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(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種硅片表面制樣的腐蝕裝置的改進(jìn)，尤其適用于表面只有自然氧化膜的硅片。
背景技術(shù)：
硅片是集成電路中使用最廣泛的襯底材料，在半導(dǎo)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(duì)器件的影響也愈加突出。金屬沾污會(huì)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(wěn)定性。當(dāng)金屬沾污嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)形成霧狀缺陷(Haze)因此，我們需要對(duì)硅片進(jìn)行金屬沾污測試，目的是確認(rèn)硅片上金屬沾污是否在允許的范圍內(nèi)，以避免不合格品進(jìn)入隨后的加工程序中。在使用ICP-MS (電感耦合等離子體質(zhì)譜分析)、TXRF (X射線熒光分析)等對(duì)金屬沾污的含量進(jìn)行分析前，我們首先需要將硅片表面的金屬沾污雜質(zhì)收集起來，目前的收集方法主要分兩步進(jìn)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(zhì)，制取待分析的樣品。硅片表面的腐蝕是硅片表面制樣的關(guān)鍵步驟，會(huì)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(yīng)，而硅(Si)本身幾乎不被腐蝕，反應(yīng)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(huì)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(shí)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(jīng)過HF腐蝕過程后，仍無法很好的收集到表面金屬雜質(zhì)的樣本。因此，對(duì)于這樣的硅片，有必要在進(jìn)行腐蝕過程中，先使其表面形成致密氧化膜再進(jìn)行腐蝕，以方便后續(xù)中表面金屬雜質(zhì)的收集。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)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(duì)娃片疏水表面的掃描和金屬雜質(zhì)的收集。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)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(nèi)設(shè)有硅片臺(tái)(4)及通臭氧或氮?dú)馊肟?1-1)、由氮?dú)庾鳛檩d體的HF氣體入口(1-2)、以及排氣口(1-4)，還包括外設(shè)的HF容器(5)，通臭氧或氮?dú)獾娜肟?1-1)串接閥門V2、流量調(diào)節(jié)閥MFC1, MFC1的另一端接三通，三通的一端接氮?dú)夤苈?，三通的另一端接臭氧管路的出□。臭氧管路中包括臭氧發(fā)生器出)，臭氧發(fā)生器為氧氣經(jīng)紫外線照射而形成臭氧的臭氧發(fā)生器。所述的由氮?dú)庾鳛檩d體的HF氣體入口管路中設(shè)有流量調(diào)節(jié)閥MFC2及氮?dú)鈮毫刂崎yV6。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(shè)備(型號(hào)為WSPS PAD-Fume廠家=GeMeTec)。本實(shí)用新型中所述的臭氧管路是在氮?dú)夤苈方又罬FC1端并聯(lián)一臭氧管路。該裝置首先利用臭氧(O3)的強(qiáng)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(jìn)行有效的腐蝕，達(dá)到便于下一步液滴掃描和樣本收集的目的。本實(shí)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(huì)帶來顆粒、金屬沾污。如四氟材料或高分子聚乙稀材料。氮?dú)馀c氧氣均采用高純氣體。 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)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(jìn)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(duì)硅片疏水表面的掃描和金屬雜質(zhì)的收集。

圖I :本實(shí)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(tái)的俯視圖圖3 :圖I中的臭氧發(fā)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?dú)馊肟冢?-2為由氮?dú)庾鳛檩d體的HF氣體入口，1-4為排氣口，4為硅片臺(tái)，硅片臺(tái)設(shè)有承載硅片柱4-1 (共3個(gè))，5為HF容器，6為臭氧發(fā)生器，6-1為紫外線燈管，V6為氮?dú)鈮毫刂崎y。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(shí)施方式
