[发明专利]用于蚀刻薄层的方法和设备

说明书

本发明公开了用于蚀刻薄层的方法和设备，所述薄层包括形成在基板上的氮化硅。在所述基板上供应包括磷酸和水的蚀刻剂，使得在所述基板上形成液层。通过在所述薄层和所述蚀刻剂的反应来蚀刻所述薄层。测量所述液层的厚度，以在蚀刻所述薄层的同时检测所述液层的所述厚度的变化。基于所述液层的所述厚度的所述变化来计算所述磷酸和所述水的浓度的变化。基于所述磷酸和所述水的所述浓度的所述变化在所述基板上供应水，使得所述磷酸和所述水的所述浓度变为预定值。

技术领域

本发明涉及一种用于蚀刻薄层的方法和设备。更特别地，本发明涉及一种用于蚀刻和去除形成在基板，诸如硅晶片上的薄层的方法和设备。

背景技术

通常，可以通过在硅晶片上重复执行的制造工艺来制造半导体装置。例如，可以执行用于在基板上形成薄层的沉积工艺，用于在薄层上形成光致抗蚀剂图案的光刻工艺，用于图案化或去除薄层的蚀刻工艺等。

蚀刻工艺分为干蚀刻工艺和湿蚀刻工艺。湿蚀刻工艺分为单晶片类型，其被配置为逐片处理基板；以及批量类型，其被配置为同时处理基板。在单晶片型蚀刻设备中，供应蚀刻剂到旋转基板上，并且通过在薄层和蚀刻剂之间的反应来去除薄层。通过基板的旋转来去除由反应产生的蚀刻残留物和剩余的蚀刻剂。

例如，当在基板上形成包括氮化硅的薄层时，可以由包括磷酸和水的蚀刻剂来去除薄层。为了提高在氮化硅与蚀刻剂之间的反应速度，加热蚀刻剂并且随后在基板的中央部分上供应蚀刻剂。蚀刻剂通过基板的旋转从基板的中央部分朝向基板的边缘部分扩散，并且反应副产物和蚀刻剂可以由离心力从基板去除。然而，在如上所述的单晶片类型的蚀刻工艺的情况下，存在需要相对大量的蚀刻剂以及蚀刻剂的使用效率差的问题。

发明内容

本发明的实施例提供了一种能够减少所使用的蚀刻剂的量的用于蚀刻薄层的方法和设备。

根据本发明的一方面，一种蚀刻薄层的方法可以包括在基板上供应包括磷酸和水的蚀刻剂，以便蚀刻形成在基板上的包括氮化硅的薄层，使得在薄层上形成由蚀刻剂的表面张力保持的液层；使用在薄层和蚀刻剂的反应来蚀刻薄层；测量液层的厚度，以在蚀刻薄层的同时检测液层的厚度的变化；基于液层的厚度的变化来计算磷酸和水的浓度的变化；以及基于磷酸和水的浓度的变化在基板上供应水，使得磷酸和水的浓度变为预定值。

根据本发明的一些实施例，方法还可以包括在供应水之后第二次测量液层的厚度。

根据本发明的一些实施例，方法还可以包括在基板上第二次供应蚀刻剂，使得液层的第二次测量的厚度变为预定值。

根据本发明的一些实施例，基板可以在保持液层的范围内以低速旋转。

根据本发明的一些实施例，方法还可以包括将基板加热至预定温度，以及在加热基板之后在基板上供应蚀刻剂。

根据本发明的一些实施例，方法还可以包括在供应水之前将基板冷却至低于水的沸点的温度；以及在供应水之后将基板加热至预定温度。

根据本发明的一些实施例，在被加热至预定温度之后，可以在基板上供应蚀刻剂。

根据本发明的一些实施例，方法还可以包括在基板上供应水，以去除由在薄层与蚀刻剂之间的反应生成的反应副产物和剩余的蚀刻剂；以及旋转基板以从基板去除反应副产物、剩余的蚀刻剂和水。

根据本发明的另一方面，一种蚀刻薄层的设备可以包括蚀刻剂供应单元，蚀刻剂供应单元被配置为在基板上供应包括磷酸和水的蚀刻剂，以便蚀刻形成在基板上的包括氮化硅的薄层，使得在薄层上形成由蚀刻剂的表面张力保持的液层；厚度测量单元，厚度测量单元被配置为在通过使用在薄层和蚀刻剂之间的反应蚀刻薄层的同时测量液层的厚度；过程控制单元，过程控制单元被配置为检测液层的厚度的变化，以及基于液层的厚度的变化来计算磷酸和水的浓度的变化；以及水供应单元，水供应单元被配置为基于磷酸和水的浓度的变化在基板上供应水，使得磷酸和水的浓度变为预定值。