[发明专利]一种氟化氢气相腐蚀设备及方法

说明书

本发明公开一种氟化氢气相腐蚀设备及方法，涉及微纳器件加工技术领域，旨在解决现有技术中氟化氢气相腐蚀中使用氢氟酸作为气相氟化氢源时容易产生固体残留物的问题。所述设备包括反应腔室、气相氟化氢源、和氟化氢气相增益装置，所述反应腔室设有第一入气口和第二入气口，所述第一入气口与气相氟化氢源相连，所述第二入气口与所述氟化氢气相增益装置相连，所述氟化氢气相增益装置用于在放置在所述反应腔室内的晶圆与从所述第一入气口进入的气相氟化氢反应后，将规定有机液体气液混合气化，并通过所述第二入气口通入所述反应腔室，以使所述规定气化的有机液体与所述反应腔室中的水，尤其是与残留在晶圆表面上的水形成比水更容易蒸发或挥发的共沸混合物后更容易从所述反应腔室的晶圆表面蒸发或挥发带出。

技术领域

本发明涉及微纳器件加工工艺技术领域，尤其涉及一种氟化氢气相腐蚀设备及方法。

背景技术

在微纳器件加工工艺技术领域中，气相腐蚀，尤其是氟化氢气相腐蚀被广泛应用于微纳器件加工中。相比液相(liquid phase)的腐蚀，气相腐蚀有很多优点:1.因为是气相腐蚀，避免粘连(stiction)等液相释放微纳器件当中的器件失效；2.因为没有表面张力的影响，反应物的扩散能力比液相时高4个数量级，所以化学反应很容易进行；3.对各种材料的兼容性，如铝、氧化铝、光刻胶等；4.因为通常是在真空下使用，所以可以作为一个表面预清洗(pre-clean)模块集成在模块化组合设备(cluster tool)上，如物理气相淀积(Physical Vapor Deposition，PVD)机台等。

根据HF源是否含水，气相氟化氢(vapor HF)机台可分为：无水HF机台和气相(含水)HF机台。其中，气相HF机台由于其良好的性价比而得到广泛应用。气相HF机台通常使用惰性气体(如氮气)为载气通入氢氟酸溶液里鼓出HF-H₂O混合蒸汽，或者直接雾化纯氢氟酸溶液(约49wt％)，再经过加热等手段辅助气化。然而，采用氢氟酸作为氟化氢源来进行气相腐蚀时，待腐蚀晶圆表面中会有固体残留物(SiO₂)的风险，因为气相腐蚀的副产物六氟化硅酸(H₂SiF₆)会吸附到晶圆表面的水中，最终以二氧化硅(SiO₂)的形式留在晶圆表面形成固态残留物，如下化学反应：

H₂SiF₆+3H₂O→H₂SiO₃↓+6HF↑→SiO₂↓+H₂O

如何减少或避免固体残留物的沉积是本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种氟化氢气相腐蚀设备及方法，旨在解决现有技术中氟化氢气相腐蚀中使用氢氟酸作为气相氟化氢源容易产生固体残留物的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种氟化氢气相腐蚀设备，包括反应腔室、气相氟化氢源、和氟化氢气相增益装置，所述反应腔室设有第一入气口和第二入气口，所述第一入气口与所述气相氟化氢源相连，所述第二入气口与所述氟化氢气相增益装置相连，所述氟化氢气相增益装置用于在放置在所述反应腔室内的晶圆与从所述第一入气口进入的气相氟化氢反应后，将规定有机液体气液混合气化，并通过所述第二入气口通入所述反应腔室，以使所述规定气化的有机液体与所述残留在晶圆表面上的水形成比水更容易蒸发或挥发的共沸混合物后更容易从所述晶圆表面蒸发或挥发带出。

优选地，所述规定有机液体包括规定醇类有机物和/或规定酮类有机物。

优选地，所述规定醇类有机物包括甲醇、乙醇、丙醇中的至少一种，所述规定酮类有机物包括丙酮。