[發(fā)明專(zhuān)利]一種超臨界二氧化碳硅塊清洗裝置、硅塊處理系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110749231.2
• 申請(qǐng)日: 2021-07-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113436998B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳鋒;田新;孫江橋;吳鵬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇鑫華半導(dǎo)體材料科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/67
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/67;H01L21/02;B08B7/00
• 代理公司: 北京錦信誠(chéng)泰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11813
• 代理人: 倪青華

1.一種硅塊處理方法，其特征在于，所述硅塊是用于單晶拉制的硅塊，包括以下處理步驟：

A1：對(duì)硅塊進(jìn)行表面刻蝕；A2：對(duì)刻蝕完成后的所述硅塊進(jìn)行超臨界二氧化碳清洗；將上述處理步驟至少重復(fù)執(zhí)行兩次；

所述硅塊的超臨界二氧化碳清洗過(guò)程包括以下步驟：

B1：將硅塊容置于進(jìn)行清洗的封閉空間內(nèi)；B2：向所述封閉空間內(nèi)供給液態(tài)二氧化碳；B3：調(diào)節(jié)所述封閉空間內(nèi)的溫度及壓力，使得溫度和壓力分別高于二氧化碳的超臨界溫度和壓力，且對(duì)調(diào)節(jié)完成的溫度及壓力進(jìn)行保持；B4：執(zhí)行清洗過(guò)程；B5：降低所述封閉空間內(nèi)的壓力，使得所述二氧化碳?xì)饣籅6：對(duì)氣化后的所述二氧化碳進(jìn)行壓縮而液化，以供重復(fù)使用；

所述封閉空間內(nèi)的壓力下降速率隨著所述處理步驟重復(fù)次數(shù)的增多而提升，所述壓力下降速率的計(jì)算模型為：

壓力下降速率=a₁*硅塊平均粒徑+a₂*清洗槽容積

其中，

壓力下降速率為以Kpa/s為單位時(shí)的數(shù)值；

硅塊平均粒徑為以mm為單位時(shí)的數(shù)值；

清洗槽容積為以L為單位時(shí)的數(shù)值；

a₁為第一調(diào)節(jié)系數(shù)，a₂為第二調(diào)節(jié)系數(shù)，a₁和a₂的變化比例不同，其中a₂隨處理步驟次數(shù)的增多的變化比例較a₁大。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅塊處理方法，其特征在于，在第一次執(zhí)行所述處理步驟時(shí)，對(duì)刻蝕完成的所述硅塊進(jìn)行水洗后，再進(jìn)行超臨界二氧化碳清洗。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅塊處理方法，其特征在于，對(duì)所述硅塊進(jìn)行刻蝕時(shí)，采用HNO₃和HF的混酸，且隨著所述處理步驟重復(fù)次數(shù)的增多，所述HNO₃和HF的重量百分比下降。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅塊處理方法，其特征在于，所述壓力下降速率通過(guò)a₁和a₂的同步調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅塊處理方法，其特征在于，在壓力下降過(guò)程中，還對(duì)封閉空間的溫度進(jìn)行提升。

6.一種超臨界二氧化碳硅塊清洗裝置，用于如權(quán)利要求1所述的硅塊處理方法中，其特征在于，包括：

槽體，提供用于進(jìn)行硅塊清洗的封閉空間，且至少供液態(tài)的二氧化碳及硅塊進(jìn)入，以及，供氣態(tài)的二氧化碳及硅塊離開(kāi)；

調(diào)壓裝置，在所述硅塊清洗前將所述封閉空間內(nèi)的壓力調(diào)節(jié)至高于二氧化碳的超臨界壓力，且在清洗過(guò)程中保持壓力不變；以及，在所述硅塊清洗完畢后降低所述槽體內(nèi)壓力，而使得所述二氧化碳?xì)饣?/p>

控溫裝置，在所述硅塊清洗前將所述封閉空間內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)至高于二氧化碳的超臨界溫度，且在清洗過(guò)程中保持溫度不變；

壓縮裝置，對(duì)來(lái)自所述槽體內(nèi)經(jīng)氣化后的所述二氧化碳進(jìn)行壓縮而形成液態(tài)的二氧化碳；

二氧化碳儲(chǔ)槽，對(duì)液態(tài)的二氧化碳進(jìn)行存儲(chǔ)，并提供所述槽體所需的液態(tài)的二氧化碳，以及，對(duì)來(lái)自所述壓縮裝置的液態(tài)的二氧化碳進(jìn)行回收。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超臨界二氧化碳硅塊清洗裝置，其特征在于，所述調(diào)壓裝置包括外置的CO₂氣體緩沖罐，所述C O₂氣體緩沖罐設(shè)置壓縮機(jī)，在槽體內(nèi)設(shè)置壓力表，通過(guò)壓力表的檢測(cè)結(jié)果，控制壓縮機(jī)及槽體的氣體管路流通面積實(shí)現(xiàn)壓力調(diào)節(jié)。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超臨界二氧化碳硅塊清洗裝置，其特征在于，所述控溫裝置采用外置換熱盤(pán)管。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超臨界二氧化碳硅塊清洗裝置，其特征在于，所述控溫 裝置底部設(shè)置加熱絲提供加熱功能。