CN102024659B

CN102024659B - 物理气相沉积设备的清洗方法

Info

Publication number: CN102024659B
Application number: CN2009101958360A
Authority: CN
Inventors: 黄平; 陆一峰; 叶青; 张文展; 贺天太
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority date: 2009-09-17
Filing date: 2009-09-17
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2029-09-17
Also published as: CN102024659A

Abstract

一种物理气相沉积设备的清洗方法，包括：步骤1：使用能够溶解加热器或者反应腔内壁的金属膜的酸溶液，去除所述金属膜；步骤2：采用去离子水清洗所述加热器或者反应腔内壁，并使用干燥空气或惰性气体吹干所述区域；步骤3：采用易挥发的有机溶剂继续清洗所述加热器或者反应腔内壁，并使用干燥空气或惰性气体吹干所述区域；重复1～5次步骤2和步骤3；步骤4：关闭反应腔，对反应腔内做干燥处理。采用所述的清洗方法，不仅去除了反应腔内壁以及加热器上的金属膜，而且能够保证反应腔在清洗之后能够满足后续进行PVD工艺的需要。由于无需更换反应腔以及加热器，节约了成本。

Description

物理气相沉积设备的清洗方法

技术领域

本发明涉及半导体制作技术领域，尤其涉及一种物理气相沉积(PVD)设备清洗方法。

背景技术

半导体制作工艺主要是进行多次光刻工艺、刻蚀工艺以及成膜工艺等，在晶圆表面堆叠出有特殊结构的半导体元件。其中，成膜工艺包括物理气相沉积，化学气相沉积，热氧化工艺等。其中，物理气相沉积法又可分为蒸镀法和溅镀法两种形式。其中，蒸镀法是在蒸镀室中进行，通过蒸镀源在高温时所具备的饱和蒸汽压来进行薄膜的沉积。另一方面，溅镀是在等离子反应腔中进行，通过等离子所产生的离子来轰击靶材(target)，进而被溅击出来的靶材的原子沉积于晶圆表面而形成薄膜。由于溅镀方式的沉积具有较好的阶梯覆盖能力，因此溅镀方式的物理气相沉积法已经成为半导体工艺中沉积薄膜较常用的方法之一。

在溅镀过程中，当将欲沉积的晶圆置入等离子反应腔中的晶圆承载基座上之后，为了使晶圆固定于晶圆承载基座上，会于晶圆上放置一晶圆固定环。而且，此晶圆固定环可限制晶圆的沉积区域，也就是说，此晶圆固定环会遮蔽住晶圆边缘处以及晶圆承载基座与等离子反应腔的侧壁之间的区域，而仅仅裸露出晶圆的沉积区域。所述的晶圆承载基座的下方，通常还形成有加热器(heater)，用于对晶圆进行加热。正常情况下，所述反应腔内壁以及加热器上不会被沉积上金属膜。

但是，在进行溅镀的过程中，如果反应腔中的晶圆破碎或者移动，或者由于误操作启动了电源而在反应腔中开始进行PVD沉积，都会在反应腔的内壁以及加热器上沉积金属膜，例如金属铝，铜等。引起反应腔内晶圆破碎的情况很多，比如晶圆自身材质不好引起的破碎，或者反应腔位置的轻微移动导致晶圆破碎。此外，反应腔内的等离子气体的流量不稳定，导致晶圆偏离原来的位置，甚至加热器的位置不平衡，也都会导致金属膜被沉积在反应腔内部或者加热器上。如果加热器上存在金属膜，则不仅影响加热器的加热性能，还会导致加热器表面不平衡，引起晶圆之间粘连和破碎。

目前，在发现加热器和反应腔内被沉积薄膜金属后，只能选择更换加热器以及反应腔的方法，这需要花费大量的时间和金钱。以更换加热器为例，需要PVD设备停止运行近10小时，而更换加热器的反应腔体需要花费大约30小时的时间才能继续工作。而且，PVD设备的加热器非常的昂贵，一般新的加热器的费用在20000美金左右，翻新的加热器的费用在3000美金左右。

