TWI683028B - 用來清潔沉積設備的方法 - Google Patents

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Abstract

一種容易地從一沉積設備的沉積空間構件移除沉積殘餘物之方法，其中於該空間中使用CVD、PECVD、ALD、PVD及蒸鍍之一種處理基材用以施加至少一層。在一具有由沉積空間壁中界限出的沉積空間之沉積設備中進行至少一次沉積處理，以在該沉積空間內的基材上施加一層。該沉積空間壁係提供一塗層。該沉積空間壁係以一選擇性溼式蝕刻處理進行清潔。該沉積空間壁塗層的組成物係適應於在沉積處理期間沉積於該沉積空間壁上的沉積殘餘物之組成物及在該選擇性溼式蝕刻處理期間所使用的液體蝕刻劑，如此該沉積殘餘物係經移除而沒有影響該沉積空間壁。

Description

用來清潔沉積設備的方法 發明領域
本發明係關於一種層沉積之領域，更特別關於一種從沉積設備的沉積空間構件移除沉積殘餘物之領域。
發明背景
在沉積設備中，使用CVD(化學氣相沉積)、PECVD(電漿輔助化學氣相沉積)、ALD(原子層沉積)、PVD(物理氣相沉積)及蒸鍍(D.opdampen)，於基材上沉積層係在技藝中知曉。在使用沉積設備進行沉積處理期間，於呈現有一或多個基材的沉積空間中引進前驅物材料。在處理期間，該前驅物材料的至少一部分係沉積在基材上，而於上面形成一或數層。另一部分的前驅物材料係沉積在沉積空間構件諸如沉積空間壁上，而於上面形成沉積殘餘物。該沉積殘餘物會對沉積於基材上的層之品質具有負面效應及可損害該沉積設備的操作。鑑於此，必需在已經進行複數次沉積處理後從該沉積空間壁上移除沉積殘餘物。
已經由申請人測試之從經陽極化的鋁沉積空間壁移除沉積殘餘物之第一種方法為拋光該沉積空間壁，例 如，使用紅寶石或其它拋光工具立刻移除該沉積殘餘物。已經由申請人測試的第二種方法為溼式蝕刻處理，接著再陽極化該經處理的鋁壁之步驟。
二種方法的缺點為它們不具選擇性。結果，不僅移除沉積殘餘物而且在下面的沉積空間壁亦會受到負面影響。例如，在該沉積空間壁上之陽極化層可由該蝕刻處理或拋光處理移除。同樣地，當使用拋光時，因為在這些毗連沉積空間壁上並無沉積殘餘物沉積而不需清潔的毗連沉積空間壁會受損傷。例如，在申請人描述於例如EP-2 502 265 A2的LevitrackTM中，該沉積空間的側壁可在拋光製程中受損傷。此損傷使得該側壁粗糙，此依次可造成某些於軌道似的沉積空間中運送之晶圓在與側壁碰撞後停止。結果，沉積設備之生產受中斷，必需打開該沉積空間艙，必需移除經碰撞的晶圓及必需再次重新起動生產。此係高度缺點及導致生產能力明顯損失。
第二種方法的缺點為需要再陽極化該經處理的鋁壁之步驟的成本。
US 2006/0105182 A1揭示出一種用以加工基材諸如半導體晶圓及顯示器的製程艙。該製程艙的構件諸如壁可塗佈一金屬塗層，其包含一對可使用來清潔構件的清潔溶液具抗侵蝕性之材料。可使用於下層結構的材料之實施例可係金屬材料，諸如例如鈦、不銹鋼、銅、鉭及鋁。已提及作為塗層材料的實施例有不銹鋼、銅、鎳、鉭及鈦。該塗層的表面可以電子束處理以提供該金屬塗層表面具有 想要的紋理結構，諸如例如想要的粗糙度。
發明概要
