CN101519767A

CN101519767A - 聚焦线圈修复再利用的方法

Info

Publication number: CN101519767A
Application number: CN200910005386A
Authority: CN
Inventors: 姚力军; 周友平; 汪涛; 刘庆
Original assignee: Ningbo Jiangfeng Electronic Material Co Ltd
Current assignee: Ningbo Jiangfeng Electronic Material Co Ltd
Priority date: 2009-02-24
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2029-02-24
Also published as: CN101519767B

Abstract

一种聚焦线圈修复再利用的方法，包括：在已使用过的聚焦线圈上的固定孔内壁涂覆保护膜；对所述聚焦线圈进行腐蚀，以去除所述聚焦线圈外环表面附着的溅射材料；在所述聚焦线圈的外环表面涂覆保护膜；继续对所述聚焦线圈进行腐蚀，以去除所述聚焦线圈内环表面附着的溅射材料；去除所述聚焦线圈表面的保护膜；对所述聚焦线圈内环表面进行粗糙处理；对所述聚焦线圈进行清洗，以去除粗糙处理所产生的残留物。通过所述方法，所述聚焦线圈可再次利用于物理气相沉积中，从而节约了成本。

Description

聚焦线圈修复再利用的方法

技术领域

本发明涉及物理气相沉积工艺，特别涉及应用于物理气相沉积的聚焦线圈修复再利用的方法。

背景技术

物理气相沉积(PVD，Physical Vapor Deposition)通常用于形成薄层。例如，物理气相沉积通常用于沉积半导体结构中所使用的薄层，且物理气相沉积对于沉积金属材料特别有用。物理气相沉积工艺通常被称作溅射工艺，这是由于该工艺包括从靶中溅射出所需材料，而溅射材料被沉积到基板上以形成所需薄膜。

图1为物理气相沉积中所应用的设备的实例图。参照图1所示，设备110是离子金属等离子体(IMP)设备，其包括具有侧壁114的室112，室112通常是高真空室。靶10被设置在室的上部区域中，且基板118被设置在室的下部区域中。基板118被保持在保持器120上，所述保持器通常包括静电卡盘。靶10将通过适当的支承构件(未示出)被保持，所述支承构件可包括动力源。可设置上部罩(未示出)以罩住靶10的边缘。靶10的材料可包括例如铝、镉、钴、铜、金、铟、钼、镍、铌、钯、铂、铼、钌、银、锡、钽、钛、钨、钒和锌中的一种或多种。这些元素可以元素、化合物或合金的形式存在。靶10可以是单块靶或可以是靶/靶座组件的一部分。

基板118可包括例如半导体晶片，例如单晶硅晶片。

材料从靶10的表面中溅射出来且被导向基板118。溅射材料由箭头122表示。

通常情况下，溅射材料将沿多个不同方向离开靶表面，这样可能存在问题，且溅射材料优选被引导与基板118的上表面相对正交。因此，聚焦线圈126被设置在室112内。聚焦线圈可改进溅射材料122的取向，且被示出引导溅射材料与基板118的上表面相对正交，以提高溅射过程中所形成薄膜的均匀性。

聚焦线圈126通过销128被保持在室112内，所述销128被示出延伸通过聚焦线圈126的侧壁且还通过室112的侧壁114。销128通过固定螺丝(未标号)被保持处于所示构型。图1示出了沿聚焦线圈126内表面的销128的头部132和沿室侧壁114的外表面的另一头部130。

隔件140(通常被称作隔套)环绕销128延伸且被用以使线圈126与侧壁114隔开。

聚焦线圈通常为环形线圈结构，所述环形线圈具有从其中延伸通过的孔。图2和图3分别示出了现有技术的典型环形线圈构造200和250。环形线圈构造200或250中的任一种可被用于图1中的聚焦线圈126。

