一种SiC托盘SiO2膜气体刻蚀烘干系统及使用方法与流程

本发明涉及半导体硅片背面加工领域化学气相沉积氧化膜工艺，具体的说是一种sic托盘sio2膜气体刻蚀烘干系统及使用方法。

背景技术：

1、apcvd工艺是在大气压下进行的，由于反应速率快，cvd系统简单，适于较厚的介质淀积。多用于硅片sio2薄膜的低温合成

2、sih4+o2→sio2+2h2 450℃

3、amax800vapcvd是amaya公司的设备，它采用sic托盘作为硅片的载体，在硅片进行工艺生产过程中减少金属污染，可使硅片获得更加稳定的工艺性能。但是，sic托盘在工艺生产过程中会跟随着生长sio2膜，在表面产生硬质颗粒，因此会对后面硅片的生产过程造成影响。

4、所以，工艺要求sic托盘表面sio2膜厚为50微米时，对sio2膜进行刻蚀，去除表面sio2膜。现有技术为将sic托盘在hf酸溶液中长时间浸泡，然后对托盘反复用纯水冲洗，以去掉表面hf酸溶液残留，再将托盘放入烘干箱内进行烘干。这种通过hf酸溶液浸泡以去除sio2膜的方法，一方面去除sio2膜的效率有限，另一方面，浸泡后的sic托盘表面和内部都会有水残留，因此烘干过程也耗时较长，为了保证托盘的烘干效果，烘干时间常常在12小时以上。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种sic托盘sio2膜气体刻蚀烘干系统及使用方法，以提高对sic托盘sio2膜的刻蚀烘干效率。

2、为了解决以上技术问题，本发明采用的具体方案为：一种sic托盘sio2膜气体刻蚀烘干系统，包括刻蚀烘干箱、刻蚀气输送装置和烘干气输送装置；

3、刻蚀烘干箱内设置有托盘刻蚀架和托盘架，托盘刻蚀架包括水平布置的布气板，布气板的上板面开设有若干刻蚀气孔，托盘架支撑在布气板上，且托盘架和布气板之间具有支撑间隙，托盘架上间隔设置有多个能够放置sic托盘的刻蚀气道，刻蚀气道的顶部和底部均为敞口，每个刻蚀气道的底部均对应有刻蚀气孔；

4、刻蚀烘干箱的侧壁开设有上排风孔和下排风孔，上排风孔高于托盘架的顶部，下排风孔与托盘架和布气板之间的支撑间隙相对设置，上排风孔和下排风孔外部均连接有排风管道，排风管道上安装有比例阀；

5、刻蚀气输送装置包括hf酸瓶，用于向hf酸瓶通入氮气的进气管和供氮气携带hf酸气排出的刻蚀气输送管，刻蚀气输送管与布气板的进气口连通；

6、烘干气输送装置包括烘干气输送管和设置在烘干气输送管上的加热器，烘干气输送管的排气口连接在刻蚀烘干箱上并设置有喷射管，喷射管上沿其长度方向间隔布置有多个能够自上而下朝托盘架顶部倾斜吹气的喷射嘴。

7、作为上述技术方案的进一步优化：烘干气输送装置的烘干气输送管上安装有三通,并经三通分为两个支路，喷射管为两个并分别设置在两个支路的末端，两个喷射管的喷射嘴与刻蚀烘干箱的下排风孔呈对角线布置。

8、作为上述技术方案的进一步优化：布气板上的刻蚀气孔为间隔设置的多列，每列刻蚀气孔对应一个刻蚀气道；或者每两列相邻的刻蚀气孔对应一个刻蚀气道，sic托盘位于两列刻蚀气孔之间。

9、作为上述技术方案的进一步优化：刻蚀烘干箱上用于设置下排风孔的侧壁的下部为倾斜段，下排风孔布置在倾斜段上。

10、作为上述技术方案的进一步优化：布气板上设置有凸出于布气板上表面以限制托盘架水平晃动的限位件。

11、作为上述技术方案的进一步优化：限位件为l形，包括横向的支撑块和竖向的固定块，托盘架放置在支撑块上，形成与布气板之间的支撑间隙。

12、作为上述技术方案的进一步优化：刻蚀气道的横截面为长条形，在刻蚀气道长度方向的两端分别设置有托盘滑槽。

13、一种sic托盘sio2膜气体刻蚀烘干系统的使用方法，基于上述的一种sic托盘sio2膜气体刻蚀烘干系统，包括以下步骤，

14、s1:将装有sic托盘的托盘架置于托盘刻蚀架的布气板上，保持布气板的刻蚀气孔与托盘架的刻蚀气道对应；

15、s2:向hf酸瓶内通入氮气，通过氮气携带出hf气体，经刻蚀气输送管送入布气板内，再由布气板上的刻蚀气孔释放并与sic托盘表面的sio2膜反应，同时关闭下排风孔，打开上排风孔抽气并利用上排风孔的比例阀控压使hf气体能够充斥在刻蚀烘干箱内部；

16、s3:关闭刻蚀气输送管上的气动阀、上排风孔，打开下排风孔抽气，并打开烘干气输送管和其上的加热器，向刻蚀烘干箱内通入加热后的烘干气体对sic托盘进行吹扫干燥。

17、作为上述技术方案的进一步优化：烘干气体为氮气。

18、作为上述技术方案的进一步优化：步骤s2中，刻蚀烘干箱内的压力为负压10±1pa。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