本發明的目標為提供一種具有成本效率能移除沉積殘餘物同時實質上防止沉積空間構件諸如沉積空間壁損傷的方法。
為此目的，本發明提供一種容易地從沉積設備的沉積空間構件移除沉積殘餘物之方法，其中在該設備中使用CVD、PECVD、ALD、PVD及蒸鍍之一處理基材用以施加至少一層，其中該方法包括：-提供一具有沉積空間的沉積設備，其中該空間係由一塗佈Ni或Cr塗層的沉積空間壁界限出，其中該塗層已經使用電鍍或無電電鍍方法施加；-提供至少一種前驅物材料，將其引進該沉積空間中以在至少一個已經引進該沉積空間中之基材上沉積一層；-進行至少一次沉積處理以在該至少一個基材上施加該層；-在該沉積處理後，以一選擇性溼式蝕刻處理清潔該沉積空間壁，其中使用一液體蝕刻劑處理該沉積空間壁以移除在沉積處理期間於該沉積空間壁上形成的沉積殘餘物；其中該沉積空間壁塗層的組成物係適應於在沉積處理期間沉積於該沉積空間壁上的沉積殘餘物及在該選擇 性溼式蝕刻處理期間所使用的液體蝕刻劑之組成物，如此該沉積殘餘物經移除而沒有影響該沉積空間壁，其中該Ni或Cr塗層的表面係經處理以提供表面粗糙度(Ra)至少1.5微米，較佳為至少2.5微米及更佳為至少3.2微米，其中該提供表面粗糙度的表面處理係HVOF塗佈處理(高速氧燃料塗佈)或HP-HVOF塗佈處理(高壓高速氧燃料塗佈)。
該方法具有當以選擇性溼式蝕刻處理清潔該沉積空間壁時仍然未影響該空間壁的優點。該選擇性溼式蝕刻處理確實不必接著隨後的再陽極化步驟，由於此，該清潔處理可以具有成本效率的方式實現。
額外地，損傷該沉積空間壁的機會係經最小化，此係與上述使用拋光的清潔方法比較。
結果，與先述技藝比較，該沉積空間壁的壽命增加，同時同步地獲得一種比先前已經使用之清潔方法更成本有效及較快速的清潔方法。
該液體蝕刻劑係經選擇以有效移除各別的沉積殘餘物。隨後，選擇該塗層使其對所使用的液體蝕刻劑不敏感。因此，可實現移除沉積殘餘物而沒有影響該沉積空間壁。
根據本發明之方法亦消除對例如使用紅寶石(機械)拋光的需求，因此防止對該沉積空間壁損傷。
該方法可使用在多種沉積設備中。應該將該液體蝕刻劑型式之選擇調整成移除沉積殘餘物的型式，以便可 有效進行移除。應該對在溼式蝕刻處理中所使用的液體蝕刻劑之組成物來調整該塗層型式之選擇。此外，該塗佈組成物可依使用於該沉積空間壁的材料而變化及應該與之一致地進行選擇。
例如，該選擇性溼式蝕刻處理可包括將該沉積空間壁浸沒在溼式蝕刻清潔流體中。再者，該選擇性溼式蝕刻處理可包括使用以該液體蝕刻劑給溼的濕衣料手動地清潔該沉積空間壁。
該Ni或Cr塗層表面已經處理以提供表面粗糙度(Ra)至少1.5微米，較佳為至少2.5微米及更佳為至少3.2微米。
已經以電鍍或無電電鍍施加之未經處理的Ni或Cr塗層具有非常平滑的表面。因此，該沉積殘餘物例如Al2O3會無法非常良好地黏著至此平滑表面。結果為在已經處理一數量基材後，該沉積殘餘物會從該沉積空間壁脫落，例如，當溫度變動時。必需防止此。因此，在必需進行該選擇性蝕刻處理前，必需將可處理的基材數目保持在某些極限內。但是，藉由對該Ni或Cr塗層提供表面處理，可處理的基材數目上限增加3或4個因子，相對於尚未處理以提供該表面粗糙度之Ni或Cr塗層。當然，此係非常適合於沉積設備的生產能力，因為清潔操作的次數較少，因此，沉積設備停止戲劇性減少。
