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一種雙控溫氫氟酸氣相刻蝕裝置的製作方法

2023-05-08 06:12:41 1

專利名稱:一種雙控溫氫氟酸氣相刻蝕裝置的製作方法
技術領域:
本發明涉及雙控溫氫氟酸氣相刻蝕裝置,特別是一種對反應體和矽片襯底的溫度分別可 控的刻蝕裝置。
背景技術:
在半導體器件的製造過程中,矽片表面圖形的形成主要依靠光刻和刻蝕兩大模塊。光刻 的目的是在矽片表面形成所需的光刻膠圖形,刻蝕則緊接其後精確地將光刻膠的圖形轉移到 襯底或襯底上的薄膜層上。 一般來說刻蝕包括幹法刻蝕和溼法刻蝕兩種主要刻蝕方法。幹法 刻蝕就是利用氣體放電產生等離子來進行薄膜移出的刻蝕技術,其缺點是產生刻蝕損傷且價 格昂貴。而溼法刻蝕是傳統考試方法,就是把矽片浸泡在一定的化學試劑或試劑溶液中,使 沒有被抗蝕劑掩蔽的那一部分薄膜表面與試劑發生化學反應而被除去,其缺點是化學反應的 各向異性較差,而且刻蝕後薄膜和微結構存在殘餘應力從而導致薄膜和微結構粘連在一起。 為了解決了這個問題,在1998年第64期的《Sensors and Actuators A》上27到32頁中的 《Characterization of anhydrous HF gas-phase etching with CH30H for sacrificial oxide removal》 一文中,Jong Hyun Lee等人設計搭建了一種用於氫氟酸氣相刻蝕的裝置。
如圖l所示Jong Hyun Lee等人設計的裝置結構包括反應腔、氣體輸送系統、真空排氣、 質譜儀和主控制器。反應腔由鋁製成,表面覆蓋一層防腐蝕的聚四氟乙烯膜。氟化氫和其他 氣體通過質量流控制器後再通過噴頭進入反應腔。可以加熱途中粗線部分降低凝結程度。無 水氟化氫的流速由質量流控制器控制,其他氣體(如甲醇或者異丙醇)通過注射氮氣載體進 入擴散器來控制。針型閥控制擴散器的氣壓,乾燥泵用來保護鋁製反應腔免受腐蝕性氣體腐 蝕。質譜儀用來定量分析氣體含量並觀察刻蝕過程中的副產品。但是此裝置由幾大部分搭建 而成,過於複雜。

發明內容
本發明的目的在於針對現有技術存在的不足和缺陷,提供一種體積小、結構簡單,便於 操作的雙控溫氫氟酸氣相刻蝕裝置。 本發明的技術方案如下.-
一種雙控溫氫氟酸氣相刻蝕裝置,其特徵在於該裝置含有支架9、反應腔體2、設置在 反應腔體內的樣品臺4、控溫液體腔室5、加熱裝置以及控制顯示裝置;所述的反應腔體由反 應腔體上蓋和球狀壁兩部分組成;所述的控溫液體腔室5上設有傳輸通道,所述的樣品臺4 通過傳輸管道與控溫液體腔室5相連通;所述的加熱裝置由分別設置在反應腔室和控溫液體 腔室下部的反應腔加熱裝置7a和控溫液體腔加熱裝置7b組成;所述的控制顯示裝置由反應 腔體控制顯示裝置8a和控溫液體腔室控制顯示裝置8b組成;反應腔體上蓋通過反應腔轉軸
3與所述的支架和球狀壁鉸鏈,控溫液體腔室5通過控溫液體腔轉軸6與所述的支架鉸鏈。
本發明所所述的加熱裝置採用電熱套。
本發明具有以下優點及突出性效果本發明由於可以對反應腔體和控溫液體腔室分別加 熱,能同時控制反應氣體參數和樣品上本地工作溫度,從而有效和靈活地控制和選擇氫氟酸 氣相刻蝕速度和刻蝕質量,滿足特殊結構的微米納米加工要求。同時由於反應腔體通過反應 腔轉軸3打開,樣品臺4和控溫液體腔室5可以繞控溫液體腔轉軸6旋轉,因此,具有結構 簡單,操作方便等優點。


