CN111627828A - 金属氧化物去除方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属氧化物去除方法及装置，该金属氧化物去除方法包括：对放置有基底的处理腔室进行预设次数的抽真空处理；在抽真空处理后的处理腔室中通入还原性酸蒸汽；将通入还原性酸蒸汽的处理腔室加热至预设温度，以使所述还原性酸蒸汽分解后形成的还原性气体与所述基底表面的金属氧化物发生化学反应，以去除所述基底表面的金属氧化物。通过本发明，可以解决现有技术存在的现有去除氧化铜的效率低、成本较高和对基底损伤较大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及氧化物去除的技术领域，尤其涉及一种金属氧化物去除方法及装置。
背景技术
铜工艺是指以铜作为金属互联材料的一系列半导体制造工艺。采用铜柱工艺将微发光二极管(Micro Light Emitting Diode,Micro LED)阵列封装到驱动基板是一种常用的方法。
铜具有低电阻率和高电子迁移阻抗等先天性的优势，但是也有一个明显的缺陷很容易氧化，而且无法像铝一样形成自我保护氧化层，只要在含氧的环境就会持续不断的氧化，影响后续工艺质量和器件可靠性。
现有去除氧化铜的方法有：
1.高温下(典型350℃)在炉管中通入氢气还原氧化铜，这种方法工艺温度较高，耐温低的基底无法兼容，而且反应速率慢，效率低，同时氢气是危险特殊气体需要配备专门的管路和尾气处理装置，成本较高。
2.用氩气或者其他还原性等离子体处理去除表面氧化物，这种方法对基底损伤较大，而且对于氧化层较厚的基底需要处理时间很长，效率低，效果差，损伤大。
因此，如何改善现有去除氧化铜的效率低、成本较高和对基底损伤较大的技术问题，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种金属氧化物去除方法及装置，用以改善现有技术存在的现有去除氧化铜的效率低、成本较高和对基底损伤较大的问题。
本发明采用以下技术方案：
第一方面，根据本发明实施例提供的一种金属氧化物去除方法，包括：
对放置有基底的处理腔室进行预设次数的抽真空处理；
在抽真空处理后的处理腔室中通入还原性酸蒸汽；
将通入还原性酸蒸汽的处理腔室加热至预设温度，以使所述还原性酸蒸汽分解后形成的还原性气体与所述基底表面的金属氧化物发生化学反应，以去除所述基底表面的金属氧化物。
在一个实施例中，所述还原性酸蒸汽为甲酸蒸汽；和/或所述还原性气体为氢气。
在一个实施例中，所述预设温度为150℃-250℃。
在一个实施例中，所预设次数为至少两次。
在一个实施例中，所述抽真空处理后所述处理腔室的压强小于1毫巴。
第二方面，根据本发明实施例提供的一种金属氧化物去除装置，包括：
腔室，设有载板，其中具有金属氧化物薄膜的基底放置于所述载板上；
抽真空模块，对放置有基底的处理腔室进行预设次数的抽真空处理；
蒸汽产生模块，对抽真空处理后的处理腔室通入还原性酸蒸汽；
加热模块，对将通入还原性酸蒸汽的处理腔室加热至预设温度，以使所述还原性酸蒸汽分解后形成的还原性气体与所述基底表面的金属氧化物发生化学反应，以去除所述基底表面的金属氧化物。
本发明有益效果如下：
根据本发明的技术方案，通过对放置有基底的处理腔室进行预设次数的抽真空处理；在抽真空处理后的处理腔室中通入还原性酸蒸汽；将通入还原性酸蒸汽的处理腔室加热至预设温度，以使所述还原性酸蒸汽分解后形成的还原性气体与所述基底表面的金属氧化物发生化学反应，以去除所述基底表面的金属氧化物。从而，通过在抽真空的腔室内加热还原气体至相对较低的温度，就可以有效的去除基底上的金属氧化物，且本方案的去除基底表面的金属氧化所采用的设备结构简单，成本低，也无需使用危险气体(氢气)，具有较高的安全性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的金属氧化物去除装置的示意图；
图2是根据本发明实施例的金属氧化物去除方法的流程图；
图3是根据本发明实施例的金属氧化物去除方法的另一流程图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
图1是根据本发明实施例的金属氧化物去除装置的示意图。本发明实施例的金属氧化物去除装置包括处理腔室110、抽真空模块120、蒸汽产生模块130与加热模块140。
处理腔室110内设有载板111，并且具有金属氧化物薄膜的基底112放置于载板111上。其中，处理腔室110可为可抽真空且可加热的腔室。金属氧化物薄膜可为氧化铜薄膜，也可为其他氧化物薄膜，本发明实施例对其不做具体限定，本发明实施例以氧化铜薄膜为例进行阐述。
