一种蚀刻装置控制方法和系统

摘要

本发明公开一种蚀刻装置控制方法和系统，应用于蚀刻装置内，包括如下步骤：控制循环洁净单元将溶液由溢流槽抽到反应槽底部的入射单元；控制机械手臂移动晶舟到反应槽内；在达到制程结束前的预设时间时，控制循环洁净单元将溶液由反应槽底部抽到喷淋单元；在制程结束时控制机械手臂将晶舟从反应槽内移出。上述技术方案通过循环洁净单元抽取反应槽内的溶液，并在过滤洁净后对反应后的晶圆进行冲刷，避免晶圆上的反应物残留，进而提高化学蚀刻的品质。

权利要求

1.一种蚀刻装置控制方法，应用于蚀刻装置内，其特征在于，包括如下步骤：控制循环洁净单元将溶液由溢流槽抽到反应槽底部的入射单元；

控制机械手臂移动晶舟到反应槽内；

在达到制程结束前的预设时间时，控制循环洁净单元将溶液由反应槽底部抽到喷淋单元，循环洁净单元将溶液由反应槽底部抽到喷淋单元的过程中，溶液经过循环洁净单元内部的过滤单元的过滤；

在制程结束时控制机械手臂将晶舟从反应槽内移出；

喷淋单元的喷淋方向指向反应槽的槽口，使得晶舟中的晶圆从反应槽吊出时经过喷淋单元，而被喷淋单元的溶液冲刷。

2.根据权利要求1所述的一种蚀刻装置控制方法，其特征在于，在方法开始前还包括如下步骤：通过液位传感装置检测液位是否满足要求；

如果满足则进行控制循环洁净单元步骤；

如果不满足则打开补液泵进行溶液补充直到液位满足要求后进行控制循环洁净单元步骤。

3.根据权利要求1所述的一种蚀刻装置控制方法，其特征在于，步骤“控制循环洁净单元将溶液由溢流槽抽到反应槽底部的入射单元”包括步骤：控制溢流槽流到入射单元的阀门打开；

控制反应槽底部到喷淋单元的阀门关闭；

打开循环洁净单元进行抽液；

以及步骤“控制循环洁净单元将溶液由反应槽底部抽到喷淋单元”包括步骤：控制溢流槽流到反应槽底部的阀门关闭；

控制反应槽底部到喷淋单元的阀门打开；

打开循环洁净单元进行抽液。

4.根据权利要求1所述的一种蚀刻装置控制方法，其特征在于，所述预设时间为10秒。

5.一种蚀刻装置控制系统，包含有蚀刻装置、控制器和存储器，其特征在于：所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被控制器执行时实现如权利要求1到4任意一项所述方法的步骤。

说明书

一种蚀刻装置控制方法和系统

技术领域

[0001] 本发明涉及晶圆蚀刻装置技术领域，尤其涉及一种蚀刻装置控制方法和系统。

背景技术

[0002] 晶圆蚀刻装置即利用溶液对晶圆进行蚀刻的装置，现有的晶圆蚀刻完成后，一般是直接通过吊具将晶圆从反应槽的蚀刻液中吊出来。这样晶圆脱离反应槽的时候，晶圆壁上会附着蚀刻液，由于蚀刻液内具有化学反应物，则晶圆上会附着化学反应物，造成化学反应物沉积问题。

