一种CVD工艺用硅舟及其返修清洗方法技术

本发明专利技术为了克服现有技术中硅舟在多晶硅沉积后不能循环使用的技术问题，提供一种CVD工艺用硅舟及其返修清洗方法，所述硅舟包括天板、法兰和沟棒，其特征在于，天板的端面上设有第一熔接槽，法兰靠近天板的端面上设有第二熔接槽，沟棒的一端设有与第一熔接槽相匹配的第一熔接头，沟棒的另一端设有与第二熔接槽相匹配的第二熔接头。所述硅舟中沟齿和沟棒的有效面积较小，在薄膜沉积到一定厚度时，降低剥离的薄膜颗粒对晶圆造成污染的几率，所述返修清洗方法可在有效去除表面沉积层同时，不会对硅舟基体表面带来较大的损伤和形貌变化，从而保证了硅舟可以在多晶硅薄膜沉积工艺循环使用。证了硅舟可以在多晶硅薄膜沉积工艺循环使用。证了硅舟可以在多晶硅薄膜沉积工艺循环使用。

【技术实现步骤摘要】
一种CVD工艺用硅舟及其返修清洗方法


[0001]本专利技术涉及半导体硅材料制造
，特别是涉及一种CVD工艺用硅舟及其返修清洗方法。

技术介绍

[0002]CVD工艺，即化学气相沉积，是晶圆加工过程中一个重要且普遍的工序，主要是通过气相化学反应在硅片表面完成固体薄膜沉积，如多晶硅(poly-Si)、氧化硅(SiO2)和氮化硅(Si3N4)等。薄膜沉积过程中需要通过晶舟搭载晶圆进入沉积炉中进行晶圆处理。
[0003]由于晶舟使用过程中会随着晶圆表面的薄膜沉积而产生自身的薄膜沉积，当自身薄膜沉积到达一定厚度时，由于薄膜内应力原因，薄膜会产生细微开裂，从而发生薄膜脱附现象。脱附的微小薄膜颗粒则会混入反应气体，沉积到晶圆上面，造成电路或者器件的失效；因此CVD工艺用晶舟在使用一定时间后，必须进行清洗处理，待去除表面沉积层后才能再次进行使用。
[0004]碳化硅舟由于良好的耐酸碱性质，可以进行高浓度的酸液腐蚀，因此表面沉积层的处理只需要混酸腐蚀即可，沉积层处理较为简单。但是由于碳化硅舟价格昂贵，且其供应全部被国外垄断，国内碳化硅舟的供应存在极大缺口，因此急需寻找碳化硅舟的良好替代品。硅舟与碳化硅舟相比，具有更高的材料纯度，其热膨胀系数与晶圆更相近，因此硅舟近年来在晶圆处理中使用越来越广泛，特别是高温处理工艺，如氧化、退火等。
[0005]由于硅舟材质为高纯度多晶硅，与沉积层多晶(poly-Si)为同种材质，无法实现表面沉积的多晶硅和硅舟本体多晶材料的精准分离。因此需要通过一定的结构设计和开发一种合适的清洗工艺才能使其顺利应用于多晶硅沉积工艺，实现循环使用。
[0006]公开号为CN101359581B，公告日为2010.12.01的中国专利公开了一种碳化硅舟的清洗方法，该清洗方法包括以下步骤；a、清洁碳化硅舟表面，即用洗洁精对碳化硅舟表面进行清洗，以清除碳化硅舟表面的油脂和颗粒；b、王水浸泡；c、氢氟酸浸泡；d、火焰抛光处理，即用氢氧火焰对碳化硅舟进行火焰喷射抛光处理；e、热处理；f、表面处理，即对碳化硅舟的表面进行磨边处理或用抛光机打磨，并清洗。
[0007]上述专利提供了一种硅舟的清洗方法，其问题在于，该方法中清洗、抛光和表面处理操作均较为粗糙，容易对硅舟基体表面造成较大的损伤和形貌变化，清洗后的废品率较高。

