本发明专利技术提供了一种氧化物薄膜初始蚀刻率的优化控制方法及系统，用于改善热磷酸湿法刻蚀氮化硅工艺中氧化物薄膜的蚀刻率稳定性，包括设定好氧化物薄膜的初始刻蚀率；获取当前批次实际进入刻蚀槽生产的硅片的片数、硅片表面的氮化硅薄膜的厚度以及氮化硅薄膜的刻蚀面积比率，并计算氮化硅薄膜的刻蚀总量；设定好刻蚀单位厚度氮化硅薄膜时热磷酸的单位投入量，根据氮化硅薄膜的刻蚀总量及单位投入量计算得到热磷酸的投入总量；当前批次的刻蚀工艺结束后，往刻蚀槽内添加投入总量的热磷酸。通过往刻蚀槽内添加投入总量的热磷酸来稀释刻蚀槽内的溶液，降低硅离子浓度，保证各个批次氧化物薄膜的初始刻蚀率一致，从而保证氧化物薄膜刻蚀的稳定性。薄膜刻蚀的稳定性。薄膜刻蚀的稳定性。
【技术实现步骤摘要】
氧化物薄膜初始蚀刻率的优化控制方法及系统
[0001]本专利技术涉及湿法刻蚀
，尤其涉及一种改善热磷酸湿法刻蚀氮化硅工艺中氧化物薄膜初始蚀刻率的优化控制方法及系统。
技术介绍
[0002]由于湿法刻蚀的高选择比特性，湿法刻蚀有时用于去除包括掩蔽层的表面层材料。在硅片制造过程中的STI(浅沟槽隔离)、LOCOS(局部硅氧化隔离)和自对准接触结构制造方面，氮化硅被广泛用做掩蔽层材料。槽式湿法刻蚀工艺中，常使用热磷酸溶液进行wafer(硅片)表面氮化硅薄膜的完全刻蚀。如图1，图1为现有技术中的使用热磷酸溶液刻蚀氮化硅薄膜的示意图，由于硅片10表面薄膜立体结构中常伴有氧化物薄膜20，在试剂溶液中，随着氮化硅薄膜30逐渐被刻蚀，氧化物薄膜20逐渐暴露在热磷酸溶液中。由于热磷酸溶液对氧化物薄膜20具有刻蚀能力，从而使暴露的氧化物薄膜20与热磷酸发生化学反应而被刻蚀，而氧化物薄膜20刻蚀量的差异会导致产品的器件性能受到影响，从而影响硅片的良率。
[0003]热磷酸溶液对氧化物薄膜的刻蚀率相对氮化硅较慢，且受溶液中硅离子浓度的影响。在氮化硅逐渐刻蚀时，热磷酸中硅离子浓度逐渐升高，热磷酸溶液对氧化物薄膜的刻蚀率逐渐降低，最终趋于饱和，如图2，图2为现有技术中的氧化物薄膜的刻蚀率与热磷酸溶液中硅离子浓度的关系示意图。
[0004]目前工业生产中，常利用partial drain的功能解决氧化物薄膜的初始刻蚀率降低的问题，即对氮化硅薄膜的刻蚀工艺完成后，会根据实际一次生产产品的片数，对槽内重新投入部分新鲜的热磷酸溶液，从而稀释槽内硅离子浓度，让热磷酸溶液对氧化物薄膜的刻蚀率恢复到初始值，例如设置最大片数50片的单位投入量为Q，实际一次生产片数为n，则氮化硅刻蚀完成后新鲜热磷酸溶液的投入量为nQ/50。
[0005]虽然目前这种新酸投入方式在很大程度上解决了一部分氧化物薄膜的初始刻蚀率稳定问题，但该种固定投入的方式没有考虑到所需生产wafer的实际氮化硅薄膜的厚度，导致热磷酸溶液投入后氧化物薄膜的刻蚀率仍然有很大波动，从而影响最终的氧化物薄膜的实际刻蚀量。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于提供一种氧化物薄膜初始蚀刻率的优化控制方法及系统，通过往刻蚀槽内添加热磷酸来稀释刻蚀槽内的溶液，降低硅离子浓度，保证各个批次氧化物薄膜的初始刻蚀率一致，从而保证氧化物薄膜刻蚀的稳定性。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种氧化物薄膜初始蚀刻率的优化控制方法，用于改善热磷酸湿法刻蚀氮化硅工艺中氧化物薄膜的蚀刻率，包括：
