[实用新型]一种用于硅片表面制样前的表面腐蚀装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于硅片表面制样前的表面腐蚀装置，属于半导体技术领 域。

背景技术

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。

实用新型内容

本实用新型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，本实用新型采取以下技术方案：

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。

本实用新型的优点在于：

本实用新型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为本实用新型提供的表面腐蚀装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明，但并不意味着对本实用新型保护范 围的限制。