TWI770556B - 半導體處理設備零部件的清洗方法 - Google Patents

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朱生華
陳星建
圖強 倪
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大陸商中微半導體設備（上海）股份有限公司
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Abstract

一種用於半導體處理設備零部件的清洗方法包括：提供半導體處理設備零部件，半導體處理設備零部件的表面具有碳氟聚合物及包裹於碳氟聚合物內的第一污染物；利用第一清洗劑對半導體處理設備零部件進行第一清洗處理，去除碳氟聚合物，第一清洗劑具有強氧化性；去除碳氟聚合物之後，進行水洗；進行水洗之後，利用第二清洗劑對半導體處理設備零部件進行第二清洗處理，去除第一污染物，第二清洗劑包括氫氟酸溶液或者能夠水解產生氫氟酸的溶液。清洗方法對半導體處理設備零部件清洗的較乾淨，且對半導體處理設備零部件無損傷。

Description

半導體處理設備零部件的清洗方法
本發明係關於半導體領域，特別是關於一種半導體處理設備零部件的清洗方法。
在半導體製程中，對半導體材料進行蝕刻的製程通常包括乾式蝕刻製程或濕式蝕刻製程，其中，由於利用電漿進行蝕刻的乾式蝕刻製程能有效地控制蝕刻開口的尺寸而成為目前最主流的蝕刻製程。現有製程通常利用輝光放電、射頻訊號、電暈放電等形成電漿。其中，利用射頻訊號形成電漿時，可以通過調控處理氣體成分、射頻功率的頻率、射頻功率的耦合模式、氣壓、溫度等參數，控制形成的電漿的密度及能量，從而最佳化電漿處理效果。因此，在現有的半導體蝕刻裝置中，通常採用射頻訊號形成電漿，且利用射頻訊號在待處理基片上形成偏壓，使得電漿轟擊待處理基片，對待處理基片進行蝕刻製程。
現有的採用射頻訊號形成電漿的蝕刻裝置主要包括電感耦合電漿(ICP)蝕刻裝置、電容耦合電漿(CCP)蝕刻裝置及電子回旋加速振蕩(ECR)蝕刻裝置等。在半導體製程過程中，電感耦合電漿(ICP)蝕刻裝置及電容耦合電漿(CCP)蝕刻裝置內的零部件的表面易堆積副產物，若不及時去除副產物，當副產物累積到一定量時將發生跌落，跌落於晶圓表面的副產物，將對晶圓表面的質量造成影響。
現有去除副產物的方法通常包括物理研磨或者高溫處理，然而，現有去除副產物的方法難以同時滿足半導體處理設備零部件潔淨度要求及不對半導體處理設備零部件的表面造成損傷的要求。
本發明解決的技術問題是提供一種半導體處理設備零部件的清洗方法，以提高半導體處理設備零部件的清潔度，且減少對半導體處理設備零部件的損傷。
為解決上述技術問題，本發明提供一種半導體處理設備零部件的清洗方法，包括：提供半導體處理設備零部件，半導體處理設備零部件的表面具有碳氟聚合物及包裹於碳氟聚合物內的第一污染物；利用第一清洗劑對半導體處理設備零部件進行第一清洗處理，去除碳氟聚合物，第一清洗劑具有強氧化性；碳氟聚合物之後，進行水洗；進行水洗之後，利用第二清洗劑對半導體處理設備零部件進行第二清洗處理，去除第一污染物，第二清洗劑包括氫氟酸溶液或者能夠水解產生氫氟酸的溶液。
較佳地，半導體處理設備零部件包括：氣體噴淋頭、環形內襯、靜電夾盤及絕緣窗口。
較佳地，第一清洗劑包括：溶解於去離子水中的氨水及雙氧水的混合溶液、溶解於去離子水中的雙氧水溶液或者溶解於去離子水中的臭氧溶液中的至少一種。
較佳地，當第一清洗劑為溶解於去離子水中的氨水及雙氧水的混合溶液時，第一清洗處理的製程參數包括：氨水、雙氧化及去離子水的體積分 數比為：1：X：Y，Y大於X，X的取值範圍為1~10之間的任意數，Y的取值範圍為1~50之間的任意數，處理時間為：5分鐘~1小時。
較佳地，第一污染物的材料包括：SiO2及AlF3中的一種或者兩種。
較佳地，能夠水解產生氫氟酸的溶液包括：氟化銨溶液。
較佳地，當第二清洗劑為溶解於去離子水中的氫氟酸溶液時，第二清洗處理的製程參數包括：氫氟酸與去離子水的體積分數比為：1：Z，Z的取值範圍為10~400之間的任意數，處理時間為5分鐘~1小時。
較佳地，半導體處理設備零部件上還具有第二污染物，第二污染物的材料包括：氧化鋁；去除第一污染物之後，還包括：對半導體處理設備零部件進行水洗；進行水洗之後，對半導體處理設備零部件進行第三清洗處理以去除第二污染物。