[0008]设定好所述氧化物薄膜的初始刻蚀率；
[0009]获取当前批次实际进入所述刻蚀槽生产的硅片的片数、硅片表面的氮化硅薄膜的
厚度以及所述氮化硅薄膜的刻蚀面积比率，并根据所述硅片片数、所述厚度及所述刻蚀面积比率计算所述氮化硅薄膜的刻蚀总量，其中，所述刻蚀面积比率为所述氮化硅薄膜的面积与所述硅片的面积之比；
[0010]设定好刻蚀单位厚度氮化硅薄膜时所述热磷酸的单位投入量，根据所述氮化硅薄膜的刻蚀总量及所述单位投入量计算得到所述热磷酸的投入总量；
[0011]当前批次的刻蚀工艺结束后，往所述刻蚀槽内添加所述投入总量的热磷酸，以使所述氧化物薄膜的刻蚀率恢复至所述初始刻蚀率。
[0012]可选的，各个批次实际进入所述刻蚀槽生产的硅片的种类不大于两种。
[0013]可选的，所述刻蚀总量M的计算公式如下：
[0014]M＝T1×
N1×
D1+T2×
N2×
D2[0015]式中，T1及T2分别表示两种硅片上的氮化硅薄膜的厚度，N1及N2分别表示两种硅片的片数，D1及D2分别表示两种硅片上氮化硅薄膜的刻蚀面积比率。
[0016]可选的，所述投入总量Q
t
的计算公式如下：
[0017]Q
t
＝M
×
Q0[0018]式中，Q0为刻蚀单位厚度氮化硅薄膜时所述热磷酸的单位投入量。
[0019]可选的，通过调节所述刻蚀槽内硅离子的浓度来获得不同的初始刻蚀率。
[0020]基于此，本专利技术还提供了一种氧化物薄膜初始蚀刻率的优化控制系统，用于改善热磷酸湿法刻蚀氮化硅工艺中氧化物薄膜的蚀刻率，包括：
[0021]刻蚀槽，用于对氮化硅薄膜进行湿法刻蚀以及设定好所述氧化物薄膜的初始刻蚀率；
[0022]机台，用于向所述刻蚀槽提供硅片；
[0023]EAP模块，包括信息获取单元、信息处理单元及控制单元；其中：
[0024]所述信息获取单元，用于获取当前批次实际进入所述刻蚀槽生产的硅片的片数、硅片表面的氮化硅薄膜的厚度以及所述氮化硅薄膜的刻蚀面积比率，所述刻蚀面积比率为所述氮化硅薄膜的面积与所述硅片的面积之比，
[0025]所述信息处理单元，用于根据所述硅片片数、所述厚度及所述刻蚀面积比率计算所述氮化硅薄膜的刻蚀总量，以及根据设定好刻蚀单位厚度氮化硅薄膜时所述热磷酸的单位投入量和所述氮化硅薄膜的刻蚀总量计算得到所述热磷酸的投入总量；
[0026]控制单元，用于在当前批次的刻蚀工艺结束后，控制往所述刻蚀槽内添加所述投入总量的热磷酸，以使所述氧化物薄膜的刻蚀率恢复至所述初始刻蚀率。
[0027]可选的，各个批次实际进入所述刻蚀槽生产的硅片的种类不大于两种。
[0028]可选的，所述刻蚀总量M的计算公式如下：
[0029]M＝T1×
N1×
D1+T2×
N2×
D2[0030]式中，T1及T2分别表示两种硅片上的氮化硅薄膜的厚度，N1及N2分别表示两种硅片的片数，D1及D2分别表示两种硅片上氮化硅薄膜的刻蚀面积比率。
[0031]可选的，所述投入总量Q
t
的计算公式如下：
[0032]Q
t
＝M
×
Q0[0033]式中，Q0为刻蚀单位厚度氮化硅薄膜时所述热磷酸的单位投入量。
