[发明专利]气相刻蚀装置

说明书

本发明揭示了一种气相刻蚀装置，包括：工艺腔、氢氟酸储存罐、汽化器、质量流量控制器、真空泵及自动压力控制器。工艺腔用于气相刻蚀反应。氢氟酸储存罐储存液态的氢氟酸。汽化器使液态的氢氟酸汽化转变成氟化氢气体与水蒸汽的混合气体。质量流量控制器控制输送至工艺腔的气体的流量。真空泵对工艺腔抽真空。自动压力控制器控制工艺腔内的气压，使工艺腔内的气压保持在一设定值，在该设定值，供应至工艺腔内的气体及刻蚀反应的生成物均以气态的形式存在于工艺腔中。本发明将液态的氢氟酸作为反应物原料，能够降低工艺成本，且更安全，此外，供应至工艺腔内的气体及刻蚀反应的生成物均以气态的形式存在于工艺腔中，避免发生粘连。

技术领域

本发明涉及微结构制造装置，尤其涉及一种气相刻蚀装置。

背景技术

微电子机械系统（MEMS）领域是当今科技界的热门研究领域之一。通常，加工一个MEMS器件需要经过在衬底上生长结构层、牺牲层、掩膜层等多步工序。MEMS器件由多种材料构成，且每种材料在MEMS中发挥不可替代的作用，其中，二氧化硅常用作牺牲层材料。为了形成悬空和活动结构，在MEMS器件制备的最后工艺中需要刻蚀、释放牺牲层。

目前，刻蚀二氧化硅牺牲层多采用氟化氢气体，氟化氢气体作为腐蚀性气体与二氧化硅反应生成气态的SiF4和液态水，为了防止液态水在MEMS牺牲层释放工艺中造成MEMS结构粘连，较为常见的做法是在氟化氢气体中混合乙醇气体，乙醇气体既作为催化剂又作为干燥剂，催化氟化氢与二氧化硅的反应并带走反应生成的液态水。然而，直接供给气态的氟化氢与二氧化硅反应，会造成工艺成本较高，而且安全性较差。此外，氟化氢与乙醇的混合气体刻蚀二氧化硅的反应速率仍较慢，导致MEMS器件制备工艺周期较长，降低了MEMS器件的产率。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够降低工艺成本、更安全、更高效的气相刻蚀装置。

为实现上述目的，本发明提出的气相刻蚀装置，包括：工艺腔、氢氟酸储存罐、汽化器、质量流量控制器、真空泵及自动压力控制器。工艺腔用于气相刻蚀反应。氢氟酸储存罐储存液态的氢氟酸。汽化器具有输入端和输出端，汽化器的输入端与氢氟酸储存罐连接，汽化器使液态的氢氟酸汽化转变成氟化氢气体与水蒸汽的混合气体。质量流量控制器具有输入端和输出端，质量流量控制器的输入端与汽化器的输出端连接，质量流量控制器的输出端与工艺腔连接，质量流量控制器控制输送至工艺腔的气体的流量。真空泵对工艺腔抽真空。自动压力控制器控制工艺腔内的气压，使工艺腔内的气压保持在一设定值，在该设定值，供应至工艺腔内的气体及气相刻蚀反应的生成物均以气态的形式存在于工艺腔中。

根据本发明的气相刻蚀装置的一实施例，氢氟酸储存罐与汽化器的输入端之间设置有第一电磁阀，汽化器的输出端与质量流量控制器的输入端之间设置有第二电磁阀，质量流量控制器的输出端与工艺腔之间设置有第三电磁阀。

根据本发明的气相刻蚀装置的一实施例，汽化器的输出端分成两支路，第一支路上设置有所述的第二电磁阀，第二支路上设置有脱水装置和第四电磁阀，脱水装置的输入端与汽化器的输出端连接，脱水装置的输出端与质量流量控制器的输入端连接，第四电磁阀位于脱水装置的输入端与汽化器的输出端之间，脱水装置从氟化氢气体与水蒸汽的混合气体中分离出氟化氢气体。

根据本发明的气相刻蚀装置的一实施例，在气相刻蚀的初始阶段打开第二电磁阀，通过第一支路向工艺腔供应氟化氢气体和水蒸汽的混合气体，刻蚀反应进行一时间段后，关闭第二电磁阀，打开第四电磁阀，通过第二支路向工艺腔供应氟化氢气体。

根据本发明的气相刻蚀装置的一实施例，脱水装置为冷却器。

根据本发明的气相刻蚀装置的一实施例，冷却器与一冷凝液储存罐连接，冷却器与冷凝液储存罐之间设置有第五电磁阀。

根据本发明的气相刻蚀装置的一实施例，冷却器的数量为一个或一个以上。