CN107406979A - 用于清洁沉积设备的方法 - Google Patents

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Abstract

易于从沉积设备的沉积空间构件中去除沉积残余物的方法，其中使用CVD、PECVD、ALD、PVD和蒸镀之一处理基材用于涂覆至少一层。在具有由沉积空间壁界定的沉积空间的沉积设备中进行至少一次沉积处理，以在所述沉积空间内的基材上涂覆层。所述沉积空间壁提供有涂层。所述沉积空间壁以选择性湿式蚀刻处理进行清洁。所述沉积空间壁涂层的组成物适应于在沉积处理期间沉积于所述沉积空间壁上的沉积残余物的组成物以及在选择性湿式蚀刻处理期间所使用的液体蚀刻剂的组成物，使得所述沉积残余物被去除而没有影响所述沉积空间壁。

Description

用于清洁沉积设备的方法
技术领域
本发明涉及一种层沉积的领域，更特别地涉及一种从沉积设备的沉积空间构件去除沉积残余物的领域。
背景技术
在沉积设备中，使用CVD(化学气相沉积)、PECVD(等离子体增强化学气相沉积)、ALD(原子层沉积)、PVD(物理气相沉积)及蒸镀(D.opdampen)在基材上沉积层在本领域中是已知的。在使用沉积设备进行沉积处理期间，在存在一或多个基材的沉积空间中引入前体材料。在处理期间，该前体材料的至少一部分沉积在基材上，在其上面形成一或数层。前体材料中的另一部分沉积在沉积空间构件诸如沉积空间壁上，在其上面形成沉积残余物。该沉积残余物可以对沉积于基材上的层的质量具有负面效应并且可能损害该沉积设备的操作。鉴于此，必需在已经进行多次沉积处理后从该沉积空间壁上去除沉积残余物。
已经由申请人测试的从阳极化的铝沉积空间壁去除沉积残余物的第一种方法为抛光该沉积空间壁，例如，使用红宝石或其它抛光工具立刻去除该沉积残余物。已经由申请人测试的第二种方法为湿式蚀刻处理，接着再阳极化经处理的铝壁的步骤。
二种方法的缺点为它们不具选择性。因此，不仅去除沉积残余物而且在下面的沉积空间壁也可能受到负面影响。例如，在该沉积空间壁上的阳极化层可能被该蚀刻处理或抛光处理去除。同样地，当使用抛光时，因为在这些毗连沉积空间壁上并无沉积残余物沉积，因此不需清洁的毗连沉积空间壁可能会受到损伤。例如，在申请人描述于例如EP-2 502265 A2的LevitrackTM中，该沉积空间的侧壁可在抛光制程中受到损伤。此损伤使得该侧壁粗糙，这依次可以造成某些在轨道似的沉积空间中运送的晶圆在与侧壁碰撞后停止。因此，沉积设备的生产受中断，必需打开该沉积空间室，必需去除经碰撞的晶圆以及必需再次重新启动生产。这是高度不利的并且导致生产能力明显损失。
第二种方法的缺点为需要再阳极化经处理的铝壁的步骤的成本。
US 2006/0105182 A1公开了一种用于加工基材例如半导体晶圆及显示器的制程室。该制程室的构件例如壁可涂布有金属涂层，所述金属涂层包含对可以用于清洁构件的清洁溶液具有抗侵蚀性的材料。可以用于下层结构的材料的实例可以是金属材料，例如钛、不锈钢、铜、钽和铝。已提及作为涂层材料的实例为不锈钢、铜、镍、钽和钛。该涂层的表面可以用电子束处理以对金属涂层表面提供期望的纹理结构，例如期望的粗糙度。
发明内容
本发明的目的为提供一种具有成本效率能去除沉积残余物同时基本上防止沉积空间构件例如沉积空间壁损伤的方法。
为此目的，本发明提供一种容易地从沉积设备的沉积空间构件去除沉积残余物的方法，其中在该设备中使用CVD、PECVD、ALD、PVD和蒸镀之一处理基材用于涂覆至少一层，其中该方法包括：
-提供具有沉积空间的沉积设备，其中所述空间由涂布有Ni或Cr涂层的沉积空间壁界定，所述涂层已经使用电镀或无电电镀方法涂覆；
-提供至少一种前体材料，将其引入所述沉积空间中以在至少一个已经引入所述沉积空间中的基材上沉积层；
-进行至少一次沉积处理以在至少一个所述基材上涂覆所述层；