发明内容

[0003] 为此，需要提供一种蚀刻装置控制方法和系统，解决现有蚀刻装置在晶圆脱离反应槽时会产生化学反应物的逆向沉积问题。

[0004] 为实现上述目的，发明人提供了一种蚀刻装置控制方法，应用于蚀刻装置内，包括如下步骤：

[0005] 控制循环洁净单元将溶液由溢流槽抽到反应槽底部的入射单元；

[0006] 控制机械手臂移动晶舟到反应槽内；

[0007] 在达到制程结束前的预设时间时，控制循环洁净单元将溶液由反应槽底部抽到喷淋单元；

[0008] 在制程结束时控制机械手臂将晶舟从反应槽内移出。

[0009] 进一步地，在方法开始前还包括如下步骤：

[0010] 通过液位传感装置检测液位是否满足要求；

[0011] 如果满足则进行控制循环洁净单元步骤；

[0012] 如果不满足则打开补液泵进行溶液补充直到液位满足要求后进行控制循环洁净单元步骤。

[0013] 进一步地，步骤“控制循环洁净单元将溶液由溢流槽抽到反应槽底部的入射单元”包括步骤：

[0014] 控制溢流槽流到入射单元的阀门打开；

[0015] 控制反应槽底部到喷淋单元的阀门关闭；

[0016] 打开循环洁净单元进行抽液；

[0017] 以及步骤“控制循环洁净单元将溶液由反应槽底部抽到喷淋单元”包括步骤：

[0018] 控制溢流槽流到反应槽底部的阀门关闭；

[0019] 控制反应槽底部到喷淋单元的阀门打开；

[0020] 打开循环洁净单元进行抽液。

[0021] 进一步地，所述预设时间为10秒。

[0022] 本发明还提供一种蚀刻装置控制系统，包含有蚀刻装置、控制器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被控制器执行时实现如上述任意一项所述方法的步骤。

[0023] 区别于现有技术，上述技术方案通过循环洁净单元抽取反应槽内的溶液，并在过滤洁净后对反应后的晶圆进行冲刷，避免晶圆上的反应物残留，进而提高化学蚀刻的品质。

附图说明

[0024] 图1为改进前技术所述蚀刻装置的结构示意图；

[0025] 图2为具体实施方式所述的蚀刻装置的结构示意图；

[0026] 图3为具体实施方式所述的方法流程图；

[0027] 图4为另一具体实施方式所述的方法流程图；

[0028] 图5为具体实施方式所述的循环洁净单元的结构示意图；

[0029] 图6为另一具体实施方式所述的循环洁净单元的结构示意图。

[0030] 附图标记说明：

[0031] 1、蚀刻装置；2、反应槽；3、第一管路；4、第二管路；

[0032] 5、循环洁净单元；6、喷淋单元；60、喷淋口；

[0033] 7、入射单元；70、入射管；71、反射罩；

[0034] 8、溢流槽；9、第三管路；10、第四管路；11第一单向阀；

[0035] 12、第二单向阀；13、超声波振荡单元；14、液位传感单元；

[0036] 15、多轴运动机械手臂；A、机械手臂。

具体实施方式

[0037] 为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

[0038] 请参阅图1到图6，本实施例提供一种蚀刻装置控制方法和系统，现有的蚀刻装置如图1所示，包含有反应槽和溢流槽，还有一个循环管路用于将溢流槽的溶液抽取到反应槽底部，机械手臂用于将晶圆放入到反应槽中进行化学反应并在反应后将晶圆从反应槽中取出。本实施例的蚀刻装置1如图2所示，包括反应槽2、第一管路3、第二管路4、循环洁净单元5和喷淋单元6，循环洁净单元通过第一管路与反应槽底部连通，循环洁净单元通过第二管路与喷淋单元连通，循环洁净单元用于抽取反应槽的液体并过滤后从喷淋单元喷出，喷淋单元设置在反应槽的槽口且喷淋方向指向反应槽的槽口。其中，循环洁净单元可以实现抽取和过滤的作用，具体可以通过抽液泵以及在抽液泵的出口处增加一个过滤单元来实现对溶液的抽取和过滤。蚀刻装置一般采用自动化控制的方式，可以包含有一个控制器，控制器与蚀刻装置的所有单元连接并用于控制蚀刻装置的所有单元的工作。

[0039] 蚀刻装置在工作时，首先在反应槽内灌满化学溶液，而后控制器控制机械手臂A吊起装有晶圆的吊篮，而后将吊篮浸入到化学溶液中进行化学蚀刻。在化学蚀刻完毕前，控制器打开循环洁净单元内部抽液泵的电机，将反应槽底部的溶液从第一管路抽到第二管路内，并从喷淋单元喷出。由于循环洁净单元内部的过滤单元会对溶液进行过滤，则从喷淋单元喷出的溶液内的化学反应物大大减少了。而后化学蚀刻完毕后，控制器控制机械手臂A将晶圆从反应槽内吊出。由于喷淋单元的喷淋方向指向反应槽的槽口，则晶圆从反应槽吊出的时候，会经过喷淋的溶液的冲刷，由于喷淋单元喷出的溶液内基本不含有化学反应物，则避免晶圆上的反应物残留，进而提高化学蚀刻的品质。

