一种硅基晶圆的表面处理装置的制作方法

1.本实用新型涉及半导体领域，具体的是一种硅基晶圆的表面处理装置。


背景技术：

2.晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆；在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能之ic产品。在晶圆生产制造的过程中，需要在硅基晶圆表面进行处理，实现微结构生成，该表面微结构是指在硅晶圆表面用高能激光进行能量源，使得激光照射区域产生物理汽化反应和生成等离子体；汽化后的物质在等离子体区域内和反应腔室内的氛围气体混合产生化学反应(包括化合反应和再结晶物理反应等)。在目前实验过程中，硅基晶圆表面处理大多使用的二步法，二步法做出的表面微结构分布不均匀，并且不规则，反应环境不稳定，表面处理工艺不佳，而且产生的反应生成物，容易造成待反应物污染。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术中的缺陷，本实用新型实施例提供了一种硅基晶圆的表面处理装置，能够为晶圆表面处理提供充分的反应环境，硅基晶圆表面处理稳定，效果好。
4.本技术实施例公开了：一种硅基晶圆的表面处理装置，包括密闭腔体和连通密闭腔体内部的第一管路以及第二管路，所述密闭腔体还连接有第三管路，所述密闭腔体内设有用于放置硅基晶圆的反应台，所述密闭腔体上设有对应所述反应台的高透光玻璃窗，所述密闭腔体的外部具有能量光源，所述能量光源、高透光玻璃窗和反应台的位置位于同一直线上，且所述能量光源透过所述高透光玻璃窗直射在所述反应台上的硅基晶圆上；
5.所述第一管路连通氮气，所述第二管路连通惰性气体，所述第三管路外接真空泵，所述第一管路上设有第一控制阀，所述第二管路上设有第二控制阀，所述第三管路上设有第三控制阀；
6.所述密闭腔体还外接有用于监测所述密闭腔体内部气压的压力计。
7.优选的，所述密闭腔体内设有屏蔽装置，所述屏蔽装置设置于所述密闭腔体的顶面，所述屏蔽装置不遮挡所述高透光玻璃窗，所述屏蔽装置由陶瓷材料熔射处理而成，所述屏蔽装置具有朝向所述密闭腔体内部的高粗糙度表面层。
8.优选的，所述惰性气体为sf6气体。
9.优选的，所述密闭腔体内包括温度控制机构，所述温度控制机构设置在所述反应台上，所述温度控制机构包括分布在所述反应台下方或上方的水管，所述水管内的温度范围为15～65℃。
10.优选的，所述能量光源为波长范围是600nm～1030nm的激光器。
11.优选的，所述第二管路上设有压力控制器并位于所述第二控制阀的上游处，所述第二管路上还设有第四控制阀，所述第四控制阀位于所述压力控制器的上游处。
12.优选的，所述第一管路、第二管路和第三管路与所述密闭腔体的连接处均设有密
封圈。
13.本实用新型的有益效果如下：本实用新型结构简单，通过密闭腔体能够为硅基晶圆的表面处理提供充足的反应环境，并在密闭腔体上设置高透光玻璃窗，保证能量光源能够通过高透光玻璃窗对硅基晶圆表面处理实现物理汽化反应和生成等离子体，同时向密闭腔体内补充惰性气体作为反应气体，结合反应台上的温度控制机构，进行温度控制，保证反应环境，反应稳定，生成的表面微结构分布均匀，表面处理效果好。通过在密闭腔体内设置抽气通道，可以控制腔室内部的气体向上流动，并且能够让硅基晶圆表面处理过程中产生的反应生成气体能够尽快被抽走而不会混入反应氛围，保证待反应的硅基晶圆能够一直接触新鲜的反应气体提供的反应氛围内，产生的副产物气体由硅基晶圆表面逸散之后向上随气流排出，通过设置的屏蔽装置吸附并附住反应生成的副产物，能够避免让表面处理的过程中生成的反应生成的副产物损伤密闭腔体，提高了反应环境的稳定性，保证了反应效果，而且避免反应物污染。
14.为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1是本实用新型实施例中表面处理装置的结构示意图。
17.以上附图的附图标记：100、硅基晶圆；
18.1、密闭腔体；2、第一管路；3、第二管路；4、反应台；5、高透光玻璃窗；6、能量光源；7、真空泵；8、第一控制阀；9、第二控制阀；10、第三控制阀；11、压力计；12、密封圈；13、第四控制阀；14、压力控制器；15、水管；16、屏蔽装置；17、抽气通道；18、进水口；19、出水口。
具体实施方式
19.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
