CN110364424B - 半导体处理设备零部件的清洗方法 - Google Patents

半导体处理设备零部件的清洗方法 Download PDF

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Abstract

一种用于半导体处理设备零部件的清洗方法包括：提供半导体处理设备零部件，所述半导体处理设备零部件表面具有碳氟聚合物和包裹于碳氟聚合物内的第一污染物；利用第一清洗剂对所述半导体处理设备零部件进行第一清洗处理，去除所述碳氟聚合物，所述第一清洗剂具有强氧化性；去除所述碳氟聚合物之后，进行水洗；进行所述水洗之后，利用第二清洗剂对所述半导体处理设备零部件进行第二清洗处理，去除所述第一污染物，所述第二清洗剂包括氢氟酸溶液或者能够水解产生氢氟酸的溶液。所述清洗方法对半导体处理设备零部件清洗的较干净，且对半导体处理设备零部件无损伤。

Description

半导体处理设备零部件的清洗方法
技术领域
本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种半导体处理设备零部件的清洗方法。
背景技术
在半导体工艺中，对半导体材料进行刻蚀的工艺通常包括干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺，其中，由于利用等离子体进行刻蚀的干法刻蚀工艺能有效地控制刻蚀开口的尺寸而成为目前最主流的刻蚀工艺。现有工艺通常利用辉光放电、射频信号、电晕放电等形成等离子体。其中，利用射频信号形成等离子体时，可以通过调控处理气体成分、射频功率的频率、射频功率的耦合模式、气压、温度等参数，控制形成的等离子体的密度和能量，从而优化等离子体处理效果。因此，在现有的半导体刻蚀装置中，通常采用射频信号形成等离子体，且利用射频信号在待处理基片上形成偏压，使得所述等离子体轰击待处理基片，对所述待处理基片进行刻蚀工艺。
现有的采用射频信号形成等离子体的刻蚀装置主要包括电感耦合等离子体(ICP)刻蚀装置、电容耦合等离子体(CCP)刻蚀装置和电子回旋加速振荡(ECR)刻蚀装置等。在半导体工艺过程中，电感耦合等离子体(ICP)刻蚀装置和电容耦合等离子体(CCP)刻蚀装置内的零部件表面易堆积副产物，若不及时去除所述副产物，当所述副产物累积到一定量时将发生跌落，跌落于晶圆表面的副产物，将对晶圆表面的质量造成影响。
现有去除所述副产物的方法通常包括物理研磨或者高温处理，然而，现有去除所述副产物的方法难以同时满足半导体处理设备零部件洁净度要求和不对半导体处理设备零部件表面造成损伤的要求。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种半导体处理设备零部件的清洗方法，以提高半导体处理设备零部件的清洁度，且减少对半导体处理设备零部件的损伤。
为解决上述技术问题，本发明提供一种半导体处理设备零部件的清洗方法，包括：提供半导体处理设备零部件，所述半导体处理设备零部件表面具有碳氟聚合物和包裹于碳氟聚合物内的第一污染物；利用第一清洗剂对所述半导体处理设备零部件进行第一清洗处理，去除所述碳氟聚合物，所述第一清洗剂具有强氧化性；去除所述碳氟聚合物之后，进行水洗；进行所述水洗之后，利用第二清洗剂对所述半导体处理设备零部件进行第二清洗处理，去除所述第一污染物，所述第二清洗剂包括氢氟酸溶液或者能够水解产生氢氟酸的溶液。
可选的，所述半导体处理设备零部件包括：气体喷淋头、内衬、静电夹盘和绝缘窗口。
可选的，所述第一清洗剂包括：溶解于去离子水中的氨水和双氧水的混合溶液、溶解于去离子水中的双氧水溶液或者溶解于去离子水中的臭氧溶液中的至少一种。