圖l為現有技術的氫氟酸氣相刻蝕裝置的結構示意圖。
圖2為本發明提供的雙控溫氫氟酸氣相刻蝕裝置實施例的剖視圖。
圖中l一反應腔蓋;2 —反應腔體;3 —反應腔轉軸;4一樣品臺;5 —控溫液體腔室;6 一控溫液體腔轉軸;7a —反應腔體加熱裝置;7b-控溫液體腔室加熱裝置;8a—反應腔體控制 顯示裝置;8b-控溫液體腔室控制顯示裝置;9-支架;10-控溫液體腔室蓋。
具體實施例方式
下面結合附圖,進一步詳細說明本發明的具體結構、工作原理和工作過程。
參見圖2。本發明的氫氟酸氣相刻蝕裝置包括含有支架9、反應腔體2、設置在反應腔體 內的樣品臺4、反應腔體上蓋l、控溫液體腔室5、加熱裝置以及控制顯示裝置;所述的控溫 液體腔室5上設有傳輸通道,所述的樣品臺4通過傳輸管道與控溫液體腔室5相連通;所述 的加熱裝置由分別設置在反應腔和控溫液體腔下部的反應腔加熱裝置7a和控溫液體腔加熱 裝置7b組成;反應腔上蓋通過反應腔轉軸3與所述的支架鉸鏈,控溫液體腔室5通過控溫液 體腔轉軸6與所述的支架鉸鏈;所述的控制顯示裝置由反應腔體控制顯示裝置8a和控溫液體 腔室控制顯示裝置8b組成。
反應腔蓋1可以通過轉軸打開。樣品臺4通過傳輸管道和控溫液體腔室5相連,可以通過 控溫液體腔轉軸6打開。反應腔體的球壁及反應腔蓋l形成了反應腔體,待刻蝕的矽片放置 在樣品臺4上,樣品臺懸在反應腔體2內,其臺底面保持在液面以上。
在本實施例中,加熱裝置選用電熱套設備,該電熱套設備包括電熱套7。而控制器和顯 示部分選用了北京崑崙海岸傳感技術中心的KSC系列PID智能調節儀。其中,控制器通過PID 智能調節儀控制電熱套的溫度,電熱套實時反饋當前溫度到控制器中,顯示部分用於設定加 熱溫度並實時顯示電熱套的當前溫度。本實例選用的電熱套裝置,支持0°C-6CTC的溫度範圍。
使用時打開反應腔蓋l,轉動控溫液體腔轉軸6,將氫氟酸倒入反應腔體2內,然後把矽 片裝在樣品臺4上,合上反應腔蓋l,打開控溫液體腔室蓋10裝入水。對反應腔體2和控溫 液體腔室5分別加熱,控制氫氟酸的揮發速度,通過測量不同溫度下的氫氟酸氣相刻蝕速度 可以更加準確的控制刻蝕時間從而得到更好刻蝕結果。
權利要求
1. 一種雙控溫氫氟酸氣相刻蝕裝置,其特徵在於該裝置含有支架(9)、反應腔體(2)、設置在反應腔體內的樣品臺(4)、控溫液體腔室(5)、加熱裝置以及控制顯示裝置;所述的反應腔體由反應腔體上蓋和球狀壁兩部分組成;所述的控溫液體腔室(5)上設有傳輸通道,所述的樣品臺(4)通過傳輸管道與控溫液體腔室(5)相連通;所述的加熱裝置由分別設置在反應腔室和控溫液體腔室下部的反應腔加熱裝置(7a)和控溫液體腔加熱裝置(7b)組成;所述的控制顯示裝置由反應腔體控制顯示裝置(8a)和控溫液體腔室控制顯示裝置(8b)組成;反應腔體上蓋通過反應腔轉軸(3)與所述的支架和球狀壁鉸鏈,控溫液體腔室(5)通過控溫液體腔轉軸(6)與所述的支架鉸鏈。
2. 根據權利要求1所述的雙控溫氫氟酸氣相刻蝕裝置,其特徵在於所述的加熱裝置採 用電熱套。
全文摘要
一種雙控溫氫氟酸氣相刻蝕裝置,一種對反應體和矽片襯底的溫度分別可控的刻蝕裝置。本發明提出的氫氟酸氣相刻蝕裝置主體包括一個具有溫度調節及工作氣體均勻性控制的反應腔體、樣品臺和一個利用控溫液及相應傳輸通道對樣品進行溫度控制的控溫液體腔室。通過加熱反應腔體控制氫氟酸的揮發速度,從而實現對工作物質濃度和壓力的控制。控溫液體腔室通過傳輸通道和樣品臺連接,從而實現對樣品臺的直接溫度控制。本發明由於可以對反應腔體和控溫液體腔室分別加熱,能同時控制反應氣體參數和樣品上本地工作溫度,從而有效和靈活地控制和選擇氫氟酸氣相刻蝕速度和刻蝕質量,滿足特殊結構的微米納米加工要求。
文檔編號C23F1/12GK101392374SQ20081022570
公開日2009年3月25日 申請日期2008年11月7日 優先權日2008年11月7日
發明者劉澤文, 偉 張 申請人:清華大學

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