CN109712914A - 一种湿法蚀刻用化学槽 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种湿法蚀刻用化学槽，包括：第一槽体，第一槽体具有刻蚀区，用于放置刻蚀件；刻蚀件承载部，设置于刻蚀区周围，具有至少一个沿第一方向排列的第一卡槽；转动部，设置于刻蚀区周围，设置有至少一个沿第一方向的第二卡槽；喷洒部，具有至少一个喷口，用于向刻蚀区喷洒刻蚀液。本发明的湿法蚀刻用化学槽通过转动部的转动带动竖立的刻蚀件沿刻蚀件中心轴转动，使喷洒部喷射的化学品均匀地喷射在转动的刻蚀件上，而不是刻蚀件待蚀刻面的固定区域，使得溢流对刻蚀件待蚀刻面所造成的流体形状更弱，刻蚀件蚀刻均匀性更好，解决了传统湿法化学槽造成关键尺寸、侧掏、金属掩膜层均匀性差等问题，提高了金属湿式蚀刻的均匀性。

Description

一种湿法蚀刻用化学槽

技术领域

本发明属于集成电路制造工艺领域，更具体地，涉及一种湿法蚀刻用化学槽。

背景技术

在半导体制造领域中，金属蚀刻中金属包括Al/Cu/Ni/Ti/Au/Cr等，可以采用干刻，但是干刻的成本较高。湿刻方法成本低，为了节约成本，通常使用金属湿刻方法。在现有的湿式台架工艺中，如图1所示，刻蚀件在化学槽中的转移和加工，通过喷嘴喷射化学品及循环泵带回溢流的化学品，由于刻蚀件在化学槽里浸泡时间较长，以及喷嘴直接喷射等因素致使现有技术的湿法蚀刻均匀较差，金属的均匀性约为30％，这就导致许多生产线的缺陷，如关键尺寸、侧掏、金属掩膜层均匀性差，关键尺寸和金属掩膜层均匀性差都会影响整体的后续工艺，使数据变得不可精确控制，导致器件产生很多缺陷，侧掏会使下层需保留的物质被啃噬，破坏整个器件结构，严重影响器件的功能，可见这种金属湿式蚀刻方法不能满足工艺要求。因此，迫切地需要一种方法可以提高金属湿法蚀刻的均匀性。

发明内容

本发明的目的是一种提高金属湿法蚀刻均匀性的化学槽。

为了实现上述目的，本发明提供一种湿法蚀刻用化学槽，所述化学槽包括：

第一槽体，所述第一槽体具有刻蚀区，用于放置刻蚀件；

刻蚀件承载部，设置于所述刻蚀区周围，具有至少一个沿第一方向排列的第一卡槽；

转动部，设置于所述刻蚀区周围，设置有至少一个沿所述第一方向的第二卡槽；

喷洒部，具有至少一个喷口，用于向所述刻蚀区喷洒刻蚀液。

可选的，所述转动部包括转动辊，和/或转动轮，所述第二卡槽设于所述转动辊，和/或转动轮上。

可选的，所述转动部连接有转动驱动装置。

可选的，所述转动部至少两个对称分布在所述刻蚀件承载部的两侧。

可选的，所述刻蚀件包括晶圆。

可选的，所述转动部表面的弹性模量小于刻蚀件材质。

可选的，所述喷洒部还包括管柱，所述喷口分布在所述管柱表面。

可选的，所述化学槽还包括：第二槽体，位于第一槽体外侧，用于接收所述第一槽体溢流的刻蚀液。

可选的，所述第二槽体，靠接于第一槽体至少一面侧壁，所述侧壁设置有溢流口。

可选的，所述化学槽还包括：循环泵，循环泵通过导管连通第一槽体与第二槽体，用于将所述第二槽体接收的溢流化学品循环回至所述第一槽体。

本发明的有益效果在于：本发明的湿法蚀刻用化学槽通过在第一槽体内设置刻蚀件承载部、转动部和喷洒部，将刻蚀件放置于刻蚀件承载部的第一卡槽上，刻蚀件的外周与转动部的第二卡槽底部靠接，通过转动部的转动带动竖立的刻蚀件沿刻蚀件中心轴转动，从而使喷洒部喷射的化学品均匀地喷射在转动的刻蚀件上，使溢流所造成的流体形状更弱，均匀性更好，解决了传统湿法化学槽造成关键尺寸、侧掏、金属掩膜层均匀性差等问题，提高了金属湿式蚀刻的均匀性。

本发明的系统具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。其中，在本发明示例性实施方式中，相同的附图标记通常代表相同部件。

图1示出了一个传统湿式蚀刻化学槽的结构示意框图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的湿法蚀刻用化学槽的俯视图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的湿法蚀刻用化学槽的正视图。