該提供表面粗糙度的表面處理係HVOF塗佈處理(高速氧燃料塗佈)或HP-HVOF塗佈處理(高壓高速氧燃 料塗佈)。
此HVOF或HP-HVOF塗佈處理施加一具有非常好的性質之額外塗層，諸如增加硬度及在所主張的範圍內之固有表面粗糙度。
在具體實例中，該沉積處理可係ALD，其可例如在如由申請人出售的LevitrackTM中進行。
在具體實例中，該沉積空間壁係由鋁製造。
鋁係一種相對具有成本效率用以製造沉積設備的沉積空間壁材料。鋁可以具有成本效率方式機器成形。額外的是，鋁輕，此係對該沉積設備之運送及放置有益。
在另一個具體實例中，鈦亦可係可行的沉積空間壁材料。
在具體實例中，該前驅物材料包含Al，其中該欲從沉積空間壁移除的沉積殘餘物包含Al2O3，及其中該液體蝕刻劑包含KOH、NaOH或氫氧化四甲基銨(TMAOH)在水中之溶液。
使用包含KOH、NaOH或TMAOH在水中的溶液之液體蝕刻劑來從ALD設備的沉積空間壁移除沉積殘餘物Al2O3之選擇性溼式蝕刻處理係非常有效。Ni或Cr塗層保護該沉積空間壁對抗在該選擇性溼式蝕刻處理期間由KOH、NaOH或TMAOH之損傷。事實上，該Ni或Cr塗層作用為蝕刻終止層。
在具體實例中，該KOH、NaOH或TMAOH於該液體蝕刻劑中之濃度可在20至600克/升的範圍內，及較佳 範圍可在40至400克/升內。在甚至更佳的具體實例中，該KOH、NaOH或TMAOH於該液體蝕刻劑中的濃度可係大約250克/升。
通常來說，可在該溼式蝕刻處理中使用具有寬濃度範圍的KOH、NaOH及TMAOH溶液。已証明在此具體實例中所提供的範圍於該溼式蝕刻處理中係有效的。通常來說，該溼式蝕刻處理所需要的時間依濃度而定，較高的濃度導致較短的處理時間。就此而論，較低的濃度對較薄的沉積殘餘物最有用，然而較高的濃度可使用於相對厚的沉積殘餘物。
在具體實例中，該液體蝕刻劑的溫度範圍可在15℃至90℃內，及較佳範圍可在20℃至80℃內。在甚至更佳的具體實例中，該液體蝕刻劑在該選擇性溼式蝕刻處理期間之溫度可係大約60℃。
雖然該溼式蝕刻處理可在多種溫度下進行，已証明20℃至80℃的範圍對使用KOH、NaOH或TMAOH溶液進行溼式蝕刻處理係最佳。通常來說，較高的溫度提供較短的處理時間。較低的溫度使用來移除薄的沉積殘餘物層最好。
例如，已証明溫度65℃與濃度250克/升相關連在從由鋁製得的沉積空間壁移除Al2O3膜上係高度有效。
無電電鍍具有將到處甚至在非常小的洞穴中形成Ni或Cr塗層之優點。例如，用於ALD路徑的氣體注入開口如具有直徑在次毫米範圍的LevitrackTM將以無電電鍍方 法進行內部塗佈。
該Ni或Cr塗層的厚度可在5-40微米的範圍內及較佳為大約10-30微米及甚至更佳為大約15微米。
在具體實例中，以包括碳化鉻(Cr3C2)、碳化鎢(化學式：WC)及鈷(Co)之至少一種的粉末執行該HVOF塗佈處理或HP-HVOF塗佈處理。
此HVOF塗佈型式非常硬及提供非常好的Ni塗層保護及額外提供想要的表面粗糙度。該塗佈粉末的實施例有Oerlikon Metco之Woka 7502。