本裝置包括腐蝕腔體I及蓋罩2，腔體設(shè)有臭氧或氮?dú)馊肟?1-1、由氮?dú)庾鳛檩d體的HF氣體入口 1-2、以及排氣口 1-4，硅片臺(tái)4。本實(shí)用新型中使用的臭氧是常見的紫外線照射的方法產(chǎn)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(jìn)入密封的腐蝕腔體內(nèi)，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?dú)鈱浞?HF)汽霧帶入腐蝕腔體內(nèi)，硅片臺(tái)下方同時(shí)進(jìn)行降溫，使HF汽霧能夠很好的在硅片表面凝結(jié)反應(yīng)，更好的將氧化膜腐蝕掉，多于氣體經(jīng)排氣孔1-4排入專門的酸排氣管道。然后繼續(xù)向密封的腐蝕腔體內(nèi)通入氮?dú)猓源_保腔體內(nèi)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(gè)硅片掃描裝置進(jìn)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(tái)的支撐柱上，再關(guān)閉腐蝕腔體的蓋子，打開閥門V1、V2，使氧氣進(jìn)入臭氧發(fā)生器，產(chǎn)生的臭氧經(jīng)過流量控制器和閥門V2進(jìn)入腔體，同時(shí)排氣系統(tǒng)的閥門V5打開，過程控制在3到5分鐘；第二步關(guān)閉閥門V1、V2，打開閥門V3、V4，使氮?dú)饨?jīng)過壓力控制閥和流量控制，一部份進(jìn)入HF容器內(nèi)，HF濃度為38 %，將HF霧化送入腐蝕腔體內(nèi)，另一部分經(jīng)過串聯(lián)的閥門V3、V4將HF容器內(nèi)產(chǎn)生的HF汽霧經(jīng)管路帶入腔體，同時(shí)硅片臺(tái)下方使用常見的循環(huán)冷卻水裝置對(duì)硅片進(jìn)行降溫，使用溫控器將溫度控制在14°C -16°C，時(shí)間控制在10分鐘到15分鐘之間，在此過程中，確?？偟?dú)鈮毫Σ坏陀贗OOOhPa ;同時(shí)，由于HF的危險(xiǎn)性，在氮?dú)膺M(jìn)入HF容器處，裝一壓力可靠性閥門V7，當(dāng)此路氮?dú)鈮毫Υ笥?00hPa時(shí)，自動(dòng)打開，進(jìn)行排氣(本步驟采用已有的型號(hào)為WSPS PAD-Fume設(shè)備中的這一步驟)。第三步關(guān)閉閥門V3、V4，打開閥門V2，使氮?dú)饫^續(xù)進(jìn)入腔體，將腔體內(nèi)殘余的HF經(jīng)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(gè)硅片掃描裝置進(jìn)行硅片表面的掃描和樣本收集。
權(quán)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(nèi)設(shè)有硅片臺(tái)(4)及通臭氧或氮?dú)馊肟?1-1)、由氮?dú)庾鳛檩d體的HF氣體入口(1-2)、以及排氣口(1-4)，還包括外設(shè)的HF容器(5)，其特征在于通臭氧或氮?dú)獾娜肟?1-1)串接閥門V2、流量調(diào)節(jié)閥MFC1, MFC1的另一端接三通，三通的一端接氮?dú)夤苈?，三通的另一端接臭氧管路的出口?br> 2.根據(jù)權(quán)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(fā)生器出)，臭氧發(fā)生器為氧氣經(jīng)紫外線照射而形成臭氧的臭氧發(fā)生器。
3.根據(jù)權(quán)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?dú)庾鳛檩d體的HF氣體入口管路中設(shè)有流量調(diào)節(jié)閥MFC2及氮?dú)鈮毫刂崎yV6。
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(nèi)設(shè)有硅片臺(tái)(4)及通臭氧或氮?dú)馊肟?1-1)、由氮?dú)庾鳛檩d體的HF氣體入口(1-2)、以及排氣口(1-4)，還包括外設(shè)的HF容器(5)，所述的通臭氧或氮?dú)獾娜肟?1-1)串接閥門V2、流量調(diào)節(jié)閥MFC1，MFC1的另一端接三通，三通的一端接氮?dú)夤苈?，三通的另一端接臭氧管路的出口。本?shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)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(jìn)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(duì)硅片疏水表面的掃描和金屬雜質(zhì)的收集，裝置結(jié)構(gòu)緊湊，易操作，效果好。
文檔編號(hào)H01L21/306GK202434471SQ201120521680
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者馮泉林, 盛方毓, 閆志瑞 申請(qǐng)人:有研半導(dǎo)體材料股份有限公司