CN111229738A - 半导体设备工艺腔室的清洁装置以及清洁方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种半导体设备工艺腔室的清洁装置以及清洁方法，该清洁装置包括：固定盘和套设在所述固定盘上的膨胀件，其中，所述固定盘上开设有通气孔，当所述固定盘放置在所述工艺腔室中的卡盘组件上时，所述通气孔与所述卡盘组件的气道连通；所述膨胀件的表面设置有粘合层，当通过所述气道及所述通气孔向所述膨胀件中充气时，所述膨胀件可膨胀至与所述工艺腔室内部表面的至少一部分接触，以通过所述粘合层粘除所述工艺腔室内部表面上的附着物，当通过所述气道及所述通气孔从所述膨胀件中抽气时，所述膨胀件可收缩至原状。通过本发明，缩短了维护半导体设备工艺腔室所耗时间。

Description

半导体设备工艺腔室的清洁装置以及清洁方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种半导体设备工艺腔室的清洁装置以及清洁方法。

背景技术

目前在半导体设备制造工艺中已经使用各种类型的等离子体设备。其中ICP(Inductively Coupled Plasma，反应耦合等离子体)刻蚀机台已广泛应用于各种半导体芯片的加工过程中，但是ICP刻蚀设备有10％～13％的时间均是处于维护状态，如果能够减少设备的维护时间，提高设备产能，降低设备的维护成本，将有助于增强产品的竞争力。

目前业界普遍采用的清洁方法是设备维护人员定期对设备的腔室进行湿法清洁，首先对腔室干燥清洁30分钟，循环吹扫500次，充大气，然后打开腔室，将腔室内衬、压环、石英窗或陶瓷窗等零部件使用无尘布蘸去离子水进行擦拭，擦拭干净后，再使用无尘布蘸酒精或异丙醇进行重新擦拭，起到除水作用，然后合腔、抽真空、氧燃30分钟、测试腔室漏率及氦气漏率合格后对机台进行暖机工艺操作，完成暖机工艺操作后恢复生产。

采用上述清洁方法，耗时较长，一般做依次湿法清洁要耗时8-10小时，降低设备产能；开腔过程中存在有毒有害气体泄露的风险，可能对维护人员有一定伤害；由于清洁至少需要两名维护人员3小时的工作量，设备运营成本较高；零部件拆装的过程中引入不确定因素，如果安装不正确或者是不标准就会导致零件损毁或者工艺结果异常。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种半导体设备工艺腔室的清洁装置以及清洁方法。

为实现本发明的目的而提供一种半导体设备工艺腔室的清洁装置，包括：固定盘和套设在所述固定盘上的膨胀件；其中，所述固定盘上开设有通气孔，当所述固定盘放置在所述工艺腔室中的卡盘组件上时，所述通气孔与所述卡盘组件的气道连通；

所述膨胀件的表面设置有粘合层，当通过所述气道及所述通气孔向所述膨胀件中充气时，所述膨胀件可膨胀至与所述工艺腔室内部表面的至少一部分接触，以通过所述粘合层粘除所述工艺腔室内部表面上的附着物，当通过所述气道及所述通气孔从所述膨胀件中抽气时，所述膨胀件可收缩至原状。

