一种能够调节内外压差的气相腐蚀腔体及利用其进行气相腐蚀的方法技术

本发明专利技术公开一种具有能够调节内外压差的气相腐蚀腔体，包括上部腔体、下部腔体和升降控制装置，所述升降控制装置与所述上部腔体相连接，控制所述上部腔体的上下移动，所述下部腔体固定，在所述下部腔体设置有腔体进气口和腔体出气口，其中还包括：腔体抽力控制装置，其与所述下部腔体的所述腔体出气口相连接，对气相腐蚀腔体的内外压差进行调节。本发明专利技术公开的能够调节内外压差的气相腐蚀腔体，能够保持腔体内外压力的平衡，保护非金属材质的腔体免受毁损。本发明专利技术还公开一种利用能够调节内外压差的气相腐蚀腔体对晶圆进行气相腐蚀的方法。

A gas phase corrosion cavity which can regulate the internal and external pressure difference and the method of using it for gas corrosion

The invention discloses a can regulate the pressure difference between the inner and outer gas phase corrosion cavity, the upper cavity and the lower cavity, including lifting control device, wherein the lifting control device and the upper part of the cavity is connected with the upper control cavity moves up and down, the lower cavity is fixed on the lower cavity is arranged the cavity cavity inlet and outlet, which also includes a cavity pumping power control device, and the lower cavity of the cavity outlet is connected to the gas phase corrosion cavity inside and outside pressure adjustment. The invention discloses a gas corrosion cavity which can regulate the difference between inside and outside pressure, which can maintain the balance of pressure inside and outside the cavity, and protect the cavity of non metallic material from being damaged. The invention also discloses a method for the gas phase corrosion of the wafer by using the gas phase corrosion cavity which can regulate the internal and external pressure difference.

