一种石英反应炉刻蚀清洗的方法与流程

文档序号:43668712发布日期:2025-11-07 18:20阅读:32来源:国知局

本发明属于化学气相沉积设备,涉及一种石英反应炉刻蚀清洗的方法。


背景技术:

1、在半导体和光伏行业中,化学气相沉积设备是一类常用的镀膜设备,以低压化学气相沉积(lpcvd)设备为例,其在使用过程中,通过低压化学气相沉积工艺制备薄膜,例如非晶硅薄膜、氧化硅薄膜等,但在此薄膜制备过程中,反应腔的内壁上会沉积多晶硅膜层,且随着工艺次数的增加,膜层厚度不断增加,甚至会出现掉渣,且基于反应腔体常用的石英材质,沉积膜层与反应腔体材质的不同,甚至会使得石英腔体产生裂纹,从而严重影响设备的稳定性,增加设备的使用成本和维护成本。

2、基于低压化学气相沉积设备在使用过程中的问题,实际生产中通常采用两套石英管和石英舟轮换使用,以缩短维护时间,但拆卸下来的石英管往往需要采用氢氟酸或硝酸等酸液清洗,之后采用大量水冲洗,然后再烘干,工艺过程较为复杂,同时,石英管长期在高温下运行,降温清洗时因沉积薄膜和石英之间热应力的差异,容易造成石英管的破裂,存在安全风险。除了上述化学湿法清洗的方式,目前也有采用等离子清洗的方式来进行表面处理或刻蚀,利用等离子体与多晶硅层的反应实现石英腔体的清洁。

3、cn 219616295u公开了一种lpcvd石英管清洗装置,该装置包括反应腔体以及设置在反应腔体两端的炉口法兰和炉尾法兰,炉尾法兰上设有抽气口、引电口和进气口,引电口用于安装引电组件,引电组件分别与反应腔体内的放电装置和射频组件连接,进气口用于安装进气管,进气管用于输送氟化物气体至反应腔体内,在放电装置的激发下,氟化物气体被分解出氟离子,氟离子与反应腔体内壁上的非晶硅层进行反应,以清除非晶硅层;抽气口与真空泵连接,用于实现废气从反应腔体内抽除。然而该清洗装置使用时,电离的氟离子对石英管同样具有刻蚀效应,仅靠氟离子的自由扩散非晶硅层难以完全去除,且随着氟离子扩散过程中的消耗,不同位置氟离子的浓度会不同,使得石英管各处受刻蚀的程度不同,从而造成壁厚不均匀,出现应力集中的问题,存在石英管破裂的风险。

4、cn 118904829a公开了一种远程等离子体清洗设备及清洗方法,该清洗设备包括清洗腔室、腔门、第一远程等离子体源、第二远程等离子源和真空单元,所述第一、第二远程等离子源分别与清洗腔室的第一端和第二端连接,所述清洗腔室的第一端和第二端分别设有第一抽真空口和第二抽真空口,第一抽真空口和第二抽真空口均匀真空单元连接。该设备利用两个远程等离子源和两个抽真空口配合,实现正向、反向交替进气、抽气的多次循环清洗,以提高清洗的均匀性,但如此会造成设备结构和操作工艺较为复杂,不易进行控制,且对于石英管上的镀层薄膜和石英管本体的刻蚀速率并未控制,无法减弱对石英管的刻蚀,无法保证石英管的使用寿命。

5、综上所述,对于化学气相沉积设备中反应腔体的刻蚀清洗,需要选择性提高刻蚀离子与多晶硅层的反应速率,而不加速对腔体本身的刻蚀,并保证刻蚀的均匀性,避免刻蚀后因壁厚的不均匀而影响其使用寿命。


技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题,本发明的目的在于提供一种石英反应炉刻蚀清洗的方法,通过对石英反应炉采用等离子刻蚀清洗工艺,并对刻蚀时的压力、温度等参数进行选择性调节,以选择性提高对多晶硅层的清洗速率,而不会加快对石英管的刻蚀,提高整体清洗效率,并避免刻蚀的不均匀性,减少局部区域的过刻蚀,提高石英反应炉的使用寿命。