优选地，所述固定盘的外周壁上开设有沿其周向设置的环形沟槽，所述膨胀件的边缘套设在所述环形沟槽中。

优选地，所述膨胀件的边缘设置有紧固圈，所述紧固圈套设在所述环形沟槽中。

优选地，所述粘合层包括固态粘合剂。

优选地，所述膨胀件包括弹力膜。

优选地，所述弹力膜包括硅胶膜。

优选地，所述工艺腔室内部表面包括所述工艺腔室的内侧壁、设置在所述工艺腔室顶部的介质窗的底面。

根据本发明另一个方面，还提供了一种半导体设备工艺腔室的清洁方法，采用本申请中所述的清洁装置，所述方法包括：

将所述清洁装置传送至所述工艺腔室中的卡盘组件上；

通过所述卡盘组件中的气道向膨胀件中充气，使所述膨胀件膨胀至与所述工艺腔室内部表面的至少一部分接触，以通过粘合层粘除所述工艺腔室内部表面上的附着物；

通过所述卡盘组件中的气道从所述膨胀件中抽气，使所述膨胀件收缩至原状；

将所述清洁装置传送出所述工艺腔室。

优选地，在所述将所述清洁装置传送至所述工艺腔室中的卡盘组件上之后，所述通过所述卡盘组件中的气道向膨胀件中充气之前，还包括：

通过所述工艺腔室中的压环压住所述清洁装置。

优选地，所述工艺腔室内部表面包括所述工艺腔室的内侧壁、设置在所述工艺腔室顶部的介质窗的底面。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的半导体设备工艺腔室的清洁装置，包括：固定盘和套设在固定盘上的膨胀件，其中，固定盘上开设有通气孔，当固定盘放置在工艺腔室中的卡盘组件上时，通气孔与卡盘组件的气道连通；膨胀件的表面设置有粘合层，当通过气道及通气孔向膨胀件中充气时，膨胀件可膨胀至与工艺腔室内部表面的至少一部分接触，以通过粘合层粘除工艺腔室内部表面上的附着物，当通过气道及通气孔从膨胀件中抽气时，膨胀件可收缩至原状。由此，可通过向膨胀件中充气粘除工艺腔室内部表面的附着物，而无需人工参与清洁工作，节省了人工成本；通过卡盘组件的气道与固定盘的通气孔向膨胀件充气，无需开腔进行待去除物去除，缩短了维护腔室所耗时间；进一步，不存在有毒有害气体泄露的风险，保证了维护人员的安全性，保证了工艺的稳定性。

本发明提供的半导体设备工艺腔室的清洁方法中，采用本申请中的清洁装置，在需要对工艺腔室进行清洁时，将清洁装置传送至工艺腔室中的卡盘组件上，通过卡盘组件中的气道向膨胀件中充气，使膨胀件膨胀至与工艺腔室内部表面的至少一部分接触，以通过粘合层粘除工艺腔室内部表面上的附着物；通过卡盘组件中的气道从膨胀件中抽气，使膨胀件收缩至原状；将清洁装置传送出工艺腔室，因此，无需人工参与清洁工作，节省了人工成本；通过卡盘组件的气道与固定盘的通气孔向膨胀件充气，无需开腔进行待去除物去除，缩短了维护腔室所耗时间；进一步，不存在有毒有害气体泄露的风险，保证了维护人员的安全性，保证了工艺的稳定性。

附图说明

图1为本发明一个实施例提供的半导体设备工艺腔室的清洁装置的结构示意图；

图2为图1所示实施例中固定盘的俯视图；

图3为本发明一个实施例中固定盘的侧视图；

图4为本发明实施例中紧固圈的结构示意图；

图5为本发明实施例中充放气机构的结构示意图；

图6为本发明另一个实施例提供的半导体设备工艺腔室的清洁装置的结构示意图；

图7为本发明一个实施例中半导体设备工艺腔室的清洁装置固定安装图；

图8为本发明一个实施例提供的半导体设备工艺腔室的清洁方法的流程框图；

图9为本发明另一个实施例提供的半导体设备工艺腔室的清洁方法的流程框图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的半导体设备工艺腔室的清洁装置以及清洁方法进行详细描述。

如图1所示，为本发明一个实施例提供的半导体设备工艺腔室的清洁装置的结构示意图，本发明实施例中，半导体设备工艺腔室的清洁装置包括：固定盘2和套设在固定盘2上的膨胀件1；其中，如图2所示，固定盘2上开设有通气孔21，当固定盘2放置在工艺腔室4中的卡盘组件3(图1中未示)上时，通气孔21与卡盘组件3的气道连通。

膨胀件1的表面设置有粘合层(图1中未示)，当通过气道及通气孔21向膨胀件1中充气时，膨胀件1可膨胀至与工艺腔室4内部表面的至少一部分接触，以通过粘合层粘除工艺腔室4内部表面上的附着物，当通过气道及通气孔21从膨胀件中抽气时，膨胀件1可收缩至原状。

具体地，图1为膨胀件1在膨胀后的效果图。

可选地，通气孔21的形状可以是圆形，其直径为1-5mm。当然通气孔21的形状也可以不限定于圆形，任何有利于向膨胀件1充气的通气孔的形状均在本实施例的保护范围内。

在本发明的一个优选实施例中，粘合层包括固态粘合剂，即可以基于固态粘合剂来形成上述的粘合层。在膨胀件1上涂抹固态粘合剂形成上述的粘合层，可用于粘除工艺腔室4内的颗粒状刻蚀副产物。

