CN114496710A - 一种半导体设备陶瓷窗氧化钇涂层清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种半导体设备陶瓷窗氧化钇涂层清洗方法，包括有机溶液浸泡、双氧水溶液浸泡、旋转打磨、氨水双氧水溶液浸泡、氟酸双氧水溶液擦拭、无尘烘箱烘干六道工序。有机溶剂和双氧水浸泡用于氧化和疏松氧化钇涂层表面的沉积膜层和颗粒物；旋转打磨用于去除表面绝大部分的沉积物；氨水双氧水溶液和氟酸双氧水溶液对陶瓷窗氧化钇涂层表面残余的微量污染物颗粒有较好的刻蚀效果，轻微刻蚀有助于平整氧化钇涂层表面，获得光亮洁净的氧化钇涂层新表面。通过该方法，能去除陶瓷窗氧化钇涂层表面的沉积膜层和污染物颗粒，如硅聚合物，氟氧化钇等，满足陶瓷窗氧化钇涂层洗净要求。
Description
技术领域
本发明涉及半导体部件清洗技术领域，具体涉及一种半导体设备陶瓷窗氧化钇涂层清洗方法。
背景技术
半导体器件制造过程经常用到干法刻蚀设备处理晶圆或衬底材料，如沉积金属膜层或多层介电材料。干法刻蚀设备主要包含等离子体处理腔室，其中高射频功率导体蚀刻系统腔室内的变压器耦合等离子体陶瓷窗直接接触等离子体或蚀刻剂气体，容易受到腐蚀产生颗粒或杂质影响半导体器件质量。为了解决该问题，通常在陶瓷窗表面蚀刻氧化钇涂层，其直接接触等离子体气体，保护陶瓷窗免受等离子蚀刻。一般而言，氧化钇抗等离子蚀刻能力和涂层材料的纯度和密度密切相关。
等离子体处理腔室一般具有自清洁能力，能去除陶瓷窗氧化钇涂层表面大部分刻蚀残留物，但是仍有少量残留物无法去除。若自清洁后陶瓷窗氧化钇涂层表面少量残留物，在机台运行过程中，可能会掉落颗粒物或产生金属污染，影响腔室中处理的基片的性能，甚至会导致晶圆报废等。因此需要开发一种清洗方法，将陶瓷窗氧化钇涂层表面少量残留物去除干净，满足腔室环境中颗粒或金属污染的要求，然而现有技术中尚无系统性清洗方法存在。
发明内容
本发明针对上述技术问题进行，提供了一种半导体设备陶瓷窗氧化钇涂层清洗方法，以解决以上至少一个技术问题。
本发明的清洗方法包括有机溶液浸泡、双氧水溶液浸泡、旋转打磨、氨水双氧水溶液浸泡、氟酸双氧水溶液擦拭、无尘烘箱烘干六道工序。有机溶剂和双氧水浸泡用于氧化和疏松氧化钇涂层表面的沉积膜层和颗粒物；旋转打磨用于去除表面绝大部分的沉积物；氨水双氧水溶液和氟酸双氧水溶液对陶瓷窗氧化钇涂层表面残余的微量污染物颗粒有较好的刻蚀效果，轻微刻蚀有助于平整氧化钇涂层表面，获得光亮洁净的氧化钇涂层新表面。
通过该清洗方法，能均匀并且有效地去除陶瓷窗氧化钇涂层表面的沉积膜层和污染物颗粒，如硅聚合物和氟氧化钇等，同时能控制氧化钇涂层微刻蚀速率，满足陶瓷窗氧化钇涂层洗净要求。
本发明所采用的具体技术方案如下：
(1)有机溶液浸泡
将带有氧化钇涂层的陶瓷窗浸泡于20-38℃有机溶剂槽中20～60min，去除或者疏松附着在表面的金属化有机物，并采用纯水冲洗干净；
(2)双氧水溶液浸泡
经步骤(1)处理后的陶瓷窗浸泡于20-38℃、高质量浓度的双氧水溶液槽中1～6h，氧化并疏松表面的沉积物，并采用纯水冲洗干净；
(3)旋转打磨
将陶瓷窗放入旋转打磨槽，保持旋转速度80～120转/min，打磨40～120min，过程中保持纯水冲洗，去除氧化钇涂层表面沉积膜层；
(4)氨水双氧水溶液浸泡
将陶瓷窗放入氨水双氧水溶液槽中，溶液温度20～38℃，浸泡时间30～60分钟，刻蚀氧化钇涂层表面残留的沉积膜层或颗粒物，并采用纯水冲洗去除残留药液。氨水双氧水溶液中，氨水和双氧水的体积百分比均为5％-15％，余量为纯水；
(5)氟酸双氧水溶液擦洗
