槽式圆片刻蚀机主要由FOUP传输模块、圆片装卸传输模块、排风进气模块、化学药液槽体模块、去离子水槽体模块、干燥槽体模块和控制模块构成,可同时对多盒圆片进行刻蚀,可以做到圆片干进干出。该刻蚀机的主要优点是产能高,适用于超高温化学液体( 120C以上),可同时对圆片正面和背面进行刻蚀;其主要缺点是占地面积大,薄膜刻蚀量控制精度小,片间刻蚀均匀性差,只能用于圆片整面刻蚀工艺。
由于对薄膜刻蚀量和刻蚀均匀性的要求不断提高,圆片刻蚀要求片内均匀性小于2%,槽式刻蚀已经无法满足要求,因此目前大部分的薄膜湿法刻蚀主要由单片刻蚀机完成。氮化硅薄膜由于具有优异的材料特性,常被选作牺牲层,待完成特定的工艺后,需要将圆片正面和背面的氮化硅薄膜全部去除。在满足工艺要求的前提下,采用高温磷酸的槽式湿法刻蚀是最有效的一一种方式。
典型的氮化硅槽体湿法刻蚀的工艺流程如下:
DHF→0F +H,PO2 +HQDR1→SC1- +HQDR2- +DRY
其中,DHF用于去除圆片表层的氧化硅,OF用于去除圆片表面的DHF,H,PO,用于氮化硅的去除,HQDR1 用于去除圆片表层的H,PO4, SC1用于圆片
清洗,HQDR2用于去除圆片表层的SC1, DRY用于干燥圆片。图8-170所示的是典型槽式圆片刻蚀机布局示意图。槽式圆片刻蚀机与槽式圆片清洗机采用同一机台架构,二者最大的差别在于刻蚀机化学槽体的各项参数控制更加严格,主要通过如下2个关键零部件进行控制。
(1)高温泵:适当的化学液体循环流速可以保证槽体内浓度和温度的均匀性。
(2)加热器: 高效的化学液体加热装置可以保证高温控制的稳定性。
同时,针对不同的刻蚀薄膜,也需要制定特定的功能,如针对氮化硅薄膜的湿法刻蚀,需要精确控制磷酸中水的含量与温度。
28nm及更先进I艺对圆片薄膜的去除要求越来越高,不仅刻蚀量和刻蚀均与性的控制指标在提高,对圆片表面的粗精度也有更严格的要求。同时,有些工艺要求只能进行背面薄膜的去除,这就导致了槽式湿法刘蚀机市场的不断萎缩(目前在整个清洗流程中约占不到2年的步骤)。日本的芝浦电子已经开发出氮化硅单片湿法厕蚀机来取代槽式圆片刻蚀。相式圆片刻蚀机主要由日本的JET公司提供,它占据90%以上的市场份额,单台售价约为350万美元。韩国的SEMES也能提供此类设备,主要供给韩国市场。