一种避免蚀刻液输送管路结晶的方法与流程

本发明涉及专门适用于制造或处理半导体或固体器件或其部件的方法或设备，尤其涉及在光掩模的制造蚀刻工艺中避免在蚀刻液输送管路中产生结晶物的方法及其管路结构。

背景技术：

在光掩模的制造中蚀刻工艺是一个重要的工艺流程，蚀刻工艺中蚀刻液的主要成分在PH值改变时溶解度会降低，从而析出晶体。在现有的蚀刻工艺中,蚀刻设备的蚀刻液输送管路结构如图1所示，蚀刻开始前从阀门20出口到喷头30的蚀刻液输送管路10里充满了纯水；蚀刻开始后，蚀刻液将经由阀门20的A口至C口，通过蚀刻液输送管路10到达喷头30，并替代蚀刻液输送管路10内的纯水；蚀刻工艺结束后，需要再次经由阀门20的B口至C口，将纯水通入蚀刻液输送管路10，并重新替代蚀刻液充满整个蚀刻液输送管路10。在这两次纯水与蚀刻液的液体交替过程中，蚀刻液输送管路10中的pH值发生骤然变化，使得蚀刻液输送管路10内的蚀刻液中有结晶析出，经过长时间交替运行工艺过程之后，蚀刻液输送管路10内会有明显结晶积存，这些结晶将在后续的蚀刻工艺中造成局部高浓度蚀刻成分，并且会穿透光刻胶造成Cr掩膜图形损坏，同时析出的结晶物还会对蚀刻后的掩模版造成颗粒污染。

经PCT申请途径进入中国的发明专利“蚀刻设备组件的清洗方法”(中国发明专利号：ZL01820298.5授权公告号：CN 1266262C)公开了一种用于从蚀刻设备组件上去除蚀刻残留物的方法。所用组合物为含水酸性组合物，其中含有氟化物和极性有机溶剂。该组合物不含乙二醇和羟胺，且表面张力和粘度都较低。该发明专利的目的是去除等离子体气相蚀刻设备中蚀刻腔体组件上已经产生的蚀刻副产物，其具体方法是用特殊的化学药剂来浸泡该组件来清洗该组件表面的副产物。

中国发明专利申请“蚀刻机台及用于清洗该蚀刻机台的结晶的方法”(发明专利申请号：201310153849.8申请公布号：CN104124147A)公开了一种蚀刻机台及用于清洗该蚀刻机台的结晶的方法。该发明通过改造蚀刻设备蚀刻腔体的结构，在蚀刻腔体的一端(被蚀刻工件的出口端)配以水冲洗功能，其中，基板从该蚀刻室的入口进入，被输送至该 蚀刻室的出口，该基板在该蚀刻室内的输送过程中与该药液槽内的药液接触，其补水管路能够经由该出口向该药液槽内注水，来自该补水管路的水能够调节该药液槽内药液的浓度，并能够清洗该出口处的药液结晶。该发明可在补水的同时对机台易结晶处，例如形成气帘的出口处，进行清洗，从而增加易结晶处的清洗时间与次数，可有效减少结晶的发生，提高产品合格率。该发明的目的是通过改造的新功能清洗蚀刻腔体工件出口端的蚀刻液结晶。

上述现有技术方案都是为了去除或清洗蚀刻工艺在蚀刻设备组件上产生的蚀刻残留物或蚀刻液结晶，都没有考虑蚀刻液输送管路内会产生和积存结晶物的问题。对于蚀刻液输送管路内所产生和积存的结晶物，现有的技术措施仅是进行定期清洗管路或者出现图形损坏后马上清洗管路，并没有从根本上解决晶体析出的技术问题。定期清洗间隔较长容易出现图形损坏的严重后果，定期清洗间隔较短又浪费人力和机器使用时间。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种适用于半导体或固体器件制造工艺、可以避免蚀刻液输送管路结晶的方法，通过改造蚀刻设备的蚀刻液输送管路结构，并且在结晶物产生之前，利用根据蚀刻液酸碱度专门配制的蚀刻缓冲液，从源头上避免结晶物在蚀刻液输送管路中形成，进而从根本上解决蚀刻液输送管路内结晶物析出影响后续蚀刻工艺和掩膜版成品质量的技术问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种避免蚀刻液输送管路结晶的方法，用于半导体或固体器件制造工艺的蚀刻设备，所述的蚀刻设备包括连接在第一阀门和喷嘴之间的蚀刻液输送管路，其特征在于；