較佳地，第三清洗處理包括：高壓水洗及超聲波清洗。
較佳地，半導體處理設備零部件的表面還具有位於碳氟聚合物的表面的油脂；利用第一清洗劑去除碳氟聚合物之前，還包括：利用第三清洗劑去除油脂；第三清洗劑包括：有機溶劑，有機溶劑包括：乙醇、異丙醇或者丙酮。
較佳地，氣體噴淋頭及環形內襯均包括陽極氧化區域，陽極氧化區域的半導體處理設備零部件的表面具有陽極氧化層，陽極氧化層的材料包括氧化鋁；當半導體處理設備零部件為氣體噴淋頭及環形內襯時，利用第一清洗劑去除碳氟聚合物之前，還包括：在陽極氧化區域形成遮蔽層；遮蔽層包括：膠帶；利用第一清洗劑去除碳氟聚合物的方法包括：擦拭方法。
較佳地，當半導體處理設備零部件為絕緣窗口時，利用第一清洗劑去除碳氟聚合物的方法包括：將半導體處理設備零部件浸泡於第一清洗劑內。
較佳地，第一清洗處理的次數為N次，N為大於等於1的自然數；第二清洗處理的次數為M次，M為大於等於1的自然數。
較佳地，清洗方法包括至少一次循環清洗，每次循環清洗的方法包括：進行至少一次的第一清洗處理；進行至少一次第一清洗處理之後，進行至少一次第二清洗處理。
較佳地，進行第二清洗處理之後，半導體處理設備零部件的表面還具有抗電漿層，碳氟聚合物位於抗電漿層的表面；抗電漿層的材料包括：氧化釔或者釔氧氟化合物。
較佳地，抗電漿層的形成製程包括：物理氣相沉積製程。
與先前技術相比，本發明實施例的技術方案具有以下有益效果：本發明技術方案提供的半導體處理設備零部件的清洗方法中，利用第一清洗劑去除碳氟聚合物，利用第二清洗劑去除第一污染物，因此，有利於提高半導體處理設備零部件的潔淨度。另外，在去除碳氟聚合物及第一污染物的過程中，無需高溫，也無需進行物理研磨，因此，半導體處理設備零部件不易受到損傷。綜上，所述方法不僅能夠提高半導體處理設備零部件的潔淨度，而且對半導體處理設備零部件無損傷。
進一步，當第一清洗劑為氨水及雙氧水的混合溶液時，氨水能夠提高雙氧水去除碳氟聚合物的去除速率，使得碳氟聚合物的去除時間較短。
進一步，當第二清洗劑為氫氟酸溶液時，氫氟酸能夠與SiO2發生化學反應，因此，有利於去除SiO2，且去除SiO2的速率較快；並且，AlF3在氫氟 酸溶液中的溶解度較高，且溶解速度較快。綜上，氫氟酸溶液對SiO2及AlF3的去除時間較短。
100,200:半導體處理設備零部件
101,201:碳氟聚合物
102,202:第一污染物
103,203:油脂
104,204:第二污染物
105:第三清洗劑
106:第一清洗劑
107:第二清洗劑
205:陽極氧化層
206:遮蔽層
A:陽極氧化區域
S1,S2,S3,S4:步驟
圖1為本發明一種半導體處理設備零部件清洗方法的製程流程圖；圖2至圖6為本發明一種半導體處理設備零部件清洗方法各步驟的結構示意圖；圖7為本發明另一種半導體處理設備零部件的結構示意圖。
正如背景技術所述，現有清洗方法對半導體處理設備零部件清洗，難以同時提高半導體處理設備零部件的潔淨度及降低對半導體處理設備零部件的損傷。
為解決所述問題，本發明提供一種半導體處理設備零部件的清洗方法，包括：利用第一清洗劑對半導體處理設備零部件進行第一清洗處理，去除碳氟聚合物，第一清洗劑具有強氧化性；去除碳氟聚合物之後，進行水洗；水洗之後，利用第二清洗劑對半導體處理設備零部件進行第二清洗處理，去除第一污染物，第二清洗劑包括氫氟酸溶液或者能夠水解產生氫氟酸的溶液。所述方法能夠同時提高半導體處理設備零部件的潔淨度及降低對半導體處理設備零部件的損傷。
為使本發明的上述目的、特徵及有益效果能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施例做詳細的說明。
圖1為一種半導體處理設備零部件清洗方法的製程流程圖。
請參考圖1，步驟S1：提供半導體處理設備零部件，半導體處理設備零部件的表面具有碳氟聚合物及包裹於碳氟聚合物內的第一污染物；步驟S2：利用第一清洗劑對半導體處理設備零部件進行第一清洗處理，去除碳氟聚合物，第一清洗劑具有強氧化性；步驟S3：去除碳氟聚合物之後，進行水洗；步驟S4：進行水洗之後，利用第二清洗劑對半導體處理設備零部件進行第二清洗處理，去除第一污染物，第二清洗劑包括氫氟酸溶液或者能夠水解產生氫氟酸的溶液。
以下進行詳細說明：圖2至圖6為本發明一種半導體處理設備零部件清洗方法各步驟的結構示意圖。
請參考圖2，提供半導體處理設備零部件100，半導體處理設備零部件100的表面具有碳氟聚合物101及包裹於碳氟聚合物101內的第一污染物102。