抽真空模块120对处理腔室110进行预设次数的抽真空处理。也就是说，抽真空模块120可以对处理腔室110进行抽真空的操作，以将处理腔室110内的气体抽出。除此之外，在抽真空模块120对所述处理腔室执行抽真空处理后，还可向抽真空处理后的处理腔室110中通入适量的氮气。在本实施例中，每次执行所述抽真空处理后所述处理腔室110的压强小于1毫巴(mBar)。并且，所述预设次数为至少两次，亦即抽真空模块120可对处理腔室110进行至少两次的抽真空处理操作，且每次抽真空处理操作之后均可执行充入氮气的操作，以有效降低处理腔室110中的氧含量。
蒸汽产生模块130对抽真空处理后的处理腔室110通入还原性酸蒸气。在本实施例中，所述具有还原性的酸蒸气可为甲酸蒸汽，另外，在通入甲酸蒸汽时，可以以氮气为载体，有效避免了通入甲酸蒸汽的速率，避免了因速率过高从而造成生成多余的氢气从而带来安全隐患的问题。
在此指出，上述列举具有还原性的酸蒸汽为甲酸蒸汽，并非是对还原性的酸蒸汽的具体限定，在此指出，能在本发明实施例中的预设温度产生还原性气体氢气的其他还原性酸蒸汽也可行。
加热模块140对将通入还原性酸蒸汽的处理腔室加热至预设温度，以使所述还原性酸蒸汽分解后形成的还原性气体与所述金属氧化物发生化学反应，以去除所述基底表面的金属氧化物。
在本发明实施例中，所述预设温度为相对于现有技术方案的金属氧化物去除方案的温度较低的温度，为150-250℃，作为一个优选的实施例，加热模块在将所述处理腔室加热至所述预设温度后保持一定的时间，可为1-60min，如1min、5min、10min、15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min、55min、60min等，如此，可有效保证基底表面的金属氧化物被去除干净。
在本发明实施例中，当甲酸蒸汽被加热至150-250℃时发生化学反应，甲酸分解成氢气和二氧化碳，而氢气是具有还原性的气体，可与基底表面的金属氧化物发生反应，进而生成金属与水，使得金属氧化物中的氧变化成水中的氧，进而使金属氧化物还原为金属。如若金属氧化物为氧化铜，则当融入甲酸蒸汽的处理腔室被加热至所述预设温度后，则甲酸生成的氢气与氧化铜发生化学反应，生成金属铜和水，进而是氧化铜得到还原。
本发明实施例，利用甲酸被加热产生的氢气与金属氧化物发生化学反应，相对于现有技术方案中的直接向处理腔室中通入氢气的技术方案而言，在很大程度上保障了人身安全及财产安全，有效避免了在充入氢气的过程中由于不慎从而造成的爆炸现象的发生。
在整体操作上，首先将具有金属氧化物薄膜的基底112放置于处理腔室110内的载板上。接着，通过抽真空模块120对腔室110进行至少两轮的抽真空处理操作，在每次抽真空处理操作后，可向所述处理腔室中充入氮气，以便尽可能降低腔室110中的氧含量。在腔室110进行抽真空后，通过蒸汽产生模块，可对抽真空的腔室110通入以氮气为载气的甲酸蒸汽，使腔室110内充满甲酸蒸汽。
之后，通过加热模块140对处理腔室110进行加热，使腔室110内的温度达到预设温度，并可使处理腔室110在预设温度下保持预设时间，使甲酸蒸汽受热发生分解反应，以产生具有还原性的氢气，氢气与基底表面的金属氧化物发生化学还原反应，生成金属单质和水，以去除基底112上的金属氧化物。举例来说，在处理腔室110内的甲酸蒸汽被加热到预设温度(150℃-250℃)会发生分解反应，而产生二氧化碳和氢气，通过所产生的氢气来还原氧化铜，以产生铜和水，使氧化物被充分去除，接着将二氧化碳和水从腔室110排出。
进一步来说，在去除基底112上的金属氧化物之后，还可通过抽真空模块120对腔室110通入气体(例如氮气)，以对处理腔室110内的温度进行冷却降温，从而降低基底112的温度，以便将处理后的基底取出。从而，本发明实施例通过在抽真空的腔室内加热还原气体至相对较低的温度(150℃-250℃)，就可以有效的去除基底上的金属氧化物，且设备结构简单，成本低，而且无需使用危险气体(氢气)，安全性好。
由上述实施例的说明，可以归纳出一种金属氧化物去除方法。
图2是根据本发明实施例的金属氧化物去除方法的流程图。
步骤S220，对放置有基底的处理腔室进行预设次数的抽真空处理；
步骤S230，在抽真空处理后的处理腔室中通入还原性酸蒸汽；
步骤S260，将通入还原性酸蒸汽的处理腔室加热至预设温度，以使所述还原性酸蒸汽分解后形成的还原性气体与所述基底表面的金属氧化物发生化学反应，以去除所述基底表面的金属氧化物。
在本发明实施例中，所述还原性酸蒸汽为甲酸蒸汽；和/或所述还原性气体为氢气。