环形线圈构造200具有内周202和外周204；且相似的，环形线圈构造250具有内周252和外周254。

环形线圈构造200具有从其中延伸通过的多个孔206、208和210，所述孔用于接收将线圈保持在物理气相沉积室内的销(例如图1中的销128)。相似地，环形线圈构造250包括多个从其中延伸通过的用于接收销的孔256、258和260。

环形线圈构造200包括被构造用于接收为线圈提供动力的一对电极组件的一对孔212和214。孔212和214通过狭缝216彼此分开。狭缝的形状对应于所谓的步入步出(step-in-and-step-out)构型。图3的环形线圈构造250包括被构造用于接收电极且通过狭缝266彼此分开的一对孔262和264。电极250的狭缝266的构型对应于“并行”(＂side-by-side＂)构型。

在溅射过程中，会有一些溅射材料原子掉落在聚焦线圈上面，这就要求聚焦线圈表面任何一个地方都很粗糙，且很均匀，从而附着在聚焦线圈上面的溅射材料原子不至于掉落下来。目前，用以使得聚焦线圈表面粗糙的工艺，通常采用滚花工艺。

然而，随着使用时间的增长，聚焦线圈表面附着的溅射材料原子越来越多，聚焦线圈表面也越来越光滑，逐渐不能附着溅射材料原子了。此时，现有处理方法都是将聚焦线圈直接报废，而不进行再次利用。从而，就使得物理气相沉积的成本很高。

发明内容

本发明解决的是现有技术聚焦线圈不可再次利用，使得物理气相沉积的成本很高的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种聚焦线圈修复再利用的方法，包括：

在已使用过的聚焦线圈上的固定孔内壁涂覆保护膜；

对所述聚焦线圈进行腐蚀；

在去除所述聚焦线圈的外环表面附着的溅射材料后，在所述外环表面涂覆保护膜；

继续对所述聚焦线圈进行腐蚀；

在去除所述聚焦线圈的内环表面附着的溅射材料后，去除所述固定孔内壁以及所述外环表面的保护膜；

对所述聚焦线圈内环表面进行粗糙处理；

对所述聚焦线圈进行清洗，以去除粗糙处理所产生的残留物。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：通过腐蚀的方法去除已使用过的聚焦线圈外环表面及内环表面的溅射材料，再对所述聚焦线圈的内环表面进行粗糙处理，从而使得已使用过的聚焦线圈可以被再次利用，节约了物理气相沉积的成本。

附图说明

图1是现有物理气相沉积中所应用的设备的一种实例图；

图2是现有聚焦线圈的一种实例图；

图3是现有聚焦线圈的另一种实例图；

图4是本发明聚焦线圈修复再利用的方法的一种实施方式流程图；

图5是图4所述方法所修复的一种聚焦线圈的实例图。

具体实施方式

本发明聚焦线圈修复再利用的方法是先对已使用过的聚焦线圈外环表面及内环表面附着的溅射材料进行去除，再通过对聚焦线圈内环表面的粗糙处理，使得该已使用过的聚焦线圈可以被再次利用。

参照图4所示，本发明聚焦线圈修复再利用的方法的一种实施方式包括：

步骤s1，在已使用过的聚焦线圈上的固定孔内壁涂覆保护膜；

步骤s2，对所述聚焦线圈进行腐蚀；

步骤s3，在去除所述聚焦线圈的外环表面附着的溅射材料后，在所述外环表面涂覆保护膜；

步骤s4，继续对所述聚焦线圈进行腐蚀；

步骤s5，在去除所述聚焦线圈的内环表面附着的溅射材料后，去除所述固定孔内壁以及所述外环表面的保护膜；

步骤s6，对所述聚焦线圈内环表面进行粗糙处理；

步骤s7，对所述聚焦线圈进行清洗，以去除粗糙处理所产生的残留物。

通过对已使用过的聚焦线圈的研究发现，聚焦线圈的内环表面所附着的溅射材料较多，而聚焦线圈的外环表面所附着的溅射材料较少。因而，上述实施方式中，对于聚焦线圈的外环表面和内环表面分别进行腐蚀处理，以去除附着的溅射材料。