发明内容

本发明解决的问题是现有加热器以及反应腔体被溅镀上金属膜后必须更换加热器或者反应腔的缺陷，导致成本增加，设备长时间不能运行。

本发明提供了一种物理气相沉积设备的清洗方法，包括：

步骤1：使用能够溶解加热器或者反应腔内壁的金属膜的酸溶液，去除所述金属膜；步骤2：采用去离子水清洗所述加热器或者反应腔内壁，并使用干燥空气或惰性气体吹干所述区域；步骤3：采用易挥发的有机溶剂继续清洗所述加热器或者反应腔内壁，并使用干燥空气或惰性气体吹干所述区域；步骤4：关闭反应腔，对反应腔内做干燥处理。

本发明还提供了一种物理气相沉积设备的清洗方法，包括：

步骤1：使用能够溶解加热器或者反应腔内壁的金属膜的酸溶液，去除所述金属膜；步骤2：采用去离子水清洗所述加热器或者反应腔内壁，并使用干燥空气或惰性气体吹干所述区域；步骤3：采用易挥发的有机溶剂继续清洗所述加热器或者反应腔内壁，并使用干燥空气或惰性气体吹干所述区域；重复1～5次步骤2和步骤3；步骤4：关闭反应腔，对反应腔内做干燥处理。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明具有以下优点：

采用所述的清洗方法，不仅去除了反应腔内壁以及加热器上的金属膜，而且能够保证反应腔在清洗之后能够满足后续进行PVD工艺的需要。由于无需更换反应腔以及加热器，节约了成本。而且，所述的清洗方法相对于更换加热器和反应腔的方法，节省了设备停止运行的时间，提高了设备的利用率。

附图说明

图1为实施例1所述的物理气相沉积设备的清洗方法的工艺流程图；

图2为实施例2所述的物理气相沉积设备的清洗方法的工艺流程图。

具体实施方式

针对现有技术在PVD设备反应腔内壁以及加热器上被沉积金属膜之后，需要更换反应腔以及加热器的缺陷，本实施例提供一种PVD设备的清洗方法，可将反应腔内壁以及加热器上的金属薄膜去除，同时，不会对反应腔内引入其它缺陷，并且，不会对PVD工艺引入其它不利的影响。

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

实施例一

一种物理气相沉积设备的清洗方法，主要用于清洗PVD设备的加热器以及反应腔内壁的金属膜，包括：

步骤1：使用能够溶解加热器或者反应腔内壁的金属膜的酸溶液，去除所述金属膜；其中，所述的酸溶液应该是不能与加热器以及反应腔的材质发生反应，但能够溶液所述金属膜的溶液。

在一个具体实施例中，所述的金属膜为铝，则所述的酸溶液可以是硫酸以及盐酸等酸溶液，以盐酸为例，可以采用摩尔浓度为0.5mol/L to 1mol/L的盐酸水溶液，在0℃至50℃的条件下，清洗2分钟以上，以完全去除加热器或者反应腔内壁的金属膜。

更具体的，例如将所述的摩尔浓度为0.5mol/L to 1mol/L的盐酸或者硫酸溶液涂覆在无尘布上，并把所述的无尘布覆盖在加热器或者反应腔内壁的金属膜上，在0℃至50℃的条件下，保持2分钟以上，保证完全去除加热器或者反应腔内壁的金属膜。

为了保证清洗加热器或者反应腔内壁后反应腔内不会引入杂质离子，并且反应腔内的压强，离子浓度，湿度等都完全符合后续进行PVD工艺的需要，反应室内的进一步清洁以及干燥的工艺至关重要，如果无法完全清除清洗之后反应腔引入的杂质，可能导致后续的PVD工艺无法按照设定的条件进行，这也是现有技术直接采取更换加热器或者反应腔的关键原因之一。

因此，接下来进行步骤2和步骤3，对反应室内进一步进行清洗和干燥的处理，以去除采用酸溶液清洗加热器或者反应腔内壁金属膜的工艺中引入的其它杂质离子，例如氯离子，铝离子等。

步骤2：采用去离子水清洗所述加热器或者反应腔内壁，并使用干燥空气或惰性气体吹干所述区域；具体的，采用干净的无尘布，用去离子水浸湿之后，擦拭所述被酸溶液清洗过的加热器或者反应腔内壁，以去除加热器或者反应腔内壁可能残留的酸溶液离子以及金属离子，擦拭的同时，使用干燥空气或惰性气体吹干所述区域，去除去离子水擦拭中引入的水气以及干燥所述的反应腔和加热器。

