基于近红外分光计控制金属层蚀刻过程及再生用于金属层蚀刻过程的腐蚀剂的方法技术

在对制造半导体装置或液晶显示器的金属层蚀刻过程进行控制的控制方法中，首先利用ＮＩＲ分光计对金属层蚀刻过程中使用的腐蚀剂成分进行分析。然后，通过将分析的成分与基准成分进行比较，确定腐蚀剂的状态。如果腐蚀剂的寿命已经结束，则利用新腐蚀剂替换该腐蚀剂。相反，如果该腐蚀剂的寿命还没有结束，则将该腐蚀剂输送到下一个金属层蚀刻过程。以同样的方式还可以将该分析技术应用于腐蚀剂再生过程。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及基于近红外(NIR)分光计控制金属层蚀刻过程的方法和再生用于金属层蚀刻过程的腐蚀剂的方法，更具体地说，本专利技术涉及可以实时自动分析在制造半导体装置或液晶显示器的光刻过程中使用的腐蚀剂的成分，从而精确、有效控制蚀刻过程并再生腐蚀剂，然而又缩短所需时间周期的、基于NIR分光计的蚀刻控制方法和腐蚀剂再生方法。同时，确定腐蚀剂是否仍可以用于蚀刻用途的传统方法是在蚀刻过程中观察在衬底上是否形成污点或污斑，从而识别腐蚀剂成分的污染程度和变化程度。然而，利用这种技术，不能对腐蚀剂进行适当定量分析。也就是说，不是要废弃的腐蚀剂用于蚀刻过程导致蚀刻过程出现差错，就是可以重新使用的腐蚀剂被废弃。在腐蚀剂的再生过程中，应随时对腐蚀剂成分进行分析以再生同样成分的腐蚀剂。为了此目的，传统方法是，用户自己从再生器中提取采样，并利用各种分析仪器对该采样进行分析。然而，该方法需要大量分析时间和分析工作。此外，在将耗时分析过程确定的要求成分送到再生器时，再生器会充满腐蚀剂，因为蚀刻过程输送的腐蚀剂。在这种情况下，应该从再生器排出部分腐蚀剂以对其提供要求成分。因此，再生器的运行过程是断续的，这样会提高生产成本、延长生产时间。此外，为了对腐蚀剂的各种成分进行分析，还单独需要用于每种成分的分析仪器，为了适于每种分析仪器，还应该对采样的浓度进行调节，进行此分析过程至少需要30分钟。这使得进行要求的实时分析非常困难。为了克服这些问题，最近建议利用在线分析设备对腐蚀剂进行这种分析。然而，当前市售的在线分析设备充其量只能进行自动采样，因此不能进行要求的实时腐蚀剂分析。此外，利用当前市售在线分析设备不能实时采集对光刻过程使用的腐蚀剂进行处理的信息。因此，需要一种可以对腐蚀剂成分进行实时分析，并根据分析对腐蚀剂进行适当处理的技术。本专利技术的另一个目的是提供一种用于控制金属层蚀刻过程、可以提供再生腐蚀剂时或废弃腐蚀剂时的标准值以提高该腐蚀剂的使用效率并降低设备生产成本的控制方法。本专利技术的又一个目的是提供一种用于再生腐蚀剂、可以实时分析腐蚀剂成分并对要送到再生器的原材料的数量和比例进行控制从而获得具有适当一致成分的要求腐蚀剂的再生方法。本专利技术的又一个目的是提供一种用于控制金属层蚀刻过程的控制方法和腐蚀剂的再生方法，该方法可以同时对制造半导体装置或液晶显示器过程中的短时间周期内使用的腐蚀剂中的各种成分进行分析，从而提高分析效率，实现快速处理并改善质量控制。利用基于近红外(NIR)分光计对金属层蚀刻过程进行控制的控制方法和用于再生金属层蚀刻过程使用的腐蚀剂的再生方法，可以实现本专利技术的这些以及其它目的。在金属层蚀刻过程控制方法中，首先利用NIR分光计分析腐蚀剂成分。然后，通过将分析成分与基准成分进行比较，确定腐蚀剂的寿命。如果腐蚀剂的寿命已经结束，则利用新腐蚀剂替换该腐蚀剂。相反，如果该腐蚀剂寿命还没有结束，则将该腐蚀剂重新用于下一个金属层蚀刻过程。在腐蚀剂再生过程中，首先，利用NIR分光计分析再生器内的腐蚀剂成分以调配该腐蚀剂成分。然后，通过将分析成分与基准成分进行比较，确定要新提供的成分。将要求的成分送到再生器。在半导体装置或液晶显示器的制造过程中，将腐蚀剂喷涂到随后覆盖金属层和已构图形的光致抗蚀剂的衬底上，这样通过光致抗蚀剂图形蚀刻金属层。此后，清除光致抗蚀剂，而将需要的图形保留在金属层上。此时，将含有蚀刻的金属残余物的腐蚀剂收集到位于衬底下方的腐蚀剂收集箱内。在收集箱内的腐蚀剂数量达到预定值时，利用输送泵将腐蚀剂输送到腐蚀剂储存箱内。由于腐蚀剂的每种成分具有其本身特性的光吸收波长，所以通过利用NIR分光计在近红外(NIR)波长范围检测腐蚀剂的光吸收，可实时分析腐蚀剂的成分。