-在所述沉积处理后，以选择性湿式蚀刻处理清洁所述沉积空间壁，其中使用液体蚀刻剂处理所述沉积空间壁以去除在沉积处理期间在所述沉积空间壁上形成的沉积残余物；
其中所述沉积空间壁涂层的组成物适应于在沉积处理期间沉积在所述沉积空间壁上的沉积残余物以及在所述选择性湿式蚀刻处理期间所使用的液体蚀刻剂的组成物，如此该沉积残余物被去除而不影响该沉积空间壁，其中该Ni或Cr涂层的表面被处理以提供表面粗糙度(Ra)为至少1.5微米，优选为至少2.5微米并且更优选为至少3.2微米，其中提供所述表面粗糙度的表面处理是HVOF涂布处理(高速氧燃料涂布)或HP-HVOF涂布处理(高压高速氧燃料涂布)。
该方法具有当以选择性湿式蚀刻处理清洁沉积空间壁时仍然未影响该沉积空间壁的优点。该选择性湿式蚀刻处理不必接着随后的再阳极化步骤，由此，该清洁处理可以以成本效率的方式实现。
此外，这与上述使用抛光的清洁方法相比，已使损伤该沉积空间壁的机会最小化。
因此，与现有技术相比，该沉积空间壁的寿命增加，同时同步地获得一种比先前已经使用的清洁方法更成本有效及较快速的清洁方法。
选择液体蚀刻剂以有效去除各沉积残余物。随后，选择涂层以使其对所使用的液体蚀刻剂不敏感。因此，可实现去除沉积残余物而不影响沉积空间壁。
根据本发明的方法也消除对例如使用红宝石(机械)抛光的需求，因此防止损伤沉积空间壁。
所述方法可以用于多种沉积设备中。应该将该液体蚀刻剂类型的选择调整成去除沉积残余物的类型，以便可有效进行去除。应该对在湿式蚀刻处理中所使用的液体蚀刻剂的组成物来调整该涂层类型的选择。此外，该涂布组成物可以根据用于沉积空间壁的材料而变化并且应与其一致地进行选择。
例如，选择性湿式蚀刻处理可包括将沉积空间壁浸没在湿式蚀刻清洁流体中。再者，选择性湿式蚀刻处理可包括使用以液体蚀刻剂浸湿的湿织物手动地清洁沉积空间壁。
Ni或Cr涂层表面已经进行处理以提供表面粗糙度(Ra)为至少1.5微米，优选为至少2.5微米并且更优选为至少3.2微米。提供所述表面粗糙度的表面处理是HVOF涂布处理(高速氧燃料涂布)或HP-HVOF涂布处理(高压高速氧燃料涂布)。
此类HVOF涂布处理或HP-HVOF涂布处理涂覆具有非常良好的性能的其它涂层，所述性能例如增加的硬度和在所要保护的范围内的固有表面粗糙度。
已经以电镀或无电电镀涂覆的未经处理的Ni或Cr涂层具有非常平滑的表面。因此，沉积残余物例如Al2O3无法非常良好地黏着至此平滑表面。结果为在已经处理许多基材后，该沉积残余物可以从沉积空间壁脱落，例如，当温度变动时。必需防止这种问题。因此，在必需进行选择性蚀刻处理前，必需将可处理的基材数目保持在某些极限内。但是，相对于尚未处理以提供该所述表面粗糙度的Ni或Cr涂层，通过对Ni或Cr涂层提供表面处理，可处理的基材数目上限增加3或4倍。当然，这非常有利于沉积设备的生产能力，因为清洁操作的次数较少，因此，沉积设备的中断显著减少。
在实施方案中，沉积处理可以是ALD，其可以例如以本申请人市售的LevitrackTM进行。
在实施方案中，沉积空间壁由铝制造。
铝是用于制造沉积设备的沉积空间壁的相对具有成本效率的材料。铝可以以成本效率方式进行加工。此外，铝是轻的，这对沉积设备的运送和放置有益。
在替代性实施方案中，钛也可以是沉积空间壁的可行材料。
在实施方案中，前体材料包含Al，其中从沉积空间壁去除的沉积残余物包含Al2O3，并且其中液体蚀刻剂包含KOH、NaOH或氢氧化四甲铵(TMAOH)水溶液。
用包含KOH、NaOH或TMAOH水溶液的液体蚀刻剂从ALD设备的沉积空间壁去除沉积残余物Al2O3的选择性湿式蚀刻处理是非常有效的。Ni或Cr涂层保护沉积空间壁免受在该选择性湿式蚀刻处理期间由KOH、NaOH或TMAOH造成的损伤。事实上，Ni或Cr涂层用作蚀刻终止层。
在实施方案中，KOH、NaOH或TMAOH在液体蚀刻剂中的浓度可以为20克/升至600克/升，并且可以优选为40克/升至400克/升。在甚至更优选的实施方案中，KOH、NaOH或TMAOH在液体蚀刻剂中的浓度可以为约250克/升。
