專利名稱：一種用于硅片表面制樣的表面處理及腐蝕裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種硅片表面制樣的腐蝕裝置的改進，尤其適用于表面只有自然氧化膜的硅片。
背景技術：
硅片是集成電路中使用最廣泛的襯底材料，在半導體的加工工藝中有超過50%的成品損失率是由硅表面的污染所造成的，伴隨著電路集成度的日益提高，單元圖形尺寸日益微型化，污染物對器件的影響也愈加突出。金屬沾污會破壞薄氧化層的完整性、增加漏電流密度、減少少子壽命，影響MOS器件的穩定性。當金屬沾污嚴重時，還會形成霧狀缺陷(Haze)因此，我們需要對硅片進行金屬沾污測試，目的是確認硅片上金屬沾污是否在允許的范圍內，以避免不合格品進入隨后的加工程序中。在使用ICP-MS (電感耦合等離子體質譜分析)、TXRF (X射線熒光分析)等對金屬沾污的含量進行分析前，我們首先需要將硅片表面的金屬沾污雜質收集起來，目前的收集方法主要分兩步進行首先，腐蝕硅片表面的氧化膜，使硅片表面呈疏水性；然后，通過液滴掃描法收集雜質，制取待分析的樣品。硅片表面的腐蝕是硅片表面制樣的關鍵步驟，會影響下一步待分析樣本的收集，其原理是利用氫氟酸(HF)與硅片表面氧化膜(SiO2)反應，而硅(Si)本身幾乎不被腐蝕，反應方程式為Si02+4HF = SiF4丨+2H20。在腐蝕過程中，附著在自然氧化膜上的表面金屬會溶于表面生成的水膜之中，硅片表面亦呈疏水性，便于了下一步液滴掃描和收集。在實際操作中，由于有些硅片表面的自然氧化膜極薄，尤其是剛完成的外延片，幾乎沒有氧化膜，這就造成即使經過HF腐蝕過程后，仍無法很好的收集到表面金屬雜質的樣本。因此，對于這樣的硅片，有必要在進行腐蝕過程中，先使其表面形成致密氧化膜再進行腐蝕，以方便后續中表面金屬雜質的收集。
發明內容本實用新型目的是提供一種硅片表面制樣的表面處理及腐蝕裝置，本裝置有利于下一步用液滴對娃片疏水表面的掃描和金屬雜質的收集。為達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案這種用于硅片表面制樣的表面處理及腐蝕裝置包括腐蝕腔體(I)、蓋罩(2)，腔體內設有硅片臺(4)及通臭氧或氮氣入口(1-1)、由氮氣作為載體的HF氣體入口(1-2)、以及排氣口(1-4)，還包括外設的HF容器(5)，通臭氧或氮氣的入口(1-1)串接閥門V2、流量調節閥MFC1, MFC1的另一端接三通，三通的一端接氮氣管路，三通的另一端接臭氧管路的出□。臭氧管路中包括臭氧發生器出)，臭氧發生器為氧氣經紫外線照射而形成臭氧的臭氧發生器。所述的由氮氣作為載體的HF氣體入口管路中設有流量調節閥MFC2及氮氣壓力控制閥V6。本腐蝕裝置中，腐蝕腔體I及蓋罩2，HF容器5，以及相連管道的部分系利用市場銷售的已有設備(型號為WSPS PAD-Fume廠家=GeMeTec)。本實用新型中所述的臭氧管路是在氮氣管路接至MFC1端并聯一臭氧管路。該裝置首先利用臭氧(O3)的強氧化性，迅速將硅片表面形成致密的氧化膜，再將表面氧化膜進行有效的腐蝕，達到便于下一步液滴掃描和樣本收集的目的。本實用新型所使用的材料均采用符合集成電路要求的高純材料，耐酸腐，并且不會帶來顆粒、金屬沾污。如四氟材料或高分子聚乙稀材料。氮氣與氧氣均采用高純氣體。 本實用新型的優點是先利用臭氧將硅片表面先形成致密的氧化膜，再將表面氧化膜進行有效的腐蝕，并使硅片表面呈疏水性，這樣才有利于下一步用液滴對硅片疏水表面的掃描和金屬雜質的收集。
圖I :本實用新型提供的表面處理及腐蝕裝置示意圖圖2 :圖I腐蝕腔體硅片臺的俯視圖圖3 :圖I中的臭氧發生器示意圖圖I、圖2、圖3中，I為腐蝕腔體，2為蓋罩，3為罩蓋的控制臂，1-1為腔體的臭氧或氮氣入口，1-2為由氮氣作為載體的HF氣體入口，1-4為排氣口，4為硅片臺，硅片臺設有承載硅片柱4-1 (共3個)，5為HF容器，6為臭氧發生器，6-1為紫外線燈管，V6為氮氣壓力控制閥。Vl、V2、V3、V4、V5為閥門，MFC1、MFC2為流量控制閥，V7為壓力可靠性閥門。
