CN114602838B - 一种硅电极的清洗方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硅电极的清洗方法，旨在解决硅电极清洗不够彻底，清洗效果不佳的不足。硅电极经过无尘布沾取IPA充分擦拭时，经过酸液、碱液、纯水的清洗后，再加热干燥，烘干冷却，最后真空包装。硅电极经过这十七步的清洗后，清洗彻底，清洗效果好，硅电极清洗后金属离子和颗粒数不会出现超标的现象。

Description

一种硅电极的清洗方法
技术领域
本发明涉及一种半导体加工技术，更具体地说，它涉及一种硅电极的清洗方法。
背景技术
现代超大规模集成电路的主要制作工艺包括薄膜制备(CVD、PVD)、扩散掺杂、离子注入、高温工艺(氧化、退火)、光刻、刻蚀等。其中刻蚀工艺是晶圆加工过程中一个重要的工序，主要是通过化学或者物理的方法有选择的从硅片表面去除不需要的材料，而干法刻蚀是通过等离子体气体中轰击硅片表面。
硅电极，又叫等离子分流盘，为结构上均匀分布有大量微孔，且具有一定厚度的硅质圆饼材料，是用来分散等离子体气体，从而使等离子体均匀的轰击到晶圆表面。随着超大规模集成电路版图设计越来越精细，现在的晶圆制程工艺普遍已经步入纳米时代，因此对整个制程中的洁净度提出了非常高的要求。由于硅电极和晶圆在干法刻蚀机腔体中是直接接触的，因此为了避免在干法刻蚀过程中给晶圆带来污染，硅电极也需要有较高的洁净度。硅电极的洁净度也主要表现在表面及其微孔内不能存在较多的颗粒、金属和有机物等污染。
现在硅电极的制造工艺，首先采用机械加工的方式完成外形加工，再采用化学腐蚀的方式进行表面和微孔清洗处理，最后通过化学溶液浸泡等方式达到更高的表面洁净度要求。由于表面状态、体表面积和结构的差异，现行晶圆的清洗方法并不适用于清洗硅部件。而半导体器件极易受到多种污染物的损害，主要包括微粒、金属离子等，落于器件关键部位的微粒会损坏器件的功能导致器件缺陷，金属离子会产生不必要的电流，也会改变器件的典型特征和参数，若硅电极上存在污染物，那么在干法刻蚀的过程中，不仅会污染机台，而且会对晶圆产生不可逆转的缺陷甚至直接报废。因此，需要设计一种清洗硅电极的方法来提高表面洁净度，但是现在的很多清洗方式清洗不够彻底，清洗效果不佳。
发明内容
为了克服上述不足，本发明提供了一种硅电极的清洗方法，硅电极清洗过程中清洗彻底，清洗效果好，硅电极清洗后金属离子和颗粒数不会出现超标的现象。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种硅电极的清洗方法，包括以下步骤：
S1，用无尘布沾取IPA充分擦拭硅电极产品表面，初步去除表面微粒及油污；
S2，使用DIW冲洗产品表面；
S3，将产品置于治具内，浸泡在HF、HNO3、DIW三者的混合液；
S4，取出产品并用DIW冲洗产品表面；
S5，将产品置于治具内，浸泡在为H2O2、NH4OH、DIW三者的混合液；
S6，取出产品并用DIW冲洗产品表面；
S7，将产品置于治具内，浸泡用在H2O2、HCl、DIW三者的混合液；
S8，取出产品并用DIW冲洗产品表面；
S9，将产品置于治具内，浸泡在HF、HNO3、H2O2、DIW四者的混合液；
S10，取出产品并用DIW冲洗产品表面；
S11，将产品置于治具内，浸泡在温度保持在60±5℃的纯水槽中，槽内保持溢流状态，定期提拉治具；
S12，取出产品后迅速置于温度保持在25±5℃的纯水槽，槽内保持溢流状态，定期提拉治具；
S13，取出产品并置于超声波清洗机内进行超声波清洗，清洗过程中保持溢流状态；
S14，取出产品并用DIW冲洗产品表面；