步骤3：采用易挥发的有机溶剂继续清洗所述加热器或者反应腔内壁，并使用干燥空气或惰性气体吹干所述区域；具体的，采用干净的无尘布，用易挥发的有机溶剂例如异丙醇浸湿之后，擦拭所述被去离子水清洗过的加热器或者反应腔内壁，由于所述有机溶剂挥发很快，因此所述步骤可以去除加热器或者反应腔内壁可能残留的水蒸汽，擦拭的同时，使用干燥空气或惰性气体吹干所述区域，以加速所述有机溶剂的挥发并干燥所述的反应腔和加热器。

步骤4：关闭反应腔，对反应腔内做干燥处理。

所述的干燥处理过程例如为高温烘焙的过程，例如在270～330摄氏度的温度条件下，烘干10小时以上。在烘干的过程中，采用抽气泵从反应腔内向外抽气。

进行完上述工艺之后，进一步，所述的物理气相沉积设备的清洗方法，还包括：检测所述的反应腔的基准压强以及漏气率。主要用于测试反应腔的基准压强和漏气率是否满足后续进行PVD工艺的需要，检测反应腔的密封性。

实施例二

为了达到更好的清洗效果，本发明还提供了一种物理气相沉积设备的清洗方法，主要用于清洗PVD设备的加热器以及反应腔内壁的金属膜，包括：

重复1～5次步骤2和步骤3；重复步骤2和步骤3几次之后，更好的保证了反应腔内无其它杂质离子以及水蒸汽。

步骤4：关闭反应腔，对反应腔内做干燥处理。所述的干燥处理过程例如为高温烘焙的过程，例如在270～330摄氏度的温度条件下，烘干10小时以上。在烘干的过程中，采用抽气泵从反应腔内向外抽气。

进行完上述工艺之后，进一步，还包括：检测所述的反应腔的基准压强以及漏气率。主要用于测试反应腔的基准压强和漏气率是否满足后续进行PVD工艺的需要，检测反应腔的密封性。

采用所述的清洗方法，相对实施例一，不仅去除了反应腔内壁以及加热器上的金属膜，而且更好的保证了反应腔在清洗之后能够满足后续进行PVD工艺的需要。由于无需更换反应腔以及加热器，节约了成本。而且，所述的清洗方法相对于更换加热器和反应腔的方法，节省了设备停止运行的时间，提高了设备的利用率。

虽然本发明己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

1.一种物理气相沉积设备的清洗方法，其特征在于，包括：

步骤1：使用能够溶解加热器或者反应腔内壁的金属膜且不能与加热器以及反应腔的材质发生反应的酸溶液，去除所述金属膜；

步骤2：采用去离子水清洗所述加热器或者反应腔内壁，并使用干燥空气或惰性气体吹干所述加热器或者反应腔内壁；

步骤3：采用易挥发的有机溶剂继续清洗所述加热器或者反应腔内壁，并使用干燥空气或惰性气体吹干所述加热器或者反应腔内壁；

步骤4：关闭反应腔，对反应腔内做干燥处理。

2.根据权利要求1所述的物理气相沉积设备的清洗方法，其特征在于，所述的金属膜为铝膜，所述的酸溶液为硫酸或者盐酸溶液。

3.根据权利要求2所述的物理气相沉积设备的清洗方法，其特征在于，步骤1的清洗时间大于2分钟。

4.根据权利要求1所述的物理气相沉积设备的清洗方法，其特征在于，所述的有机溶剂为异丙醇。

5.根据权利要求1所述的物理气相沉积设备的清洗方法，其特征在于，步骤4中的干燥处理为在温度为270～330摄氏度的范围内烘干10小时以上。

6.一种物理气相沉积设备的清洗方法，其特征在于，包括：

重复1～5次步骤2和步骤3；

步骤4：关闭反应腔，对反应腔内做干燥处理。

7.根据权利要求6所述的物理气相沉积设备的清洗方法，其特征在于，所述的金属膜为铝膜，所述的酸溶液为硫酸或者盐酸溶液。

8.根据权利要求7所述的物理气相沉积设备的清洗方法，其特征在于，步骤1的清洗时间大于2分钟。

9.根据权利要求6所述的物理气相沉积设备的清洗方法，其特征在于，所述的有机溶剂为异丙醇。

10.根据权利要求6所述的物理气相沉积设备的清洗方法，其特征在于，步骤4中的干燥处理为在温度为270～330摄氏度的范围内烘干10小时以上。