对于聚焦线圈的外环表面，在腐蚀处理之后，其原有的粗糙部分就可显露出来。而对于聚焦线圈的内环表面，在腐蚀处理之后，还需要进行粗糙处理。

通过上述实施方式的腐蚀处理、粗糙处理之后，该已使用过的聚焦线圈就可以在物理气相沉积中被再次利用。

以下通过一个具体的聚焦线圈的修复再利用的过程对上述实施方式的方法进行进一步说明。

参照图5所示，以应用于钽薄膜物理气相沉积中的钽环300为例，所述钽环300具有内环304及外环305，所述钽环300还具有从其中延伸通过的多个固定孔301、302和303，所述固定孔用于接收将钽环300固定于物理气相沉积室内的固定件(例如图1中的销128)。所述钽环300还具有用于接收为其提供动力的一对电极的一对孔306和307。

结合图4和图5所示，对已使用过的钽环300，首先对固定孔301、302和303的内壁涂覆保护膜。涂覆保护膜的目的是为了防止在之后的腐蚀过程中，所述固定孔301、302和303的内壁被腐蚀，而导致钽环300无法再次被固定于物理气相沉积室内。例如，所述钽环300以螺纹连接的方式被固定于物理气相沉积室内，则所述固定孔301、302和303的内壁具有螺纹，若在之后的腐蚀过程中被腐蚀掉，则将如上述的影响钽环300的固定。

其中，所述保护膜可以为油漆。

在所述固定孔301、302和303的内壁涂覆保护膜之后，对所述钽环300进行腐蚀，以去除外环305表面附着的溅射材料(例如钽)。所述腐蚀可以采用将钽环300浸入可以腐蚀钽的酸液的方法。所述酸液可以采用例如氢氟酸和硝酸的混合溶液。其浓度可以为50～80％，例如50％、60％、80％等。此时，由于有了保护膜的阻挡，所述固定孔301、302和303的内壁就不会被所述酸液腐蚀。所述腐蚀的厚度一般可以根据外环305表面所附着的溅射材料的厚度来确定，例如0.1mm。所述腐蚀的厚度可以通过控制钽环300浸入酸液的时间来对腐蚀过程进行控制。而所述腐蚀的时间可以根据腐蚀的厚度以及所述酸液对钽环300的腐蚀速率来计算获得。

根据上述对已使用过的聚焦线圈的研究说明可知，由于所述外环305表面所附着的溅射材料较少，因而通过上述的腐蚀过程，所述外环305表面所附着的溅射材料就可被去除，而使得原有的粗糙部分显露出来。

接下来，在所述外环305表面涂覆保护膜。此处涂覆保护膜的目的是为了防止在之后的腐蚀过程中，上述显露出来的所述外环305表面的粗糙部分被腐蚀。其中，所述保护膜可以为油漆。

在所述外环305表面涂覆保护膜后，继续对所述钽环300进行腐蚀，以去除所述内环304表面附着的溅射材料。所述腐蚀仍可以采用将钽环300浸入可以腐蚀钽的酸液的方法。所述酸液仍可以采用例如氢氟酸和硝酸的混合溶液。其浓度可以为50～80％，例如50％、60％、80％等。此时，由于有了保护膜的阻挡，所述外环305表面的粗糙部分就不会被所述酸液腐蚀。所述腐蚀的厚度一般可以根据腐蚀后钽环300的厚度来确定，例如使得腐蚀后钽环300的厚度为3mm左右。所述腐蚀的厚度可以通过控制钽环300浸入酸液的时间来对腐蚀过程进行控制。而所述腐蚀的时间可以根据腐蚀的厚度以及所述酸液对钽环300的腐蚀速率来计算获得。

