一种用于氮化硅选择性蚀刻的清洗蚀刻系统的制作方法

1.本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种用于氮化硅选择性蚀刻的清洗蚀刻系统。


背景技术：

2.信息技术给我们的现代社会带来了巨大的转变。为了提高信息技术器件的存储密度，使用浅沟槽隔离技术将半导体制造成无漏电流的极端规模集成。在这个过程中，固相氮化硅(si3n4)层在部分二氧化硅(sio2)沉积中起到掩模的作用。通过这种沉积，形成了由数百个交替堆叠的si3n4和二氧化硅原子层组成的垂直堆叠结构。si3n4掩模必须在程序结束时去除，通常通过热化学蚀刻。因此，在二氧化硅上选择性和完全蚀刻si3n4是sti技术中制造高性能半导体器件的关键步骤。
3.目前，蚀刻在两种不同的条件下进行:干蚀刻和湿蚀刻。干法蚀刻通过离子轰击物理去除材料。众所周知，由于底切的各向异性和可忽略的趋势，产生高分辨率蚀刻。然而，由于不希望的低选择性，这是不利的，因为离子随机攻击表面，甚至损坏基底。另一方面，湿法蚀刻显示出比干法更高的选择性，对衬底的损坏程度更小，更适合大规模生产。因此，在各种商业制造技术中通常采用湿法蚀刻。而现有的湿法蚀刻设备无法满足氮化硅选择性蚀刻的需求。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于氮化硅选择性蚀刻的清洗蚀刻系统，包括：
5.清洗模组，用于为一晶圆的清洗蚀刻提供一处理腔室；
6.高温溶液供应模块，分别连接所述清洗模组和一补水模块；
7.高温溶液回收模块，分别连接所述清洗模块和所述高温溶液供应模块；
8.多个常温溶液供应模块，分别连接所述清洗模块，每个所述常温溶液供应模块分别包括一供应单元和一回收单元；
9.总控模块，分别连接所述高温溶液供应模块、所述补水模块、所述高温溶液回收模块和各所述常温溶液供应模块，所述总控模块包括：
10.第一控制单元，用于控制所述高温溶液供应模块向所述清洗模组提供沸腾的磷酸水溶液对所述晶圆进行蚀刻，以及控制所述补水模块向所述高温溶液供应模块输送超纯水；
11.第二控制单元，用于控制所述高温溶液回收模块由所述清洗模块回收所述磷酸水溶液，并将所述磷酸水溶液进行过滤后输送回所述高温溶液供应模块；
12.第三控制单元，用于控制所述供应单元向所述清洗模块提供常温的清洗溶液对所述晶圆进行清洗，以及控制所述回收单元由所述清洗模块回收所述清洗溶液并输送回所述供应单元。
13.优选的，所述清洗模组包括：
14.承载平台，设置于所述处理腔室的下部；
15.两蚀刻通道，对称设置于所述处理腔室的内壁且位于所述承载平台的两侧；
16.两清洗通道，对称设置于所述处理腔室的内壁且位于所述承载平台的两侧，所述清洗通道对应设置于所述蚀刻通道的下方；
17.所述总控模块还包括一第四控制单元，用于控制所述承载平台驱动所述晶圆在进行蚀刻时悬浮于所述承载平台的上方并位于两所述蚀刻通道所在的平面，以及驱动所述晶圆在进行清洗时悬浮于所述承载平台的上方并位于两所述清洗通道所在的平面。
18.优选的，所述高温溶液供应模块包括：
19.第一容纳槽和第二容纳槽，分别用于装载沸腾的所述磷酸水溶液；
20.第一循环泵，分别连接所述第一容纳槽和所述第二容纳槽的出液口以及一第一加热器的一端，所述第一加热器的另一端分别连接所述第一容纳槽和所述第二容纳槽的进液口；
21.第二循环泵，分别连接所述第一容纳槽和所述第二容纳槽的出液口以及一第二加热器的一端，所述第二加热器的另一端依次经由一第一过滤器和一第一闸阀连接所述清洗模组内的一第一歧管。
22.优选的，所述高温溶液供应模块还包括一第二闸阀，所述第二闸阀的一端分别连接所述第一容纳槽和所述第二容纳槽的进液口，所述第二闸阀的另一端通过一第一背压调节器连接所述第一歧管。
23.优选的，所述第一容纳槽和所述第二容纳槽的底部分别设有一贴片式加热器。
24.优选的，所述高温溶液回收模块包括：
25.第三容纳槽和第四容纳槽，分别用于装载回收的所述磷酸水溶液，所述第三容纳槽的进液口通过一第一三通阀连接所述清洗模组；
26.第三循环泵，一端连接所述第三容纳槽的出液口，另一端连接所述第四容纳槽的进液口；
27.第四循环泵，一端连接所述第四容纳槽的出液口，另一端依次连接一第三加热器和一第二过滤器的一端，所述第二过滤器的另一端分别连接所述第四容纳槽的进液口和一第三闸阀的一端，所述第三闸阀的另一端分别连接所述第一容纳槽和所述第二容纳槽的进液口。