可选的，当所述第一清洗剂为溶解于去离子水中的氨水和双氧水的混合溶液时，所述第一清洗处理的工艺参数包括：所述氨水、双氧化和去离子水的体积分数比为：1:X:Y，Y大于X，X的取值范围为1～10之间的任意数，Y的取值范围为1～50之间的任意数，处理时间为：5分钟～1小时。
可选的，所述第一污染物的材料包括：SiO2和AlF3中的一种或者两种。
可选的，能够水解产生氢氟酸的溶液包括：氟化铵溶液。
可选的，当所述第二清洗剂为溶解于去离子水中的氢氟酸溶液时，所述第二清洗处理的工艺参数包括：所述氢氟酸与去离子水的体积分数比为：1:Z，Z的取值范围为10～400之间的任意数，处理时间为5分钟～1小时。
可选的，所述半导体处理设备零部件上还具有第二污染物，所述第二污染物的材料包括：氧化铝；去除所述第一污染物之后，还包括：对所述半导体处理设备零部件进行水洗；进行所述水洗之后，对所述半导体处理设备零部件进行第三清洗处理以去除所述第二污染物。
可选的，所述第三清洗处理包括：高压水洗和超声波清洗。
可选的，所述半导体处理设备零部件表面还具有位于所述碳氟聚合物表面的油脂；利用所述第一清洗剂去除所述碳氟聚合物之前，还包括：利用第三清洗剂去除所述油脂；所述第三清洗剂包括：有机溶剂，所述有机溶剂包括：乙醇、异丙醇或者丙酮。
可选的，所述气体喷淋头和环形内衬均包括阳极氧化区域，所述阳极氧化区域的半导体处理设备零部件表面具有阳极氧化层，所述阳极氧化层的材料包括氧化铝；当所述半导体处理设备零部件为所述气体喷淋头和环形内衬时，利用第一清洗剂去除所述碳氟聚合物之前，还包括：在所述阳极氧化区域形成遮蔽层；所述遮蔽层包括：胶带；利用所述第一清洗剂去除所述碳氟聚合物的方法包括：擦拭方法。
可选的，当所述半导体处理设备零部件为绝缘窗口时，利用所述第一清洗剂去除所述碳氟聚合物的方法包括：将所述半导体处理设备零部件浸泡于第一清洗剂内。
可选的，所述第一清洗处理的次数为N次，N为大于等于1的自然数；所述第二清洗处理的次数为M次，M为大于等于1的自然数。
可选的，所述清洗方法包括至少一次循环清洗，每次所述循环清洗的方法包括：进行至少一次的第一清洗处理；进行至少一次第一清洗处理之后，进行至少一次第二清洗处理。
可选的，进行所述第二清洗处理之后，所述半导体处理设备零部件表面还具有抗等离子体层，所述碳氟聚合物位于所述抗等离子体层表面；所述抗等离子体层的材料包括：氧化钇或者钇氧氟化合物。
可选的，所述抗等离子体层的形成工艺包括：物理气相沉积工艺。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
本发明技术方案提供的半导体处理设备零部件的清洗方法中，利用所述第一清洗剂去除所述碳氟聚合物，利用所述第二清洗剂去除所述第一污染物，因此，有利于提高半导体处理设备零部件的洁净度。并且，在去除所述碳氟聚合物和第一污染物的过程中，无需高温，也无需进行物理研磨，因此，所述半导体处理设备零部件不易受到损伤。综上，所述方法不仅能够提高半导体处理设备零部件的洁净度，而且对半导体处理设备零部件无损伤。
进一步，当所述第一清洗剂为氨水和双氧水的混合溶液时，氨水能够提高双氧水去除所述碳氟聚合物的去除速率，使得所述碳氟聚合物的去除时间较短。
进一步，当所述第二清洗剂为氢氟酸溶液时，所述氢氟酸能够与SiO2发生化学反应，因此，有利于去除SiO2，且去除SiO2的速率较快；并且，AlF3在氢氟酸溶液中的溶解度较高，且溶解速度较快。综上，所述氢氟酸溶液对SiO2和AlF3的去除时间较短。
附图说明
图1为本发明一种半导体处理设备零部件清洗方法的工艺流程图；
图2至图6为本发明一种半导体处理设备零部件清洗方法各步骤的结构示意图；
图7为本发明另一种半导体处理设备零部件的结构示意图。
具体实施方式
正如背景技术所述，现有清洗方法对半导体处理设备零部件清洗，难以同时提高半导体处理设备零部件的洁净度和降低对半导体处理设备零部件的损伤。