S15，用氮气吹扫产品表面及微孔，使产品表面干燥；
S16，将产品置于治具内，并放入洁净烘箱中，烘干后自然冷却；
S17，取出产品并真空包装。
硅电极经过这十七步的清洗后，清洗彻底，清洗效果好，硅电极清洗后金属离子和颗粒数不会出现超标的现象。S1中IPA（异丙醇）能和水自由混合，对亲油性物质的溶解力强，清洗去油效果好，无尘布沾取IPA擦拭产品表面后，能够去除产品表面微粒及油污。采用DIW（去离子水）冲洗产品表面，清洗更加彻底，清洗效果好。
S3中HF、HNO3、DIW三者的混合液为强酸性溶液，能与金属反应，从而将产品上的金属清洗下来。S5中H2O2、NH4OH、DIW三者的混合液为碱性溶液，通过H2O2的强氧化和NH4OH的溶解作用，使有机物沾污变成水溶性化合物，随去离子水的冲洗而被排除。S7中H2O2、HCl、DIW三者的混合液为酸性溶液，进一步去除残留的金属。S9中HF、HNO3、H2O2、DIW四者的混合液对产品表面进行腐蚀，提高产品表面的洁净度。
S11和S12将之前步骤过程中残留在表面的酸性和碱性物质清洗干净。S13采用超声波清洗，高强度的声波引起压力起伏，进而形成空心化水泡，水泡破裂会释放足够的能量，将颗粒从产品表面移除。S15采用氮气吹扫产品，使产品干燥，氮气稳定不易发生反应，保证了产品的洁净度。
作为优选，S2、S4、S6、S8、S10中冲洗时间为每250平方英寸60±5秒，冲洗水枪垂直产品表面50-100mm。
作为优选，S3中混合液的体积比为HF:HNO3:DIW= 1:4:15。
作为优选，S5中混合液的体积比为H2O2:NH4OH:DIW= 1:1:10。
作为优选，S7中混合液的体积比为H2O2:HCl:DIW=1:1:10。
作为优选，S9中混合液的体积比为HF:HNO3:H2O2:DIW=14：1：33：56。
作为优选，S11、S12、S13中溢流量120L/H，每10分钟提拉一次治具，30分钟后取出。
作为优选，S16中烘箱内设定温度105℃，设定时间90分钟。
作为优选，S14中DIW冲洗产品表面10分钟。
作为优选，S3中混合液浸泡时间5分钟，S5中混合液浸泡时间60分钟，S7中混合液浸泡时间60分钟，S9中混合液浸泡时间10分钟。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：硅电极产品清洗彻底，清洗效果好，硅电极清洗后金属离子和颗粒数不会出现超标的现象。
附图说明
图1是本发明的实施例2的浸泡池的结构示意图；
图中：1、浸泡池，2、治具，3、氮气储罐，4、冒泡盒，5、通气管，6、控制阀，7、出气孔，8、冲击筒，9、输液泵，10、冲击头，11、进液管，12、出液管，13、安装架，14、驱动电机。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：
实施例1：一种硅电极的清洗方法，包括以下步骤：
S1，用半导体级无尘布沾取IPA充分擦拭硅电极产品表面，初步去除表面微粒及油污；
S2，使用DIW冲洗产品表面；
S3，将产品置于治具内，浸泡在HF、HNO3、DIW三者的混合液；
S4，取出产品并用DIW冲洗产品表面；
S5，将产品置于治具内，浸泡在为H2O2、NH4OH、DIW三者的混合液；
S6，取出产品并用DIW冲洗产品表面；
S7，将产品置于治具内，浸泡用在H2O2、HCl、DIW三者的混合液；
S8，取出产品并用DIW冲洗产品表面；
S9，将产品置于治具内，浸泡在HF、HNO3、H2O2、DIW四者的混合液；
S10，取出产品并用DIW冲洗产品表面；
S11，将产品置于治具内，浸泡在温度保持在60±5℃的纯水槽中，槽内保持溢流状态，定期提拉治具；
