循环蚀刻装置的制作方法

本实用新型涉及芯片制造领域，特别是涉及一种循环蚀刻装置。

背景技术：

随着科学技术的不断发展，半导体制造工艺也在飞速进步。在半导体器件制造时，为了形成设定的功能层和器件结构，湿法蚀刻是一个必不可少的工艺制程。湿法蚀刻通常使用酸性液体对未被光阻或掩模遮挡的区域进行蚀刻，器件的蚀刻效果与蚀刻液的浓度、液体量都息息相关。

在传统的湿法蚀刻设备中，由于不合理的管路设计，蚀刻槽内的蚀刻液容易发生逆流或泄露，导致蚀刻槽内的液位过低，进而导致湿法蚀刻形成的器件结构与设计结构不同。因此，为了解决现有湿法蚀刻设备容易发生逆流或泄露的问题，亟需提供一种循环蚀刻装置。

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有湿法蚀刻设备容易发生逆流或泄露的问题，提供一种循环蚀刻装置。

一种循环蚀刻装置，其特征在于，包括：

蚀刻槽，用于将晶圆置于其中进行湿法刻蚀；

循环管路，所述循环管路设有分别与所述蚀刻槽连通的进液端和出液端，循环管路内的液体自进液端向出液端单向导通，用于循环过滤蚀刻液；

注液管路，所述注液管路与所述蚀刻槽连通。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，所述蚀刻槽设有内槽和外槽，所述内槽和外槽相邻贴合设置，所述内槽的顶部高于所述外槽的顶部；

所述循环管路的进液端与所述外槽连通，所述循环管路的出液端与所述内槽连通。

在其中一个实施例中，所述内槽的形状为圆柱体、长方体或正方体中的一种。

在其中一个实施例中，所述循环蚀刻装置包括排液管路，所述排液管路与所述内槽连通，所述排液管路设有常闭阀。

在其中一个实施例中，所述常闭阀为气动常闭阀。

在其中一个实施例中，所述循环管路包括：

风囊泵，所述风囊泵的进水口作为所述进液端与所述蚀刻槽连通，用于将蚀刻液输送至所述蚀刻槽，所述风囊泵腔体的内表面涂布有抗腐蚀涂层，因此不易被蚀刻液腐蚀，具有较好的稳定性；

过滤器，与所述风囊泵的出水口连通，用于滤除蚀刻液中的固体杂质；

单向阀，设在所述过滤器与蚀刻槽之间，用于控制循环管路内的液体流动方向。

在其中一个实施例中，所述单向阀为重力球阀。

在其中一个实施例中，所述单向阀为弹簧式锥阀。

在其中一个实施例中，所述过滤器设有至少两层滤网，每层所述滤网的孔径不同，靠近所述风囊泵一侧的滤网孔径大于靠近所述单向阀一侧的滤网孔径。

在其中一个实施例中，所述循环管路设有液温调节单元，所述液温调节单元包括温度计、自动控制组件、加热组件和制冷组件，所述温度计、加热组件和制冷组件依次串联连接，所述自动控制组件与所述温度计、加热组件和制冷组件分别电连接。

上述循环蚀刻装置，包括蚀刻槽、循环管路和注液管路，所述蚀刻槽用于蚀刻晶圆；所述循环管路的两端均与所述蚀刻槽连通，循环管路内的液体单向导通，用于循环过滤蚀刻液；所述注液管路与所述蚀刻槽连通。通过设置循环管路的机械结构，使循环管路内的液体只能沿着设定的方向单向流动，防止液体逆流或泄露，从而保证湿法蚀刻的效果和质量。

附图说明

图1为一实施例中的循环蚀刻装置的结构示意图；

图2为另一实施例中的循环蚀刻装置的结构示意图；

图3为一示例中的内槽和外槽的正视示意图；

图4为一示例中的内槽和外槽的俯视示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的首选实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方法或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

图1是一实施例中的循环蚀刻装置的结构示意图，如图1所示，循环蚀刻装置包括蚀刻槽100、循环管路200和注液管路300。

蚀刻槽100，用于蚀刻晶圆，所述蚀刻槽100内的蚀刻液通过所述注液管路300注入，所述蚀刻槽100内的蚀刻液通过所述循环管路200循环和过滤。

循环管路200，所述循环管路200设有分别与所述蚀刻槽100连通的进液端和出液端，循环管路200内的液体自进液端向出液端单向导通，用于循环过滤蚀刻液，循环管路200的循环和过滤可去除蚀刻液中的固体杂质，防止固体杂质附着在晶圆的表面，从而改善蚀刻速度和蚀刻效果。

注液管路300，所述注液管路300与所述蚀刻槽100连通，用于向所述蚀刻槽100内注入蚀刻液。针对不同的待蚀刻材料，选择注入相应的蚀刻液，以获得最佳的蚀刻效果，在一实施例中，所述循环蚀刻装置用于蚀刻去除氮化硅，通过所述注液管路300注入的蚀刻液为磷酸和去离子水的混合物。