为解决所述问题，本发明提供一种半导体处理设备零部件的清洗方法，包括：利用第一清洗剂对所述半导体处理设备零部件进行第一清洗处理，去除所述碳氟聚合物，所述第一清洗剂具有强氧化性；去除所述碳氟聚合物之后，进行水洗；所述水洗之后，利用第二清洗剂对所述半导体处理设备零部件进行第二清洗处理，去除所述第一污染物，所述第二清洗剂包括氢氟酸溶液或者能够水解产生氢氟酸的溶液。所述方法能够同时提高半导体处理设备零部件的洁净度和降低对半导体处理设备零部件的损伤。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图1为一种半导体处理设备零部件清洗方法的工艺流程图。
请参考图1，步骤S1：提供半导体处理设备零部件，所述半导体处理设备零部件表面具有碳氟聚合物和包裹于碳氟聚合物内的第一污染物；
步骤S2：利用第一清洗剂对所述半导体处理设备零部件进行第一清洗处理，去除所述碳氟聚合物，所述第一清洗剂具有强氧化性；
步骤S3：去除所述碳氟聚合物之后，进行水洗；
步骤S4：进行所述水洗之后，利用第二清洗剂对所述半导体处理设备零部件进行第二清洗处理，去除所述第一污染物，所述第二清洗剂包括氢氟酸溶液或者能够水解产生氢氟酸的溶液。
以下进行详细说明：
图2至图6为本发明一种半导体处理设备零部件清洗方法各步骤的结构示意图。
请参考图2，提供半导体处理设备零部件100，所述半导体处理设备零部件100表面具有碳氟聚合物101和包裹于碳氟聚合物101内的第一污染物102。
在本实施例中，所述半导体处理设备为电感耦合等离子体(ICP)刻蚀装置，所述电感耦合等离子体(ICP)刻蚀装置包括：反应腔、进气单元和位于所述反应腔顶部的绝缘窗口，位于所述反应腔内底部的基座和位于所述基座表面的静电夹盘，所述进气单元用于向所述反应腔内输送反应气体，所述反应气体包括碳氟气体，所述半导体处理设备零部件100包括：绝缘窗口或者静电夹盘以及其他暴露在等离子体环境中的零部件。
所述反应气体在反应腔内被转化为等离子体，所述半导体处理设备零部件100在所述等离子体环境中使用，为了防止等离子体对所述半导体处理设备零部件100表面造成损伤，在所述半导体处理设备零部件100表面形成抗等离子体层(图中未示出)。所述抗等离子体层的材料包括：氧化钇或者钇氧氟化合物。
所述抗等离子体层的形成工艺包括：物理气相沉积工艺；所述物理气相沉积工艺包括等离子体加强物理气相沉积工艺。采用物理气相沉积工艺形成的抗等离子体层较致密，所述抗等离子体层内的孔隙率很低，接近于0。
部分所述碳氟气体反应形成所述碳氟聚合物101，所述碳氟聚合物101附着于所述半导体处理设备零部件100表面。
在本实施例中，安装或者拆卸所述半导体处理设备零部件100，易在所述半导体处理设备零部件100表面形成位于所述碳氟聚合物表面的油脂103。
另外，还易在半导体处理设备零部件100表面形成第一污染物102，所述第一污染物102包括：SiO2和AlF3中的一种或者两种。其中，第一污染物102中硅源包括：晶圆或者工艺处理过程中引入的含硅物质，第一污染物102中氧源包括：反应气体或者工艺处理过程中引入的含氧物质，铝源包括：暴露出的半导体处理设备的零部件或者工艺处理过程中引入的含铝物质，氟源包括碳氟气体或者工艺处理过程中引入的含氟物质。
在本实施例中，所述半导体处理设备零部件100上还具有第二污染物104，所述第二污染物104的材料包括：氧化铝。
若不及时去除所述碳氟聚合物101、第一污染物102、油脂103和第二污染物104，当所述所述碳氟聚合物101、第一污染物102、油脂103和第二污染物104积聚到一定程度，将跌落于晶圆的表面，对晶圆的表面造成损伤，因此，应当及时去除所述碳氟聚合物101、第一污染物102、油脂103和第二污染物104。