具體實施方式
本裝置包括腐蝕腔體I及蓋罩2，腔體設有臭氧或氮氣入口 1-1、由氮氣作為載體的HF氣體入口 1-2、以及排氣口 1-4，硅片臺4。本實用新型中使用的臭氧是常見的紫外線照射的方法產生，采用波長\ = 185nm的紫外光的燈管，照射氧氣分子(O2)分解并聚合成臭氧(O3)。臭氧進入密封的腐蝕腔體內，與硅片表面接觸，迅速將硅片表面氧化成致密的氧化膜，然后再用氮氣將氫氟酸(HF)汽霧帶入腐蝕腔體內，硅片臺下方同時進行降溫，使HF汽霧能夠很好的在硅片表面凝結反應，更好的將氧化膜腐蝕掉，多于氣體經排氣孔1-4排入專門的酸排氣管道。然后繼續向密封的腐蝕腔體內通入氮氣，以確保腔體內不再有HF汽霧，方可打開腐蝕腔體的蓋子取出硅片到下一個硅片掃描裝置進行硅片表面的掃描和樣本收集。具體操作步驟第一步將硅片放入腐蝕裝置硅片臺的支撐柱上，再關閉腐蝕腔體的蓋子，打開閥門V1、V2，使氧氣進入臭氧發生器，產生的臭氧經過流量控制器和閥門V2進入腔體，同時排氣系統的閥門V5打開，過程控制在3到5分鐘；第二步關閉閥門V1、V2，打開閥門V3、V4，使氮氣經過壓力控制閥和流量控制，一部份進入HF容器內，HF濃度為38 %，將HF霧化送入腐蝕腔體內，另一部分經過串聯的閥門V3、V4將HF容器內產生的HF汽霧經管路帶入腔體，同時硅片臺下方使用常見的循環冷卻水裝置對硅片進行降溫，使用溫控器將溫度控制在14°C -16°C，時間控制在10分鐘到15分鐘之間，在此過程中，確保總氮氣壓力不低于IOOOhPa ;同時，由于HF的危險性，在氮氣進入HF容器處，裝一壓力可靠性閥門V7，當此路氮氣壓力大于500hPa時，自動打開，進行排氣(本步驟采用已有的型號為WSPS PAD-Fume設備中的這一步驟)。第三步關閉閥門V3、V4，打開閥門V2，使氮氣繼續進入腔體，將腔體內殘余的HF經排氣孔排出，過程控制在6到8分鐘即可。最后可打開腔體的蓋子，將硅片取出到下一個硅片掃描裝置進行硅片表面的掃描和樣本收集。
權利要求1.一種用于硅片表面制樣的表面處理及腐蝕裝置，它包括腐蝕腔體(I)、蓋罩(2)，腔體內設有硅片臺(4)及通臭氧或氮氣入口(1-1)、由氮氣作為載體的HF氣體入口(1-2)、以及排氣口(1-4)，還包括外設的HF容器(5)，其特征在于通臭氧或氮氣的入口(1-1)串接閥門V2、流量調節閥MFC1, MFC1的另一端接三通，三通的一端接氮氣管路，三通的另一端接臭氧管路的出口。
2.根據權利要求I所述的一種用于硅片表面制樣的表面處理及腐蝕裝置，其特征在于臭氧管路中包括臭氧發生器出)，臭氧發生器為氧氣經紫外線照射而形成臭氧的臭氧發生器。
3.根據權利要求I所述的一種用于硅片表面制樣的表面處理及腐蝕裝置，其特征在于所述的由氮氣作為載體的HF氣體入口管路中設有流量調節閥MFC2及氮氣壓力控制閥V6。
專利摘要一種用于硅片表面制樣的表面處理及腐蝕裝置，它包括腐蝕腔體(1)、蓋罩(2)，腔體內設有硅片臺(4)及通臭氧或氮氣入口(1-1)、由氮氣作為載體的HF氣體入口(1-2)、以及排氣口(1-4)，還包括外設的HF容器(5)，所述的通臭氧或氮氣的入口(1-1)串接閥門V2、流量調節閥MFC1，MFC1的另一端接三通，三通的一端接氮氣管路，三通的另一端接臭氧管路的出口。本實用新型的優點是本裝置可利用臭氧將硅片表面先形成致密的氧化膜，再將表面氧化膜進行有效的腐蝕，并使硅片表面呈疏水性，有利于下一步用液滴對硅片疏水表面的掃描和金屬雜質的收集，裝置結構緊湊，易操作，效果好。
文檔編號H01L21/306GK202434471SQ201120521680
公開日2012年9月12日 申請日期2011年12月14日 優先權日2011年12月14日
發明者馮泉林, 盛方毓, 閆志瑞 申請人:有研半導體材料股份有限公司