[0034]可选的，通过调节所述刻蚀槽内硅离子的浓度来获得不同的初始刻蚀率。
[0035]在本专利技术提供的氧化物薄膜初始蚀刻率的优化控制方法及系统中，由于对氮化硅薄膜刻蚀的过程中增大了硅离子的浓度，故通过往所述刻蚀槽内添加所述投入总量的热磷酸能够稀释所述刻蚀槽内的溶液，进而降低硅离子的浓度，以保证下一批次的刻蚀槽内所述氧化物薄膜的刻蚀率与上一批次所述氧化物薄膜的刻蚀率一致，从而保证氧化物薄膜刻蚀的稳定性。
附图说明
[0036]本领域的普通技术人员应当理解，提供的附图用于更好地理解本专利技术，而不对本专利技术的范围构成任何限定。其中：
[0037]图1为现有技术中的使用热磷酸溶液刻蚀氮化硅薄膜的示意图；
[0038]图2为现有技术中的氧化物薄膜的刻蚀率与热磷酸溶液中硅离子浓度的关系示意图；
[0039]图3为本专利技术实施例提供的氧化物薄膜初始蚀刻率的优化控制方法的步骤图；...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种氧化物薄膜初始蚀刻率的优化控制方法，用于改善热磷酸湿法刻蚀氮化硅工艺中氧化物薄膜的蚀刻率稳定性，其特征在于，包括：设定好所述氧化物薄膜的初始刻蚀率；获取当前批次实际进入所述刻蚀槽生产的硅片的片数、硅片表面的氮化硅薄膜的厚度以及所述氮化硅薄膜的刻蚀面积比率，并根据所述硅片片数、所述厚度及所述刻蚀面积比率计算所述氮化硅薄膜的刻蚀总量，其中，所述刻蚀面积比率为所述氮化硅薄膜的面积与所述硅片的面积之比；设定好刻蚀单位厚度氮化硅薄膜时所述热磷酸的单位投入量，根据所述氮化硅薄膜的刻蚀总量及所述单位投入量计算得到所述热磷酸的投入总量；当前批次的刻蚀工艺结束后，往所述刻蚀槽内添加所述投入总量的热磷酸，以使所述氧化物薄膜的刻蚀率恢复至所述初始刻蚀率。2.如权利要求1所述的氧化物薄膜初始蚀刻率的优化控制方法，其特征在于，各个批次实际进入所述刻蚀槽生产的硅片的种类不大于两种。3.如权利要求2所述的氧化物薄膜初始蚀刻率的优化控制方法，其特征在于，所述刻蚀总量M的计算公式如下：M＝T1×
N1×
D1+T2×
N2×
D2式中，T1及T2分别表示两种硅片上的氮化硅薄膜的厚度，N1及N2分别表示两种硅片的片数，D1及D2分别表示两种硅片上氮化硅薄膜的刻蚀面积比率。4.如权利要求3所述的氧化物薄膜初始蚀刻率的优化控制方法，其特征在于，所述投入总量Q
t
的计算公式如下：Q
t
＝M
×
Q0式中，Q0为刻蚀单位厚度氮化硅薄膜时所述热磷酸的单位投入量。5.如权利要求1所述的氧化物薄膜初始蚀刻率的优化控制方法，其特征在于，通过调节所述刻蚀槽内硅离子的浓度来获得不同的初始刻蚀率。6.一种氧化物薄膜初始蚀刻率的优化控制系统，用于改善热磷酸湿法刻蚀氮化硅工艺中氧化物薄膜的蚀刻率稳定性，其特征在于，包...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈广伦，张凌越，姜波，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：
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