[0040] 为了提高喷淋效果，如图2所示，所述喷淋单元6包括两个相互平行的喷淋管，喷淋管设置在反应槽的槽口两侧，喷淋管上设置有一排喷淋口60。这样在喷淋的时候，喷淋的溶液会从反应槽的槽口两侧喷出并在中间交汇，从而可以对晶圆的两面都进行喷淋，避免出现喷淋死角的情况。由于晶圆吊篮内的晶圆一般都是平行放置，控制器可以控制机械手臂将吊篮方向旋转到晶圆与喷淋方向平行的角度，这样喷淋的溶液会从平行的晶圆中间冲刷晶圆表面，达到更好的喷淋效果。

[0041] 上述实施例重点是在喷淋管路上的改进，由于化学蚀刻时需要流动的溶液，则蚀刻装置上还需要溢流槽和循环管路，循环管路可以采用如图1的循环管路，即在循环洁净单元的基础上额外再设置一个循环管路，而后控制器在蚀刻晶圆前，就可以启动该循环管路进行循环。在某些实施例中，为了实现对循环的溶液进行过滤洁净，可以利用循环洁净单元进行化学蚀刻时所需的流动的溶液的抽取。则蚀刻装置1还包括入射单元7、溢流槽8、第三管路9和第四管路10，所述入射单元设置在反应槽的底部，所述溢流槽设在反应槽外部的四周，循环洁净单元通过第三管路与溢流槽连通，循环洁净单元通过第四管路与入射单元连通，循环洁净单元用于抽取溢流槽的液体并从入射单元喷出。

[0042] 本发明的方法如图3所示，应用于具有喷淋单元和入射单元的蚀刻装置上。包括如下步骤：步骤S211控制循环洁净单元将溶液由溢流槽抽到反应槽底部的入射单元；这样实现反应槽内液体的流动。而后在步骤S212控制机械手臂移动晶舟到反应槽内，由于晶舟上有晶圆，则晶圆会进入到反应槽内开始进行蚀刻。步骤S213在达到制程结束前的预设时间时，控制循环洁净单元将溶液由反应槽底部抽到喷淋单元。其中，预设时间可以人为设定或者程序预先设定，如优选为10秒。即在即将结束蚀刻的时候，先开始抽液到喷淋单元进行喷淋，而后步骤S214在制程结束时控制机械手臂将晶舟从反应槽内移出。这样晶舟在移出的时候，晶圆会经过喷淋单元，使得喷淋单元的溶液会冲刷晶圆，避免化学反应物残留。

[0043] 为了实现不同管路的液体抽取，循环洁净单元可以设置有两个抽液泵，一个抽液泵用于将反应槽的溶液抽到喷淋单元，另一个抽液泵用于将溢流槽的溶液抽到入射单元。或者在某些实施例，可以采用一个抽液泵而后控制不同管路的开启和关闭即可。这样只需要一个抽液泵就可以实现两路的溶液抽取。因为不同路之间的液体抽取时间不同，则使用一个抽液泵并不会产生冲突的情况。不同管路之间的开启与关闭可以通过电磁阀来控制，如图5所示。在蚀刻前，控制器可以控制第一第二管路上的电磁阀(图5下面的两个电磁阀)来关闭第一第二管路，打开第三第四管路的电磁阀(图5上面的两个电磁阀)，并控制抽液泵转动，从而将溢流槽的溶液抽到入射单元。即步骤“控制循环洁净单元将溶液由溢流槽抽到反应槽底部的入射单元”包括步骤：控制溢流槽流到入射单元的阀门打开；控制反应槽底部到喷淋单元的阀门关闭；打开循环洁净单元进行抽液。在蚀刻即将结束时，控制器可以控制第一第二管路上的电磁阀开启来打开第一第二管路，关闭第三第四管路的电磁阀，并控制抽液泵转动，从而将反应槽的溶液抽到喷淋单元，即步骤“控制循环洁净单元将溶液由反应槽底部抽到喷淋单元”包括步骤：控制溢流槽流到反应槽底部的阀门关闭；控制反应槽底部到喷淋单元的阀门打开；打开循环洁净单元进行抽液。在将溢流槽的溶液抽到入射单元时，也可以通过循环洁净单元的过滤单元对溶液进行过滤，从而降低溶液中化学反应物的含量。

[0044] 正如上述实施例所述，可以通过打开和关闭不同的管路实现不同管路的抽取。或者在某些实施例中，可以通过单向阀和双向泵(如双向齿轮泵)来进行自动的开关控制。如图6所示，所述第四管路上设有流通方向指向入射单元的第一单向阀11，所述第一管路上设有流通方向指向循环洁净单元的第二单向阀12。这样，在蚀刻过程中，循环洁净单元从上往下抽的时候，第一单向阀11会打开，液体会进入到入射单元，实现由外补内的液体循环场流。而在蚀刻完毕的冲刷过程，循环洁净单元从下往上抽的时候，第二单向阀12会打开，液体会进入到循环洁净单元，实现由内补外的冲刷溶液。相应的，第三管路可以设置导通方向指向循环洁净单元的单向阀、第二管路也可以设置导通方向指向喷淋单元的单向阀，实现自动化的通路控制。