通常，可以将具有宽浓度范围的KOH、NaOH和TMAOH溶液用于湿式蚀刻处理中。已证明在此实施方案中提供的范围于在湿式蚀刻处理中是有效的。通常，湿式蚀刻处理所需要的时间取决于浓度，浓度越高导致处理时间越短。如此，较低的浓度对较薄的沉积残余物是最有用的，然而较高的浓度可以用于相对厚的沉积残余物。
在实施方案中，液体蚀刻剂的温度可以为15℃至90℃，并且可以优选为20℃至80℃。在甚至更优选的实施方案中，液体蚀刻剂在选择性湿式蚀刻处理期间的温度可以为约60℃。
虽然湿式蚀刻处理可在多种温度下进行，已证明20℃至80℃的范围对使用KOH、NaOH或TMAOH溶液进行湿式蚀刻处理是最佳的。通常，较高的温度提供较短的处理时间。较低的温度用于去除薄的沉积残余物层是最好的。
例如，已证明温度65℃与浓度250克/升结合在从铝制得的沉积空间壁中去除Al2O3膜中是高度有效的。
无电电镀具有到处甚至在非常小的洞穴中形成Ni或Cr涂层的优点。例如，用于ALD路径的气体注入开口，如具有亚毫米范围的直径的LevitrackTM，将以无电电镀方法进行内部涂布。
Ni或Cr涂层的厚度可以为5μm-40μm，并且优选为约10μm-30μm以及甚至更优选为约15μm。
在实施方案中，以包括碳化铬(Cr3C2)、碳化钨(化学式：WC)和钴(Co)中的至少一种的粉末进行HVOF涂布处理或HP-HVOF涂布处理。
这种HVOF涂布类型非常硬并且提供非常好的Ni涂层保护以及另外提供期望的表面粗糙度。涂布粉末的实例为Oerlikon Metco的Woka 7502。
本发明还提供沉积设备，在该设备中使用CVD、PECVD、ALD、PVD和蒸镀之一处理基材用于涂覆至少一层。根据本发明，沉积设备包括界定沉积空间的沉积空间壁，其中沉积空间壁包括一已经以电镀或无电电镀方法涂覆的Ni或Cr涂层，并且其中涂层表面已经以HVOF涂布处理或HP-HVOF涂布处理进行处理以及具有表面粗糙度(Ra)为至少1.5μm，优选为至少2.5μm以及更优选为至少3.2μm，其中以HVOF或HP-HVOF涂布处理涂覆的涂层包括碳化铬(Cr3C2)、碳化钨(化学式：WC)和钴(Co)中的至少一种。
此沉积设备的沉积空间壁可非常容易地以根据本发明的方法清洁，因此提供通过选择性湿式蚀刻来清洁沉积空间壁的可能性的全部优点。
实施方案可以彼此结合或可分别地应用。
附图简述
图1显示出在选择性湿式蚀刻处理前涂布Ni的铝沉积空间壁的实例；以及
图2显示出在已经进行该选择性湿式蚀刻处理后的图1的沉积空间壁。
详述
在本申请中，类似或相应特征由类似的相应参考符号表示。多个实施方案的说明不局限于附图中所显示出的实例，并且在详述和权利要求中所使用的参考数字并不旨在限制实施方案的说明。通过参考附图中所示的实例包括参考数字以阐明实施方案。
在测试时，将涂布Ni的铝沉积空间壁安装在LevitrackTM系统中。Ni涂层的厚度是20μm。加工9700片晶圆造成在该电镀Ni的制程板上沉积一些Al2O3，如图1所示。在沉积空间壁1中接近前体气体注入开口处清晰可见沉积残余物2。随后，通过将该壁放置在含有10％NaOH水溶液(饱和溶液，将其稀释至饱和浓度的1/10)的容器中，使沉积空间壁经受选择性湿式蚀刻处理。将沉积空间壁留在该NaOH溶液中～10min。在～2min后，大多数Al2O3沉积残余物已经大部分溶解。结果参见图2。清晰可见的是，已经从沉积空间壁1去除沉积残余物2而没有不利地影响沉积空间壁表面。已经在发明内容中讨论了根据本发明的方法的优点。
在另一测试期间，将涂布Ni的铝部件曝露于10％NaOH水溶液中。在53.5小时后，199.8克部件未显示出任何腐蚀迹象并且无法测量到重量损失(测量精度在0.1克内)。在相同的浴中，具有相同尺寸的未经涂布的铝部件在仅10分钟内遭受到0.076的重量损失。显然，Ni涂层以非常有效的方式用作蚀刻终止层。
