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半导体8寸晶元 薄膜制程的TD/DRM工艺的Al/Al2O3件的再生方法

阅读：2发布：2020-06-25

专利汇可以提供半导体8寸晶元薄膜制程的TD/DRM工艺的Al/Al2O3件的再生方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及半导体 8寸晶元薄膜制程的TD/DRM工艺的Al/Al2O3件的再生方法。先干冰微粒喷射清洗对零部件表面进行再生，利用干冰在升华过程中吸收热能形成的局部温差变化在基体及被清洗物之间产生“剪切应力 ”，使被清洗物从基体表面迅速剥离；文丘里喷嘴能产生含有更多干冰微粒的二氧化碳气流；超声波辅助超临界CO2清洗对零部件内表面、腔室及槽中进行再生，超临界CO2极易渗入零部件的微细孔和腔内或槽中溶解污染物，使得污染物在超临界CO2中的迁移速度很快，达到清洗的目的；超声波辅助进一步提高了清洗效果和效率；缩短了再生时间和成本，工艺简单，环保无污染，再生效果好且对半导体零部件无损伤，对其性能毫无影响。，下面是半导体8寸晶元薄膜制程的TD/DRM工艺的Al/Al2O3件的再生方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.半导体8寸晶元薄膜制程的TD/DRM工艺的Al/Al2O3件的再生方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将待再生的半导体8寸晶元薄膜制程的TD/DRM工艺的Al/Al2O3件用旋转夹紧装置夹紧固定；
（2）将钢瓶中的CO2气体通过文丘里喷嘴喷射出形成由CO2气体、液体和固体混合而成的高速流体到待再生的Al/Al2O3件表面进行干冰微粒喷射再生，同时以氮气作为保护气体防止水蒸气凝结到Al/Al2O3件表面，混合高速流体与Al/Al2O3件表面的有机污染物发生非弹性碰撞，将有机污染物溶解，在脱离Al/Al2O3件表面时，CO2重新固化将有机污染物剥离；
（3）干冰微粒喷射清洗后继续往Al/Al2O3件表面吹氮气10-20s；
（4）将经过步骤（3）处理后的Al/Al2O3件放入到超/兆声波装置，将钢瓶中CO2气体经加压加热形成超临界CO2流体通过喷嘴喷射到Al/Al2O3件内腔和槽中，开启超/兆声波装置电源，设置好超/兆声波装置的频率，通过超临界CO2产生振荡进行再生，直至Al/Al2O3件再生完成，含有污染物的超临界CO2经出口排出后分离超临界CO2循环利用。
2.根据权利要求1所述的半导体8寸晶元薄膜制程的TD/DRM工艺的Al/Al2O3件的再生方法，其特征在于：所述步骤（2）中的固体二氧化碳含量占总二氧化碳含量的8%-10%，所述固体二氧化碳的粒径为1-50μm。
3.根据权利要求1所述的半导体8寸晶元薄膜制程的TD/DRM工艺的Al/Al2O3件的再生方法，其特征在于：所述步骤（2）钢瓶中的CO2气体的压力为6-8MPa,纯度为5N；所述保护气体氮气的压力为0.1-1MPa，纯度为5N。
4.根据权利要求1所述的半导体8寸晶元薄膜制程的TD/DRM工艺的Al/Al2O3件的再生方法，其特征在于：所述步骤（2）中文丘里喷嘴与所述Al/Al2O3件表面的夹角为30-45°。
5.根据权利要求1所述的半导体8寸晶元薄膜制程的TD/DRM工艺的Al/Al2O3件的再生方法，其特征在于：所述步骤（2）中文丘里喷嘴与所述Al/Al2O3件表面的距离为10-30mm。
6.根据权利要求1所述的半导体8寸晶元薄膜制程的TD/DRM工艺的Al/Al2O3件的再生方法，其特征在于：所述步骤（2）干冰微粒喷射再生的时间为15-30s。
7.根据权利要求1所述的半导体8寸晶元薄膜制程的TD/DRM工艺的Al/Al2O3件的再生方法，其特征在于：所述步骤（4）中超声波频率为500KHZ-1MHZ。
8.根据权利要求1所述的半导体8寸晶元薄膜制程的TD/DRM工艺的Al/Al2O3件的再生方法，其特征在于：所述步骤（4）中超临界CO2再生时CO2 温度为40-60℃，压力为10-15MPa。
9.根据权利要求1或8所述的半导体8寸晶元薄膜制程的TD/DRM工艺的Al/Al2O3件的再生方法，其特征在于：所述步骤（4）中超临界CO2再生的时间为1-2min。
10.根据权利要求1或8所述的半导体8寸晶元薄膜制程的TD/DRM工艺的Al/Al2O3件的再生方法，其特征在于：所述步骤（4）中加热加压形成超临界CO2时压力为7.4MPa，温度为32℃。