图4示出了根据本发明的一个实施例的湿法蚀刻用化学槽的侧视图。

图5示出了根据本发明的一个实施例的湿法蚀刻用化学槽的结构示意图。

图6a示出了现有湿式蚀刻化学槽的腐蚀均匀性分析图，图中英文flow pattern代表流出模式的含义。

图6b示出了根据本发明的一个实施例的湿法蚀刻用化学槽的腐蚀均匀性分析图，图中英文flow pattern代表流出模式的含义。

附图标记说明：

102、第一槽体；104、刻蚀件承载部；106、转动部；108、喷洒部；110、循环泵；112、第二槽体；114、刻蚀件；116、转动驱动装置。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施例。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

根据本发明的湿法蚀刻用化学槽，化学槽包括：

第一槽体，第一槽体具有刻蚀区，用于放置刻蚀件；

刻蚀件承载部，设置于刻蚀区周围，具有至少一个沿第一方向排列的第一卡槽；

转动部，设置于刻蚀区周围，设置有至少一个沿第一方向的第二卡槽；

喷洒部，具有至少一个喷口，用于向刻蚀区喷洒刻蚀液。

具体的，第一槽体内具有刻蚀区，刻蚀件承载部、转动部设置于刻蚀区周围，刻蚀区用于放置多个刻蚀件。刻蚀件承载部为可以支撑刻蚀件的载台或任何部件，例如导轨、支撑轨等。转动部为可以带动刻蚀件旋转的任何部件，例如转动辊、转动轮等。刻蚀件承载部和转动部相互配合设置，刻蚀件承载部用于支撑刻蚀件，转动部用于带动刻蚀件转动。刻蚀件承载部可以是可转动的或固定的，优选是可转动的。

例如，在刻蚀件承载部采用导轨、转动部采用转动辊的情况下，导轨和转动辊沿同一轴向方向设置于第一槽体内，第一方向为导轨的轴向方向，也是转动辊的轴向方向。

在导轨的外周设有沿导轨的轴向方向排列的第一卡槽，第一卡槽均匀地设置在导轨外周，且环绕导轨外周一圈。在转动辊的外周设有沿转动辊的轴向方向排列的第二卡槽，第二卡槽均匀地设置在转动辊外周，且环绕转动辊外周一圈。将刻蚀件竖立放置在导轨的第一卡槽内，刻蚀件的外周与转动辊的第二卡槽底部靠接，通过导轨的支撑和转动辊的转动，转动辊带动竖立的刻蚀件沿刻蚀件中心轴转动，喷洒部喷口方向朝向刻蚀件作业面，其中，作业面为刻蚀件待刻蚀的面，从而使喷洒部喷射的化学品均匀地喷射在转动的刻蚀件上，使得溢流对刻蚀件待蚀刻面所形成的流体路线不是刻蚀件待蚀刻面的固定区域。

根据示例性的实施方式的湿法蚀刻用化学槽通过转动部的转动带动竖立的刻蚀件沿刻蚀件中心轴转动，使喷洒部喷射的化学品均匀地喷射在转动的刻蚀件上，使得溢流对刻蚀件待蚀刻面所造成的流体形状更弱，刻蚀件蚀刻均匀性更好，不同于传统的湿法化学槽，解决了传统湿法化学槽造成关键尺寸、侧掏、金属掩膜层均匀性差等问题，提高了金属湿式蚀刻的均匀性。

第一槽体，可以为箱式结构，可包含有一容纳腔，待刻蚀的刻蚀件可竖立设置于容纳腔内。其他现有的任何适用于接触刻蚀液体的槽体，均可使用，在此不做限制。

可选的，刻蚀件承载部，可以为一个，或者多个，共同承载刻蚀件，增加刻蚀件转动过程的平稳性。

可选的，转动部包括转动辊，和/或转动轮，第二卡槽设于转动辊，和/或转动轮上。转动辊可以同时转动若干个刻蚀件，多个转动轮可以分别转动不同的刻蚀件。

具体的，沿转动辊和/或转动轮的轴向方向设有第二卡槽，第二卡槽均匀地设置在转动辊和/或转动轮的外周上，且环绕转动辊和/或转动轮外周一圈。

可选的，转动部的第二卡槽，包括V型卡槽。

可选的，刻蚀件承载部的第一卡槽，包括V型的刻蚀件卡槽。

可选的，转动部外周设置有第二卡槽，第二卡槽与刻蚀件承载部的第一卡槽均沿第一方向排列，且第二卡槽与第一卡槽相对。

可选的，转动部连接有转动驱动装置。

具体的，通过转动驱动装置来驱动转动部转动，如包括电机、马达。

可选的，转动部至少两个对称分布在刻蚀件承载部的两侧。

具体的，转动部对称分布在刻蚀件承载部的两侧，以保证刻蚀件的转动平稳。

可选的，根据实际需要设置转动部的个数。

可选的，刻蚀件包括晶圆。

可选的，转动部表面的弹性模量小于刻蚀件材质。

具体的，转动部由耐化学品腐蚀的软材料制作，弹性模量小，弹性比较强，以增加摩擦，并不会损伤刻蚀件。软性材料通常指类似于橡胶的材料，不容易折断。转动部的优选材料采用聚四氟乙烯、聚氨酯、硅树脂管。