本發明亦提供一種沉積設備，於該設備中使用CVD、PECVD、ALD、PVD及蒸鍍之一種處理基材用以施加至少一層。根據本發明，該沉積設備包括一界限出沉積空間的沉積空間壁，其中該沉積空間壁包括一已經以電鍍或無電電鍍方法施加的Ni或Cr塗層，及其中該塗層表面已經以HVOF或HP-HVOF塗佈處理進行處理及具有表面粗糙度(Ra)係至少1.5微米，較佳為至少2.5微米及更佳為至少3.2微米，其中該施加以HVOF或HP-HVOF塗佈處理的塗層包括碳化鉻(Cr3C2)、碳化鎢(化學式：WC)及鈷(Co)之至少一種。
此沉積設備之沉積空間壁可非常容易地以根據本發明的方法清潔，因此提供藉由選擇性溼式蝕刻來清潔沉積空間壁的可能性之全部優點。
該等具體實例可彼此結合或可分別地施加。
1‧‧‧沉積空間壁
2‧‧‧沉積殘餘物
圖1顯示出在該選擇性溼式蝕刻處理前之塗佈Ni的鋁沉積空間壁之實施例；及圖2顯示出在已經進行該選擇性溼式蝕刻處理後之圖1的沉積空間壁。
較佳實施例之詳細說明
在本申請案中，類似或相應特徵係由類似的相應參考符號指示出。多個具體實例之說明不由在圖形中所顯示出的實施例限制，及在詳細說明及申請專利範圍中所使用的參考數字不意欲限制該等具體實例之說明。包括參考數字以闡明由在圖形中所顯示出的實施例所指出之具體實例。
在測試時，將塗佈Ni的鋁沉積空間壁安裝在LevitrackTM系統中。該Ni塗層的厚度係20微米。加工9700片晶圓造成在該電鍍Ni的製程板上沉積一些Al2O3，如顯示在圖1中。在沉積空間壁1中接近前驅物氣體注入開口處明確可看見沉積殘餘物2。隨後，藉由將該壁放置在含有10%於水中的NaOH溶液(一飽和溶液，將其稀釋至飽和濃度的1/10)之容器中，讓該沉積空間壁接受選擇性溼式蝕刻處理。將該沉積空間壁遺留在該NaOH溶液中~10分鐘。在~2分鐘後，大部分Al2O3沉積殘餘物已經大部分溶解。結果參見圖2。明確可看見的是，已經從沉積空間壁1移除該沉積殘餘物2而沒有相反地影響該沉積空間壁表面。已經在作為參照的概述中討論到根據本發明的方法之優點。
在另一種測試期間，將塗佈Ni的鋁部分曝露至10%在水中的NaOH溶液。在53.5小時後，199.8克零件確實未顯示出任何腐蝕跡象及無法測量到重量損失(測量準確性在0.1克內)。在相同槽中，具有相同尺寸之未經塗佈的鋁零件在僅10分鐘內遭受到0.076之重量損失。很清楚的是，該Ni塗層以非常有效的方式作用為蝕刻終止層。
可組合著施加或可彼此各自獨立地施加多個具體實例。在上述詳細說明中所使用的參考數字不想要將該具體實例之說明限制至在圖形中所顯示出的實施例。該等圖形僅代表實施例及該等具體實例可以非在該圖形的實施例中所顯示出的特定方法之其它方法具體化。
1‧‧‧沉積空間壁
2‧‧‧沉積殘餘物

Claims (17)

  1. 一種用於從一沉積設備的沉積空間構件輕易地移除沉積殘餘物之方法，其中基材係經處理以用來施加至少一種使用CVD、PECVD、ALD、PVD及蒸鍍之一層，其中該方法包括：-提供一具有沉積空間的沉積設備，其中該空間係由塗佈Ni或Cr塗層的沉積空間壁所界限，其中該塗層係已經以電鍍或無電電鍍方法施加；-提供至少一種前驅物材料，將其引進該沉積空間中以在至少一個基材上沉積一層，該基材係已經被引進該沉積空間中；-進行至少一次沉積處理以在該至少一個基材