【技术实现步骤摘要】
一种能够调节内外压差的气相腐蚀腔体及利用其进行气相腐蚀的方法
本专利技术涉及半导体制造设备领域，尤其涉及一种能够调节内外压差的气相腐蚀腔体。
技术介绍
近年来，人们常以气相腐蚀的方式(利用气相的氟化氢)腐蚀氧化硅。相比于液相方式的腐蚀，气相腐蚀有很多优点：1、无粘连的释放微机电系统器件；2、因为不受表面张力的影响，反应物的扩散能力比液相时高4个数量级，所以化学反应更容易进行；3、对各种材料的兼容性，如铝、氧化铝、光刻胶等；4、因为通常是在真空下使用，所以可以作为一个表面预清洗模块集成在模块化组合设备上，如物理气相沉积机台等。氟化氢气相腐蚀不仅在微机电系统器件的制备上使用，也作为表面预处理腔集成在气相分解金属沾污收集系统(VaporPhaseDecomposition：VPD)。在气相分解金属沾污收集系统中，氟化氢气相腐蚀腔体上发生如下化学反应，使体硅表面的自然氧化层以气相腐蚀的方式分解消耗，留下由疏水的硅氢键(Si－H)所形成的表面，以便用特制的液体扫描液把沾污收集。4HF(气)+SiO2(固)→SiF4(气)↑+2H2O根据氟化氢源是否含水vaporHF机台可分为:1.无水HF源机台，用的是纯度为99.99％>以上的氟化氢气体；2.含水气相氟化氢机台(HF－H2O系统)。因为考虑到使用成本，相比昂贵的无水氟化氢气体(5N或以上纯度)，主流的VPD机台配置的是含水氟化氢源系统。除非是高端应用必须采用无水氟化氢机台(如几百万组微镜阵列)。一般情况下考虑到使用成本，在工艺要求不太高的都是基于含水HF源的机台，尤其是在VPD市场。这里我们只考虑含水HF源的机台和它的氟化氢气相腐蚀腔体(以后简称vHF腔体)及从此延伸的气相腐蚀腔体。因为氟化氢的剧毒性，每次工艺完成后开腔前需要反复吹扫腔体内的尾气，如HF、SiF4等含氟剧毒气体。通常的做法是往腔体内通入高流量的氮气，然后用排风或者真空泵等形式从腔体抽出，这种氮气吹扫过程需要重复几次保证腔体内无含氟尾气残留。氟化氢和水可以形成二元共沸物，所以通常的平和的吹扫很难从腔体里完全清出氟化氢残留，尤其是湿润的腔体中。出于安全考虑，一般氮气吹扫会把其流量计(MFC)开到最大，并增加吹扫次数，而且腔体开腔时氟浓度由设置在腔体旁边的特气浓度传感器监控，让其传感器检测底线选定依据时间加权平均(TimeWeightedAverage:TWA)标准而不超过3ppm。因为含水氟化氢源形成的气相氟化氢是有腐蚀性的，所以它所接触的管路、接口及腔体是必须是防腐的。一般考虑到加工难度及后期维护成本，气相氟化氢腔体及管路是用兼容它的塑料材质的。因为这些塑料材质相比金属缺少韧性和机械强度，所以充气、抽气时必须严谨的考虑腔体内外压差使它不宜超过塑料材质腔体所承受范围之外。通常对腔体来说，气相氟化氢工艺刚刚结束切换到氮气吹扫步骤和氮气吹扫完成准备打开腔体是内外压差失衡风险最大的时候。一般气相氟化氢腐蚀工艺时需要通入低流量的气相氟化氢气体，如果腔体内外保持恒定压差，从腔体里抽出的尾气流量必须与进气量一致。前面已经提及吹扫的时候需要高流量的氮气。因为腔体内进气量会增加一到两个数量级，所以尾气抽气量也需要相应增加去平衡腔体内外压差。通常简单依赖压力传感器或者压差传感器、真空泵或者排风很难在短时间内控制腔体内压腔剧增或者剧减，所以相比金属材质的腔体塑料材质的容错率并不高。一般避免腔体内压力剧增、剧减的方法是减缓其剧烈变化，也就是延长进气、抽气时间，最终导致整个工艺时间的增加而会损失一些产能。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述技术问题而提供一种具有能够调节内外压差的气相腐蚀腔体，包括上部腔体、下部腔体和升降控制装置，所述升降控制装置与所述上部腔体相连接，控制所述上部腔体的上下移动，所述下部腔体固定，在所述下部腔体设置有腔体进气口和腔体出气口，其中还包括：腔体抽力控制装置，其与所述下部腔体的所述腔体出气口相连接，对气相腐蚀腔体的内外压差进行调节。本专利技术的能够调节内外压差的气相腐蚀腔体中，优选为，所述腔体抽力控制装置包括吸气口、排气口、以及流量控制机构。本专利技术的能够调节内外压差的气相腐蚀腔体中，优选为，所述腔体抽力控制装置的所述流量控制机构包括气体挡板、挡板旋转驱动模块、气体压力或者腔体内外压差检测模块、气体流量检测模块、和控制模块。本专利技术的能够调节内外压差的气相腐蚀腔体中，优选为，所述下部腔体设置的所述腔体进气口和/或所述腔体出气口有多个，所述腔体抽力控制装置的所述吸气口和/或所述排气口有多个。本专利技术的能够调节内外压差的气相腐蚀腔体中，优选为，所述下部腔体设置的多个所述腔体出气口分别与所述腔体抽力控制装置的多个所述吸气口通过软管连接。本专利技术的能够调节内外压差的气相腐蚀腔体中，优选为，所述上部腔体与所述下部腔体的材质为全氟烷氧基树脂(PFA)、聚四氟乙烯(PTFE)、乙烯四氟乙烯(ETFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚偏氟乙稀(PVDF)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚醚醚酮(PEEK)的一种或多种的组合。本专利技术的能够调节内外压差的气相腐蚀腔体中，优选为，所通入的气相源为氟化氢(HF)、氯化氢(HCl)、溴化氢(HBr)、碘化氢(HI)、二氟化氙(XeF2)的一种或者几种的组合。本专利技术的能够调节内外压差的气相腐蚀腔体中，优选为，所述所述升降控制装置包括驱动装置和位移传感器，所述驱动装置是气缸或电缸，所述位移传感器是光学传感器或接近传感器。本专利技术还提供一种晶圆气相腐蚀方法，利用能够调节内外压差的气相腐蚀腔体对晶圆进行气相腐蚀，其中，具有：晶圆加载步骤，利用晶圆运载机械手将晶圆载置在气相腐蚀腔体的下部腔体的晶圆载置台上，关闭气相腐蚀腔体，形成密闭的气相腐蚀空间；气相腐蚀步骤，开启抽气系统，使密闭的腐蚀腔体内部的气体压强相对于外部环境呈现一定的负压，通入气相的腐蚀性气体，并使腔体抽力控制装置的一部分吸气口处于开启状态，从而使气相腐蚀腔体内部的压力保持在一定负压，对晶圆进行气相腐蚀；腔体清扫步骤，交替进行氮气的通入和关闭，相应地通过操作腔体抽力控制装置在高抽力和低抽力间来回切换，对晶圆腐蚀工艺完成后的气相腐蚀腔体反复多次进行清扫，清除气相腐蚀腔体内残留的腐蚀性气体；以及晶圆卸载步骤，停止氮气通入或降低通入氮气的流量，并降低腔体内的负压值，利用运载晶圆的机械手将完成腐蚀工艺后的晶圆从气相腐蚀腔体取出。本专利技术的晶圆气相腐蚀方法中，优选为所述腔体清扫步骤包括：氮气通入子步骤，向气相腐蚀腔体内通入清扫用的氮气；高抽力清扫子步骤，当腔体外与腔体内的压差值低于第一压差值时，使腔体抽力控制装置的所有吸气口均处于开启状态；停止氮气通入子步骤，在向气相腐蚀腔体内通入氮气的时间达到规定时间后，停止向气相腐蚀腔体内通入氮气；低抽力清扫子步骤，在停止通入氮气的情况下，使腔体抽力控制装置的仅一部分吸气口处于开启状态从而以低抽力继续进行抽气，从而使腔体外与腔体内的压差值处于所述第一压差值和所述第二压差值之间；气体压力判断子步骤，在判断为腔体外与腔体内的压差值达到比所述第一压差值更大的第二压差值即塑料腔体能承受的最大负压的情况下，返回所述氮气通入子步骤，使腔体内外压差值降低于第二压差值，否则继续停留在所述低抽力清扫子步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有能够调节内外压差的气相腐蚀腔体，包括上部腔体、下部腔体和升降控制装置，所述升降控制装置与所述上部腔体相连接，控制所述上部腔体的上下移动，所述下部腔体固定，在所述下部腔体设置有腔体进气口和腔体出气口，其特征在于，还包括：腔体抽力控制装置，其与所述下部腔体的所述腔体出气口相连接，对气相腐蚀腔体的内外压差进行调节。

