CN111900071A - 半导体设备蚀刻装置硅电极部件的再生方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体技术领域。半导体设备蚀刻装置硅电极部件的再生方法，包括如下步骤：步骤(1)，干冰喷砂；步骤(2)，热水浸泡；步骤(3)，有机溶液浸泡，纯水冲洗去除残留药液；有机溶剂为选自乙醇、异丙醇、丙酮中的至少一种；步骤(4)，混合酸溶液刻蚀，纯水冲洗去除残留药液；步骤(5)，碱溶液刻蚀，纯水冲洗；步骤(6)，超声波清洗。通过该方法，快速去除硅电极表面的沉积膜层，去除沉积膜层后裸露的硅基材经受刻蚀时间达到一致，并且硅基材经受刻蚀时间大大缩短，避免了硅基材表面受到不均匀刻蚀而产生不平整或粗糙现象，实现硅电极的再生利用。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体是清洗方法。
背景技术
在半导体器件的制造工艺中，等离子蚀刻装置用于对晶圆的表面进行蚀刻处理。上述等离子蚀刻装置的反应室内部使用由单晶硅或多晶硅构成的硅电极板。由于设备结构和硅片尺寸的差异，硅电极的结构会有不同类别，统称为硅电极。
等离子体蚀刻过程中，上述硅电极板的表面接触到电浆和蚀刻气体而损耗，并且产生粒子，产生的粒子可能会污染晶圆。上述等离子蚀刻装置反应室内部还配置有很多其它部件，这些部件也通过电浆及蚀刻气体被蚀刻而产生粒子。因此，以往为了去除硅电极表面的沉积膜层和消除硅电极表面产生的粒子，通过浸泡氢氟酸刻蚀硅电极表面的沉积膜。
例如，专利文献CN102273329A所记载的方法为：(1)浸泡水性清洁剂，纯水冲洗；(2)浸泡IPA，超声波清洗；(3)浸泡含硝酸、氢氟酸、醋酸和水的混合酸溶液，纯水冲洗；(4)超声清洗，纯水冲洗并干燥。
例如，专利文献CN108231572A所记载的方法为：(1)浸泡氢氟酸，超声清洗后干燥；(2)浸泡含硝酸、氢氟酸、醋酸和水的混合酸溶液，纯水冲洗；(3)超声清洗后干燥。
氢氟酸刻蚀去除硅电极部件表面沉积膜层，也刻蚀裸露的硅基材表面，刻蚀速率和氢氟酸浓度，温度和刻蚀时间相关。当沉积膜层厚度差异较大时，通过延长刻蚀时间去除厚的沉积膜层，沉积膜层较薄处的硅基材在沉积膜层去除完全后继续受到较长时间的刻蚀，硅基材刻蚀时间较长，容易造成硅基材表面不平整或粗糙。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供半导体设备蚀刻装置硅电极部件的再生方法，以解决以上至少一个技术问题。
为了达到上述目的，本发明提供了半导体设备蚀刻装置硅电极部件的再生方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)，干冰喷砂，去除表面的残留物或沉积物；
步骤(2)，热水浸泡，通过润湿硅电极表面附着物，去除或者疏松附着在表面的金属化有机物；
步骤(3)，有机溶液浸泡，去除或者疏松附着在表面的金属化有机物；纯水冲洗去除残留药液；
步骤(4)，混合酸溶液刻蚀，氧化并刻蚀硅电极表面的沉积膜；纯水冲洗去除残留药液；
步骤(5)，碱溶液刻蚀，微刻蚀硅电极表面的沉积膜；纯水冲洗去除残留药液；
步骤(6)，超声波清洗，超纯水冲洗并干燥。
通过该方法，快速去除硅电极表面的沉积膜层，去除沉积膜层后裸露的硅基材经受刻蚀时间达到一致，并且硅基材经受刻蚀时间大大缩短，避免了硅基材表面受到不均匀刻蚀而产生不平整或粗糙现象，实现硅电极的再生利用。
步骤(1)中，将硅电极进行干冰(CO2)微粒喷射冲洗，所采用的气压力为0.3-0.9Mpa，出冰量为0.1-1kg/min，持续喷射10-30分钟。
