CN215722568U - 湿法刻蚀设备的管路结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种湿法刻蚀设备的管路结构，其特征在于，包括：至少一个药液储罐、共通排液管、药液回收管、补液管、供液管、供水管和刻蚀作业腔。本实用新型解决了在湿法蚀刻中如何解决药液对于硅的刻蚀速率不稳定的问题。

Description

湿法刻蚀设备的管路结构

技术领域

本实用新型涉及集成电路制造领域，特别是涉及一种湿法刻蚀设备的管路结构。

背景技术

伴随着摩尔定律的发展，MOSFET的特征尺寸不断减小，从90nm技术节点开始，栅极二氧化硅介质厚度已经接近物理极限,5个原子的厚度也就0.7nm。MOS晶体管的栅极二氧化硅已经从很早的100nm减小到90nm节点的1.2nm，栅极漏电流也因为栅极的不断变薄而越来越大，相应静态工作功耗就会较高，产品耗电增加，所以业界在此时引入了High-K金属栅极来解决这一问题，High-K指高介电常数，采用高介电常数介质，能够与二氧化硅同样厚度的栅极拥有更大的栅极电容，从而极大减少栅极漏电流，降低器件静态功耗。

引入High-K Metal Gate之后，使得器件尺寸得以按照摩尔定律继续走下去，但同时也遇到了一个很重要的阻碍，即载流子迁移率在引入High-K Metal Gate之后有了较大幅度的下降，导致器件的开关速率降低。为了应对这一问题，引入了应变硅技术，28nm节点常用的应变硅技术是在P-MOS栅极两端利用TMAH的各向异性刻蚀特点 (对硅的不同晶面具有不同的腐蚀速率)，刻蚀出一个菱形槽沟道，然后在沟道内采用外延生长，由于SiGe锗化硅的晶格常数大于硅，因此在沟道内会产生张力应变对栅极产生挤压效果，从而增加载流子的迁移率。

虽然TMAH(四甲基氢氧化铵，硅湿法腐蚀技术)对于硅的刻蚀效果，经过对比测试之后发现完全可以达到要求，但是在实际应用中发现，TMAH对于硅的刻蚀速率不稳定，变化较大，从而导致加工的晶圆SiGe Recess的尺寸有差别，在大规模生产中极不适用。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，如何解决在湿法蚀刻中如何解决药液(四甲基氢氧化铵)对于硅的刻蚀速率不稳定的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种湿法刻蚀设备的管路结构，包括：

至少一个药液储罐、共通排液管、药液回收管、补液管、供液管、供水管和刻蚀作业腔；

所述药液药罐用于存储药液，所述药液储罐与所述补液管相连，所述补液管用于向所述药液储罐补充药液；

所述供液管分别连接所述药液储罐和所述刻蚀作业腔，所述供液管在刻蚀作业时将所述药液储罐中的药液供给给所述刻蚀作业腔；

所述供水管连接所述刻蚀作业腔，用于向所述刻蚀作业腔提供清洗用水；

所述共通排液管连接所述刻蚀作业腔，用于排出所述刻蚀作业腔的液体；

所述共通排液管上还包括第一气动阀，所述第一气动阀控制所述共通排液管的打开和关闭；

所述药液回收管连接所述共通排液管和所述药液储罐，用于回收排出的药液；

所述药液回收管与所述共通排液管的连接处位于所述第一气动阀和所述刻蚀作业腔之间；

所述药液回收管上还包括第二气动阀，所述第二气动阀用于控制所述药液回收管的打开和关闭。

优选地，所述药液储罐还包括液位传感器，用于监控所述药液储罐内药液液面位置。

优选地，所述湿法刻蚀设备的管路结构还包括一定时控制器，在药液清洗步骤时，先关闭所述第二气动阀，打开所述第一气动阀，经过预设时间后，打开所述第二气动阀，关闭所述第一气动阀。所述预设时间为10秒。

优选地，在药液清洗步骤时，所述补液管根据所述液位传感器控制，向所述药液储罐内补充药液，维持药液的总量基本不变。

优选地，所述湿法刻蚀设备的管路结构包括两个药液储罐，第一药液储罐和第二药液储罐；所述第一药液储罐和所述第二药液储罐之间通过药液储罐联通管连接；所述补液管与所述第一药液储罐连接，所述供液管与所述第二药液储罐连接，所述药液回收管与所述第一药液储罐连接。

本实用新型与现有技术相比，保证了在湿法蚀刻中药液(四甲基氢氧化铵)对于硅的刻蚀速率的稳定性，同时又能够节省药液的使用，这对于28nm应力硅技术的大规模生产实践及良率提升提供了良好的基础。

附图说明

图1为实施例1的管路结构示意图；

图2为实施例2的管路结构示意图。

附图标记

1为刻蚀作业腔；

2为供水管；

3为供液管；

4为补液管；

5为第一气动阀；

6为共通排液管；

7为药液回收管；

8为第二气动阀；

9为药液储罐；

10为液位传感器；

91为第一药液储罐；

92为第二药液储罐；

93为药液储罐联通管。

具体实施方式

实施例1

如图1,湿法刻蚀设备的管路结构包括：药液储罐9、共通排液管6、药液回收管 7、补液管4、供液管3、供水管2、刻蚀作业腔1。

药液储罐9，用于存储四甲基氢氧化铵(TMAH)。药液储罐9还包括液位传感器，用于监控药液储罐9内药液液面位置。药液储罐9与补液管4相连，补液管4用于向药液储罐9补充药液。