可选的，喷洒部还包括管柱，喷口分布在管柱表面。

可选的，喷洒部具有至少一个沿第一方向排列的多个喷口。

可选的，喷口均匀分布在管柱表面。

具体的，喷嘴包括管柱，管柱上设有喷嘴，喷嘴的喷口为多个，喷口均匀地分布在管柱表面，刻蚀液存储在管柱内。

可选的，化学槽还包括：第二槽体，位于第一槽体外侧，用于接收第一槽体溢流的刻蚀液。

具体的，第二槽体位于第一槽体外侧，第二槽体的高度低于第一槽体的高度，接收第一槽体溢流的刻蚀液。

可选的，第二槽体，靠接于第一槽体至少一面侧壁，侧壁设置有溢流口。

具体的，第二槽体靠接于第一槽体的至少一面侧壁，第一槽体与第二槽体靠接的侧壁设有溢流口，第二槽体的高度低于第一槽体的高度，接收第一槽体溢流的刻蚀液。

可选的，化学槽还包括：循环泵，循环泵通过导管连通第一槽体与第二槽体，用于将第二槽体接收的溢流化学品循环回至第一槽体。

具体的，第二槽体接收的溢流刻蚀液经由导管被循环泵循环至第一槽体，提高刻蚀件的蚀刻速率。

本申请适用于金属湿法刻蚀，在此以刻蚀晶圆为例，具体说明湿法蚀刻用化学槽的内部设置结构。

可选的，转动部相邻第二卡槽的间隔距离与刻蚀件承载部相邻第一卡槽的间隔距离相等。

可选的，转动部第二卡槽中心位置的横坐标与刻蚀件承载部第一卡槽中心位置的横坐标相同。

可选的，转动部低于刻蚀件的重心位置。

具体的，转动部低于刻蚀件的重心位置，使得转动部的转动带动刻蚀件的转动。

可选的，转动部高于刻蚀件承载部。

具体的，将刻蚀件对称放置于刻蚀件承载部的第一卡槽内，刻蚀件的外周与转动部的第二卡槽相切，因此，转动部高于刻蚀件承载部，优选的，转动部高于刻蚀件承载部的范围为1cm-2cm。

可选的，刻蚀件承载部两侧各设置一转动部。

可选的，转动部左右对称设置在刻蚀件承载部两侧。

具体的，转动部位于刻蚀件承载部外侧，两个转动部与刻蚀件承载部的距离相等，优选的，转动部与刻蚀件承载部的距离为2cm-3cm。

可选的，喷洒部高度位于转动部与刻蚀件重心位置之间。

具体的，喷洒部设置的高度在转动部与刻蚀件重心位置之间，使得喷洒部喷射的化学品喷射在转动的刻蚀件上，而不是刻蚀件待蚀刻面的固定区域，提高刻蚀件的蚀刻速率和均匀性。

可选的，喷洒部位置低于刻蚀件重心，喷嘴喷口方向为斜向上。

具体的，喷洒部的管柱与第一方向平行，喷洒部的喷嘴喷口方向为斜向上，朝向刻蚀件的待刻蚀面，提高刻蚀件的蚀刻速率。

可选的，喷嘴设于转动部外侧，且高于转动部。

具体的，喷嘴位于转动部外侧，喷嘴高于转动部，喷嘴与转动部的距离为1cm-3cm，优选2cm，喷嘴高于转动部的高度为2cm-4cm，优选3cm。

实施例一

图2、图3、图4、图5分别示出了根据本发明的一个实施例的湿法蚀刻用化学槽的俯视图、正视图、侧视图及结构示意图。图6b示出了根据本发明的一个实施例的湿法蚀刻用化学槽的腐蚀均匀性分析图。