实现膨胀件1的膨胀功能多种方式，优选地，可以通过弹力膜实现，这种实现方式简单快捷，成本也较低。进一步的，可以采用硅胶膜实现。本实施例中，采用硅胶模作为弹力膜可以使弹力膜具有类似于气球的物理性质，弹力膜充气后膨胀，体积变大，放气后体积恢复如初。

具体地，工艺腔室内表面包括工艺腔室的内侧壁、设置在工艺腔室顶部的介质窗的底面。本实施例提供的半导体设备工艺腔室的清洁装置，具有固定盘以及膨胀件，膨胀件与固定盘密封连接，结构简单，容易实现。根据膨胀件膨胀后的形状，可以粘除工艺腔室的内侧壁、介质窗上的待去除物，保证了清洁效果。

综上，本发明实施例提供的半导体设备工艺腔室的清洁装置，包括：固定盘和套设在固定盘上的膨胀件，固定盘上开设有通气孔，当固定盘放置在工艺腔室中的卡盘组件上时，通气孔与卡盘组件的气道连通；膨胀件的表面设置有粘合层，当通过气道及通气孔向膨胀件中充气时，膨胀件可膨胀至与工艺腔室内部表面的至少一部分接触，以通过粘合层粘除工艺腔室内部表面上的附着物，当通过气道及通气孔从膨胀件中抽气时，膨胀件可收缩至原状。由此，可通过向膨胀件中充气粘除工艺腔室内部表面的附着物，而无需人工参与清洁工作，节省了人工成本；通过卡盘组件的气道与固定盘的通气孔向膨胀件充气，无需开腔进行待去除物去除，缩短了维护腔室所耗时间；进一步，不存在有毒有害气体泄露的风险，保证了维护人员的安全性。

进一步，本发明一个实施例中，如图3所示，固定盘2的外周壁上开设有沿其周向设置的环形沟槽22，膨胀件1的边缘套设在环形沟槽22中。本实施例中，固定盘上开设环形沟槽22，在将膨胀件1固定在环形沟槽22时，便于对膨胀件1进行固定，并且还可以防止膨胀件1在充气的过程中的脱落，保证了膨胀件1在固定盘2上固定的牢固性。

在本发明优选地实施例中，固定盘的材料可以是金属材料，比如铝。固定盘采用铝材料可以便于固定盘形成所需的形状。

进一步，如图4所示，膨胀件1的边缘处还可以设置有：紧固圈5，紧固圈5套设在环形沟槽22中。

本发明实施例提供的半导体设备工艺腔室的清洁装置，固定盘上开设有环形沟槽，保证了膨胀件固定的稳定性。在膨胀件的边缘处还可以设置紧固圈，进一步保证了膨胀件固定的稳定性。

本发明实施例中，可以通过图5所示的半导体设备的充放气机构通过卡盘组件3的气道对膨胀件1充气或放气，该充放气机构包括：气源61、抽气泵62、充气管路63以及抽气管路64。

其中，气源61可提供氮气、氦气等惰性气体或各种工艺气体，充气管路63的进气端与气源61连接，充气管路63的出气端与卡盘组件3的气道连通，以向膨胀件1中充气，在充气管路上设置有第一开关K1。

抽气管路64的进气端与卡盘组件3的气道连通，以从膨胀件1中抽气，抽气管路64的出气端与抽气泵62连接，在抽气管路上设置有第二开关K2。

进一步，如图6所示，为本发明另一个实施例提供的半导体设备工艺腔室的清洁装置的结构示意图，相对于图1所示的实施例，半导体设备工艺腔室的清洁装置还包括用于承载被加工工件的卡盘组件3，图6中固定盘2放置在工艺腔室4中的卡盘组件3上，且固定盘2上的通气孔21与卡盘组件3的气道连通。

进一步，如图7所示，为本发明一个实施例中半导体设备工艺腔室的清洁装置固定安装图，图7中清洁装置由压环7固定，压环7设置在工艺腔室4中，其本身具有各种工艺用途，在采用上述清洁装置对工艺腔室进行清洁时，压环7还可以用于将清洁装置压紧固定在卡盘组件3上，以防止膨胀件1膨胀时从固定盘2上脱落。