在一实施例中，如图2所述，所述蚀刻槽100设有内槽110和外槽120，所述内槽110和外槽120相邻贴合设置，所述内槽110的顶部高于所述外槽120的顶部，所述循环管路200的进液端与所述外槽120连通，所述循环管路200的出液端与所述内槽110连通。当内槽110中的液体体积大于内槽110的液体容积时，内槽110中的液体会溢出至外槽120，外槽120中的液体流向循环管路200，液体通过循环管路200的过滤后被输送回内槽110，从而形成外槽120-循环管路200-内槽110的液体循环结构。通过设置该循环结构，使内槽110中的液体保持在设定的液位。

在一示例中，图3是本示例中内槽110和外槽120的正视示意图，图4是本示例中内槽110和外槽120的俯视示意图，如图3～图4所示，所述外槽120围绕所述内槽110环形设置。可选地，所述内槽110和外槽120的形状为规则的立体形状，如圆柱体、长方体、正方体等，所述内槽110和外槽120的形状可以相同也可不同。

在一实施例中，如图2所示，所述循环蚀刻装置还包括排液管路400，所述排液管路400与所述内槽110连通，当所述蚀刻液的有效成分不足时，将蚀刻液通过所述排液管路400排出，并通过注液管路300注入新的蚀刻液。在一示例中，通过设定蚀刻液的寿命时间自动控制蚀刻液排出，即当前蚀刻液的使用时间超过设定的寿命时间时，打开排液管路400使蚀刻液排出。在另一示例中，所述内槽110中设有ph检测组件，在本示例中，使用的蚀刻液为磷酸和去离子水的混合物，当ph检测组件测试得到的ph值高于设定的ph值阈值时，则判定蚀刻液的有效成分不足，打开排液管路400使蚀刻液排出。

在本实施中，内槽110中的液体在重力作用下通过排液管路400排出，因此所述排液管路400设有常闭阀，用于控制排液管路400的通断。无需排液时，所述常闭阀闭合，内槽110中的液体无法流出；需要排液时，所述常闭阀受控打开，内槽110中的液体排出。本实施例中使用常闭阀控制所述排液管路400，与常开阀相比，常闭阀可以有效防止由于阀门损坏导致的液体泄露、液位过低等问题。

在一实施例中，所述常闭阀为气动常闭阀，气动常闭阀的响应速度、精度和稳定性均优于电动常闭阀，且维护更加方便。在另一实施例中，当所述循环蚀刻装置不便于连通气源时，也可以选择电动常闭阀。

在一实施例中，所述循环管路200包括风囊泵210、过滤器220和单向阀230。所述风囊泵210的进水口作为所述进液端与所述外槽120连通，用于将蚀刻液输送至所述内槽110。所述过滤器220与所述风囊泵210的出水口连通，用于滤除蚀刻液中的固体杂质。单向阀230，设在所述过滤器220与内槽110之间，用于控制循环管路200内的液体从过滤器220单向流入所述内槽110，并防止内槽110中的液体逆流回过滤器220和风囊泵210。

在一实施例中，所述单向阀230的阀芯的材料包括橡胶、刚性材料或聚四氟乙烯中的一种或几种。通过结合刚性材料和软质材料共同制成的阀芯，既可以提高阀芯的耐磨性，又可以提高单向阀230的密封性能，更有效地防止内槽110中的液体泄漏。

在一示例中，所述单向阀230为重力球阀。单向重力球阀中的重力球可以利用自身重力自动关闭阀口，在打开和关闭阀口的过程中无需其他辅助设备，使得泵送机构具有结构简单、操作方便的特点。

在另一示例中，所述单向阀230为弹簧式锥阀。虽然球阀式单向阀230结构简单，易于制造，但在长期使用中重力球的表面与阀座接触处易于磨损而出现凹痕，一旦重力球发生转动便会失去密封性，弹簧式锥阀的机械结构可以避免该问题的发生。

在一实施例中，所述过滤器220设有至少两层滤网，每层所述滤网的孔径不同，靠近所述风囊泵210一侧的滤网孔径大于靠近所述单向阀230一侧的滤网孔径。如果使用单层滤网，需要对滤网孔径进行严格的选择，若滤网孔径过小，滤网处容易发生堵塞现象，影响过滤器220中的液体流动速度；若滤网孔径过大，无法实现区固体杂质的有效滤除。通过设置至少两层滤网，使液体中的固体杂质被分步滤除，液体先流经大孔径滤网，再流经小孔径滤网，不仅可以快速滤除杂质，还可以降低过滤器220中滤网的维护频率。

在一实施例中，所述循环管路200设有液温调节单元，所述液温调节单元包括温度计、自动控制组件、加热组件和制冷组件，所述温度计、加热组件和制冷组件依次串联连接，所述自动控制组件与所述温度计、加热组件和制冷组件分别电连接。不同材料具有不同的最佳蚀刻温度，液体在循环管路200中流动时，通过温度计检测当前液体温度，并将检测到的温度反馈至自动控制组件，自动控制组件通过比对当前温度与设定的温度阈值，控制加热组件或制冷组件开启，调节液体温度。通过设置液温调节单元，可以使蚀刻液保持在最佳蚀刻温度，从而提升蚀刻速度和蚀刻质量。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。