步骤(2)中，将硅电极放入热水槽，热水温度65-85℃，热水浸泡时间15-40分钟。
步骤(3)中，有机溶剂为选自乙醇、异丙醇、丙酮中的至少一种；将硅电极放入有机溶剂槽，溶液温度20-38℃，浸泡时间15-40分钟，纯水冲洗去除残留药液。
步骤(4)中，将硅电极放入混合酸槽，氧化并刻蚀硅电极表面的沉积膜，溶液温度20-38℃，浸泡时间10-150秒，纯水冲洗去除残留药液。
步骤(4)中，混合酸溶液包含硝酸、氢氟酸、醋酸。混合酸槽的每种原料的体积百分比分别为：硝酸20％-35％、氢氟酸10％-50％、醋酸30％-60％；所述硝酸浓度为69％，所述氢氟酸浓度为49％，所述醋酸浓度为99.8％。优选的，硝酸30％-35％、氢氟酸30％-50％、醋酸40％-60％。
步骤(5)中，将硅电极放入碱溶液槽，溶液温度20-38℃，浸泡时间20-60秒，纯水冲洗去除残留药液。
步骤(5)中碱溶液的每种原料的重量百分比分别为：氢氧化钾0.1-3％，其余为纯水；所述氢氧化钾品级为微电子级；纯水为电阻率大于6MΩ的去离子水。优选的，氢氧化钾0.1-0.5％，其余为纯水。
步骤(6)中，将硅电极进行超声波清洗，超声波槽中超纯水温度20-50℃，超声波频率为40-80KHz，超声波清洗时间为10-30min，而后超纯水冲洗并用0.1微米的过滤氮气吹干。
所述步骤(6)中，超纯水为电阻率大于18MΩ的去离子水。
本发明的有益效果如下：
通过本发明的半导体设备蚀刻装置硅电极部件的再生方法，采用较高浓度的氢氟酸获得较快的刻蚀速率，在较短时间内将硅电极表面的沉积膜层去除。尽管沉积膜层厚度分布不均且差异较大，厚的沉积膜层也能在较短时间内刻蚀完全，裸露的硅基材继续受到刻蚀的时间能达到一致。沉积膜层厚度差异较大时，避免了硅基材刻蚀不均匀或粗糙现象。
混合酸溶液刻蚀后，采用低浓度氢氧化钾微刻蚀硅基材表面，硅部件表面最终均一且光亮，能解决氢氟酸刻蚀后沉积膜层厚度差异大的硅部件表面不均匀或粗糙的问题。
附图说明
图1为本发明的一种流程示意图；
图2为未再生处理前的硅电极部件的外观图；
图3为图2的硅电极部件采用本发明处理后的外观图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
参见图1至图3，该实施例中半导体设备蚀刻装置硅电极部件的再生方法，包括如下步骤：
步骤(1)，干冰喷砂；
将硅电极进行干冰(CO2)微粒喷射冲洗，去除表面的残留物或沉积物，所采用的气压力为0.3Mpa，出冰量为0.2kg/min，持续喷射15分钟；
步骤(2)，热水浸泡；
将硅电极放入热水槽，通过润湿硅电极表面附着物，去除或者疏松附着在表面的金属化有机物，热水温度70±2℃，热水浸泡时间20分钟；
步骤(3)，有机溶剂浸泡；
将硅电极放入有机溶剂槽，去除或者疏松附着在表面的金属化有机物，溶液温度25℃，浸泡时间20分钟，纯水冲洗至无药液残留；纯水为电阻率大于6MΩ的去离子水。
所采用的有机溶剂为异丙醇(IPA)；
步骤(4)，混合酸溶液刻蚀；
将硅电极放入混合酸槽，氧化并刻蚀硅电极表面的沉积膜，溶液温度25℃，浸泡时间40s，纯水冲洗至无药液残留；
所采用的混合酸溶液配比如下：硝酸25％、氢氟酸40％、醋酸35％；所述硝酸浓度为69％，所述氢氟酸浓度为49％，所述醋酸浓度为99.8％。
步骤(5)，碱溶液刻蚀；
将硅电极放入碱溶液槽，微刻蚀硅电极表面的沉积膜，溶液温度25℃，浸泡时间60秒，纯水冲洗至无药液残留；
所采用碱溶液配比如下：氢氧化钾0.1％，其余为纯水；所述氢氧化钾的品级为微电子级原料。