本发明实施例提供的半导体设备工艺腔室的清洁装置，可以采用工艺腔室中现有的卡盘组件支撑固定盘，保证了固定盘在工艺腔室中的稳定性；固定盘上的通气孔与卡盘组件的气道连通，便于通过卡盘组件向膨胀件充气或从膨胀件抽气；在固定半导体设备工艺腔室的清洁装置时，还可以采用工艺腔室中现有的压环将清洁装置固定在卡盘组件上，保证了半导体设备工艺腔室的清洁装置在工艺腔室中的稳定性。

针对上述清洁装置，本发明还提供了一种半导体设备工艺腔室的清洁方法，如图8所示，为本发明一个实施例提供的半导体设备工艺腔室的清洁方法的流程框图，本实施例中，采用本发明实施例提供的半导体设备工艺腔室的清洁装置，具体包括：

步骤S1：将清洁装置传送至工艺腔室中的卡盘组件上。

步骤S2：通过卡盘组件中的气道向膨胀件中充气，使膨胀件膨胀至与工艺腔室内部表面的至少一部分接触，以通过粘合层粘除工艺腔室内部表面上的附着物。

具体地，工艺腔室内部表面包括工艺腔室的内侧壁、设置在工艺腔室顶部的介质窗的底面。

步骤S3：通过卡盘组件中的气道从膨胀件中抽气，使膨胀件收缩至原状。

步骤S4：将清洁装置传送出工艺腔室。

本发明实施例提供的半导体设备工艺腔室的清洁方法，采用本发明实施例提供的半导体设备工艺腔室的清洁装置，在需要对腔室进行清洁时，将清洁装置传送至工艺腔室中的卡盘组件上，通过卡盘组件中的气道向膨胀件中充气，使膨胀件膨胀至与工艺腔室内部表面的至少一部分接触，以通过粘合层粘除工艺腔室内部表面上的附着物；通过卡盘组件中的气道从膨胀件中抽气，使膨胀件收缩至原状；将清洁装置传送出工艺腔室，因此，无需人工参与清洁工作，节省了人工成本；通过卡盘组件的气道与固定盘的通气孔向膨胀件充气，无需开腔进行待去除物去除，缩短了维护腔室所耗时间；进一步，不存在有毒有害气体泄露的风险，保证了维护人员的安全性，保证了工艺的稳定性。

进一步，如图9所示，为本发明另一个实施例提供的半导体设备工艺腔室的清洁方法的流程框图，本发明实施例中，采用本发明中的半导体设备工艺腔室的清洁装置，具体包括：

步骤101：将清洁装置传送至工艺腔室中的卡盘组件上。

步骤102：通过工艺腔室中的压环压住清洁装置。

步骤103：通过卡盘组件中的气道向膨胀件中充气，使膨胀件膨胀至与工艺腔室内部表面的至少一部分接触，以通过粘合层粘除工艺腔室内部表面上的附着物。

步骤104：通过卡盘组件中的气道从膨胀件中抽气，使膨胀件收缩至原状。

步骤105：将清洁装置传送出工艺腔室。

本发明实施例提供的半导体设备工艺腔室的清洁方法，采用工艺腔室中的压环压住半导体设备工艺腔室的清洁装置，可以使清洁装置固定在卡盘组件上，保证了半导体设备工艺腔室的清洁装置的在工艺腔室中稳定性。

具体地，结合图1-图9对本发明提供的半导体设备工艺腔室的清洁装置以及清洁方法进行详细阐述：

首先将膨胀件1覆盖在固定盘2上。然后将紧固圈5套在固定盘2上的膨胀件1的边缘，从而将膨胀件1压紧固定在固定盘2的环形沟槽22中。此时膨胀件1与固定盘2紧密贴合。在将半导体设备工艺腔室的清洁装置传入工艺腔室4之前，先将工艺腔室4与外界抽气系统相连通的摆阀关闭，以使外界抽气系统在清洁装置传送入工艺腔室4后不再对半导体设备工艺腔室的清洁装置抽气，以防止膨胀件1被外界抽气系统吸走，堵塞充放气机构的抽气管路。

