一種用于硅片表面制樣前的表面腐蝕裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用于硅片表面制樣前的表面腐蝕裝置，屬于半導體技術領域。
【背景技術】
[0002]硅片是集成電路中使用最廣泛的襯底材料，而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，需要對硅片進行金屬沾污測試，目的是確認硅片上的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。
[0003]在使用電感耦合等離子體質譜分析(ICP-MS)、X射線熒光分析(TXRF)等對金屬沾污的含量進行分析前，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，采用專用化學試劑通過液滴掃描法收集硅片表面雜質，制取待分析的樣本。
[0004]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(S12)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，便于下一步液滴掃描和收集。
[0005]由于部分潔凈間，對溫室度并沒有嚴格的要求，只是對潔凈度有要求，因此，在使用制樣設備過程中，我們發現環境的溫濕度，尤其是濕度對硅片表面制樣有很大影響。由于制氧設備的腐蝕臺采取對放置硅片的載物臺冷卻降溫，以達到使進入腐蝕臺腔體的氫氟酸氣體在硅片表面凝結，這就必須對HF腐蝕臺腔體內的濕度有一定的要求。如果濕度太低，HF沒有水汽的輔助，無法凝結在硅片表面，就無法進行下一步化學反應;如果濕度太大，由于放置硅片的載物臺溫度通常為12度左右，大量的水汽會在硅片表面形成多處水珠，直接影響到下一步的液滴掃描和收集。為此，我們需將設備改進，控制好HF氣體進入密閉的HF腐蝕臺腔體內的環境，達到可以得到最優化的可收集樣本的硅片表面。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的在于提供一種用于硅片表面制樣前的表面腐蝕裝置，通過該裝置，可以使硅片表面的狀態最優化，不受當時室內溫濕度的影響，確保下一步樣品的收集。
[0007]為實現上述目的，本實用新型采取以下技術方案:
[0008]—種用于硅片表面制樣前的表面腐蝕裝置，該裝置包括腐蝕腔體，該腐蝕腔體分別連接有真空栗、氮氣源、HF容器、排氣系統;其中氮氣源經濕度控制器連接到該腐蝕腔體的氮氣入口 ；HF容器經進氣管路連接氮氣源，經出氣管路連接到腐蝕腔體的HF氣體入口。
[0009]其中，氮氣源與HF容器之間設有氮氣壓力控制閥和流量控制閥，濕度控制器與腐蝕腔體之間設有流量控制閥。
[0010]其中，與腐蝕腔體連接的真空栗、氮氣源、HF容器、排氣系統的管路上分別安裝有閥門開關。
[0011 ]其中，所述濕度控制器為超聲波加濕器裝置。
[0012]本實用新型的優點在于:
[0013]本實用新型利用抽真空和加濕技術，將本來環境的濕度影響去除，控制腔體內氣體的濕度，不管潔凈間內濕度如何，腔體內情況必然不受影響而且可控制，硅片表面的腐蝕情況相對穩定，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。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型提供的表面腐蝕裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本實用新型做進一步說明，但并不意味著對本實用新型保護范圍的限制。
[0016]如圖1所示，為本實用新型的表面腐蝕裝置的結構示意圖。其中，硅片臺4上設置罩蓋2形成腐蝕腔體1，罩蓋2上設置有控制臂3。腐蝕腔體I分別連接真空栗8、氮氣源、HF容器5和排氣系統;其中，氮氣源經濕度控制器6連接到該腐蝕腔體I的氮氣入口 1-1; HF容器5經進氣管路連接氮氣源，經出氣管路連接到腐蝕腔體的HF氣體入口 1-2。其中，氮氣源與HF容器5之間設有氮氣壓力控制閥7和流量控制閥MFC，濕度控制器6與腐蝕腔體I之間設有流量控制閥MFC。與腐蝕腔體I連接的真空栗、氮氣源、HF容器、排氣系統的管路上分別安裝有閥門開關V1、V2、V3、V4、V5、V6。