[0045] 入射单元就是用于将液体从反应槽底部喷出，从而实现由反应槽底部到反应槽顶部的流动的溶液(简称场流)。入射单元可以采用如图1这样一个放置在反应槽底部的正方形圆管，圆管上有竖直向上的通孔，这样溶液可以从圆管上的通孔进入到反应槽中。为了实现均匀的场流，提高蚀刻品质，所述入射单元7包括入射管70和反射罩71，所述反射罩上表面为设置通孔的平面，下表面为抛物面，所述入射管置于所述抛物面的抛物线所在的焦点处，所述入射管上设置有方向指向抛物面的入射孔。当第四管路10流进溶液的时候，溶液会流进入射管，而后从入射管的入射孔射出，并冲向反射罩的抛物面。由于入射管处在焦点处，在抛物面反射后的水流会形成平稳场流，同时由于反射罩上表面的通孔，会让溶液的流动方向竖直向上。而且由于反射罩的上表面即为反应槽的底面，则入射单元的均匀场流会进入到反应槽内，并在反应槽内形成均匀的场流，使得晶圆各个地方与溶液接触的流速基本一致，保证蚀刻品质。

[0046] 为了进一步使得场流更加均匀，本发明还包括超声波振荡单元13，超声波振荡单元13设置在反应槽的槽体壁上。通过超声波振荡单元，将场流打散，使得场流更加均匀。

[0047] 超声波振荡单元应该在场流流经晶圆前作用于场流，由于晶圆一般放置在反应槽中部，则所述超声波振荡单元优选为设置在反应槽中部以下位置，如设置在反应槽的侧壁或者底部。

[0048] 进一步地，所述溢流槽的槽口设置有液位传感单元14，所述液位传感单元用于采集溢流槽液位。则本实施例的方法还可以包括步骤S201通过液位传感装置检测液位是否满足要求；如果满足则进入步骤S211进行控制循环洁净单元步骤；如果不满足则进入步骤S202打开补液泵进行溶液补充直到液位满足要求后进行步骤S211控制循环洁净单元步骤。液位传感单元14用于给控制器传递液位信号，这样在液位不足的时候，控制器可以打开抽液泵将未使用的溶液补充到溢流槽或者反应槽内，避免溶液蒸发损耗导致溶液不足的情况。

[0049] 进一步地，还包括多轴运动机械手臂15，所述多轴运动机械手臂设置在反应槽上方。多轴运动机械手臂包含有多轴运动机构，多轴运动机构可以包含水平运动机构和竖直运动机构，分别可以带动机械手臂水平运动和竖直运动，水平运动机构可以带动机械手臂上的晶圆到不同的反应槽内进行反应。则步骤S212中，用户可以先设定要移动到的反应槽，而后控制器可以控制机械手臂移动到设定的反应槽内。还可以包含有转动机构，可以带动机械手臂在竖直方向上绕竖直轴线转动，这样可以带动晶舟多方向甩动，可以将晶圆上的气泡甩掉，实现更有效的晶圆蚀刻。

[0050] 在一具体的实时方式中，控制的方法步骤可以如图4所示，首先是蚀刻前的处理步骤，而后进行将晶圆放置到机械手臂上的下货操作。而后控制器进行液位判断，控制循环洁净单元内循环泵(或抽液泵)抽液和各个阀门的开启和关闭，并进行蚀刻。蚀刻快完毕的时候，控制阀门和循环泵切换循环管路并取出晶圆。而后控制器可以移动晶舟到清洁槽进行进一步清洗。并可以进行后续的清洗步骤。

[0051] 以及本实施例的所述反应槽内设置有用于检测PH值的化学监控单元(图未示出)。化学监控单元只要能接触到溶液即可，可以实现控制器对反应槽内溶液PH值的监控和报警，方便使用者更换反应槽内溶液。

[0052] 本发明还提供一种蚀刻装置控制系统，包含有蚀刻装置、控制器和存储器，其特征在于：所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被控制器执行时实现如上述任一项所述方法的步骤。

[0053] 需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。