在所述蚀刻液输送管路与喷嘴的连接部设置第二阀门；

所述的避免蚀刻液输送管路结晶的方法包括以下步骤：

第一步：蚀刻工艺开始前，经由第一阀门的A口至C口，向蚀刻液输送管路送入蚀刻液，直至蚀刻液经由第二阀门的A口至C口，充满自第一阀门的C口至喷嘴的全部蚀刻液输送管路，替代蚀刻液输送管路中的蚀刻缓冲液和纯水；

第二步：经由第一阀门的A口至C口，通过蚀刻液输送管路并经由第二阀门的A口至C口，连续输送蚀刻液，完成被蚀刻工件的蚀刻工艺；

第三步：蚀刻工艺结束后，经由第一阀门的B口至C口，向蚀刻液输送管路送入蚀刻缓冲液，替代蚀刻液输送管路中的蚀刻液，直至蚀刻缓冲液经由第二阀门的A口至C 口，充满自第一阀门的C口至喷嘴的全部蚀刻液输送管路；

第四步：通过第二阀门B口至C口送入纯水，用纯水替代蚀刻液输送管路中第二阀门C口之后至喷嘴段的蚀刻缓冲液。

本发明的避免蚀刻液输送管路结晶的方法的一种优选的技术方案，其特征在于所述的蚀刻缓冲液由纯水、超纯盐酸和表面活性剂配制而成，其中，超纯盐酸的用量取决于蚀刻液的酸碱度，通过改变超纯盐酸的用量，调节蚀刻缓冲液的酸碱度使其与蚀刻液一致；表面活性剂的品种和用量要能够保证蚀刻缓冲液浸润被蚀刻工件，并且不会对蚀刻工艺产生影响。

本发明的避免蚀刻液输送管路结晶的方法的一种较佳的技术方案，其特征在于所述的第一阀门和第二阀门均为二进一出型的聚四氟二位三通电磁阀。

本发明的有益效果是：

1、本发明的避免蚀刻液输送管路结晶的方法，能够有效地预防蚀刻液输送管路的结晶问题，避免蚀刻液输送管路积存的结晶物影响后续蚀刻工艺和掩膜版成品质量，可以节省定期清洗浪费的时间，降低产品质量风险成本。

2、本发明的避免蚀刻液输送管路结晶的方法，通过改造蚀刻液输送管路结构，可以在现有蚀刻设备机台上实现自动化控制，提高蚀刻工艺的稳定性和可靠性，保持生产过程的连贯性。

附图说明

图1是现有蚀刻设备的蚀刻液输送管路结构示意图；

图2是本发明的避免蚀刻液输送管路结晶的方法的蚀刻液输送管路结构示意图。

具体实施方式

为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合附图和具体实施例进行进一步详细描述。

本发明的避免蚀刻液输送管路结晶的方法，用于半导体或固体器件制造工艺的蚀刻设备，如图2所示，所述的蚀刻设备包括连接在第一阀门21和喷嘴30之间的蚀刻液输送管路10，在所述蚀刻液输送管路10与喷嘴30的连接部，设置第二阀门22；