[0017]使用該表面腐蝕裝置，首先將放入硅片的腐蝕腔體抽至接近真空，去除環境濕度對硅片的影響，然后將已經處理好控制了濕度HF氣體(載氣為氮氣)通入腐蝕腔體內，達到可以得到最優化的可收集樣本的硅片表面，便于下一步液滴掃描和樣本收集。
[0018]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。氮氣均采用高純氣體。
[0019]本實用新型中使用的真空栗為常見真空栗，將腔體內空氣排出。濕度控制器為常見的超聲波加濕器裝置，根據濕度大小控制加濕情況，將氮氣濕度控制在20 % -40 %之間，確保下一步HF氣體可以很好地沉積在降溫的硅片表面與硅片發生化學作用，并且不會有多余的汽霧在硅片表面形成水珠。多余氣體經排氣口 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罩蓋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。
[0020]該表面腐蝕裝置的具體操作步驟為:
[0021]第一步:將硅片放入腐蝕裝置硅片臺4的支撐柱上，關閉腐蝕腔體I的罩蓋2，打開閥門V6與真空栗8，將腔體內空氣抽走，過程控制在I到2分鐘。
[0022]第二步:關閉閥門V6與真空栗8，打開濕度控制器6與閥門VI，氮氣自氮氣入口1-3經過濕度控制器6，控制好濕度(在20%-40%之間)后進入密封的腐蝕腔體I內，待腔體內壓力與外界一致時，關閉濕度控制器6與閥門VI，過程控制在I到2分鐘；同時排氣系統的閥門V5打開。
[0023]第三步:打開閥門V3、V4，使氮氣自氮氣入口1-3經過壓力控制閥7和流量控制閥MFC，進入HF容器內，將HF霧化送入腐蝕腔體內，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15°C左右。時間控制在5分鐘到10分鐘之間，在此過程中，確保總氮氣壓力不低于100hPa;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，當此路氮氣壓力大于500hPa時，自動打開，進行排氣(此步驟工藝和裝置均為市場有銷售的型號為:WSPS PAD-Fume的已有部分)。
[0024]第四步: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。最后可打開腔體的罩蓋，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。
【主權項】
1.一種用于硅片表面制樣前的表面腐蝕裝置，其特征在于，該裝置包括腐蝕腔體，該腐蝕腔體分別連接有真空栗、氮氣源、HF容器、排氣系統；其中氮氣源經濕度控制器連接到該腐蝕腔體的氮氣入口；HF容器經進氣管路連接氮氣源，經出氣管路連接到腐蝕腔體的HF氣體入口。2.根據權利要求1所述的用于硅片表面制樣前的表面腐蝕裝置，其特征在于，氮氣源與HF容器之間設有氮氣壓力控制閥和流量控制閥，濕度控制器與腐蝕腔體之間設有流量控制閥。3.根據權利要求1所述的用于硅片表面制樣前的表面腐蝕裝置，其特征在于，與腐蝕腔體連接的真空栗、氮氣源、HF容器、排氣系統的管路上分別安裝有閥門開關。4.根據權利要求1所述的用于硅片表面制樣前的表面腐蝕裝置，其特征在于，所述濕度控制器為超聲波加濕器裝置。
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于硅片表面制樣前的表面腐蝕裝置。該裝置包括腐蝕腔體，該腐蝕腔體分別連接有真空泵、氮氣源、HF容器、排氣系統；其中氮氣源經濕度控制器連接到該腐蝕腔體的氮氣入口；HF容器經進氣管路連接氮氣源，經出氣管路連接到腐蝕腔體的HF氣體入口。本實用新型利用抽真空和加濕技術，將本來環境的濕度影響去除，控制腔體內氣體的濕度，不管潔凈間內濕度如何，腔體內情況必然不受影響而且可控制，硅片表面的腐蝕情況相對穩定，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。
【IPC分類】H01L21/67
【公開號】CN205248242
【申請號】CN201521066290
【發明人】盛方毓, 程鳳伶, 劉斌, 肖清華
【申請人】有研半導體材料有限公司
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2015年12月18日