技术实现思路

[0008]本专利技术为了克服现有技术中硅舟在多晶硅沉积后不能循环使用的技术问题，提供
一种CVD工艺用硅舟及其返修清洗方法，所述硅舟中沟齿和沟棒的有效面积较小，在薄膜沉积到一定厚度时，降低剥离的薄膜颗粒对晶圆造成污染的几率，所述返修清洗方法可在有效去除表面沉积层同时，不会对硅舟基体表面带来较大的损伤和形貌变化，从而保证了硅舟可以在多晶硅薄膜沉积工艺循环使用。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案。
[0010]一种硅舟的返修清洗方法，所述硅舟组装后需进行表面氧化处理，以形成厚度为W的氧化膜，所述返修清洗方法在硅舟表面的多晶沉积层厚度达到H后进行，所述返修清洗方法包括如下步骤：a.硅舟表面碱液刻蚀，碱液刻蚀时间与硅舟表面多晶沉积层厚度正相关，所述氧化膜露出时碱液刻蚀停止；b.硅舟表面酸液清洗，所述氧化膜去除后酸液清洗停止；c.硅舟表面喷砂处理，以去除步骤b后硅舟表面的微量残余氧化膜；d.硅舟表面超声波清洗；e.硅舟表面混酸刻蚀；f.硅舟表面生长氧化层，待硅舟表面生长的氧化硅薄膜厚度为h时，硅舟的返修清洗完成。
[0011]本申请提供一种硅舟的返修清洗方法，硅舟初次使用前且组装完成后，对硅舟进行表面氧化处理，所形成的氧化膜在后续硅舟需要清洗时起到抵抗化学腐蚀的作用，即该层氧化膜将清洗液与硅舟隔离，避免清洗液与硅舟直接接触造成硅舟损伤；硅舟使用一段时间后，表面会沉积成型多晶硅薄膜，本申请使用特定的表面处理工艺对该沉积层进行清除，清洗后的硅舟可避免薄膜脱附现象的发生，从而可实现硅舟的循环使用。具体的，步骤a使用碱液对沉积层刻蚀，这一步骤为沉积层的粗清理操作，针对不同厚度的多晶沉积层刻蚀不同的时间，待硅舟上的氧化膜露出时碱液刻蚀停止；由于氧化膜上也附着有沉积层，将沉积层与氧化膜完全剥离是难以实现的，本申请在碱液的粗清洗后，使用酸液刻蚀对氧化膜进行清除，氧化膜清除后，附着在其上的沉积层同步清除，沉积层清除的洁净度较高且清除操作便捷；步骤c对残余的氧化膜进行清除，以去除表面化学液腐蚀未能完全去除的微量残余薄膜；步骤d对硅舟表面超声波清洗，去除一定粒径的喷砂带来的颗粒污染；步骤e对硅舟表面进行化学混酸刻蚀，去除表面喷砂引入的颗粒和金属污染；步骤f中硅舟表面生长氧化层，生长一定厚度的氧化硅薄膜，至此硅舟的返修清洗完成，可以进入下一轮的芯片多晶硅薄膜沉积制程。
[0012]作为优选，所述表面氧化处理方式为水蒸气氧化，所述W为该厚度能够保证后续长时间化学处理时，使硅舟表面能够有足够的抗腐蚀能力。
[0013]作为优选，步骤a中的碱液选用质量浓度为10％的氢氧化钾溶液，碱液的刻蚀温度为50℃。该碱性溶液对多晶硅和氧化硅的刻蚀速率具有较大选择性，其中多晶硅在该溶液中快速腐蚀，氧化硅可以抵抗氢氧化钾的腐蚀，防止硅舟本体的过刻蚀。
[0014]作为优选，步骤e中的混酸包括氢氟酸、硝酸和醋酸，各组分的体积配比为：氢氟酸：硝酸：醋酸＝1:10:15，氢氟酸的质量浓度为49％，硝酸的质量浓度为70％，醋酸的质量浓度为99.8％，混酸刻蚀的时间大于10min，混酸刻蚀的温度为25℃。化学混酸刻蚀使用的酸液为电子级以上级别的氢氟酸(49％)、硝酸(70％)和醋酸(99.8％)，按照一定配比，在一
定时间内完成硅舟表面的浸泡腐蚀。
[0015]作为优选，步骤d中超声波清洗的频率为40kHz，超声介质为电阻率大于15M的纯水。上述条件下2um以上粒径的颗粒污染被清除。
[0016]作为优选，步骤c中喷砂处理使用的砂料为600目以上的碳化硅粉。碳化硅粉的硬度适中，可以有效去除表面残余薄膜，同时600目以上的颗粒度又不会影响到硅舟本体原始的粗糙度。
[0017]一种适用于所述返修清洗方法的CVD工艺用硅舟，包括天板、法兰和沟棒，其特征在于，天板的端面上设有第一熔接槽，法兰靠近天板的端面上设有第二熔接槽，沟棒的一端设有与第一熔接槽相匹配的第一熔接头，沟棒的另一端设有与第二熔接槽相匹配的第二熔接头。
[0018]作为优选，沟棒包括本体和沿本体长度方向间隔布置的若干个沟齿，沟齿的截面呈矩形，沟齿远离本体的端部倒圆角。沟齿的截面呈矩形，其一侧与沟棒本体相连接，另一侧两尖端有圆角，本申请中短齿结构的沟齿截面积较小，这种结构可以降低沟齿和沟棒的有效面积，在薄膜沉积到一定厚度时，降低剥离的薄膜颗粒对晶圆造成污染的几率。
[0019]作为优选，沟棒与法兰、天板通过高温熔接相连，熔接材料为耐高温胶水和石英粉，所述耐高温胶水为特殊半导体级别用洁净胶水，所述石英粉的颗粒度为1200目。所述高温熔接的方式为通过特殊耐高温胶水和石英粉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅舟的返修清洗方法，所述硅舟组装后需进行表面氧化处理，以形成厚度为W的氧化膜，所述返修清洗方法在硅舟表面的多晶沉积层厚度达到H后进行，其特征在于，所述返修清洗方法包括如下步骤：a.硅舟表面碱液刻蚀，碱液刻蚀时间与硅舟表面多晶沉积层厚度正相关，所述氧化膜露出时碱液刻蚀停止；b.硅舟表面酸液清洗，所述氧化膜去除后酸液清洗停止；c.硅舟表面喷砂处理，去除步骤b后硅舟表面的微量残余氧化膜；d.硅舟表面超声波清洗；e.硅舟表面混酸刻蚀；f.硅舟表面生长氧化层，待硅舟表面生长的氧化硅薄膜厚度为h时，硅舟的返修清洗完成。2.根据权利要求1所述一种硅舟的返修清洗方法，其特征在于，所述表面氧化处理方式为水蒸气氧化，所述W为3.根据权利要求1所述一种硅舟的返修清洗方法，其特征在于，步骤a中的碱液选用质量浓度为10％的氢氧化钾溶液，碱液的刻蚀温度为50℃，碱液刻蚀时间为4小时以上。4.根据权利要求1所述一种硅舟的返修清洗方法，其特征在于，步骤e中的混酸包括氢氟酸、硝酸和醋酸，各组分的体积配比为：氢氟酸：硝酸：醋酸＝1:10:15，氢氟酸的质量浓度为49％，硝酸的质量浓度为70％，醋酸的质量浓度为99.8％，混酸刻蚀的时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩颖超，马志杰，李长苏，
申请(专利权)人：杭州盾源聚芯半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：