结合图2、图3、图4、图5所示，该湿法蚀刻用化学槽100包括：第一槽体102，第一槽体102具有刻蚀区，用于放置刻蚀件114，该刻蚀件为晶圆；

刻蚀件承载部104，设置于刻蚀区周围，具有至少一个沿第一方向排列的第一卡槽；第一卡槽用于支撑晶圆，多个卡槽分别用于支撑多个晶圆。

转动部106，设置于刻蚀区周围，设置有至少一个沿第一方向的第二卡槽；

喷洒部108，具有至少一个喷口，用于向刻蚀区喷洒刻蚀液。

第一槽体102，可以为箱式结构，可包含有一容纳腔，待刻蚀的刻蚀件可竖立设置于容纳腔内。其他现有的任何适用于接触刻蚀液体的槽体，均可使用，在此不做限制。

其中，转动部106包括转动辊，和/或转动轮，第二卡槽设于转动辊，和/或转动轮上。

其中，转动部106连接有转动驱动装置116。

其中，转动部106至少两个对称分布在刻蚀件承载部104的两侧，如图2所示。

其中，转动部106表面的弹性模量小于刻蚀件材质。

其中，喷洒部108还包括管柱，喷口分布在管柱表面。

其中，刻蚀件承载部、转动部及喷洒部管柱平行放置。

其中，化学槽还包括：第二槽体112，位于第一槽体102外侧，用于接收第一槽体102溢流的刻蚀液。

其中，第二槽体112，靠接于第一槽体102至少一面侧壁，侧壁设置有溢流口。

其中，化学槽还包括：循环泵110，循环泵110通过导管连通第一槽体102与第二槽体112，用于将第二槽体112接收的溢流化学品循环回至第一槽体102。

该湿法蚀刻用化学槽的工作过程如下：刻蚀件承载部104、转动部106和喷洒部108均设置于第一槽体102内，第二槽体112位于第一槽体102的外侧，第二槽体112接收从第一槽体102溢流的刻蚀液。

将刻蚀件114竖立放置于刻蚀件承载部104的第一卡槽内，转动部106转动带动竖立的刻蚀件114沿刻蚀件中心轴转动，使喷洒部108喷射到转动的刻蚀件114上，如图3、图4所示。第二槽体112接收第一槽体102溢流的刻蚀液，循环泵110通过导管将第二槽体112的刻蚀液带动循环回至第一槽体102，如图5所示。

结合图6a和图6b所示，传统金属湿法蚀刻的化学槽，刻蚀均匀度为30％，而本发明的金属湿法蚀刻的化学槽对刻蚀件的刻蚀均匀度提高为10％，由此可见，本发明的金属湿法蚀刻的化学槽提高了金属湿法蚀刻的均匀性。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施方式的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施方式的有益效果，并不意在将本发明的实施方式限制于所给出的任何示例。

以上已经描述了本发明的各实施方式，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施方式。在不偏离所说明的各实施方式的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施方式的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施方式。

Claims (10)

1.一种湿法蚀刻用化学槽，其特征在于，所述化学槽包括：

第一槽体，所述第一槽体具有刻蚀区，用于放置刻蚀件；

刻蚀件承载部，设置于所述刻蚀区周围，具有至少一个沿第一方向排列的第一卡槽；

转动部，设置于所述刻蚀区周围，设置有至少一个沿所述第一方向的第二卡槽；

喷洒部，具有至少一个喷口，用于向所述刻蚀区喷洒刻蚀液。

2.如权利要求1所述的湿法蚀刻用化学槽，其特征在于，所述转动部包括转动辊，和/或转动轮，所述第二卡槽设于所述转动辊，和/或转动轮上。

3.如权利要求1所述的湿法蚀刻用化学槽，其特征在于，所述转动部连接有转动驱动装置。

4.如权利要求1所述的湿法蚀刻用化学槽，其特征在于，所述转动部至少两个对称分布在所述刻蚀件承载部的两侧。

5.如权利要求1所述的湿法蚀刻用化学槽，其特征在于，所述刻蚀件包括晶圆。

6.如权利要求1所述的湿法蚀刻用化学槽，其特征在于，所述转动部表面的弹性模量小于刻蚀件材质。

7.如权利要求1所述的湿法蚀刻用化学槽，其特征在于，所述喷洒部还包括管柱，所述喷口分布在所述管柱表面。

8.如权利要求1所述的湿法蚀刻用化学槽，其特征在于，所述化学槽还包括：

第二槽体，位于第一槽体外侧，用于接收所述第一槽体溢流的刻蚀液。

9.如权利要求8所述的湿法蚀刻用化学槽，其特征在于，所述第二槽体，靠接于第一槽体至少一面侧壁，所述侧壁设置有溢流口。

10.如权利要求8或9所述的湿法蚀刻用化学槽，其特征在于，所述化学槽还包括：

循环泵，循环泵通过导管连通第一槽体与第二槽体，用于将所述第二槽体接收的溢流化学品循环回至所述第一槽体。