请参考图3，利用第三清洗剂105去除所述油脂103(见图2)。
利用第三清洗剂105去除所述油脂103的方法包括：将所述半导体处理设备零部件100置于第三清洗剂105内浸泡一段时间。
所述第三清洗剂105包括：有机溶剂，所述有机溶剂包括：乙醇、异丙醇或者丙酮。
去除所述油脂103之后，还包括：对所述半导体处理设备零部件100进行水洗。对所述半导体处理设备零部件100进行水洗，以去除所述第三清洗剂105，防止所述第三清洗剂105对后续清洗处理造成影响。
请参考图4，去除所述油脂103之后，利用第一清洗剂106对所述半导体处理设备零部件100进行第一清洗处理，去除所述碳氟聚合物101(见图3)，所述第一清洗剂106具有强氧化性。
在本实施例中，当所述半导体处理设备零部件为绝缘窗口时，利用所述第一清洗剂106去除所述碳氟聚合物101的方法包括：将所述半导体处理设备零部件100浸泡于第一清洗剂106内。
在其他实施例中，当所述半导体处理设备零部件为静电夹盘时，利用所述第一清洗剂去除所述碳氟聚合物的方法包括：擦拭方法。采用擦拭方法去除静电夹盘，是为了防止静电夹盘内的电路受到损伤。
由于所述第一清洗剂106具有强氧化性，因此，所述第一清洗剂106能够氧化碳氟聚合物101，即：所述第一清洗剂106能够去除所述碳氟聚合物101。在去除所述碳氟聚合物101的过程无需物理研磨，使得半导体处理设备零部件100表面不会因物理研磨带来损伤，也无需进行高温处理，使得半导体处理设备表面的抗等离子体层不易发生开裂。
所述第一清洗剂106包括：溶解于去离子水中的氨水和双氧水的混合溶液、溶解于去离子水中的双氧水溶液或者溶解于去离子水中的臭氧溶液中的至少一种。
在本实施例中，所述第一清洗剂106为溶解于去离子水中的氨水和双氧水的混合溶液。由于所述双氧水具有强氧化性，使得所述碳氟聚合物101能够被去除。而所述氨水能够提高双氧水去除所述碳氟聚合物101的速率，有利于减少去除所述碳氟聚合物101的时间。
在本实施例中，当所述第一清洗剂106为氨水和双氧水的混合溶液时，所述第一清洗处理的工艺参数包括：所述氨水、双氧化和去离子水的体积分数比为：1:X:Y，Y大于X，X的取值范围为1～10之间的任意数，Y的取值范围为1～50之间的任意数，处理时间为：5分钟～1小时。
所述第一清洗处理的次数为N次，N为大于等于1的自然数。所述第一清洗处理的次数越多，所述碳氟聚合物101的去除越彻底，有利于提高半导体处理设备零部件100的洁净度。
所述第一清洗处理之后，进行水洗，有利于去除所述第一清洗剂106，防止所述第一清洗剂106对后续清洗效果的影响。
请参考图5，进行所述水洗之后，利用第二清洗剂107对所述半导体处理设备零部件100进行第二清洗处理，去除所述第一污染物102(见图4)，所述第二清洗剂107包括氢氟酸溶液或者能够水解产生氢氟酸的溶液。
由于所述第二清洗剂107包括：氢氟酸溶液或者能够水解产生氢氟酸的溶液，所述氢氟酸与SiO2发生化学反应，因此，有利于去除SiO2，且氢氟酸溶液去除SiO2的速率很快；并且，AlF3在所述氢氟酸溶液中的物理溶解性很好，且AlF3在所述氢氟酸溶液中的速率很快。综上，氢氟酸溶液对第一污染物102的溶解效果较好，且溶解速率较快。并且，利用第二清洗剂107去除所述第一污染物102的过程中，无需物理研磨，使得半导体处理设备零部件100表面不会因物理研磨带来损伤，也无需进行高温处理，使得半导体处理设备表面的抗等离子体层不易发生开裂。
在本实施例中，所述第二清洗剂107为溶解于去离子水中的氢氟酸溶液，所述第二清洗处理的工艺参数包括：所述氢氟酸与去离子水的体积分数比为：1:Z，Z的取值范围为10～400之间的任意数，处理时间为5分钟～1小时。