基于NIR分光计的分析技术是最近开发的一种实时分析技术。在二十世纪七十年代后半叶，在加拿大和美国公认一种利用NIR分光计测量小麦内的含水量和蛋白质含量的技术。从那时开始，NIR分光计用于化学领域、药学领域或石油化工厂运行自动化领域。例如，存在各种技术，例如在烯聚合过程中，通过利用NIR分光计分析烯内的碳氢化合物含量来控制产生烯的技术(第Hei2-28293号日本未决专利申请)，实时测量粮食中的成分的技术(第5,751,421号美国专利)，实时测量碳氢化合物的异构体数量的技术(第5,717,209号美国专利)以及实时分析碳氢化合物内的芳香族化合物含量的技术(第5,145,785美国专利)。NIR分光计采用的NIR射线是波长约为700-2500nm的光，优选频率是为4,000-12,000cm-1(约830-2500nm)的光，该波长位于12,000-25,000cm-1可见光射线与400-4,000cm-1中红外射线之间的中间范围。因此，NIR射线的能量低于可见光射线的能量，但是高于中红外射线的能量。NIR射线的能量与诸如-CH、-OH和-NH官能团的分子振动能的综合频带和泛频带的能量对应。在综合频带和泛频带吸收NIR射线明显弱时，根据吸收强度变化而引起的NIR射线吸收的变化比中红外吸收频谱的变化小1/10-1/1000。因此，在应用NIR射线情况下，可以直接分析采样的成分，而无需进行稀释。此外，由于多个泛频带与综合频带重叠，并且因为氢键或分子作用引起光吸收，所以可以同时对采样的各种成分进行定量分析。为了定量分析多成分采样，对采样辐射作为多成分特性的NIR波长射线。然后，监测吸收峰，并参考显示成分的浓度与光吸收关系的标准校准曲线获得每种成分的浓度。如果相应成分的光吸收峰重叠，则可以进行多次回归分析以分析每种成分的作用。因此，即使同时分析几种成分，仍可以在1分钟甚或更短时间内利用NIR分光计快速进行分析。为了利用NIR分光计实时分析腐蚀剂的成分，可以采用各种技术。例如，通过将检测探针浸入腐蚀剂储存箱或浸入从腐蚀剂储存箱取出的采样内，并且通过检测采样的光吸收，测量采样的NIR射线吸收。另一方面，通过使腐蚀剂采样流入流动池，并通过检测流动池的光吸收，测量采样的NIR射线吸收。在采用检测探针的技术中，将具有光缆的探针浸入腐蚀剂，然后分析作为腐蚀剂的相应成分特性的光吸收。因此，可以检测腐蚀剂成分的变化以及在腐蚀剂内分解的金属残余物的浓度变化。由于探针具有NIR辐射和检测部分，所以该探针可以实时测量各成分在其特性波长的光吸收。在采用流动池的技术中，流动池具有采样部分，该采样部分被成型在再生器上或腐蚀剂储存箱上，用于从再生器或腐蚀剂储存箱内采样腐蚀剂，然后利用NIR分光计分析腐蚀剂采样的光吸收，从而检测腐蚀剂的成分。根据本专利技术，为了利用NIR分光计实时分析腐蚀剂的成分，可以根据腐蚀剂的温度、其内的外来材料数量等，选择性地将这两种技术用于半导体装置和液晶显示器的蚀刻过程。附图说明图1是示出采用NIR分光计的金属层蚀刻过程控制系统的例子的方框图。该控制系统包括分析系统100，该分析系统100包括温度控制与外来的材料清除单元30、流动池或探针40、复用系统50、具有NIR辐射灯、单色仪和检测器的NIR分光计60以及输出单元70。卤钨灯可以用作NIR辐射灯，AOTS(声光可调扫描)、FT(傅里叶变换)或光栅用于单色仪，以及铟镓砷(InGaAs)或PbS检测器用作检测器。在运行过程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制金属层蚀刻过程的控制方法，该方法包括下列步骤： 利用近红外分光计，对制造半导体装置或液晶显示器的金属层蚀刻过程使用的腐蚀剂成分进行分析； 通过将分析的成分与基准成分进行比较，确定该腐蚀剂是否还可以使用；以及 如果该腐蚀剂不能使用了，则利用新腐蚀剂替换该腐蚀剂，或者如果该腐蚀剂还可以使用，则将该腐蚀剂用于下一个金属层蚀刻过程。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李其范，朴美仙，金钟民，金柄郁，吴昌一，
申请(专利权)人：东进半导体化学株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]