说明书全文

半导体8寸晶元 薄膜制程的TD/DRM工艺的Al/Al2O3件的再生

方法

技术领域

[0001] 本发明属于半导体制程工艺产品再生技术领域，涉及半导体8寸晶元薄膜制程的TD/DRM工艺的Al/Al2O3件的再生方法。

背景技术

[0002] 在半导体制程工艺中，需要超净环境，半导体制程设备尤其是腔室的零部件在安装使用前需要去除表面的颗粒杂质等污染物以达到加工工艺要求。随着半导体技术的发展，半导体器件正加速朝着细微化、高密度化/高集成化方向发展，半导体制造现场中的颗粒、金属杂质、表面吸附化学物质等非常微小的沾污物质也变得足以影响半导体器件的合格率和可靠性，因此，半导体器件的清洗工艺也变得越来越重要。

[0003] 清洗方法可分为物理清洗和化学清洗，化学清洗又包括水溶液清洗(湿法清洗)和气相清洗(干式清洗)。半导体器件的清洗方法如多槽浸渍式清洗方法设备庞大，占地空间大，消耗大量的药液和纯水，而且排出大量的废液和废气，造成生产成本高，而且造成环境的污染，不利于环保；还有如传统的用有机溶剂擦洗去除表面易除去的颗粒，然后再用化学溶液(如H2SO4、HNO3、HCl、HF等)浸泡半导体器件，从而去除表面的污染物；用有机溶剂擦洗只能去除表面上一些比较疏松的颗粒和污染物，而随之采用的化学液浸泡，化学液浓度过低达不到除尽污染物的要求，化学液浓度过高，会严重的腐蚀零件表面，造成零件的损伤，缩短零件的使用寿命，并且采用高浓度的化学液不仅导致清洗成本高，也会增加清洗过程中的危险性，水资源的大量消耗也会增加使用成本，废液的处理也更加困难，给生态环境造成巨大的破坏，对环保不利，同时处理过程和后续干燥带来的表面张力或者毛细力对零件的伤害很大，而且化学液的使用也不可避免的会产生二次污染；还有采用高压水射流清洗方法，此方法会使得清洗的零件表面容易生锈、滋生细菌等；高温清洗技术耗能高，污染严重，且对零部件的物理性能存在一定的影响；还有通常为了节省时间，会使用表面打磨的物理方法对零件表面进行打磨去除污染物，此方式会对零件产生严重的损伤，缩短使用寿命。

[0004] 以CO2为基础的半导体清洗工艺在国际上受到了广泛的关注，其绿色无污染、无损伤、较经济、清洗效果好等特点使其在更具优势，具有极大的潜力和应用价值。基于CO2的清洗方法有传统干冰清洗、液态CO2清洗、超临界CO2清洗和干冰微粒喷射清洗四种形式，其中超临界CO2清洗和干冰微粒清洗在半导体清洗领域显示了良好的应用前景。

[0005] 干冰清洗技术是一种将干冰颗粒/粉末随高压风高速喷至待清洗物表面的清洗方式。干冰由固态直接气化的物理特性，且在干冰接触被清洗物表面后瞬间升华，不会对清洗物表面造成损伤。相对于传统的清洗方法，利用高速气流中的干冰颗粒去除被清洗物表面的污垢，干冰颗粒能够瞬间气化、无残留，无污染，且没有二次清理残留废物的麻烦和高额的处理费用，具有极大的经济效益。

[0006] 超临界CO2(SCCO2)对物件表面残留的污物具有较强的溶解和清洗能力，20世纪90年代已被证实为高效环保的绿色清洗介质。为了提高SCCO2的清洗效果和效率，有研究引入机械搅拌，可以降低清洗压力和改善清洗效果，但是机械搅拌容易造成半导体零部件的机械损伤，影响其性能。