S12，取出产品后迅速置于温度保持在25±5℃的纯水槽，槽内保持溢流状态，定期提拉治具；
S13，取出产品并置于超声波清洗机内进行超声波清洗，清洗过程中保持溢流状态；超声频率40Hz，能量密度15-20w/inch²；
S14，取出产品并用DIW冲洗产品表面；
S15，用氮气吹扫产品表面及微孔，使产品表面干燥；
S16，将产品置于治具内，并放入洁净烘箱中，烘干后自然冷却；
S17，取出产品并真空包装。本实施例中使用半导体级尼龙袋进行真空包装。
整个过程在无尘车间进行，操作人员规范穿戴净化服，手部内层穿戴乳胶手套，外层穿戴一次性半导体级丁腈手套。装载产品的治具采用特氟龙材质。
S2、S4、S6、S8、S10中冲洗时间为每250平方英寸60±5秒，冲洗水枪垂直产品表面50-100mm。冲洗水枪的压力需满足硅电极产品上小孔另一端有纯水流出。
S3中混合液浸泡时间5分钟，S5中混合液浸泡时间60分钟，S7中混合液浸泡时间60分钟，S9中混合液浸泡时间10分钟。
S3中混合液的体积比为HF:HNO3:DIW= 1:4:15。S5中混合液的体积比为H2O2:NH4OH:DIW= 1:1:10。S7中混合液的体积比为H2O2:HCl:DIW=1:1:10。S9中混合液的体积比为HF:HNO3:H2O2:DIW=14：1：33：56。S11、S12、S13中溢流量120L/H，每10分钟提拉一次治具，30分钟后取出。S16中烘箱内设定温度105℃，设定时间90分钟。S14中DIW冲洗产品表面10分钟。
实施例2：一种硅电极的清洗方法，其步骤与实施例1相似，主要不同点在于本实施例中步骤S3、S5、S7、S9中产品置于浸泡池1中进行浸泡，如附图1所示，浸泡池底部安装气泡发生装置，浸泡池侧壁上安装混合液冲击装置，浸泡池内安装用于装载硅电极产品的治具2。治具可装入浸泡池中，并可从浸泡池中移出。
气泡发生装置包括氮气储罐3、冒泡盒4，冒泡盒安装在浸泡池底部，氮气储罐和冒泡盒之间连通有通气管5，通气管上安装控制阀6，氮气储罐内设有高压氮气。冒泡盒设有若干出气孔7。
混合液冲击装置包括冲击筒8、输液泵9，充气筒侧壁上安装若干朝上倾斜设置的冲击头10，冲击头上设有出液孔，出液孔与冲击筒连通。输液泵上安装进液管11、出液管12，进液管与浸泡池内腔连通，出液管与冲击筒连通。
浸泡池上端安装有安装架13，治具上端转动安装在安装架上，安装架上安装驱动电机14，驱动电机输出轴上安装主动齿轮，治具上端安装从动齿轮，主动齿轮与从动齿轮啮合传动。
在步骤S3、S5、S7、S9中，硅电极产品先装载到治具上，在浸泡池内装入每个步骤对应的混合液，然后将治具装入浸泡池中，开启驱动电机、输液泵、控制阀，装有硅电极产品的治具浸没在混合液中的同时进行转动，而且冒泡盒上的出气孔向浸泡池内出气产生气泡，输液泵从浸泡池抽取混合液输送到冲击筒中并从冲击头向上喷出冲击到治具上的硅电极产品上。硅电极在浸泡在混合液中的同时，浸泡池内产生气泡，向硅电极表面喷射混合液，使硅电极表面的杂质与混合液反应的同时，能够将残留在硅电极表面的杂质清理下来，从而提高混合液对硅电极表面的清理效果。其它步骤与实施例1相同。
以上所述的实施例只是本发明较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种硅电极的清洗方法，其特征是，包括以下步骤：
S1，用无尘布沾取IPA充分擦拭硅电极产品表面，初步去除表面微粒及油污；
S2，使用DIW冲洗产品表面；
S3，将产品置于治具内，浸泡在HF、HNO3、DIW三者的混合液；
S4，取出产品并用DIW冲洗产品表面；
