一种用于硅片表面制样前的表面腐蚀装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于硅片表面制样前的表面腐蚀装置。该装置包括腐蚀腔体，该腐蚀腔体分别连接有真空泵、氮气源、HF容器、排气系统；其中氮气源经湿度控制器连接到该腐蚀腔体的氮气入口；HF容器经进气管路连接氮气源，经出气管路连接到腐蚀腔体的HF气体入口。本实用新型专利技术利用抽真空和加湿技术，将本来环境的湿度影响去除，控制腔体内气体的湿度，不管洁净间内湿度如何，腔体内情况必然不受影响而且可控制，硅片表面的腐蚀情况相对稳定，有利于下一步用液滴对硅片疏水表面的扫描和金属杂质的收集。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于硅片表面制样前的表面腐蚀装置，属于半导体

技术介绍
硅片是集成电路中使用最广泛的衬底材料，而在半导体的加工工艺中有超过50％的成品损失率是由硅表面的污染所造成的，伴随着电路集成度的日益提高，单元图形尺寸日益微型化，污染物对器件的影响也愈加突出。金属沾污会破坏薄氧化层的完整性、增加漏电流密度、减少少子寿命，影响MOS器件的稳定性。当金属沾污严重时，还会形成雾状缺陷(Haze)。因此，需要对硅片进行金属沾污测试，目的是确认硅片上的金属沾污是否在允许的范围内，以避免不合格品进入随后的加工程序中。在使用电感耦合等离子体质谱分析(ICP-MS)、X射线荧光分析(TXRF)等对金属沾污的含量进行分析前，首先需要将硅片表面的金属沾污杂质收集起来。目前的收集方法主要分两步进行：首先，腐蚀硅片表面的氧化膜，使硅片表面呈疏水性，然后，采用专用化学试剂通过液滴扫描法收集硅片表面杂质，制取待分析的样本。硅片表面的腐蚀是硅片表面制样的关键步骤，会影响下一步待分析样本的收集，其原理是：利用氢氟酸(HF)与硅片表面氧化膜(SiO2)反应，而硅(Si)本身几乎不被腐蚀，反应方程式为：SiO2+4HF＝SiF4↑+2H2O。在腐蚀过程中，附着在自然氧化膜上的表面金属会溶于表面生成的水膜之中，硅片表面亦呈疏水性，便于下一步液滴扫描和收集。由于部分洁净间，对温室度并没有严格的要求，只是对洁净度有要求，因此，在使用制样设备过程中，我们发现环境的温湿度，尤其是湿度对硅片表面制样有很大影响。由于制氧设备的腐蚀台采取对放置硅片的载物台冷却降温，以达到使进入腐蚀台腔体的氢氟酸气体在硅片表面凝结，这就必须对HF腐蚀台腔体内的湿度有一定的要求。如果湿度太低，HF没有水汽的辅助，无法凝结在硅片表面，就无法进行下一步化学反应；如果湿度太大，由于放置硅片的载物台温度通常为12度左右，大量的水汽会在硅片表面形成多处水珠，直接影响到下一步的液滴扫描和收集。为此，我们需将设备改进，控制好HF气体进入密闭的HF腐蚀台腔体内的环境，达到可以得到最优化的可收集样本的硅片表面。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种用于硅片表面制样前的表面腐蚀装置，通过该装置，可以使硅片表面的状态最优化，不受当时室内温湿度的影响，确保下一步样品的收集。为实现上述目的，本技术采取以下技术方案：一种用于硅片表面制样前的表面腐蚀装置，该装置包括腐蚀腔体，该腐蚀腔体分别连接有真空泵、氮气源、HF容器、排气系统；其中氮气源经湿度控制器连接到该腐蚀腔体的氮气入口；HF容器经进气管路连接氮气源，经出气管路连接到腐蚀腔体的HF气体入口。其中，氮气源与HF容器之间设有氮气压力控制阀和流量控制阀，湿度控制器与腐蚀腔体之间设有流量控制阀。其中，与腐蚀腔体连接的真空泵、氮气源、HF容器、排气系统的管路上分别安装有阀门开关。其中，所述湿度控制器为超声波加湿器装置。本技术的优点在于：本技术利用抽真空和加湿技术，将本来环境的湿度影响去除，控制腔体内气体的湿度，不管洁净间内湿度如何，腔体内情况必然不受影响而且可控制，硅片表面的腐蚀情况相对稳定，有利于下一步用液滴对硅片疏水表面的扫描和金属杂质的收集。附图说明图1为本技术提供的表面腐蚀装置的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步说明，但并不意味着对本技术保护范围的限制。