发明内容

[0007] 发明的目的：本发明提供了半导体8寸晶元薄膜制程的TD/DRM工艺的Al/Al2O3件的再生方法。

[0008] 技术方案：为了实现以上目的，本发明公开了半导体8寸晶元薄膜制程的TD/DRM工艺的Al/Al2O3件的再生方法，包括以下步骤：

[0009] (1)将待再生的半导体8寸晶元薄膜制程的TD/DRM工艺的Al/Al2O3件用旋转夹紧装置夹紧固定；

[0010] (2)将钢瓶中的CO2气体通过文丘里喷嘴喷射出形成由CO2气体、液体和固体混合而成的高速流体到待再生的Al/Al2O3件表面进行干冰微粒喷射再生，同时以氮气作为保护气体防止水蒸气凝结到Al/Al2O3件表面，混合高速流体与Al/Al2O3件表面的有机污染物发生非弹性碰撞，将有机污染物溶解，在脱离Al/Al2O3件表面时，CO2重新固化将有机污染物剥离；

[0011] (3)干冰微粒喷射清洗后继续往Al/Al2O3件表面吹氮气10-20s；

[0012] (4)将经过步骤(3)处理后的Al/Al2O3件放入到超/兆声波装置，将钢瓶中CO2气体经加压加热形成超临界CO2流体通过喷嘴喷射到Al/Al2O3件内腔和槽中，开启超/兆声波装置电源，设置好超/兆声波装置的频率，通过超临界CO2产生振荡进行再生，直至Al/Al2O3件再生完成，含有污染物的超临界CO2经出口排出后分离超临界CO2循环利用。

[0013] 优选地，所述步骤(2)中的固体二氧化碳含量占总二氧化碳含量的8％-10％，所述固体二氧化碳的粒径为1-50μm。

[0014] 优选地，所述步骤(2)钢瓶中的CO2气体的压力为6-8MPa,纯度为5N；所述保护气体氮气的压力为0.1-1MPa，纯度为5N。

[0015] 优选地，所述步骤(2)中文丘里喷嘴与所述Al/Al2O3件表面的夹角为30-45°。

[0016] 优选地，所述步骤(2)中文丘里喷嘴与所述Al/Al2O3件表面的距离为10-30mm。

[0017] 优选地，所述步骤(2)干冰微粒喷射再生的时间为15-30s。

[0018] 优选地，所述步骤(4)中超声波频率为500KHZ-1MHZ。

[0019] 优选地，所述步骤(4)中超临界CO2再生时CO2 温度为40-60℃，压力为10-15MPa。

[0020] 优选地，所述步骤(4)中超临界CO2再生的时间为1-2min。

[0021] 优选地，所述步骤(4)中加热加压形成超临界CO2时压力为7.4MPa，温度为32℃。

[0022] 优选地，所述步骤(1)、(2)、(3)和(4)均在万级洁净环境下操作。

[0023] 上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：

[0024] (1)首先进行干冰微粒喷射清洗对零部件表面进行再生，主要是应用了热胀冷缩的原理；利用干冰在升华过程中从被清洗物表面吸收热能形成的局部温差变化在基体及被清洗物之间产生“剪切应力”，使被清洗物从基体表面迅速剥离，采用文丘里喷嘴能使体系长时间保持等焓条件，产生含有更多干冰微粒的二氧化碳气流；气体CO2在喷嘴压力下降时，部分气体CO2液化形成液体二氧化碳，液体进一步成核固化形成包含有气体CO2、液体CO2和固体CO2的混合高速流体；

[0025] (2)再进行超声波辅助超临界CO2清洗对零部件内表面、腔室及槽中进行再生，超临界CO2(SCCO2)具有低粘度、高扩散性和极低的表面张力可以使清洗液迅速润湿零部件表面，极易渗入零部件的微细孔和腔内或槽中溶解污染物，使得污染物在超临界CO2中的迁移速度很快，达到污染物从半导体零部件上剥离实现清洗的目的，同时还具有无毒、不易燃烧、化学性质稳定性好、无污染、容易回收循环利用等，清洗过程不需要消耗水资源及其他有机溶剂，无需干燥，传统的超声波以水为介质清洗需要进行干燥，干燥过程由于发生相变产生气、液界面形成较大的表面张力，会对半导体零部件产生一定程度的损伤；

