一种用于清洁石英晶舟的方法及装置与流程

1.本发明实施例涉及半导体硅片生产领域，尤其涉及一种用于清洁石英晶舟的方法及装置。


背景技术：

2.在半导体硅片的生产过程中，通常需要对硅片进行比如退火之类的热处理，以使得硅片满足生产工艺要求。
3.在对硅片进行热处理的过程中，通常将硅片承载在石英晶舟上，以避免硅片与热处理炉中的其他部件接触从而对硅片造成污染。但是，随着使用时间的增长，石英晶舟本身的洁净度会因外部环境的影响而下降。举例而言，石英晶舟除了表面会被颗粒物污染以外内部也会受到金属污染。在利用被污染的石英晶舟承载硅片以对硅片进行热处理的情况下，例如石英晶舟内部的金属污染物会扩散到硅片表面，而这些金属污染物又会在高温作用下加速朝向硅片内部扩散，由此加剧了硅片的金属含量，导致经热处理的硅片无法满足生产工艺要求。
4.为了避免上述情况出现，通常需要定期对石英晶舟进行清洁。在现有的清洁方式中，需要将石英晶舟从热处理炉中拆下并取出，并将石英晶舟投入含有hf化学品的槽式清洗机中，利用hf与二氧化硅之间能够发生化学反应来实现清洗。但是，这样的清洗方式需要额外的槽式清洗机，成本极高，石英晶舟需要在热处理炉与槽式清洗机之间频繁转移，导致清洗工艺繁琐，而且这样的清洗方式无法实现对存在于石英晶舟内部的金属污染物进行清除。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明实施例期望提供一种用于清洁石英晶舟的方法及装置，不需要使用额外的槽式清洗机便能够完成清洁，由此降低了成本，而且能够实现对存在于石英晶舟内部的杂质进行清除。
6.本发明实施例的技术方案是这样实现的：
7.第一方面，本发明实施例提供了一种用于清洁石英晶舟的方法，所述方法包括：
8.在高温环境下利用蚀刻气体对待清洁的所述石英晶舟进行第一蚀刻，以获得位于所述石英晶舟的表面处并且能够产生吸杂作用的损伤层和应力层；
9.对经历所述第一蚀刻的所述石英晶舟进行热处理，以促进所述石英晶舟中的杂质在所述吸杂作用的影响下朝向所述石英晶舟的表面扩散；
10.在高温环境下利用蚀刻气体对经历所述热处理的石英晶舟进行第二蚀刻，以将扩散至所述石英晶舟的表层的杂质随所述石英晶舟的表层一起从所述石英晶舟去除。
11.第二方面，本发明实施例提供了一种用于清洁石英晶舟的装置，所述装置用于执行根据第一方面所述的方法，所述装置包括：
12.限定有空腔的加热器，所述加热器用于在所述空腔中提供进行所述第一蚀刻所需
的高温环境，所述加热器还用于在所述空腔中提供进行所述热处理所需的热处理温度，所述加热器还用于在所述空腔中提供进行所述第二蚀刻所需的高温环境；
13.蚀刻气体供应源，所述蚀刻气体供应源用于将进行所述第一蚀刻和所述第二蚀刻所需的蚀刻气体供应至所述空腔中。
14.本发明实施例提供了一种用于清洁石英晶舟的方法及装置，由于第一蚀刻涉及石英晶舟的表面材料的去除，因此石英晶舟表面的污染物是能够去除的，在整个清洁过程中不需要提供额外的槽式清洗机，并且例如可以利用执行硅片热处理作业的热处理炉来提供高温环境，因此不需要将石英晶舟从热处理炉中取出便能够完成上述清洁过程，而且很明显地，上述的清洁方式能够实现对存在于石英晶舟内部的金属污染物进行清除。
附图说明
15.图1为本发明实施例提供的一种用于清洁石英晶舟的方法的示意图；
16.图2为在利用根据本发明实施例的方法对石英晶舟进行清洁的过程中石英晶舟的状态变化示意图；
17.图3为本发明实施例提供的一种用于清洁石英晶舟的装置的示意图。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
19.参见图1并结合图2，本发明实施例提供了一种用于清洁石英晶舟qt的方法，所述方法可以包括：
20.s101：在高温环境下利用蚀刻气体对待清洁的所述石英晶舟qt进行第一蚀刻，以获得位于所述石英晶舟qt的表面处并且能够产生吸杂作用的损伤层l1和应力层l2，这里的待清洁的石英晶舟qt在图2的最上方示出并且会含有示例性地通过“黑点”示出的比如金属原子或金属离子之类的杂质，这里的第一蚀刻涉及石英晶舟qt的表面材料的去除，由此会对石英晶舟qt造成损伤而形成损伤层l1，该损伤层l1会通过应力层l2过渡到石英晶舟qt内部的未损伤部分，而损伤层l1和应力层l2能够产生吸杂作用，另外这里的“吸杂作用”是指，如在图2中通过经历第一蚀刻的石英晶舟qt中的多个实线箭头示意性地示出的，存在于石英晶舟qt中的杂质会沿着这些箭头的方向朝向能够产生该“吸杂作用”的损伤层l1和应力层l2扩散；
21.s102：对经历所述第一蚀刻的所述石英晶舟qt进行热处理，以促进所述石英晶舟qt中的杂质在所述吸杂作用的影响下朝向所述石英晶舟qt的表面扩散，如在图2中通过经历热处理的石英晶舟qt示出的，石英晶舟qt中的杂质在扩散后已主要存在于石英晶舟qt的表层，而石英晶舟qt的中央部分的杂质已非常少或几乎不存在；