根据上述对已使用过的聚焦线圈的研究说明可知，由于所述内环304表面所附着的溅射材料较多，因而本例中先通过酸液腐蚀，将所述内环304表面所附着的溅射材料去除。由于需要腐蚀较厚的厚度，其腐蚀的过程并不能很精确地进行控制，所以在腐蚀之后需要对所述内环304表面进行粗糙处理，以使得修复后的钽环300的内环304表面也符合物理气相沉积的要求。

在粗糙处理之前，先去除所述钽环表面的保护膜，例如外环305表面的保护膜以及所述固定孔301、302和303内壁的保护膜。接着，对所述内环304表面进行打磨处理，以使得所述内环304表面光滑，例如可以使用车床加工来磨去所述内环304表面凹凸不平的部分。

然后，对所述内环304表面应用滚花加工来进行粗糙处理。所述滚花加工简单来说是借助刀具在所述内环304表面切削出一定的纹理。

在滚花加工之后，对所述钽环300进行清洗，以去除滚花加工所产生的钽碎屑等。所述清洗可采用氢氟酸和硝酸的混合溶液喷淋钽环300的方法，但相比之前腐蚀采用的浓度，此处采用的氢氟酸和硝酸的混合溶液的浓度需要大大降低，以防止损伤粗糙部分。其浓度可以为10-20％，例如10％、15％、20％等。至此，所述内环304表面也具有了符合物理气相沉积要求的粗糙部分。

在这之后，还可以对所述固定孔301、302和302，以及孔306和307进行喷沙处理，以进一步提高这些位置的粗糙度。

最后，对所述钽环300进行最终的清洗包装，以再次于物理气相沉积中进行使用。

综上所述，上述对钽环300的修复再利用过程，通过分别对外环305和内环304表面进行腐蚀处理，来去除附着的溅射材料，然后对内环304表面进行粗糙处理，来获得符合物理气相沉积要求的粗糙表面。因此，经过上述的修复再利用过程，所述已使用过的钽环300可以被再次利用于物理气相沉积中，从而节约了所述物理气相沉积的成本。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims

1.一种聚焦线圈修复再利用的方法，其特征在于，包括：

在已使用过的聚焦线圈上的固定孔内壁涂覆保护膜；

对所述聚焦线圈进行腐蚀；

继续对所述聚焦线圈进行腐蚀；

对所述聚焦线圈内环表面进行粗糙处理；

2.如权利要求1所述的聚焦线圈修复再利用的方法，其特征在于，对所述聚焦线圈腐蚀采用将聚焦线圈浸入酸液的方法。

3.如权利要求2所述的聚焦线圈修复再利用的方法，其特征在于，所述聚焦线圈为钽环，所述酸液采用氢氟酸和硝酸的混合溶液。

4.如权利要求3所述的聚焦线圈修复再利用的方法，其特征在于，所述氢氟酸和硝酸的混合溶液的浓度为50～80％。

5.如权利要求1所述的聚焦线圈修复再利用的方法，其特征在于，在所述固定孔内壁涂覆的保护膜为油漆。

6.如权利要求1所述的聚焦线圈修复再利用的方法，其特征在于，在聚焦线圈的外环表面涂覆的保护膜为油漆。

7.如权利要求1所述的聚焦线圈修复再利用的方法，其特征在于，所述粗糙处理采用滚花加工的方法。

8.如权利要求1所述的聚焦线圈修复再利用的方法，其特征在于，对所述聚焦线圈进行清洗采用对聚焦线圈进行酸液喷淋的方法。

9.如权利要求8所述的聚焦线圈修复再利用的方法，其特征在于，所述聚焦线圈为钽环，所述酸液采用氢氟酸和硝酸的混合溶液。

10.如权利要求9所述的聚焦线圈修复再利用的方法，其特征在于，所述氢氟酸和硝酸的混合溶液的浓度为10～20％。

11.如权利要求1所述的聚焦线圈修复再利用的方法，其特征在于，还包括：对所述聚焦线圈进行清洗后，对所述固定孔进行喷沙处理。