本发明的避免蚀刻液输送管路结晶的方法包括以下步骤：

第一步：蚀刻工艺开始前，经由第一阀门21的A口至C口，向蚀刻液输送管路10 送入蚀刻液，直至蚀刻液经由第二阀门22的A口至C口，充满自第一阀门21的C口至喷嘴30的全部蚀刻液输送管路10，替代蚀刻液输送管路10中的蚀刻缓冲液和纯水；在本步骤中，蚀刻液输送管路10中原有的蚀刻缓冲液，首先受来自第一阀门21的A口的蚀刻液排挤，经由第二阀门22的A口至C口流至喷嘴，替代第二阀门C口之后至喷嘴段的蚀刻液输送管路中的纯水；该蚀刻缓冲液替代水的过程虽然PH值急剧变化，但是由于蚀刻缓冲液不包含可能析出晶体的蚀刻液的组分，不会出现析出晶体的问题。然后，随着进入蚀刻液输送管路10的蚀刻液的流动，蚀刻液又逐步替代蚀刻液输送管路10中的蚀刻缓冲液，该蚀刻液替代蚀刻缓冲液替代的过程PH值保持不变，蚀刻液中包含的可能析出晶体的组分不会因酸碱度变化析出结晶；因此，本步骤完全避免了蚀刻液进入蚀刻液输送管路10的过程产生结晶。

第二步：经由第一阀门的A口至C口，通过蚀刻液输送管路并经由第二阀门的A口至C口，连续输送蚀刻液，完成被蚀刻工件的蚀刻工艺；本步骤实施正常的蚀刻工艺对被蚀刻工件执行蚀刻作业。

第三步：蚀刻工艺结束后，经由第一阀门的B口至C口，向蚀刻液输送管路送入蚀刻缓冲液，替代蚀刻液输送管路中的蚀刻液，直至蚀刻缓冲液经由第二阀门的A口至C口，充满自第一阀门的C口至喷嘴的全部蚀刻液输送管路；在本步骤中，蚀刻液输送管路10中原有的蚀刻液，逐步被经由第一阀门的B口流入的蚀刻缓冲液替代，该蚀刻缓冲液替代蚀刻液的过程PH值保持不变，蚀刻液中包含的可能析出晶体的组分不会因酸碱度变化析出结晶；因此，本步骤避免了蚀刻液输送管路10中蚀刻缓冲液替代蚀刻液的过程产生结晶。

第四步：通过第二阀门B口至C口送入纯水，用纯水替代蚀刻液输送管路中第二阀门C口之后至喷嘴段的蚀刻缓冲液。在本步骤中，第三步进入第二阀门C口之后至喷嘴段的蚀刻液输送管路10中的蚀刻缓冲液，被经由第二阀门22的B口送入的纯水所替代，该纯水替代蚀刻缓冲液的过程虽然PH值急剧变化，但是蚀刻缓冲液不包含可能析出晶体的蚀刻液的组分，也不会出现析出晶体的问题。

因此，在整个工艺过程中，完全避免了纯水与蚀刻液的直接液体交替的过程，从而有效地解决了蚀刻液输送管路产生和积存结晶物的技术问题。

根据本发明的避免蚀刻液输送管路结晶的方法的一种优选的实施例，所述的蚀刻缓冲液由纯水、超纯盐酸和表面活性剂配制而成，其中，超纯盐酸的用量取决于蚀刻液的酸碱度，通过改变超纯盐酸的用量，调节蚀刻缓冲液的酸碱度使其与蚀刻液一致；表面 活性剂的品种和用量要能够保证蚀刻缓冲液浸润被蚀刻工件，并且不会对蚀刻工艺产生影响。

根据本发明的避免蚀刻液输送管路结晶的方法的一个实施例，针对用于光掩模表面金属铬的蚀刻液，所述的蚀刻缓冲液是在超纯水中滴入大约3％的超纯盐酸配制而成；所述的表面活性剂为微量的含氟基团的表面活性剂。在蚀刻缓冲液配置过程中，需要比较蚀刻液与蚀刻缓冲液的酸碱度，通过控制超纯盐酸滴入量来保证蚀刻缓冲液的酸碱度与实际使用的蚀刻液一致。

根据本发明的避免蚀刻液输送管路结晶的方法的一种较佳的实施例，所述的第一阀门和第二阀门均为二进一出型的聚四氟二位三通电磁阀，可以利用现有蚀刻设备的控制装置，控制电磁阀的动作，实现上述方法的自动化控制。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的技术方案，而并非用作为对本发明的限定，任何基于本发明的实质精神对以上所述实施例所作的变化、变型，都将落在本发明的权利要求的保护范围内。