22.s103：在高温环境下利用蚀刻气体对经历所述热处理的石英晶舟qt进行第二蚀刻，以将扩散至所述石英晶舟qt的表层的杂质随所述石英晶舟qt的表层一起从所述石英晶舟qt去除，由此使能够获得杂质已非常少或几乎不存在的石英晶舟qt，如在图2中通过经历第二蚀刻的石英晶舟qt示出的。
23.由于第一蚀刻涉及石英晶舟qt的表面材料的去除，因此石英晶舟qt表面的污染物
是能够去除的，在整个清洁过程中不需要提供额外的槽式清洗机，并且例如可以利用执行硅片热处理作业的热处理炉来提供高温环境，因此不需要将石英晶舟qt从热处理炉中取出便能够完成上述清洁过程，而且很明显地，上述的清洁方式能够实现对存在于石英晶舟qt内部的金属污染物进行清除。
24.优选地，上述的第一蚀刻和第二蚀刻所使用的蚀刻气体都可以为hcl气体，另外hcl气体的纯度例如可以为99.99999％的高纯度。
25.在石英晶舟qt经历上述的第二蚀刻后，表面会较为粗糙，由此存在承载硅片以对硅片进行热处理时划伤硅片的风险，另一方面，即使在经历第二蚀刻后石英晶舟qt中只含有少量的杂质，但这些少量的杂质仍然可能在硅片热处理过程中扩散到硅片中造成硅片污染。对此，在本发明的优选实施例中，所述方法还可以包括在高温环境下利用氧气对经历所述第二蚀刻的石英晶舟qt进行表面氧化，以获得能够阻止所述石英晶舟qt中的残余杂质扩散到所述石英晶舟qt外部的氧化层。所形成的氧化层能够降低石英晶舟qt的表面的粗糙度，减小划伤硅片的风险，并且能够有效地阻止石英晶舟qt中的杂质扩散到外部，由此避免所承载的硅片被污染。
26.在上述的热处理期间，需要避免石英晶舟qt在高温下与外部环境中的物质发生化学反应，对此在本发明的优选实施例中，所述方法还可以包括在所述热处理期间向所述石英晶舟qt提供保护性气体。保护性气体例如可以是化学属性不活泼的氮气，另外氮气的纯度例如可以为99.99999％的高纯度。
27.为了使石英晶舟qt以更均匀的方式完成上述的第一蚀刻、热处理、第二蚀刻以及表面氧化，在本发明的优选实施例中，所述方法还可以包括在所述第一蚀刻期间、所述热处理期间、所述第二蚀刻期间以及所述表面氧化期间使所述石英晶舟qt旋转。这样，例如当第一蚀刻过程中蚀刻气体没有均匀地分布在石英晶舟qt周围时，或者说当石英晶舟qt周围的蚀刻气体的浓度有差异时，通过石英晶舟qt的旋转能够消除这样的不均匀对蚀刻均匀性造成的影响。类似地，通过石英晶舟qt的旋转能够消除石英晶舟qt周围温度分布不均匀对热处理均匀性的影响、第二蚀刻所利用蚀刻气体浓度不均匀对第二蚀刻均匀性的影响以及氧气浓度不均匀对表面氧化均匀性的影响。
28.为了使石英晶舟qt中的杂质充分地扩散至石英晶舟qt的表层，在本发明的优选实施例中，所述热处理的持续时间可以为至少10小时。这样，可以尽最大可能地减少残留在石英晶舟qt的中央部分的杂质，使得完成清洁的石英晶舟qt中的杂质的量尽可能地少。
29.在本发明的优选实施例中，所述第一蚀刻、所述热处理、所述第二蚀刻以及所述表面氧化都可以在950℃的温度下执行。这样，能够以更简单的方式实现温度控制，降低为实现清洁而进行的操作的繁琐程度。
30.参见图3，本发明实施例还提供了一种用于清洁石英晶舟qt的装置1，所述装置1用于执行根据本发明各实施例所述的方法，所述装置1可以包括：
31.限定有空腔10c的加热器10，所述加热器10用于在所述空腔10c中提供进行所述第一蚀刻所需的高温环境，所述加热器10还用于在所述空腔10c中提供进行所述热处理所需的热处理温度，所述加热器10还用于在所述空腔10c中提供进行所述第二蚀刻所需的高温环境，图3中示意性地示出了在加热器10的空腔10c中放置了单个石英晶舟qt，在上述的加热器10为用于对硅片进行处理的热处理炉的情况下，与上述的空腔10c相对应的炉腔中可
以放置多至120个的石英晶舟qt；
32.蚀刻气体供应源20，所述蚀刻气体供应源用于将进行所述第一蚀刻和所述第二蚀刻所需的蚀刻气体供应至所述空腔10c中，如在图3中通过与蚀刻气体供应源20关联的实线箭头示意性地示出的。
33.优选地，仍然参见图3，所述装置1还可以包括氧气供应源30，所述氧气供应源30用于将进行所述表面氧化所需的氧气供应至所述空腔10c中，如在图3中通过与氧气供应源30关联的实线箭头示意性地示出的，并且所述加热器10还用于在所述空腔10c中提供进行所述表面氧化所需的高温环境。
34.优选地，仍然参见图3，所述装置1还可以包括保护性气体供应源40，所述保护性气体供应源40用于在所述热处理期间将所述保护性气体供应至所述空腔10c中，如在图3中通过与保护性气体供应源40关联的实线箭头示意性地示出的。
35.优选地，仍然参见图3，所述装置1还可以包括用于将所述石英晶舟qt承载在所述空腔10c中的承载台40，所述承载台40构造成能够进行旋转，如在图3中通过与承载台40关联的实线箭头示意性地示出的，以驱动所承载的石英晶舟qt旋转。
36.需要说明的是：本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
37.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。