28.优选的，所述供应单元包括：
29.第五容纳槽和第六容纳槽，分别用于装载常温的所述清洗溶液；
30.第五循环泵，分别连接所述第五容纳槽和所述第六容纳槽的出液口以及一第四加热器的一端，所述第四加热器的另一端分别连接所述第五容纳槽和所述第六容纳槽的进液口；
31.第六循环泵，分别连接所述第五容纳槽和所述第六容纳槽的出液口以及一第五加热器的一端，所述第五加热器的另一端依次经由一第三过滤器和一第四闸阀连接所述清洗模组内的一第二歧管。
32.优选的，所述供应单元还包括一第五闸阀，所述第五闸阀的一端分别连接所述第五容纳槽和所述第六容纳槽的进液口，所述第五闸阀的另一端通过一第二背压调节器连接
所述第二歧管。
33.优选的，所述回收单元包括：
34.第七容纳槽，用于装载回收的所述清洗溶液，所述第七容纳槽的进液口通过一第二三通阀连接所述清洗模组；
35.第七循环泵，一端连接所述第七容纳槽的出液口，另一端分别连接所述第五容纳槽和所述第六容纳槽的进液口。
36.优选的，所述补水模块通过一第六闸阀连接所述第一容纳槽的进液口，通过一第七闸阀连接所述第二容纳槽的进液口。
37.上述技术方案具有如下优点或有益效果：
38.1)能够为晶圆的蚀刻提供沸腾的磷酸水溶液，以及为晶圆的清洗提供常温的清洗溶液，有效满足氮化硅选择性蚀刻的需求；
39.2)分别提供有磷酸水溶液和清洗溶液的回收模块，且磷酸水溶液对应的高温溶液回收模块为外置的单独模块，清洗溶液对应的回收单元内置于常温溶液供应模块中，有效保证清洗蚀刻过程中的安全性且有效节约成本。
附图说明
40.图1为本发明的较佳的实施例中，一种用于氮化硅选择性蚀刻的清洗蚀刻系统的结构示意图；
41.图2为本发明的较佳的实施例中，一种用于氮化硅选择性蚀刻的清洗蚀刻系统的控制原理图；
42.图3为本发明的较佳的实施例中，清洗模组的内部结构示意图；
43.图4为本发明的较佳的实施例中，补水模块的结构示意图。
具体实施方式
44.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本发明并不限定于该实施方式，只要符合本发明的主旨，则其他实施方式也可以属于本发明的范畴。
45.本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种用于氮化硅选择性蚀刻的清洗蚀刻系统，如图1至图4所示，包括：
46.清洗模组1，用于为一晶圆2的清洗蚀刻提供一处理腔室3；
47.高温溶液供应模块4，分别连接清洗模组1和一补水模块5；
48.高温溶液回收模块6，分别连接清洗模块1和高温溶液供应模块4；
49.多个常温溶液供应模块7，分别连接清洗模块1，每个常温溶液供应模块7分别包括一供应单元和一回收单元；
50.总控模块10，分别连接高温溶液供应模块4、补水模块5、高温溶液回收模块6和各常温溶液供应模块7，总控模块10包括：
51.第一控制单元100，用于控制高温溶液供应模块4向清洗模组1提供沸腾的磷酸水溶液对晶圆进行蚀刻，以及控制补水模块5向高温溶液供应模块4输送超纯水；
52.第二控制单元101，用于控制高温溶液回收模块4由清洗模块1回收磷酸水溶液，并将磷酸水溶液进行过滤后输送回高温溶液供应模块6；
53.第三控制单元102，用于控制供应单元向清洗模块1提供常温的清洗溶液对晶圆进行清洗，以及控制回收单元由清洗模块1回收清洗溶液并输送回供应单元。
54.具体地，本实施例中，常温溶液供应模块7配置有多个，分别用于提供包括但不限于去离子水、稀释氢氟酸、氨水及双氧水的混合溶剂作为清洗溶液，满足晶圆蚀刻前后的清洗需求。通过提供对应于高温溶液供应模块4的高温溶液回收模块6，能够及时回收蚀刻过程中流出的磷酸水溶液，过滤后输送回高温溶液供应模块4，有效节约磷酸水溶液的用量，且考虑到磷酸水溶液为沸腾状态，通过将高温溶液回收模块6外置，能够有效保证回收过程的安全性。同理，对应配置回收单元能够有效节约清洗溶液的用量，由于清洗溶液为常温下的溶液，因此将回收单元内置，有效节约设备成本和制备环境空间。
55.进一步地，通过提供补水模块5能够及时补充由于磷酸水溶液沸腾引起的水分的蒸发，有效控制磷酸水溶液的浓度。
56.本发明的较佳的实施例中，清洗模组1包括：
57.承载平台11，设置于处理腔室3的下部；
58.两蚀刻通道12，对称设置于处理腔室3的内壁且位于承载平台11的两侧；
59.两清洗通道13，对称设置于处理腔室3的内壁且位于承载平台11的两侧，清洗通道13对应设置于蚀刻通道12的下方；