进一步，将半导体设备工艺腔室的清洁装置放入片盒腔，并通过自动传输系统，将片盒腔中的清洁装置传送至工艺腔室4的卡盘组件3上，此时下降压环7，可将半导体设备工艺腔室的清洁装置压紧固定在卡盘组件3上，打开充放气机构的第一开关K1，向膨胀件1中充入氦气，膨胀件1充气后膨胀，直至膨胀件1外表面与工艺腔室4内壁紧密贴合，尤其是与工艺腔室4的石英窗充分接触后，粘合层将工艺腔室4中待去除物粘下来，并收集在粘合层的表面，此时关闭第一开关K1，打开第二开关K2，开始抽出刚刚充入的氦气，将粘满待去除物的膨胀件1吸回至固定盘2的表面，然后将清洁装置传送出工艺腔室4，并更换膨胀件1，打开摆阀。如此反复操作2-3次便可以完全清除工艺腔室4内附着在石英窗表面、内衬表面、压环上面的待去除物，该待去除物可以是刻蚀副产物。

本发明提供的半导体设备工艺腔室的清洁装置以及清洁方法，可以有效缩短维护工艺腔室所耗时间，每次维护用时约0.5小时便可完成；维护时不必打开腔室，不存在有毒有害气体泄漏的风险，维护人员不需穿着厚重的防护装备；降低了人力及物力成本；有利于建立有效且稳定的设备运行环境，保证了刻蚀工艺的稳定性；可广泛运用各种含有氦气与卡盘结合系统的ICP刻蚀机台，可有效降低工艺腔室的湿法清洁频次。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种半导体设备工艺腔室的清洁装置，包括：固定盘和套设在所述固定盘上的膨胀件，其中，

所述固定盘上开设有通气孔，当所述固定盘放置在所述工艺腔室中的卡盘组件上时，所述通气孔与所述卡盘组件的气道连通；

所述膨胀件的表面设置有粘合层，当通过所述气道及所述通气孔向所述膨胀件中充气时，所述膨胀件可膨胀至与所述工艺腔室内部表面的至少一部分接触，以通过所述粘合层粘除所述工艺腔室内部表面上的附着物，当通过所述气道及所述通气孔从所述膨胀件中抽气时，所述膨胀件可收缩至原状。

2.根据权利要求1所述的清洁装置，其特征在于，所述固定盘的外周壁上开设有沿其周向设置的环形沟槽，所述膨胀件的边缘套设在所述环形沟槽中。

3.根据权利要求2所述的清洁装置，其特征在于，所述膨胀件的边缘处设置有紧固圈，所述紧固圈套设在所述环形沟槽中。

4.根据权利要求1-3任一项所述的清洁装置，其特征在于，所述粘合层包括固态粘合剂。

5.根据权利要求1-3任一项所述的清洁装置，其特征在于，所述膨胀件包括弹力膜。

6.根据权利要求5所述的清洁装置，其特征在于，所述弹力膜包括硅胶膜。

7.根据权利要求1-3任一项所述的清洁装置，其特征在于，所述工艺腔室内部表面包括所述工艺腔室的内侧壁、设置在所述工艺腔室顶部的介质窗的底面。

8.一种半导体设备工艺腔室的清洁方法，采用权利要求1-6任一项所述的清洁装置，其特征在于，所述方法包括：

将所述清洁装置传送至所述工艺腔室中的卡盘组件上；

通过所述卡盘组件中的气道向膨胀件中充气，使所述膨胀件膨胀至与所述工艺腔室内部表面的至少一部分接触，以通过粘合层粘除所述工艺腔室内部表面上的附着物；

通过所述卡盘组件中的气道从所述膨胀件中抽气，使所述膨胀件收缩至原状；

将所述清洁装置传送出所述工艺腔室。

9.根据权利要求8所述的清洁方法，其特征在于，在所述将所述清洁装置传送至所述工艺腔室中的卡盘组件上之后，所述通过所述卡盘组件中的气道向膨胀件中充气之前，还包括：

通过所述工艺腔室中的压环压住所述清洁装置。

10.根据权利要求8或9所述的清洁方法，其特征在于，所述工艺腔室内部表面包括所述工艺腔室的内侧壁、设置在所述工艺腔室顶部的介质窗的底面。

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