供液管3分别连接药液储罐9和刻蚀作业腔1，刻蚀作业时将药液储罐9中的TMAH供给给刻蚀作业腔1。

供水管2连接刻蚀作业腔1，用于向刻蚀作业腔1提供清洗用水。

共通排液管6连接刻蚀作业腔1，用于排出刻蚀作业腔1的液体。共通排液管6 上还包括第一气动阀5，第一气动阀5控制共通排液管6的打开和关闭。

药液回收管7连接共通排液管6和药液储罐9，用于回收排出的TMAH药液。药液回收管7与共通排液管6的连接处位于第一气动阀5和刻蚀作业腔1之间。药液回收管7上还包括第二气动阀8，第二气动阀8用于控制药液回收管7的打开和关闭。

还包括一定时控制器，在TMAH清洗步骤时，先关闭第二气动阀8，打开第一气动阀5，经过预设时间后，打开第二气动阀8，关闭第一气动阀5。本实施例中预设时间为10秒。

在TMAH清洗步骤时，补液管4根据液位传感器控制，向药液储罐9内补充TMAH 药液，维持TMAH药液的总量基本不变。

需要说明的是，在现有技术中没有公开何种因素会导致四甲基氢氧化铵对于硅的刻蚀速率不稳定，因此在解决技术问题过程中发现问题所在就是技术人员创造性劳动的结晶，即发现何种因素会导致四甲基氢氧化铵对于硅的刻蚀速率不稳定就是一个创造性地过程。

例如当发现TMAH药液浓度的异常情况，但影响TMAH药液浓度的可能因素有很多种，例如流量、工艺气体浓度、工艺温度等诸多因素。但经过很多次试验后，都无法与刻蚀速率不稳定直接关联起来。在一次偶然的情况下发现在TMAH药液回收过程中少量水的进入会导致TMAH药液浓度的持续降低。因此改进了管路结构和气动阀的开关控制，解决了技术问题。经过多次试验，不仅解决了刻蚀速率稳定性地问题，又同时节约了大量的TMAH药液，这对于28nm应力硅技术的大规模生产实践及良率提升提供了良好的基础。

实施例2

如图2，在实施例1的基础上，实施例2的区别在于包括2个药液储罐9，第一药液储罐91和第二药液储罐92，第一药液储罐91和第二药液储罐92之间通过药液储罐联通管93连接。补液管4与第一药液储罐91连接，供液管3与第二药液储罐92 连接，药液回收管7与第一药液储罐91连接，其余特征与实施例1相同。

以上通过具体实施方式和实施例对本实用新型进行了详细的说明，但这些并非构成对本实用新型的限制。在不脱离本实用新型原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种湿法刻蚀设备的管路结构，其特征在于，包括：

至少一个药液储罐、共通排液管、药液回收管、补液管、供液管、供水管和刻蚀作业腔；

所述药液储罐用于存储药液，所述药液储罐与所述补液管相连，所述补液管用于向所述药液储罐补充药液；

所述供液管分别连接所述药液储罐和所述刻蚀作业腔，所述供液管在刻蚀作业时将所述药液储罐中的药液供给给所述刻蚀作业腔；

所述供水管连接所述刻蚀作业腔，用于向所述刻蚀作业腔提供清洗用水；

所述共通排液管连接所述刻蚀作业腔，用于排出所述刻蚀作业腔的液体；

所述共通排液管上还包括第一气动阀，所述第一气动阀控制所述共通排液管的打开和关闭；

所述药液回收管连接所述共通排液管和所述药液储罐，用于回收排出的药液；

所述药液回收管与所述共通排液管的连接处位于所述第一气动阀和所述刻蚀作业腔之间；

所述药液回收管上还包括第二气动阀，所述第二气动阀用于控制所述药液回收管的打开和关闭。

2.如权利要求1所述的湿法刻蚀设备的管路结构，其特征在于：

所述药液储罐还包括液位传感器，用于监控所述药液储罐内药液液面位置。

3.如权利要求1所述的湿法刻蚀设备的管路结构，其特征在于：

所述湿法刻蚀设备的管路结构还包括一定时控制器，在药液清洗步骤时，先关闭所述第二气动阀，打开所述第一气动阀，经过预设时间后，打开所述第二气动阀，关闭所述第一气动阀。

4.如权利要求3所述的湿法刻蚀设备的管路结构，其特征在于：

所述预设时间为10秒。

5.如权利要求2所述的湿法刻蚀设备的管路结构，其特征在于：

在药液清洗步骤时，所述补液管根据所述液位传感器控制，向所述药液储罐内补充药液，维持药液的总量基本不变。

6.如权利要求1所述的湿法刻蚀设备的管路结构，其特征在于：

所述湿法刻蚀设备的管路结构包括两个药液储罐，第一药液储罐和第二药液储罐；

所述第一药液储罐和所述第二药液储罐之间通过药液储罐联通管连接；

所述补液管与所述第一药液储罐连接，所述供液管与所述第二药液储罐连接，所述药液回收管与所述第一药液储罐连接。

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