CN115518453A - 一种减少银刻蚀副产物团聚的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种减少银刻蚀副产物团聚的方法，包括如下步骤：步骤1，在连接干泵和IBE腔室的真空管中设置若干组过滤网组，相邻过滤网组之间间隔50‑500mm；每组过滤网组包括1‑3层过滤网，相邻过滤网之间间隔0.5‑5mm；步骤2，在过滤网之间填充化学吸附剂。本发明能够过滤或者吸附大部分的银副产物。
Description
技术领域
本发明属于银刻蚀技术领域，尤其涉及一种减少银刻蚀副产物团聚的方法。
背景技术
贵金属IBE得益于刻蚀完成后独特的纳米尺寸，对光的反射、散射以及共振不同于其他的纳米材料，其中表面等离子体共振特性是其最基本的特性。
目前制备银刻蚀纳米材料的方法可以分为干法刻蚀与湿法刻蚀。湿法刻蚀的优点为刻蚀速率快、选择比高、需要设备较为简单，例如采用银NO3、柠檬酸钠、H2O2、NaBH4溶液在室温下制备银纳米片。但是湿法刻蚀缺点同样明显，湿法蚀刻通常是各向同性的，这导致蚀刻剂化学物质会去除掩膜材料下方的基板材料。湿法蚀刻还需要大量的化学物质，因为基底材料必须被蚀刻剂覆盖。此外，必须一致地替换蚀刻剂，以保持相同的初始蚀刻速率。这导致了与湿法刻蚀有关的生产成本非常高。
离子束刻蚀（IBE）是干法刻蚀的一种，是一种利用一定能量的离子束轰击材料表面，使材料表面发生溅射，从而实现刻蚀效果的设备。
刻蚀工艺流程如下：
气体Ar、O2等进入石英腔放电室→RF线圈发起的高频波电离Ar、O2产生等离子体→离子通过栅网聚集成带正电荷的离子束→带正电荷的离子束被中和器发射出的电子中和，形成电中性离子束→电中性离子束对载台上的晶圆进行轰击，副产物被真空系统抽走
离子束刻蚀与湿法刻蚀相比，需要消耗的材料更少，可以从不同方向上对材料进行刻蚀，生产成本更低。但是当离子束刻蚀工作时，被离子束轰击下来的银会形成导电的聚合体，这些聚合体有可能会残留在刻蚀材料表面，也有可能被真空系统抽走进入干泵中，缩短设备的使用寿命。
目前，为了解决刻蚀过程中出现的银聚合和副产物问题，业界的一种解决方案是在真空系统的真空管中加入过滤网，用以阻挡可能进入干泵与分子泵中的颗粒物，这种方法的局限性在于滤网的尺寸无法做到足够小，对于小于滤网孔道尺寸的颗粒物无法起到阻拦作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种减少银刻蚀副产物团聚的方法，能够过滤或者吸附大部分的银副产物。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种减少银刻蚀副产物团聚的方法，包括如下步骤：
步骤1，在连接干泵和IBE腔室的真空管中设置若干组过滤网组，相邻过滤网组之间间隔50-500mm；每组过滤网组包括1-3层过滤网，相邻过滤网之间间隔0.5-5mm；
步骤2，在过滤网之间填充化学吸附剂。
进一步的，步骤1中，所述隔离网组设置有至少2组。
进一步的，步骤2中，所述化学吸附剂包括活性组分和载体，所述活性组分包括巯基化合物30-80wt%、生物质炭10-30wt%、碱性金属化合物10-30wt%中的任意一种或多种的组合。
进一步的，步骤2中，所述载体包括活性炭20-30wt%、分子筛5-15wt%、氧化铝40-80wt%组成，活性组分的负载量为10-50wt%。
进一步的，所述巯基化合物包括3-巯基丙基三甲氧基硅烷、巯基丙酸，巯基乙胺、谷胱甘肽、基于巯基修饰戊二醛交联的纤维素PWP-OX-TSC中的一种或者数种。
进一步的，所述碱性金属化合物包括氧化镁、氧化钙、氧化铬中的一种或者数种。
进一步的，所述化学吸附剂为球形、颗粒状、柱形或者条形。
进一步的，过滤网材质为不锈钢、石英或者陶瓷。
进一步的，每个过滤网组中的所述过滤网的孔径尺寸由外到内依次减小，最外层滤网孔径尺寸为2-5mm，最内层滤网孔径尺寸0.5-1.5mm。
进一步的，相邻过滤网的网孔错位分布。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
银副产物经过滤网过滤，大颗粒物被阻拦，小颗粒物通过滤网后，由于吸附剂活性组分负载量的提升，对于小颗粒银会有更好的吸收效果。预计IBE刻蚀过程中产生的银颗粒能够被完全除去。
附图说明
