CN102437014A - 湿法刻蚀清洗设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种湿法刻蚀清洗设备。根据本发明的湿法刻蚀清洗设备包括去离子水管和用于布置晶片的水槽，每个去离子水管上均布置了多个排水孔，其中所述去离子水管用于利用排水孔向水槽中的晶片喷射去离子水。每个去离子水管上布置了3排水孔，其中第一排孔用于向晶片中心方向出水，第二排孔用于向水槽侧壁方向出水，第三排孔用于向水槽底部方向出水。本发明通过优化水槽里的去离子水管、去离子水管上的排水孔的尺寸、以及去离子水管上的排水孔的排列方式中的至少一个，可以使去离子水管上每个排水孔喷出去离子水流量均匀一致，从而使每片晶片上获得均匀的去离子水流量和好的刻蚀速率片间均匀性。

Description

湿法刻蚀清洗设备

技术领域

本发明涉及半导体器件制造领域，更具体地说，本发明涉及一种湿法刻蚀清洗设备。

背景技术

湿法刻蚀是半导体器件制造过程中常见的工艺。湿法刻蚀是一种传统的刻蚀方法。在湿法刻蚀过程中，硅片被浸泡在一定的化学试剂或试剂溶液中，由此使没有被抗蚀剂掩蔽的那一部分薄膜表面与试剂发生化学反应而被除去。如图1所示，硅衬底30上的被刻蚀层20上布置了抗蚀剂10，未被抗蚀剂10覆盖的被刻蚀区域A由于化学试剂的作用被去除。

例如，用一种含有氢氟酸的溶液刻蚀二氧化硅薄膜，用磷酸刻蚀铝薄膜等。这种在液态环境中进行刻蚀的方法称为“湿法”刻蚀。湿法刻蚀的优点操作简便；对设备要求低；易于实现大批量生产；刻蚀的选择性好。

但是，在湿法蚀刻中，晶片在化学药液槽中完成湿法刻蚀后，机械手臂将晶片从化学药液槽中取出，化学药液残留在晶片表面并继续刻蚀晶片表面的二氧化硅膜。由此，需要将晶片放入水槽清洗；并且一般采用去离子水来清洗残留的化学药液。

晶片进入水槽后，水管喷出去离子水冲洗晶片表面残留化学药液。去离子水流量大时，晶片表面残留化学药液被很快冲干净，表面的二氧化硅膜被残留化学药液刻蚀量少。反之，去离子水流量小时，晶片表面残留化学药液被冲洗干净需要时间长，表面的二氧化硅膜被残留化学药液刻蚀量大。

所以，当水槽里水管不同孔中喷出去离子水流量不均匀时，湿法刻蚀后的晶片之间的均匀性较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够改善湿法刻蚀后的晶片之间的均匀性的湿法刻蚀清洗设备。

根据本发明的第一方面，提供了一种湿法刻蚀清洗设备，其包括去离子水管和用于布置晶片的水槽，每个去离子水管上均布置了多个排水孔，其中所述去离子水管用于利用排水孔向水槽中的晶片喷射去离子水。

优选地，每个去离子水管上布置了3排水孔，其中第一排孔用于向晶片中心方向出水，第二排孔用于向水槽侧壁方向出水，第三排孔用于向水槽底部方向出水。

优选地，每根去离子水管上的每排去离子水管的排水孔的数量为湿法刻蚀清洗设备的水槽中可布置的总晶片数加2。

优选地，每根去离子水管的直径在0.018-0.03m的范围内。

本发明通过优化水槽里的去离子水管、去离子水管上的排水孔的尺寸、以及去离子水管上的排水孔的排列方式中的至少一个，可以使去离子水管上每个排水孔喷出去离子水流量均匀一致，从而使每片晶片上获得均匀的去离子水流量和好的刻蚀速率片间均匀性。

附图说明

结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：

图1示出了湿法刻蚀的示意图。

图2示出了根据本发明实施例的湿法刻蚀清洗设备的去离子水管的结构示意图。

图3示出了根据本发明实施例的湿法刻蚀清洗设备的去离子水管的另一结构示意图。

需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。

具体实施方式

为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。

图2示出了根据本发明实施例的湿法刻蚀清洗设备的去离子水管的结构示意图。

根据本发明实施例的湿法刻蚀清洗设备包括去离子水管(如图2所示)和用于布置晶片的水槽(未示出)，该去离子水管的结构如图2所示。该图示出了两个水管AA、BB的情况，需要说明的是，湿法刻蚀清洗设备中水管的数量并不限于两个。