S5，将产品置于治具内，浸泡在为H2O2、NH4OH、DIW三者的混合液；
S6，取出产品并用DIW冲洗产品表面；
S7，将产品置于治具内，浸泡用在H2O2、HCl、DIW三者的混合液；
S8，取出产品并用DIW冲洗产品表面；
S9，将产品置于治具内，浸泡在HF、HNO3、H2O2、DIW四者的混合液；
S10，取出产品并用DIW冲洗产品表面；
S11，将产品置于治具内，浸泡在温度保持在60±5℃的纯水槽中，槽内保持溢流状态，定期提拉治具；
S12，取出产品后迅速置于温度保持在25±5℃的纯水槽，槽内保持溢流状态，定期提拉治具；
S13，取出产品并置于超声波清洗机内进行超声波清洗，清洗过程中保持溢流状态；
S14，取出产品并用DIW冲洗产品表面；
S15，用氮气吹扫产品表面及微孔，使产品表面干燥；
S16，将产品置于治具内，并放入洁净烘箱中，烘干后自然冷却；
S17，取出产品并真空包装；
步骤S3、S5、S7、S9中产品置于浸泡池中进行浸泡，浸泡池底部安装气泡发生装置，浸泡池侧壁上安装混合液冲击装置，浸泡池内安装用于装载硅电极产品的治具；气泡发生装置包括氮气储罐、冒泡盒，冒泡盒安装在浸泡池底部，氮气储罐和冒泡盒之间连通有通气管，通气管上安装控制阀，氮气储罐内设有高压氮气；冒泡盒设有若干出气孔；混合液冲击装置包括冲击筒、输液泵，充气筒侧壁上安装若干朝上倾斜设置的冲击头，冲击头上设有出液孔，出液孔与冲击筒连通；输液泵上安装进液管、出液管，进液管与浸泡池内腔连通，出液管与冲击筒连通；浸泡池上端安装有安装架，治具上端转动安装在安装架上，安装架上安装驱动电机，驱动电机输出轴上安装主动齿轮，治具上端安装从动齿轮，主动齿轮与从动齿轮啮合传动；在步骤S3、S5、S7、S9中，硅电极产品先装载到治具上，在浸泡池内装入每个步骤对应的混合液，然后将治具装入浸泡池中，开启驱动电机、输液泵、控制阀，装有硅电极产品的治具浸没在混合液中，同时进行转动，冒泡盒上的出气孔向浸泡池内出气产生气泡，输液泵从浸泡池抽取混合液输送到冲击筒中并从冲击头向上喷出冲击到治具上的硅电极产品上。
2.根据权利要求1所述的一种硅电极的清洗方法，其特征是，S2、S4、S6、S8、S10中冲洗时间为每250平方英寸60±5秒，冲洗水枪垂直产品表面50-100mm。
3.根据权利要求1所述的一种硅电极的清洗方法，其特征是，S3中混合液的体积比为HF:HNO3:DIW= 1:4:15。
4.根据权利要求1所述的一种硅电极的清洗方法，其特征是，S5中混合液的体积比为H2O2:NH4OH:DIW= 1:1:10。
5.根据权利要求1所述的一种硅电极的清洗方法，其特征是，S7中混合液的体积比为H2O2:HCl:DIW=1:1:10。
6.根据权利要求1所述的一种硅电极的清洗方法，其特征是，S9中混合液的体积比为HF:HNO3:H2O2:DIW=14：1：33：56。
7.根据权利要求1所述的一种硅电极的清洗方法，其特征是，S11、S12、S13中溢流量120L/H，每10分钟提拉一次治具，30分钟后取出。
8.根据权利要求1所述的一种硅电极的清洗方法，其特征是，S16中烘箱内设定温度105℃，设定时间90分钟。
9.根据权利要求1至8任意一项所述的一种硅电极的清洗方法，其特征是，S14中DIW冲洗产品表面10分钟。
10.根据权利要求1至8任意一项所述的一种硅电极的清洗方法，其特征是，S3中混合液浸泡时间5分钟，S5中混合液浸泡时间60分钟，S7中混合液浸泡时间60分钟，S9中混合液浸泡时间10分钟。
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