图1为IBE腔室与真空系统连接示意图；
图2为滤网结构示意图；
图3为PWP-OX-TSC化学吸附原理图；
图4为银刻蚀材料结构示意图。
图1中，1处连接IBE腔室，2处连接干泵，3处连接分子泵。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。
一种减少银刻蚀副产物团聚的方法，如图1、2、3所示，包括如下步骤：
步骤1，在连接干泵和IBE腔室的真空管中设置a，b两组过滤网组，相邻过滤网组之间间隔50-500mm；每组过滤网组包括1-3层过滤网，相邻过滤网之间间隔0.5-5mm；
步骤2，在过滤网之间填充化学吸附剂。
步骤2中，所述化学吸附剂包括活性组分和载体，所述活性组分包括巯基化合物30-80wt%、生物质炭10-30wt%、碱性金属化合物10-30wt%，所述载体包括活性炭20-30wt%、分子筛5-15wt%、氧化铝40-80wt%组成，活性组分的负载量为10-50wt%中的任意一种或多种的组合。
所述巯基化合物包括3-巯基丙基三甲氧基硅烷、巯基丙酸，巯基乙胺、谷胱甘肽、基于巯基修饰戊二醛交联的纤维素PWP-OX-TSC中的一种或者数种。
所述碱性金属化合物包括氧化镁、氧化钙、氧化铬中的一种或者数种。
所述化学吸附剂为球形、颗粒状、柱形或者条形。
如图2所示，每个过滤网组中的所述过滤网的孔径尺寸由外到内依次减小，最外层滤网孔径尺寸为2-5mm，最内层滤网孔径尺寸0.5-1.5mm。相邻过滤网的网孔错位分布。过滤网材质为不锈钢、石英或者陶瓷。
滤网的目的是为了过滤由真空系统抽滤的大颗粒银团聚副产物。滤网尺寸可以通过刻蚀过程中银副产物的实际大小进行调整。通过本专利中描述的物理过滤与化学吸附相结合的方法，可以有效去除银刻蚀过程中产生的副产物。以PWP-OX-TSC为例，其化学吸附的原理如图3所示。
吸附发生后，硫脲基团中硫醇基互变异构峰消失，主要原因为PWP-OX-TSC中的含S基团在吸附过程中发生了作用，其中C-S基团的质子化作用使其结合能升高，S配体在酸性条件下质子化，使带正电的 PWP-OX-TSC和银发生静电作用，导致银以带正电的离子形式被吸附在PWP-OX-TSC表面。
以下提供基于本专利创新点改良的银刻蚀工艺案例，便于更好的理解本专利：
以下列举三个实施实例需要刻蚀的银纳米材料表面形貌如图4所示。
案例1：
需要刻蚀的银纳米材料表面形貌如图4所示。
A离子束角度为0°，离子能量为400V，离子加速偏压为400V，刻蚀腔体压力为2mT，气体流量为100sccm，气体为氩气,刻蚀到SiO2层停止。
B离子束角度为-75°，离子能量为400V，离子加速偏压为400V，刻蚀腔体压力为2mT，气体流量为100sccm，气体为氩气,将银的侧壁修饰陡直。
工艺过程中产生的副产物银颗粒会被抽入抽气管路中，此时抽气管路中的滤网及化学吸附剂规格如下所示：
（1）a,b处各有一组滤网，两组滤网相距100mm滤网直径40mm（与IBE抽气管路内直径相等），滤网材质为石英，每组滤网包含两层滤网，两层滤网之间间隔2mm。外层滤网孔径2mm,内层滤网孔径0.5mm(以靠近阴影部分滤网为内层滤网)，孔面积占整体滤网面积为50%，两层滤网呈错位排列。
（2）化学吸附剂组成：活性组分3-巯基丙基三甲氧基硅烷50wt%、生物质炭15wt%、氧化钙35wt%。载体由活性炭40wt%、分子筛15wt%、氧化铝45wt%组成，活性组分负载量为20%。
吸附剂外型包括为直径1mm的球形。
预期结果：银副产物经过滤网过滤，大颗粒物被阻拦，小颗粒物通过滤网后被化学吸附，预计可以对银刻蚀副产物有很好的减少效果。
案例2：
A离子束角度为0°，离子能量为400V，离子加速偏压为400V，刻蚀腔体压力为2mT，气体流量为100sccm，气体为氩气,刻蚀到SiO2层停止。
B离子束角度为-75°，离子能量为400V，离子加速偏压为400V，刻蚀腔体压力为2mT，气体流量为100sccm，气体为氩气,将银的侧壁修饰陡直。
工艺过程中产生的副产物银颗粒会被抽入抽气管路中，此时抽气管路中的滤网及化学吸附剂规格如下所示：
（1）a,b处各有一组滤网，两组滤网相距50mm滤网直径40mm（与IBE抽气管路内直径相等），滤网材质为石英，每组滤网包含两层滤网，两层滤网之间间隔2mm。外层滤网孔径2mm,内层滤网孔径0.5mm(以靠近阴影部分滤网为内层滤网)，孔面积占整体滤网面积为50%，两层滤网呈错位排列。