60.总控模块10还包括一第四控制单元103，用于控制承载平台11驱动晶圆在进行蚀刻时悬浮于承载平台11的上方并位于两蚀刻通道12所在的平面，以及驱动晶圆在进行清洗时悬浮于承载平台的上方并位于两清洗通道13所在的平面。
61.具体地，本实施例中，通过提供蚀刻通道和清洗通道，且蚀刻通道和清洗通道上下设置，使得清洗过程和蚀刻过程能够在同一处理腔室中进行，无需对晶圆进行传输，避免了晶圆传输过程中可能造成的晶圆损坏或污染。进一步地，通过控制晶圆在蚀刻和清洗过程中处于悬浮状态，有效避免接触晶圆造成的晶圆损坏或污染，本实施例中，具体的悬浮装置可以采用现有的机械结构实现，此处不再赘述。
62.本发明的较佳的实施例中，高温溶液供应模块4包括：
63.第一容纳槽41和第二容纳槽42，分别用于装载沸腾的磷酸水溶液；
64.第一循环泵43，分别连接第一容纳槽41和第二容纳槽42的出液口以及一第一加热器44的一端，第一加热器44的另一端分别连接第一容纳槽41和第二容纳槽42的进液口；
65.第二循环泵45，分别连接第一容纳槽41和第二容纳槽42的出液口以及一第二加热器46的一端，第二加热器46的另一端依次经由一第一过滤器47和一第一闸阀48连接清洗模组1内的一第一歧管14。
66.具体地，本实施例中，通过设置第一加热器和第二加热器，能够对磷酸水溶液在传输过程中进行保温，使得最终输送至清洗模组中的磷酸水溶液的温度在需求范围内，进而提升蚀刻质量。
67.本发明的较佳的实施例中，高温溶液供应模块4还包括一第二闸阀49，第二闸阀49的一端分别连接第一容纳槽41和第二容纳槽42的进液口，第二闸阀49的另一端通过一第一背压调节器40连接第一歧管14。
68.本发明的较佳的实施例中，第一容纳槽41和第二容纳槽42的底部分别设有一贴片式加热器400。
69.具体地，本实施例中，通过配置贴片式加热器400，有效保持第一容纳槽和第二容纳槽中磷酸水溶液的温度。
70.本发明的较佳的实施例中，高温溶液回收模块6包括：
71.第三容纳槽61和第四容纳槽62，分别用于装载回收的磷酸水溶液，第三容纳槽61的进液口通过一第一三通阀63连接清洗模组1；
72.第三循环泵64，一端连接第三容纳槽61的出液口，另一端连接第四容纳槽62的进液口；
73.第四循环泵65，一端连接第四容纳槽62的出液口，另一端依次连接一第三加热器66和一第二过滤器67的一端，第二过滤器67的另一端分别连接第四容纳槽62的进液口和一第三闸阀68的一端，第三闸阀68的另一端分别连接第一容纳槽61和第二容纳槽62的进液口。
74.具体地，本实施例中，通过设置第三加热器和第四加热器，能够对磷酸水溶液在传输过程中进行保温，使得最终输送回高温溶液供应模块中的磷酸水溶液的温度在需求范围内。
75.本发明的较佳的实施例中，供应单元包括：
76.第五容纳槽81和第六容纳槽82，分别用于装载常温的清洗溶液；
77.第五循环泵83，分别连接第五容纳槽81和第六容纳槽82的出液口以及一第四加热器84的一端，第四加热器84的另一端分别连接第五容纳槽81和第六容纳槽82的进液口；
78.第六循环泵85，分别连接第五容纳槽81和第六容纳槽82的出液口以及一第五加热器86的一端，第五加热器86的另一端依次经由一第三过滤器87和一第四闸阀88连接清洗模组1内的一第二歧管15。
79.具体地，本实施例中，考虑到不同清洗溶液的操作环境温度不同，如氨水双氧水混合溶剂的操作环境温度在20至50度，为便于在清洗操作中根据需求进行清洗溶液温度的调节，配置上述第四加热器84和第五加热器86。
80.本发明的较佳的实施例中，供应单元8还包括一第五闸阀89，第五闸阀89的一端分别连接第五容纳槽81和第六容纳槽82的进液口，第五闸阀89的另一端通过一第二背压调节器80连接第二歧管15。
81.本发明的较佳的实施例中，回收单元包括：
82.第七容纳槽91，用于装载回收的清洗溶液，第七容纳槽91的进液口通过一第二三通阀92连接清洗模组1；
83.第七循环泵93，一端连接第七容纳槽91的出液口，另一端分别连接第五容纳槽81和第六容纳槽82的进液口。
84.本发明的较佳的实施例中，补水模块5通过一第六闸阀51连接第一容纳槽41的进液口，通过一第七闸阀52连接第二容纳槽42的进液口。
85.以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。