20.如图1所示的为一种硅基晶圆的表面处理装置，包括密闭腔体1和连通密闭腔体1内部的第一管路2以及第二管路3，所述密闭腔体1还连接有第三管路3，所述密闭腔体1内设有用于放置硅基晶圆100的反应台4，所述密闭腔体1上设有对应所述反应台4的高透光玻璃窗5，所述密闭腔体1的外部具有能量光源6，所述能量光源6、高透光玻璃窗5和反应台4的位置位于同一直线上，且所述能量光源6透过所述高透光玻璃窗5直射在所述反应台4上的硅基晶圆100上；
21.所述第一管路2连通氮气，所述第二管路3连通惰性气体，所述第三管路3外接真空泵7，所述第一管路2上设有第一控制阀8，所述第二管路3上设有第二控制阀9，所述第三管
路3上设有第三控制阀10；所述密闭腔体1还外接有用于监测所述密闭腔体1内部气压的压力计11。
22.所述第一管路2、第二管路3和第三管路3与所述密闭腔体1的连接处均设有密封圈12，通过密封圈12设置，使得密闭腔体1内能够使得<1mt级别的腔室漏率并且长时间保持<3mt的密闭腔体1内真空压力。
23.其中，所述惰性气体为sf6气体，所述能量光源6为波长大于800nm的激光器，激光器透过高透光玻璃窗5直射硅基晶圆100表面，通过设置的高透光玻璃窗5，保证激光器能量损失低于0.5％，减少光路损失以及反射波对激光器的损伤，压力计11为电容式压力计，第一控制阀8、第二控制阀9和第三控制阀10均为气动隔膜阀，并由干燥空气驱动。
24.通过上述硅基晶圆100的表面处理装置对硅基晶圆100进行表面处理时，可通过以下步骤，
25.步骤一，关闭第三控制阀10，打开第一控制阀8，并通过第一控制阀8向密闭腔体1内冲入氮气，直至压力计11检测到密闭腔体1内气压为常压后，关闭第一控制阀8，再将硅基晶圆100放置在反应台4上；
26.步骤二，关闭第一控制阀8和第二控制阀9，打开第三控制阀10，通过真空泵7工作将密闭腔体1抽至真空状态，直至压力计11检测到密闭腔体1内气压达到0.1mt，关闭第三控制阀10；
27.步骤三，打开第二控制阀9，通过第二控制阀9向密闭腔体1充入sf6气体，保持密闭腔体1内气压范围为1mt
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3mt，同时开启能量光源6，能量光源6的光束透过高透光玻璃窗5直射在所述反应台4上的硅基晶圆100上，通过能量光源6的光照将硅基晶圆100在惰性气体的密封环境下进行表面处理，所述密闭腔体1内包括温度控制机构，所述温度控制机构设置在所述反应台4上，所述温度控制机构包括分布在所述反应台下方的水管15，所述水管15内的温度范围为15～65℃，水管15内的温度可使用neslab hx
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150型号的热交换装置控制，通过水管15加热或者冷却反应物品，使硅基晶圆100能够加快或者减慢反应生成物的挥发，所述密闭腔体1内设有屏蔽装置16和抽气通道17，屏蔽装置16设置于所述密闭腔体1的顶面，且所述屏蔽装置16不遮挡高透光玻璃窗5，所述屏蔽装置16由陶瓷材料熔射处理而成，具有低温特性和高粘附性，其高粗糙度表面层朝向所述密闭腔体1内部，能有效的粘附住反应生成的副产物，向密闭腔体下部充入sf6气体，硅基晶圆100在sf6气体提供的反应氛围内，结合温度控制机构提供的温度环境下反应过程中，产生的副产物气体能够尽快被抽气通道17抽走而不会混入反应氛围，新鲜的sf6气体最先接触硅基晶圆100，产生的副产物气体由硅基晶圆100表面逸散之后向上随气流排出，并被抽离，避免副产物气体和反应生成物再淀积损伤密闭腔体1。
28.在本实施例中，温度控制机构中的水管15包括延伸至密闭腔体1外部的进水口18和出水口19，方便向水管15内输入或输出水流，容易实现水温控制。
29.在本实施例中，所述第二管路3上设有压力控制器14并位于所述第二控制阀9的上游处，所述第二管路3上还设有第四控制阀13，所述第四控制阀13位于所述压力控制器14的上游处，第四控制阀13也为气动隔膜阀，并由干燥空气驱动。工作过程中，通过第一控制阀8和第二控制阀9控制密闭腔体1内的气压，利用压力计11来读取密闭腔体1内部的压力，利用压力控制器14来控制气体惰性气体的输入总量；由真空泵7和第三控制阀10来控制抽气速
率。
30.本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。