（2）化学吸附剂组成：活性组分3-巯基丙基三甲氧基硅烷50wt%、生物质炭15wt%、氧化钙35wt%。载体由活性炭40wt%、分子筛15wt%、氧化铝45wt%组成，活性组分负载量为20%。
吸附剂外型包括为直径1mm的球形。
预期结果：银副产物经过滤网过滤，大颗粒物被阻拦，小颗粒物通过滤网后，由于吸附剂填充量不够，吸附不完全。预计会有少量小颗粒物抽入泵中。
案例3：
A离子束角度为0°，离子能量为400V，离子加速偏压为400V，刻蚀腔体压力为2mT，气体流量为100sccm，气体为氩气,刻蚀到SiO2层停止。
B离子束角度为-75°，离子能量为400V，离子加速偏压为400V，刻蚀腔体压力为2mT，气体流量为100sccm，气体为氩气,将银的侧壁修饰陡直。
工艺过程中产生的副产物银颗粒会被抽入抽气管路中，此时抽气管路中的滤网及化学吸附剂规格如下所示：
（1）a,b处各有一组滤网，两组滤网相距100mm滤网直径40mm（与IBE抽气管路内直径相等），滤网材质为石英，每组滤网包含两层滤网，两层滤网之间间隔2mm。外层滤网孔径2mm,内层滤网孔径0.5mm(以靠近阴影部分滤网为内层滤网)，孔面积占整体滤网面积为50%，两层滤网呈错位排列。
（2）化学吸附剂组成：活性组分3-巯基丙基三甲氧基硅烷50wt%、生物质炭15wt%、氧化钙35wt%。载体由活性炭40wt%、分子筛15wt%、氧化铝45wt%组成，活性组分负载量为50%。
吸附剂外型包括为直径1mm的球形。
预期结果：银副产物经过滤网过滤，大颗粒物被阻拦，小颗粒物通过滤网后，由于吸附剂活性组分负载量的提升，对于小颗粒银会有更好的吸收效果。预计IBE刻蚀过程中产生的银颗粒能够被完全除去。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。上面对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以再不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (10)
1.一种减少银刻蚀副产物团聚的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1，在连接干泵和IBE腔室的真空管中设置若干组过滤网组，相邻过滤网组之间间隔50-500mm；每组过滤网组包括1-3层过滤网，相邻过滤网之间间隔0.5-5mm；
步骤2，在过滤网之间填充化学吸附剂。
2.根据权利要求1所述的一种减少银刻蚀副产物团聚的方法，其特征在于：步骤1中，所述隔离网组设置有至少2组。
3.根据权利要求1所述的一种减少银刻蚀副产物团聚的方法，其特征在于：步骤2中，所述化学吸附剂包括活性组分和载体，所述活性组分包括巯基化合物30-80wt%、生物质炭10-30wt%、碱性金属化合物10-30wt%中的任意一种或多种的组合。
4.根据权利要求1所述的一种减少银刻蚀副产物团聚的方法，其特征在于：步骤2中，所述载体包括活性炭20-30wt%、分子筛5-15wt%、氧化铝40-80wt%组成，活性组分的负载量为10-50wt%。
5.根据权利要求3所述的一种减少银刻蚀副产物团聚的方法，其特征在于：所述巯基化合物包括3-巯基丙基三甲氧基硅烷、巯基丙酸，巯基乙胺、谷胱甘肽、基于巯基修饰戊二醛交联的纤维素PWP-OX-TSC中的一种或者数种。
6.根据权利要求3所述的一种减少银刻蚀副产物团聚的方法，其特征在于：所述碱性金属化合物包括氧化镁、氧化钙、氧化铬中的一种或者数种。
7.根据权利要求1所述的一种减少银刻蚀副产物团聚的方法，其特征在于：所述化学吸附剂为球形、颗粒状、柱形或者条形。
8.根据权利要求1所述的一种减少银刻蚀副产物团聚的方法，其特征在于：过滤网材质为不锈钢、石英或者陶瓷。
9.根据权利要求1所述的一种减少银刻蚀副产物团聚的方法，其特征在于：每个过滤网组中的所述过滤网的孔径尺寸由外到内依次减小，最外层滤网孔径尺寸为2-5mm，最内层滤网孔径尺寸0.5-1.5mm。
10.根据权利要求1所述的一种减少银刻蚀副产物团聚的方法，其特征在于：相邻过滤网的网孔错位分布。
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