步骤(6)，超声波清洗；
将硅电极进行超声波清洗，超声波槽中超纯水温度40℃，超声波频率为40KHz，超声波清洗时间为20min，而后超纯水冲洗5min，并用0.1微米的过滤氮气吹干，干燥包装。
所采用的超纯水为电阻率大于18MΩ的去离子水。
洗净再生前和洗净再生后的硅电极外观对比效果，如图2以及图3所示，经过上述实施例，图2中的沉积膜层和污染物颗粒完全去除，呈现出图3中的平整且光亮状态，能实现再次装机使用。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.半导体设备蚀刻装置硅电极部件的再生方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)，干冰喷砂，去除表面的残留物或沉积物；
步骤(2)，热水浸泡，通过润湿硅电极表面附着物，去除或者疏松附着在表面的金属化有机物；
步骤(3)，有机溶液浸泡，去除或者疏松附着在表面的金属化有机物；纯水冲洗去除残留药液；
步骤(4)，混合酸溶液刻蚀，氧化并刻蚀硅电极表面的沉积膜；纯水冲洗去除残留药液；
步骤(5)，碱溶液刻蚀，微刻蚀硅电极表面的沉积膜；纯水冲洗去除残留药液；
步骤(6)，超声波清洗，超纯水冲洗并干燥。
2.根据权利要求1所述的半导体设备蚀刻装置硅电极部件的再生方法，其特征在于：步骤(1)中，将硅电极进行干冰微粒喷射冲洗，所采用的气压力为0.3-0.9Mpa，出冰量为0.1-1kg/min，持续喷射10-30分钟。
3.根据权利要求1所述的半导体设备蚀刻装置硅电极部件的再生方法，其特征在于：步骤(2)中，将硅电极放入热水槽，热水温度65-85℃，热水浸泡时间15-40分钟。
4.根据权利要求1所述的半导体设备蚀刻装置硅电极部件的再生方法，其特征在于：步骤(3)中，将硅电极放入有机溶剂槽，溶液温度20-38℃，浸泡时间15-40分钟，纯水冲洗去除残留药液；
有机溶剂为选自乙醇、异丙醇、丙酮中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的半导体设备蚀刻装置硅电极部件的再生方法，其特征在于：步骤(4)中，将硅电极放入混合酸槽，溶液温度20-38℃，浸泡时间10-150秒，纯水冲洗去除残留药液。
6.根据权利要求1所述的半导体设备蚀刻装置硅电极部件的再生方法，其特征在于：步骤(4)中，混合酸槽的每种原料的体积百分比分别为：硝酸20％-35％、氢氟酸10％-50％、醋酸30％-60％；所述硝酸浓度为69％，所述氢氟酸浓度为49％，所述醋酸浓度为99.8％。
7.根据权利要求1所述的半导体设备蚀刻装置硅电极部件的再生方法，其特征在于：步骤(5)中，将硅电极放入碱溶液槽，溶液温度20-38℃，浸泡时间20-60秒，纯水冲洗去除残留药液。
8.根据权利要求1所述的半导体设备蚀刻装置硅电极部件的再生方法，其特征在于：步骤(5)中碱溶液的每种原料的重量百分比分别为：氢氧化钾0.1-3％，其余为纯水；纯水为电阻率大于6MΩ的去离子水。
9.根据权利要求1所述的半导体设备蚀刻装置硅电极部件的再生方法，其特征在于：步骤(6)中，将硅电极进行超声波清洗，超声波槽中超纯水温度20-50℃，超声波频率为40-80KHz，超声波清洗时间为10-30min，而后超纯水冲洗并用0.1微米的过滤氮气吹干。
10.根据权利要求1所述的半导体设备蚀刻装置硅电极部件的再生方法，其特征在于：所述步骤(6)中，超纯水为电阻率大于18MΩ的去离子水。
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