无尘布用氟酸双氧水溶液润湿后擦拭氧化钇涂层表面，轻微刻蚀氧化钇涂层表面，去除氧化钇涂层表面残留颗粒，而后汽水枪冲洗去除残留药液。氟酸双氧水溶液中，氟酸浓度为40～50％，双氧水浓度为20～30％，氟酸和双氧水的体积百分比均为5％-15％，余量为纯水；
(6)无尘烘箱烘干。
优选的，步骤(1)中，有机溶剂选自乙醇、异丙醇、丙酮中的至少一种；浸泡时，有机溶液温度优选20-25℃，更优选25℃，浸泡时间20分钟。
优选的，步骤(2)中，双氧水溶液品级为微电子级，质量浓度为30％，溶液温度优选20-25℃，更优选25℃，浸泡时1小时。
优选的，步骤(3)中，进行旋转打磨时，旋转速度优选保持80转/min，打磨时间100分钟，打磨过程中保持纯水冲洗。
优选的，步骤(4)中，氨水双氧水溶液温度为35℃，浸泡时间40分钟；氨水双氧水溶液的每种原料的体积百分比分别为：氨水5％、双氧水10％、纯水85％；氨水浓度为29％，双氧水浓度为30％，纯水为电阻率大于6MΩ的去离子水。
优选的，步骤(5)中，氟酸双氧水溶液的每种原料的体积百分比分别为：氟酸5％、双氧水10％、纯水85％；氟酸浓度为49％，双氧水浓度为30％，纯水为电阻率大于6MΩ的去离子水。
优选的，步骤(6)中，将陶瓷窗氧化钇涂层放入无尘烘箱，100-150℃恒温烘烤1-2小时，冷却至室温，将部件取出。
本发明的有益效果如下：
采用本发明的方法对陶瓷窗氧化钇涂层进行清洗后，对比洗净前和洗净后的陶瓷窗氧化钇涂层表面1000倍效果，氧化钇涂层表面的沉积膜层和污染物颗粒完全去除，呈现出平整光亮状态，获得光亮洁净的氧化钇涂层新表面，满足陶瓷窗氧化钇涂层洗净要求。
附图说明
图1为本发明的清洗流程示意图；
图2为清洗前陶瓷窗氧化钇涂层表面1000倍放大图；
图3为图2的陶瓷窗氧化钇涂层表面采用本发明方法处理后的1000倍放大图。
具体实施方式
下面结合本发明的附图和实施例对本发明的实施作详细说明，以下实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
为了更好地理解本发明而不是限制本发明的范围，在本申请中所用的表示用量、百分比的所有数字、以及其他数值，在所有情况下都应理解为以词语“大约”所修饰。因此，除非特别说明，否则在说明书和所附权利要求书中所列出的数字参数都是近似值，其可能会根据试图获得的理想性质的不同而加以改变。各个数字参数至少应被看作是根据所报告的有效数字和通过常规的四舍五入方法而获得的。
本实施例中的半导体设备陶瓷窗氧化钇涂层清洗方法，根据图1具体包括如下步骤：
(1)有机溶剂浸泡
将带有氧化钇涂层的陶瓷窗放入有机溶剂槽，溶液温度25℃，浸泡时间20分钟，纯水冲洗去除残留药液。有机溶剂可选自乙醇、异丙醇、丙酮中的至少一种，优选采用异丙醇(IPA)。
(2)双氧水溶液浸泡
将陶瓷窗氧化钇涂层放入双氧水溶液槽，溶液温度25℃，浸泡时间1小时，纯水冲洗去除残留药液。双氧水溶液品级为微电子级，质量浓度为30％。
(3)旋转打磨
将陶瓷窗氧化钇涂层放入旋转打磨槽，旋转速度80转每分钟，打磨时间100分钟，打磨过程中保持纯水冲洗，去除氧化钇涂层表面沉积膜层。
(4)氨水双氧水浸泡
将陶瓷窗氧化钇涂层放入氨水双氧水溶液槽，溶液温度35℃，浸泡时间40分钟，纯水冲洗去除残留药液。
氨水双氧水溶液的每种原料的体积百分比分别为：氨水5％、双氧水10％、纯水85％；氨水浓度为29％，双氧水浓度为30％，纯水为电阻率大于6MΩ的去离子水。
(5)氟酸双氧水溶液擦洗
将陶瓷窗氧化钇涂层放入打磨冲洗槽，无尘布用氟酸双氧水溶液润湿后擦拭氧化钇涂层表面，汽水枪冲洗去除残留药液。
氟酸双氧水溶液的每种原料的体积百分比分别为：氟酸5％、双氧水10％、纯水85％；氟酸浓度为49％，双氧水浓度为30％，纯水为电阻率大于6MΩ的去离子水。
(6)烘干