在本发明实施例中，还原性酸蒸汽优选为甲酸蒸汽，但这并非是对还原性酸蒸汽的具体限定，能在该方案的装置中生成还原性气体氢气的其他蒸汽也可行。
在本发明中，采用的具有还原性的气体氢气与基底表面的金属氧化物发生化学还原反应，相对于现有技术方案中采用还原性离子去除基底表面的金属氧化物而言，对基底的损伤较小，有效保障了基底的性能良好，避免去除其表面的金属氧化物时对基底造成的损坏。
在本发明实施例中，所述预设温度为150℃-250℃。
本发明实施例中，将处理腔室加热至150℃-250℃之后，甲酸便可发生化学分解反应生成氢气和二氧化碳，而生成的氢气可与基底表面的金属氧化物发生化学还原反应，生成金属单质和水蒸汽，如此，便可去除基底表面的金属氧化物，同时无需直接向处理腔室中通入氢气等易发生爆炸的危险性气体；除此之外，150℃-250℃相对于现有技术方案中的去除基底表面的氧化物的技术方案而言，已经属于比较低的温度，因此，本技术方案相对于现有技术方案中的去除基底表面的氧化物的技术方案的而言，具有较高的安全性。
在本发明实施例中，所预设次数为至少两次。具体地，可在第一次对处理腔室抽真空处理之后，向处理腔室中通入氮气；然后第二次对处理腔室抽真空处理，再向处理腔室中通入氮气，如此，可有效降低处理腔室中的氧气的含量，以避免在去除基底表面的金属氧化物的被去除的过程中或之后重新生成该金属的氧化物。
在本发明实施例中，所述抽真空处理后所述处理腔室的压强小于1毫巴，以使得所述处理腔室中的氧气的含量尽可能达到最低。
在本发明实施例中，在去除基底表面的金属氧化物之后，还可包括：
步骤S280、冷却所述处理腔室。
在本发明实施例中，在去除基底表面的金属氧化物之后，可以对处理腔室进行冷却处理，以便于将处理后的基底取出。具体的，对处理腔室进行冷却的方法可以是向处理腔室中通入氮气进行冷却。
综上所述，根据本发明的技术方案，通过对放置有基底的处理腔室进行预设次数的抽真空处理；在抽真空处理后的处理腔室中通入还原性酸蒸汽；将通入还原性酸蒸汽的处理腔室加热至预设温度，以使所述还原性酸蒸汽分解后形成的还原性气体与所述基底表面的金属氧化物发生化学反应，以去除所述基底表面的金属氧化物。本方案去除基底表面的金属氧化物所采用的设备的结构简单，成本低，而且无需使用危险气体(氢气)，因此本发明实施例的去除基底表面的金属氧化物的技术方案具有较高的安全性。
以上所述仅为本发明的实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种金属氧化物去除方法，其特征在于，包括：
对放置有基底的处理腔室进行预设次数的抽真空处理；
在抽真空处理后的处理腔室中通入还原性酸蒸汽；
将通入还原性酸蒸汽的处理腔室加热至预设温度，以使所述还原性酸蒸汽分解后形成的还原性气体与基底表面的金属氧化物发生化学反应，以去除所述基底表面的金属氧化物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述还原性酸蒸汽为甲酸蒸汽；和/或
所述还原性气体为氢气。
3.根据权利要求1或2所述的金属氧化物去除方法，其特征在于，所述预设温度为150℃-250℃。
4.根据权利要求3所述的金属氧化物去除方法，其特征在于，所预设次数为至少两次。
5.根据权利要求1所述的金属氧化物去除方法，其特征在于，所述抽真空处理后所述处理腔室的压强小于1毫巴。
6.一种金属氧化物去除装置，其特征在于，包括：
腔室，设有载板，其中具有金属氧化物薄膜的基底放置于所述载板上；
抽真空模块，对放置有基底的处理腔室进行预设次数的抽真空处理；
蒸汽产生模块，对抽真空处理后的处理腔室通入还原性酸蒸汽；
加热模块，对将通入还原性酸蒸汽的处理腔室加热至预设温度，以使所述还原性酸蒸汽分解后形成的还原性气体与所述基底表面的金属氧化物发生化学反应，以去除所述基底表面的金属氧化物。
7.根据权利要求6所述的金属氧化物去除装置，其特征在于，所述还原性酸蒸汽为甲酸蒸汽；和/或
所述还原性气体为氢气。
8.根据权利要求6或7所述的金属氧化物去除装置，其特征在于，所述预设温度为150℃-250℃。
9.根据权利要求8所述的金属氧化物去除装置，其特征在于，所预设次数为至少两次。
10.根据权利要求6所述的金属氧化物去除装置，其特征在于，所述抽真空处理后所述处理腔室的压强小于1毫巴。
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2019
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