方法。该方法包括以下步骤：1)收集BOE组合物的代表性样品，2)将显色剂添加至组合物，3)进行组合物的光谱测量，以及5)将光谱测量值与预先确定值相比较以鉴定BOE组合物中的HF的量。