20、通过本发明的刻蚀烘干系统对sic托盘进行刻蚀，刻蚀和烘干两步操作在一个刻蚀烘干箱内进行，由于hf气体刻蚀过后，刻蚀烘干箱的腔室内会存有残留酸气，也需要进入气体将hf酸气置换出来，本发明通过增加气体加热装置不但保留原有置换酸气的功能，还增加了烘干功能，能够将刻蚀后的托盘迅速烘干，提高了刻蚀烘干的效率；若将刻蚀和烘干分别置于不同的腔室内进行，即再单独设置烘干箱，则需将刻蚀后的托盘从刻蚀腔移出至烘干腔内进行烘干，不但转运过程易对托盘造成污染，还增加磕碰的概率，且需另外一台设备占据厂房空间。

21、本发明使用纯hf气体解决sic托盘表面sio2膜刻蚀问题，大幅减少hf酸酸性化学溶液使用，且纯hf刻蚀效率更高，节约时间，节约大量成本；并且采用本专利的方法对sio2膜刻蚀，在刻蚀过程中不引入水，仅反应产生少量水且随排风排出，高温氮气吹扫避免产生的少量水使sic受潮而影响托盘的性能及使用寿命，本发明中采用氮气短时间吹扫即可，不会因未烘干完全而导致sic断裂，从而延长了sic托盘的使用寿命。

22、采用本发明的刻蚀烘干系统对托盘进行刻蚀烘干，不会在sic托盘表面残留酸性溶液，因此不需使用纯水喷淋清洗，一方面节约纯水使用量及纯水成本；另一方面浸泡的方式会造成托盘表面和内部都会有水残留，若烘干不彻底，对托盘产生的不利影响较碳化硅托盘受潮更为严重，进入设备后sic和h2o在高温下会发生反应，生产过程中sic受力容易导致sic断裂，为了保证烘干效果，烘干过程一般需要较长时间，常常在12h以上烘干，本发明的能够避免因烘干不彻底造成sic托盘在设备上运行时受热不均导致碎裂。

23、采用加热氮气烘干托盘的方式，相比原有技术在烘箱长时间烘干具有快速带走托盘水分，提高烘干效率的优点，并且可有效保持托盘洁净度。

技术特征：

1.一种sic托盘sio2膜气体刻蚀烘干系统，其特征在于：包括刻蚀烘干箱(17)、刻蚀气输送装置和烘干气输送装置；

2.根据权利要求1所述的一种sic托盘sio2膜气体刻蚀烘干系统，其特征在于：烘干气输送装置的烘干气输送管(1)上安装有三通(3),并经三通(3)分为两个支路，喷射管为两个并分别设置在两个支路的末端，两个喷射管的喷射嘴与刻蚀烘干箱(17)的下排风孔(35)呈对角线布置。

3.根据权利要求1所述的一种sic托盘sio2膜气体刻蚀烘干系统，其特征在于：布气板(36)上的刻蚀气孔(23)为间隔设置的多列，每列刻蚀气孔(23)对应一个刻蚀气道(27)；或者每两列相邻的刻蚀气孔(23)对应一个刻蚀气道(27)，sic托盘(32)位于两列刻蚀气孔(23)之间。

4.根据权利要求1所述的一种sic托盘sio2膜气体刻蚀烘干系统，其特征在于：刻蚀烘干箱(17)上用于设置下排风孔(35)的侧壁的下部为倾斜段，下排风孔(35)布置在倾斜段上。

5.根据权利要求1所述的一种sic托盘sio2膜气体刻蚀烘干系统，其特征在于：布气板(36)上设置有凸出于布气板(36)上表面以限制托盘架(16)水平晃动的限位件。

6.根据权利要求5所述的一种sic托盘sio2膜气体刻蚀烘干系统，其特征在于：限位件为l形，包括横向的支撑块(25)和竖向的固定块(26)，托盘架(16)放置在支撑块(25)上，形成与布气板(36)之间的支撑间隙。

7.根据权利要求1所述的一种sic托盘sio2膜气体刻蚀烘干系统，其特征在于：刻蚀气道(27)的横截面为长条形，在刻蚀气道(27)长度方向的两端分别设置有托盘滑槽(30)。

8.一种sic托盘sio2膜气体刻蚀烘干系统的使用方法，基于权利要求1所述的一种sic托盘sio2膜气体刻蚀烘干系统，其特征在于：包括以下步骤，

9.根据权利要求8所述的一种sic托盘sio2膜气体刻蚀烘干系统的使用方法，其特征在于，烘干气体为氮气。

10.根据权利要求8所述的一种sic托盘sio2膜气体刻蚀烘干系统的使用方法，其特征在于，步骤s2中，刻蚀烘干箱(17)内的压力为负压10±1pa。

技术总结
一种SiC托盘SiO<subgt;2</subgt;膜气体刻蚀烘干系统及使用方法，该刻蚀烘干系统包括刻蚀烘干箱、刻蚀气输送装置和烘干气输送装置；刻蚀烘干箱内设置有托盘刻蚀架和托盘架，托盘刻蚀架包括水平布置的布气板，布气板的上板面开设有若干刻蚀气孔，刻蚀烘干箱的侧壁开设有上排风孔和下排风孔，上排风孔高于托盘架的顶部，下排风孔与托盘架和布气板之间的支撑间隙相对设置；烘干气输送装置包括烘干气输送管和设置在烘干气输送管上的加热器，烘干气输送管的排气口连接在刻蚀烘干箱上并设置有喷射管，喷射管上沿其长度方向间隔布置有多个能够自上而下朝托盘架顶部倾斜吹气的喷射嘴。本发明用于提高对SiC托盘SiO<subgt;2</subgt;膜的刻蚀烘干效率。

技术研发人员：乔光辉,张明亮,李建刚,王晓飞,刘建锋,王海君,张天鹏,郭栋梁
受保护的技术使用者：麦斯克电子材料股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16