去离子水管向水槽中的晶片喷射去离子水。

优选地，每个去离子水管均布置了3排水孔。

具体地说，例如，去离子水管AA上布置了3排水孔A1、A2和A3，第一排孔A1用于向晶片中心方向出水，第二排孔A2用于向水槽侧壁方向出水，第三排孔A3用于向水槽底部方向出水。同样的，去离子水管BB上布置了3排水孔B1、B2和B3，第一排孔B1用于向晶片中心方向出水，第二排孔B2用于向水槽侧壁方向出水，第三排孔B3用于向水槽底部方向出水。

图3示出了根据本发明实施例的湿法刻蚀清洗设备的去离子水管的另一结构示意图。

如图3所示，优选地，为了在每片晶片上获得均匀的去离子水流量，每根去离子水管上每排去离子水管的开孔量为湿法刻蚀清洗设备的水槽中可布置的总晶片数加2(总晶片数+2)。这种开孔数量(去离子水管的排水孔数量)能保证每片晶片表面都有一个出水孔。具体地，以图3的示例为例，其中示出了湿法刻蚀清洗设备可布置n个晶片(WF1、WF2、WF3......WFn)的情况，针对n个晶片的情况，每个去离子水管XX和YY上都布置了n+2个排水孔，即图3所示的1、2、3......n、n+1、n+2，这些排水孔用于向晶片喷射去离子水，如图3是箭头所示。

进一步优选地，在本发明的实施例中，为了使得一个去离子水管的各个端口输出均匀的去离子水流，去离子水管的直径D应该接近：

其中，f是去离子水管的材料的摩擦系数，r_d是去离子水管的静水压力恢复系数(hydrostatic pressure recovery coefficient)。

在去离子水管中，管子材料的摩擦系数f是波动的，可以用下式来表示：

$\frac{1}{\sqrt{f}}=-2\log (k*\frac{0.269}{D})$

其中，k表示去离子水管的粗糙度。

去离子水管的静水压力恢复系数可表示为：

$\mathrm{rd}=\frac{{\mathrm{\Δp}}_r}{\frac{{\mathrm{\ρv}}^2}{2}}$

其中

${\mathrm{\Δp}}_r=f*\left(\frac{L}{D}\right)*\left(\frac{{\mathrm{\ρv}}^2}{2}\right)$

结合上面的式子有：

$\frac{3.83}{D}=\frac{8}{0.353}*\frac{1}{L}*{\left[\log (k*\frac{0.269}{D})\right]}^2$

上述过程的具体细节，可Hsien-Ter Chou和Ray-Yuan Cheng发表的文献“Outflow Distribution along Multipe-port Diffusion，Pro.Natl.Sci.counc.ROC(A)Vol.25，No 2.2001.Pp 94-101”。

利用上式，依照水槽的尺寸和去离子水管使用的材料的粗糙度的计算(例如通过迭代法计算)，去离子水管的直径应在0.018-0.03m的范围内。

并且，为了实现最好的性能，每个去离子水管的总的排水孔面积是去离子水管的截面积的1/3至1/2。

通过优化水槽里的去离子水管、去离子水管上的排水孔的尺寸、以及去离子水管上的排水孔的排列方式中的至少一个，可以使去离子水管上每个排水孔喷出去离子水流量均匀一致，从而使每片晶片上获得均匀的去离子水流量和好的刻蚀速率片间均匀性。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (4)

1.一种湿法刻蚀清洗设备，其特征在于包括去离子水管和用于布置晶片的水槽，每个去离子水管上均布置了多个排水孔，其中所述去离子水管用于利用排水孔向水槽中的晶片喷射去离子水。

2.根据权利要求1所述的湿法刻蚀清洗设备，其特征在于，每个去离子水管上布置了3排水孔，其中第一排孔用于向晶片中心方向出水，第二排孔用于向水槽侧壁方向出水，第三排孔用于向水槽底部方向出水。

3.根据权利要求1或2所述的湿法刻蚀清洗设备，其特征在于，每根去离子水管上的每排去离子水管的排水孔的数量为湿法刻蚀清洗设备的水槽中可布置的总晶片数加2。

4.根据权利要求1或2所述的湿法刻蚀清洗设备，其特征在于，每根去离子水管的直径在0.018-0.03m的范围内。

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