在其他实施例中，能够水解产生氢氟酸的溶液包括：氟化铵溶液。
所述第二清洗处理的次数为M次，M为大于等于1的自然数。
对所述半导体处理设备零部件100的清洗方法包括至少一次循环清洗，每次所述循环清洗的方法包括：进行至少一次的第一清洗处理；进行至少一次第一清洗处理之后，进行至少一次第二清洗处理。经过多次循环清洗，有利于半导体处理设备零部件100的洁净度。
由于所述氢氟酸溶液难以去除氧化钇或者钇氧氟化合物，因此，所述第二清洗处理之后，所述半导体处理设备零部件100表面还具有所述抗等离子体层。所述抗等离子体层能够防止等离子体对半导体处理设备零部件100表面造成损伤。
去除所述第一污染物102之后，还包括：对所述半导体处理设备零部件100进行水洗。
请参考图6，进行所述水洗之后，对所述半导体处理设备零部件100进行第三清洗处理以去除所述第二污染物104(见图5)。
所述第三清洗处理包括：高压水洗和超声波清洗。
去除所述第二污染物104之后，所述半导体处理零部件100表面还具有抗等离子体层，所述抗等离子体层用于防止等离子体对半导体处理设备零部件100表面造成损伤。
图7为本发明另一种半导体处理设备零部件的结构示意图。
请参考图7，提供半导体处理设备零部件200，所述半导体处理设备零部件200表面具有碳氟聚合物201和包裹于碳氟聚合物201内的第一污染物202。
在本实施例中，所述半导体处理设备为电容耦合等离子体(CCP)刻蚀装置或者电感耦合等离子体(ICP)刻蚀装置，所述电感耦合等离子体(ICP)刻蚀装置包括：环形内衬，所述电容耦合等离子体(CCP)刻蚀装置包括：气体喷淋头，所述半导体处理设备零部件200包括环形内衬或者气体喷淋头。
在本实施例中，当所述半导体处理设备零部件200为气体喷淋头或者环形内衬时，所述气体喷淋头和环形内衬均包括阳极氧化区域A，所述阳极氧化区域A的半导体处理设备零部件200表面具有阳极氧化层205，所述阳极氧化层205的材料包括氧化铝；当所述半导体处理设备零部件200为所述气体喷淋头和环形内衬时，利用第一清洗剂去除所述碳氟聚合物之前，还包括：在所述阳极氧化区域A形成遮蔽层206；所述遮蔽层206包括：胶带。
所述半导体处理设备表面也具有上述实施例所述油脂203、碳氟聚合物201、第一污染物202和第二污染物204。
后续去除所述油脂203、碳氟聚合物201、第一污染物202均采用擦拭的方法去除，且去除所述油脂203、碳氟聚合物201、第一污染物202的方法所采用的清洗剂与上述实施例相同，再次不做赘述。
去除所述第二污染物204的方法与上述实施例相同，再次不做赘述。
虽然本发明披露如上，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 (16)

1.一种半导体处理设备零部件的清洗方法，其特征在于，包括：
提供半导体处理设备零部件，所述半导体处理设备零部件表面具有碳氟聚合物和包裹于碳氟聚合物内的第一污染物，所述第一污染物的材料包括：SiO2和AlF3中的一种或者两种；
利用第一清洗剂对所述半导体处理设备零部件进行第一清洗处理，去除所述碳氟聚合物，所述第一清洗剂具有强氧化性；
去除所述碳氟聚合物之后，进行水洗；
进行所述水洗之后，利用第二清洗剂对所述半导体处理设备零部件进行第二清洗处理，去除所述第一污染物，所述第二清洗剂包括氢氟酸溶液或者能够水解产生氢氟酸的溶液。
2.如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于，所述半导体处理设备零部件包括：气体喷淋头、内衬、静电夹盘和绝缘窗口。
3.如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于，所述第一清洗剂包括：溶解于去离子水中的氨水和双氧水的混合溶液、溶解于去离子水中的双氧水溶液或者溶解于去离子水中的臭氧溶液中的至少一种。