【技术特征摘要】
1.一种具有能够调节内外压差的气相腐蚀腔体，包括上部腔体、下部腔体和升降控制装置，所述升降控制装置与所述上部腔体相连接，控制所述上部腔体的上下移动，所述下部腔体固定，在所述下部腔体设置有腔体进气口和腔体出气口，其特征在于，还包括：腔体抽力控制装置，其与所述下部腔体的所述腔体出气口相连接，对气相腐蚀腔体的内外压差进行调节。2.根据权利要求1所述的能够调节内外压差的气相腐蚀腔体，其特征在于，所述腔体抽力控制装置包括吸气口、排气口、以及流量控制机构。3.根据权利要求2所述的能够调节内外压差的气相腐蚀腔体，其特征在于，所述腔体抽力控制装置的所述流量控制机构包括气体挡板、挡板旋转驱动模块、气体压力或者腔体内外压差检测模块、气体流量检测模块、和控制模块。4.根据权利要求2或3所述的能够调节内外压差的气相腐蚀腔体，其特征在于，在所述下部腔体设置的所述腔体进气口和/或所述腔体出气口有多个，所述腔体抽力控制装置的所述吸气口和/或所述排气口有多个。5.根据权利要求2或3所述的能够调节内外压差的气相腐蚀腔体，其特征在于，在所述下部腔体设置的多个所述腔体出气口分别与所述腔体抽力控制装置的多个所述吸气口通过软管连接。6.根据权利要求1所述的能够调节内外压差的气相腐蚀腔体，其特征在于，所述上部腔体与所述下部腔体的材质为全氟烷氧基树脂(PFA)、聚四氟乙烯(PTFE)、乙烯四氟乙烯(ETFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚偏氟乙稀(PVDF)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚醚醚酮(PEEK)的一种或多种的组合。7.根据权利要求1所述的能够调节内外压差的气相腐蚀腔体，其特征在于，所通入的气相源为氟化氢(HF)、氯化氢(HCl)、溴化氢(HBr)、碘化氢(HI)、二氟化氙(XeF2)的一种或者几种的组合。8.根据权利要求1所述的能够调节内外压差的气相腐蚀腔体，其特征在于，所述所述升降控制装置包括驱动装置和位移传感器，所述驱动装置是气缸或电缸，所述位移传感器是光学传感器或接近传感器。...

【专利技术属性】
技术研发人员：许开东，
申请(专利权)人：江苏鲁汶仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32