2、为达此目的,本发明采用以下技术方案:

3、本发明提供了一种石英反应炉刻蚀清洗的方法,所述方法包括以下步骤:

4、向反应炉内通入清洗气体至炉管内压力达到清洗气体与多晶硅反应的选择性压力,保持所述选择性压力60~300min,用于清洗炉管内壁的多晶硅。

5、在一实施例中,所述选择性压力为100~400mtorr。

6、在一实施例中,所述选择性压力为200~300mtorr。

7、在一实施例中,从所述炉管的炉口处向所述炉管内通入清洗气体,向所述炉管内通入清洗气体之前,加热所述炉管的炉尾区域,所述炉尾区域的温度为160~170℃。

8、在一实施例中,所述炉管的炉口区域和炉中区域温度为20~30℃。

9、在一实施例中,在向所述反应炉管内通入清洗气体步骤之前,对所述炉管进行抽真空处理。

10、在一实施例中,所述石英反应炉设置有远程等离子源,所述清洗气体包含含氟气体,经所述远程等离子源电离后的所述含氟气体通入所述炉管内。

11、在一实施例中,所述清洗气体还包括载气。

12、在一实施例中,所述清洗气体通入所述炉管时,先通入载气,再通入含氟气体,之后再通入载气。

13、在一实施例中,先通入的载气流量为800~1200sccm;

14、和/或,含氟气体的流量为从100sccm逐渐增加至2500~3500sccm;

15、和/或,再通入的载气流量为400~800sccm;

16、和/或,对炉管内通气后,通过调节阀门,保持炉管内压力为所述选择性压力。

17、与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:

18、(1)本发明所述方法对石英反应炉内的压力进行设定,使炉管内的压力调整在清洗气体对多晶硅选择性压力的条件下进行刻蚀清洗,以选择性提高对多晶硅层的清洗速率,但不会加快清洗气体对石英管的刻蚀,既可提高整体的清洗效率,减少清洗时间,又能避免石英管被过度刻蚀;

19、(2)本发明所述方法操作简便,清洗效率高,清洗效果优异,操作成本较低,适用范围广。



技术特征:

1.一种石英反应炉刻蚀清洗的方法,其特征在于,所述方法包括向反应炉内通入清洗气体至炉管内压力达到清洗气体与多晶硅反应的选择性压力,保持所述选择性压力60~300min,用于清洗炉管内壁的多晶硅。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述选择性压力为100~400mtorr。

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述选择性压力为200~300mtorr。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,从所述炉管的炉口处向所述炉管内通入清洗气体,向所述炉管内通入清洗气体之前,加热所述炉管的炉尾区域,所述炉尾区域的温度为160~170℃。

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述炉管的炉口区域和炉中区域温度为20~30℃。

6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,在向所述反应炉管内通入清洗气体步骤之前,对所述炉管进行抽真空处理。

7.根据权利要求1-6中任一所述的方法,其特征在于,所述石英反应炉设置有远程等离子源,所述清洗气体包含含氟气体,经所述远程等离子源电离后的所述含氟气体通入所述炉管内。

8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述清洗气体还包括载气。

9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述清洗气体通入所述炉管时,先通入载气,再通入含氟气体,之后再通入载气。

10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,先通入的载气流量为800~1200sccm;


技术总结
本发明提供了一种石英反应炉刻蚀清洗的方法,所述方法包括:反应炉内通入经RPS电离后的清洗气体至炉管内压力达到清洗气体与多晶硅反应的选择性压力,并在该选择性压力下保持60~300min,完成炉管内壁多晶硅的清洁。本发明在石英反应炉等离子刻蚀清洗工艺中,通过调节刻蚀压力提高氟离子对多晶硅层的反应选择性,加速氟离子对多晶硅刻蚀速率,但不影响其对石英管的刻蚀,从而提高石英反应炉使用寿命。

技术研发人员:王树林,靳鹏飞,丰明璋,袁运辉,胡涛
受保护的技术使用者:浙江晶盛光子科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2025/11/6
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