各种实施方案可以组合应用或可以彼此独立应用。在以上详述中所使用的参考数字并不旨在将实施方案的描述局限于附图所示的实例。附图仅表示实例并且实施方案可以以附图的实例所示的具体方法的其它方法来实施。

Claims (13)

1.用于从沉积设备的沉积空间构件中容易地去除沉积残余物的方法，其中使用CVD、PECVD、ALD、PVD和蒸镀之一处理基材用于涂覆至少一层，其中所述方法包括：
-提供具有沉积空间的沉积设备，所述沉积空间由涂布Ni或Cr涂层的沉积空间壁界定，所述Ni或Cr涂层以电镀或无电电镀方法涂覆；
-提供至少一种前体材料，将所述前体材料引入所述沉积空间中以在至少一个已经引入所述沉积空间中的基材上沉积层；
-进行至少一次沉积处理以在至少一个所述基材上涂覆所述层；
-在所述沉积处理后，以选择性湿式蚀刻处理清洁所述沉积空间壁，其中所述沉积空间壁以液体蚀刻剂进行处理，用于去除在所述沉积处理期间形成于所述沉积空间壁上的沉积残余物；
其中所述沉积空间壁涂层的组成物适应于在所述沉积处理期间沉积于所述沉积空间壁上的所述沉积残余物的组成物、以及在所述选择性湿式蚀刻处理期间所使用的液体蚀刻剂的组成物，以使所述沉积残余物在没有影响所述沉积空间壁下被去除，其中所述Ni或Cr涂层的表面被处理以提供表面粗糙度(Ra)为至少1.5μm，优选为至少2.5μm以及更优选为至少3.2μm，其中以提供所述表面粗糙度的表面处理是HVOF涂布处理(高速氧燃料涂布)或HP-HVOF涂布处理(高压高速氧燃料涂布)。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述沉积处理是ALD。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述沉积空间壁由铝制造。
4.如权利要求1或2所述的方法，其中所述沉积壁由钛制造。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述前体材料包含Al，其中从所述沉积空间壁去除的所述沉积残余物包含Al2O3，并且其中所述液体蚀刻剂包含KOH、NaOH或氢氧化四甲铵(TMAOH)水溶液。
6.如权利要求5所述的方法，其中KOH、NaOH或TMAOH在所述液体蚀刻剂中的浓度为20克/升至600克/升。
7.如权利要求6所述的方法，其中KOH、NaOH或TMAOH在所述液体蚀刻剂中的浓度为40克/升至400克/升。
8.如权利要求7所述的方法，其中KOH、NaOH或TMAOH在所述液体蚀刻剂中的浓度为约250克/升。
9.如权利要求5至8中任一项所述的方法，其中在所述选择性湿式蚀刻处理期间，所述液体蚀刻剂的温度为15℃至90℃。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述液体蚀刻剂的温度为20℃至80℃。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述液体蚀刻剂的温度为约60℃。
12.如权利要求1所述的方法，其中所述HVOF涂布处理或所述HP-HVOF涂布处理以包含碳化铬(Cr3C2)、碳化钨(化学式：WC)和钴(Co)中的至少一种的粉末进行。
13.沉积设备，其中使用CVD、PECVD、ALD、PVD和蒸镀之一处理基材用于涂覆至少一层，所述沉积设备包括界定沉积空间的沉积空间壁，其中所述沉积空间壁包括已经以电镀或无电电镀方法涂覆的Ni或Cr涂层，并且其中所述涂层表面已经以HVOF涂布处理或HP-HVOF涂布处理进行处理以及具有表面粗糙度(Ra)为至少1.5μm，优选为至少2.5μm以及更优选为至少3.2μm，其中以所述HVOF涂布处理或HP-HVOF涂布处理所涂覆的涂层包括碳化铬(Cr3C2)、碳化钨(化学式：WC)和钴(Co)中的至少一种。
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