[0026] (3)超声波辅助超临界CO2清洗，在同一清洗压力、温度、时间和流速的条件下，进一步提高了清洗效果和效率；

[0027] (4)CO2为非极性溶剂，偶极矩为零，对非极性有机化合物具有极强的溶解能力，也能有效清除半导体零部件表面的弱极性有机污染物(包括手指痕迹等)；

[0028] (5)本发明创造性的将干冰微粒喷射清洗技术和超声波辅助超临界CO2清洗技术相结合的再生方法，结合了两种清洗再生技术的优点，缩短了再生时间和成本，工艺简单，环保无污染，对半导体零部件的清洗再生更加彻底，再生效果好且对半导体零部件无损伤，对其性能毫无影响。

具体实施方式

[0029] 下面结合实施例，对本发明进行详细的描述。

[0030] 实施例1

[0031] 本发明的半导体8寸晶元薄膜制程的TD/DRM工艺的Al/Al2O3件包括Baffle Plate(Al/Al2O3)，Cover Bellows(Al/Al2O3)，Upper Electrode(Al/Al2O3)，Shield Depo(Al/Al2O3)四种零部件；本发明是根据四种Al/Al2O3件的结构来选择再生工艺，因为此四种Al/Al2O3件均有内腔和槽之类结构，因此，单独使用干冰微粒喷射再生会造成再生不彻底，单独时候超声波辅助超临界CO2会造成再生时间和成本的增加。

[0032] 本发明的半导体8寸晶元薄膜制程的TD/DRM工艺的Al/Al2O3件的再生方法，包括以下步骤：

[0033] (1)将待再生的半导体8寸晶元薄膜制程的TD/DRM工艺的Al/Al2O3件用旋转夹紧装置夹紧固定；

[0034] (2)将钢瓶中的CO2气体通过文丘里喷嘴喷射出形成由CO2气体、液体和固体混合而成的高速流体到待再生的Al/Al2O3件表面进行干冰微粒喷射再生，同时以氮气作为保护气体防止水蒸气凝结到Al/Al2O3件表面，混合高速流体与Al/Al2O3件表面的有机污染物发生非弹性碰撞，将有机污染物溶解，在脱离Al/Al2O3件表面时，CO2重新固化将有机污染物剥离；

[0035] (3)干冰微粒喷射清洗后继续往Al/Al2O3件表面吹氮气10-20s；

[0036] (4)将经过步骤(3)处理后的Al/Al2O3件放入到超/兆声波装置，将钢瓶中CO2气体经加压加热形成超临界CO2流体通过喷嘴喷射到Al/Al2O3件内腔和槽中，开启超/兆声波装置电源，设置好超/兆声波装置的频率，通过超临界CO2产生振荡进行再生，直至Al/Al2O3件再生完成，含有污染物的超临界CO2经出口排出后分离超临界CO2循环利用。

[0037] 所述步骤(2)中的固体二氧化碳含量占总二氧化碳含量的8％-10％，所述固体二氧化碳的粒径为1-50μm。

[0038] 所述步骤(2)钢瓶中的CO2气体的压力为6-8MPa,纯度为5N；所述保护气体氮气的压力为0.1-1MPa，纯度为5N。

[0039] 所述步骤(2)中文丘里喷嘴与所述Al/Al2O3件表面的夹角为30-45°。

[0040] 所述步骤(2)中文丘里喷嘴与所述Al/Al2O3件表面的距离为10-30mm。

[0041] 所述步骤(2)干冰微粒喷射再生的时间为15-30s。

[0042] 所述步骤(4)中超声波频率为500KHZ-1MHZ。

[0043] 所述步骤(4)中超临界CO2再生时CO2温度为40-60℃，压力为10-15MPa。

[0044] 所述步骤(4)中超临界CO2再生的时间为1-2min。

[0045] 所述步骤(4)中加热加压形成超临界CO2时压力为7.4MPa，温度为32℃。

[0046] 所述步骤(1)、(2)、(3)和(4)均在万级洁净环境下操作。

[0047] 表1为四种Al/Al2O3件再生后显微镜下观察的再生效果；

[0048] 表1：四种Al/Al2O3件再生后显微镜下观察的再生情况

[0049]

[0050] 对比例1为单独采用干冰微粒喷射再生，工艺参数条件同实施例1，四种Al/Al2O3件的再生时间为3-5min，才能确保零部件表面清洗干净，而且内腔和槽内仍存在少许污染物。

[0051] 对比例2为单独采用超声波辅助超临界CO2再生，工艺参数同实施例1，四种Al/Al2O3件的再生时间为15-30min，才能确保零部件表面、内腔和槽内污染物和颗粒被清洗干净。

[0052] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应指出，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，这些改进也应视为本发明的保护范围。

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