上施加該層；-在該沉積處理後，以選擇性溼式蝕刻處理來清潔該沉積空間壁，其中該沉積空間壁係以一液體蝕刻劑作處理，用來移除在該沉積處理期間形成於該沉積空間壁上的沉積殘餘物；其中該沉積空間壁塗層的組成物係適應於在沉積處理期間沉積於該沉積空間壁上的沉積殘餘物之組成物、及在該選擇性溼式蝕刻處理期間所使用的液體蝕刻劑，以致於該沉積殘餘物在沒有影響該沉積空間壁下被移除，其中該Ni或Cr塗層之表面係經處理以提供至少1.5微米之表面粗糙度(Ra)，其中該用以提供該表面粗糙度 之表面處理係HVOF塗佈處理(高速氧燃料塗佈)或HP-HVOF塗佈處理(高壓高速氧燃料塗佈)。
  2. 如請求項1之方法，其中該Ni或Cr塗層之表面係經處理以提供至少2.5微米之表面粗糙度(Ra)。
  3. 如請求項2之方法，其中該Ni或Cr塗層之表面係經處理以提供至少3.2微米之表面粗糙度(Ra)。
  4. 如請求項1之方法，其中該沉積處理係ALD。
  5. 如請求項1-4之任一項的方法，其中該沉積空間壁係由鋁製造。
  6. 如請求項1-4之任一項的方法，其中該沉積壁係由鈦製造。
  7. 如請求項1-4之任一項的方法，其中該前驅物材料包含Al，其中該待由沉積空間壁移除的沉積殘餘物包含Al2O3，及其中該液體蝕刻劑包含KOH、NaOH或氫氧化四甲基銨(tetramethylammonium hydroxide)(TMAOH)於水中的溶液。
  8. 如請求項7之方法，其中在該液體蝕刻劑中的KOH、NaOH或TMAOH濃度係在20至600克/升之範圍內。
  9. 如請求項8之方法，其中在該液體蝕刻劑中的KOH、NaOH或TMAOH濃度係在40至400克/升內之範圍。
  10. 如請求項9之方法，其中在該液體蝕刻劑中的KOH、NaOH或TMAOH濃度係大約250克/升。
  11. 如請求項1-4之任一項的方法，其中在該選擇性溼式蝕刻處理期間，該液體蝕刻劑之溫度係在15℃至90℃之範 圍內。
  12. 如請求項11之方法，其中該液體蝕刻劑的溫度係在20℃至80℃之範圍內。
  13. 如請求項12之方法，其中該液體蝕刻劑的溫度係大約60℃。
  14. 如請求項1之方法，其中該HVOF塗佈處理或該HP-HVOF塗佈處理係以包括碳化鉻(Cr3C2)、碳化鎢(化學式：WC)及鈷(Co)之至少一種的粉末執行。
  15. 一種沉積設備，其中基材係經處理以用來施加至少一種使用CVD、PECVD、ALD、PVD及蒸鍍之一層，該沉積設備包括一界限出沉積空間的沉積空間壁，其中該沉積空間壁包括一已經以電鍍或無電電鍍方法施加的Ni或Cr塗層，及其中該塗層表面已經以HVOF或HP-HVOF塗佈處理作處理、且具有至少1.5微米之表面粗糙度(Ra)，其中該以HVOF或HP-HVOF塗佈處理所施加的塗層包括碳化鉻(Cr3C2)、碳化鎢(化學式：WC)及鈷(Co)之至少一種。
  16. 如請求項15之沉積設備，其中該塗層表面具有至少2.5微米之表面粗糙度(Ra)。
  17. 如請求項16之沉積設備，其中該塗層表面具有至少3.2微米之表面粗糙度(Ra)。
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