4.如权利要求3所述的清洗方法，其特征在于，当所述第一清洗剂为溶解于去离子水中的氨水和双氧水的混合溶液时，所述第一清洗处理的工艺参数包括：所述氨水、双氧化和去离子水的体积分数比为：1:X:Y，Y大于X，X的取值范围为1～10之间的任意数，Y的取值范围为1～50之间的任意数，处理时间为：5分钟～1小时。
5.如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于，能够水解产生氢氟酸的溶液包括：氟化铵溶液。
6.如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于，当所述第二清洗剂为溶解于去离子水中的氢氟酸溶液时，所述第二清洗处理的工艺参数包括：所述氢氟酸与去离子水的体积分数比为：1:Z，Z的取值范围为10～400之间的任意数，处理时间为5分钟～1小时。
7.如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于，所述半导体处理设备零部件表面还具有第二污染物，所述第二污染物的材料包括：氧化铝；去除所述第一污染物之后，还包括：对所述半导体处理设备零部件进行水洗；进行所述水洗之后，对所述半导体处理设备零部件进行第三清洗处理以去除所述第二污染物。
8.如权利要求7所述的清洗方法，其特征在于，所述第三清洗处理包括：高压水洗和超声波清洗。
9.如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于，所述半导体处理设备零部件表面还具有位于所述碳氟聚合物表面的油脂；利用所述第一清洗剂去除所述碳氟聚合物之前，还包括：利用第三清洗剂去除所述油脂；所述第三清洗剂包括：有机溶剂，所述有机溶剂包括：乙醇、异丙醇或者丙酮。
10.如权利要求2所述的清洗方法，其特征在于，所述气体喷淋头和环形内衬均包括阳极氧化区域，所述阳极氧化区域的半导体处理设备零部件表面具有阳极氧化层，所述阳极氧化层的材料包括氧化铝；当所述半导体处理设备零部件为所述气体喷淋头和环形内衬时，利用第一清洗剂去除所述碳氟聚合物之前，还包括：在所述阳极氧化区域形成遮蔽层。
11.如权利要求10所述的清洗方法，其特征在于，所述遮蔽层包括：胶带；利用所述第一清洗剂去除所述碳氟聚合物的方法包括：擦拭方法。
12.如权利要求2所述的清洗方法，其特征在于，当所述半导体处理设备零部件为绝缘窗口时，利用所述第一清洗剂去除所述碳氟聚合物的方法包括：将所述半导体处理设备零部件浸泡于第一清洗剂内。
13.如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于，所述第一清洗处理的次数为N次，N为大于等于1的自然数；所述第二清洗处理的次数为M次，M为大于等于1的自然数。
14.如权利要求13所述的清洗方法，其特征在于，所述清洗方法包括至少一次循环清洗，每次所述循环清洗的方法包括：进行至少一次的第一清洗处理；进行至少一次第一清洗处理之后，进行至少一次第二清洗处理。
15.如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于，进行所述第二清洗处理之后，所述半导体处理设备零部件表面还具有抗等离子体层，所述碳氟聚合物位于所述抗等离子体层表面；所述抗等离子体层的材料包括：氧化钇或者钇氧氟化合物。
16.如权利要求15所述的清洗方法，其特征在于，所述抗等离子体层的形成工艺包括：物理气相沉积工艺；所述物理气相沉积工艺包括等离子体加强物理气相沉积工艺。
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