如图1所示，为本技术的表面腐蚀装置的结构示意图。其中，硅片台4上设置罩盖2形成腐蚀腔体1，罩盖2上设置有控制臂3。腐蚀腔体1分别连接真空泵8、氮气源、HF容器5和排气系统；其中，氮气源经湿度控制器6连接到该腐蚀腔体1的氮气入口1-1；HF容器5经进气管路连接氮气源，经出气管路连接到腐蚀腔体的HF气体入口1-2。其中，氮气源与HF容器5之间设有氮气压力控制阀7和流量控制阀MFC，湿度控制器6与腐蚀腔体1之间设有流量控制阀MFC。与腐蚀腔体1连接的真空泵、氮气源、HF容器、排气系统的管路上分别安装有阀门开关V1、V2、V3、V4、V5、V6。使用该表面腐蚀装置，首先将放入硅片的腐蚀腔体抽至接近真空，去除环境湿度对硅片的影响，然后将已经处理好控制了湿度HF气体(载气为氮气)通入腐蚀腔体内，达到可以得到最优化的可收集样本的硅片表面，便于下一步液滴扫描和样本收集。本技术所使用的材料均采用符合集成电路要求的高纯材料，耐酸腐，并且不会带来颗粒、金属沾污，如四氟材料或高分子聚乙稀材料。氮气均采用高纯气体。本技术中使用的真空泵为常见真空泵，将腔体内空气排出。湿度控制器为常见的超声波加湿器装置，根据湿度大小控制加湿情况，将氮气湿度控制在20％-40％之间，确保下一步HF气体可以很好地沉积在降温的硅片表面与硅片发生化学作用，并且不会有多余的汽雾在硅片表面形成水珠。多余气体经排气口1-4排入专门的酸排气管道。然后继续向密封的腐蚀腔体内通入氮气，以确保腔体内不再有HF汽雾，方可打开腐蚀腔体的罩盖取出硅片到下一个硅片扫描装置进行硅片表面的扫描和样本收集。该表面腐蚀装置的具体操作步骤为：第一步：将硅片放入腐蚀装置硅片台4的支撑柱上，关闭腐蚀腔体1的罩盖2，打开阀门V6与真空泵8，将腔体内空气抽走，过程控制在1到2分钟。第二步：关闭阀门V6与真空泵8，打开湿度控制器6与阀门V1，氮气自氮气入口1-3经过湿度控制器6，控制好湿度(在20％-40％之间)后进入密封的腐蚀腔体1内，待腔体内压力与外界一致时，关闭湿度控制器6与阀门V1，过程控制在1到2分钟；同时排气系统的阀门V5打开。第三步：打开阀门V3、V4，使氮气自氮气入口1-3经过压力控制阀7和流量控制阀MFC，进入HF容器内，将HF雾化送入腐蚀腔体内，同时硅片台下方使用常见的循环冷却水装置对硅片进行降温，使用温控器将温度控制在15℃左右。时间控制在5分钟到10分钟之间，在此过程中，确保总氮气压力不低于1000hPa；同时，由于HF的危险性，在氮气进入HF容器处，装一压力可靠性阀门，当此路氮气压力大于500hPa时，自动打开，进行排气(此步骤工艺和装置均为市场有销售的型号为：WSPSPAD-Fume的已有部分)。第四步：关闭阀门V3、V4，打开阀门V2，使氮气继续进入腔体，将腔体内残余的HF经排气孔排出，过程控制在6到8分钟即可。最后可打开腔体的罩盖，将硅片取本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于硅片表面制样前的表面腐蚀装置，其特征在于，该装置包括腐蚀腔体，该腐蚀腔体分别连接有真空泵、氮气源、HF容器、排气系统；其中氮气源经湿度控制器连接到该腐蚀腔体的氮气入口；HF容器经进气管路连接氮气源，经出气管路连接到腐蚀腔体的HF气体入口。

【技术特征摘要】
1.一种用于硅片表面制样前的表面腐蚀装置，其特征在于，该装置包括腐蚀
腔体，该腐蚀腔体分别连接有真空泵、氮气源、HF容器、排气系统；其中氮气源
经湿度控制器连接到该腐蚀腔体的氮气入口；HF容器经进气管路连接氮气源，经
出气管路连接到腐蚀腔体的HF气体入口。
2.根据权利要求1所述的用于硅片表面制样前的表面腐蚀装置，其特征在于，
氮气源与HF容器之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛方毓，程凤伶，刘斌，肖清华，
申请(专利权)人：有研半导体材料有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11