将陶瓷窗氧化钇涂层放入无尘烘箱，120℃恒温烘烤2小时，冷却至室温，将部件取出。
上述方法中记载了最优工艺条件，但各工序条件并非单调单一，而是处于一合理范围中，如温度条件最优为25℃，但只要处于20～38℃范围内均可实现相应效果，但由于所用的氨水、双氧水、氢氟酸均属于高浓度，温度过高容易导致溶液挥发度高，对人体及环境造成不利影响。
洗净前和洗净后的陶瓷窗氧化钇涂层表面1000倍对比效果，如图2以及图3所示，经过上述方法清洗后，图2中的沉积膜层和污染物颗粒完全去除，呈现出图3中的平整光亮状态，满足陶瓷窗氧化钇涂层洗净要求。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种半导体设备陶瓷窗氧化钇涂层清洗方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)有机溶液浸泡
将带有氧化钇涂层的陶瓷窗浸泡于20-38℃有机溶剂槽中20～60min，去除或者疏松附着在表面的金属化有机物，并采用纯水冲洗干净；
(2)双氧水溶液浸泡
经步骤1处理后的陶瓷窗浸泡于20-38℃、高质量浓度的双氧水溶液槽中1～6h，氧化并疏松表面的沉积物，并采用纯水冲洗干净；
(3)旋转打磨
将陶瓷窗放入旋转打磨槽，保持旋转速度80～120转/min，打磨40～120min，过程中保持纯水冲洗，去除氧化钇涂层表面沉积膜层；
(4)氨水双氧水溶液浸泡
将陶瓷窗放入氨水双氧水溶液槽中，溶液温度20～38℃，浸泡时间30～60分钟，刻蚀氧化钇涂层表面残留的沉积膜层或颗粒物，并采用纯水冲洗去除残留药液，
所述氨水双氧水溶液中，氨水和双氧水的体积百分比均为5％-15％，余量为纯水；
(5)氟酸双氧水溶液擦洗
无尘布用氟酸双氧水溶液润湿后擦拭氧化钇涂层表面，轻微刻蚀氧化钇涂层表面，去除氧化钇涂层表面残留颗粒，而后汽水枪冲洗去除残留药液，
所述氟酸双氧水溶液中，氟酸浓度为40～50％，双氧水浓度为20～30％，氟酸和双氧水的体积百分比均为5％-15％，余量为纯水；
(6)无尘烘箱烘干。
2.根据权利要求1所述的半导体设备陶瓷窗氧化钇涂层清洗方法，其特征在于：
其中，步骤(1)中，有机溶剂选自乙醇、异丙醇、丙酮中的至少一种；浸泡时，有机溶液温度20-25℃，浸泡时间20分钟。
3.根据权利要求1所述的半导体设备陶瓷窗氧化钇涂层清洗方法，其特征在于：
其中，步骤(2)中，双氧水溶液品级为微电子级，质量浓度为30％，溶液温度20-25℃，浸泡时1小时。
4.根据权利要求1所述的半导体设备陶瓷窗氧化钇涂层清洗方法，其特征在于：
其中，步骤(3)中，进行旋转打磨时，旋转速度保持80转/min，打磨时间100分钟，打磨过程中保持纯水冲洗。
5.根据权利要求1所述的半导体设备陶瓷窗氧化钇涂层清洗方法，其特征在于：
其中，步骤(4)中，氨水双氧水溶液温度为35℃，浸泡时间40分钟；
氨水双氧水溶液的每种原料的体积百分比分别为：氨水5％、双氧水10％、纯水85％；
氨水浓度为29％，双氧水浓度为30％，纯水为电阻率大于6MΩ的去离子水。
6.根据权利要求1所述的半导体设备陶瓷窗氧化钇涂层清洗方法，其特征在于：
其中，骤(5)中，氟酸双氧水溶液的每种原料的体积百分比分别为：氟酸5％、双氧水10％、纯水85％；氟酸浓度为49％，双氧水浓度为30％，所述纯水为电阻率大于6MΩ的去离子水。
7.根据权利要求1所述的半导体设备陶瓷窗氧化钇涂层清洗方法，其特征在于：
其中，步骤(6)中，将陶瓷窗氧化钇涂层放入无尘烘箱，100-150℃恒温烘烤1-2小时，冷却至室温，将部件取出。
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