在本實施例中，半導體處理設備為電感耦合電漿(ICP)蝕刻裝置，電感耦合電漿(ICP)蝕刻裝置包括：反應腔、進氣單元及位於反應腔頂部的絕緣窗口，位於反應腔內底部的基座及位於基座表面的靜電夾盤，進氣單元用於向反應腔內輸送反應氣體，反應氣體包括碳氟氣體，半導體處理設備零部件100包括：絕緣窗口或者靜電夾盤以及其他暴露在電漿環境中的零部件。
反應氣體在反應腔內被轉化為電漿，半導體處理設備零部件100在電漿環境中使用，為了防止電漿對半導體處理設備零部件100的表面造成損 傷，在半導體處理設備零部件100的表面形成抗電漿層(圖中未示出)。抗電漿層的材料包括：氧化釔或者釔氧氟化合物。
抗電漿層的形成製程包括：物理氣相沉積製程；物理氣相沉積製程包括電漿加強物理氣相沉積製程。採用物理氣相沉積製程形成的抗電漿層較緻密，抗電漿層內的孔隙率很低，接近於0。
部分碳氟氣體反應形成碳氟聚合物101，碳氟聚合物101附著於半導體處理設備零部件100的表面。
在本實施例中，安裝或者拆卸半導體處理設備零部件100，易在半導體處理設備零部件100的表面形成位於碳氟聚合物的表面的油脂103。
另外，還易在半導體處理設備零部件100的表面形成第一污染物102，第一污染物102包括：SiO2及AlF3中的一種或者兩種。其中，第一污染物102中矽源包括：晶圓或者製程處理過程中引入的含矽物質，第一污染物102中氧源包括：反應氣體或者製程處理過程中引入的含氧物質，鋁源包括：暴露出的半導體處理設備的零部件或者製程處理過程中引入的含鋁物質，氟源包括碳氟氣體或者製程處理過程中引入的含氟物質。
在本實施例中，半導體處理設備零部件100上還具有第二污染物104，第二污染物104的材料包括：氧化鋁。
若不及時去除碳氟聚合物101、第一污染物102、油脂103及第二污染物104，當碳氟聚合物101、第一污染物102、油脂103及第二污染物104積聚到一定程度，將跌落於晶圓的表面，對晶圓的表面造成損傷，因此，應當及時去除碳氟聚合物101、第一污染物102、油脂103及第二污染物104。
請參考圖3，利用第三清洗劑105去除油脂103(見圖2)。
利用第三清洗劑105去除油脂103的方法包括：將半導體處理設備零部件100置於第三清洗劑105內浸泡一段時間。
第三清洗劑105包括：有機溶劑，有機溶劑包括：乙醇、異丙醇或者丙酮。
去除油脂103之後，還包括：對半導體處理設備零部件100進行水洗。對半導體處理設備零部件100進行水洗，以去除第三清洗劑105，防止所第三清洗劑105對後續清洗處理造成影響。
請參考圖4，去除油脂103之後，利用第一清洗劑106對半導體處理設備零部件100進行第一清洗處理，去除碳氟聚合物101(見圖3)，第一清洗劑106具有強氧化性。
在本實施例中，當半導體處理設備零部件為絕緣窗口時，利用第一清洗劑106去除碳氟聚合物101的方法包括：將半導體處理設備零部件100浸泡於第一清洗劑106內。
在其他實施例中，當半導體處理設備零部件為靜電夾盤時，利用第一清洗劑去除碳氟聚合物的方法包括：擦拭方法。採用擦拭方法去除靜電夾盤，是為了防止靜電夾盤內的電路受到損傷。
由於第一清洗劑106具有強氧化性，因此，第一清洗劑106能夠氧化碳氟聚合物101，即：第一清洗劑106能夠去除碳氟聚合物101。在去除碳氟聚合物101的過程無需物理研磨，使得半導體處理設備零部件100的表面不會因物理研磨帶來損傷，也無需進行高溫處理，使得半導體處理設備表面的抗電漿層不易發生開裂。
第一清洗劑106包括：溶解於去離子水中的氨水及雙氧水的混合溶液、溶解於去離子水中的雙氧水溶液或者溶解於去離子水中的臭氧溶液中的至少一種。
在本實施例中，第一清洗劑106為溶解於去離子水中的氨水及雙氧水的混合溶液。由於雙氧水具有強氧化性，使得碳氟聚合物101能夠被去除。而氨水能夠提高雙氧水去除碳氟聚合物101的速率，有利於減少去除碳氟聚合物101的時間。
在本實施例中，當第一清洗劑106為氨水及雙氧水的混合溶液時，第一清洗處理的製程參數包括：氨水、雙氧化及去離子水的體積分數比為：1：X：Y，Y大於X，X的取值範圍為1~10之間的任意數，Y的取值範圍為1~50之間的任意數，處理時間為：5分鐘~1小時。
第一清洗處理的次數為N次，N為大於等於1的自然數。第一清洗處理的次數越多，碳氟聚合物101的去除越徹底，有利於提高半導體處理設備零部件100的潔淨度。
第一清洗處理之後，進行水洗，有利於去除第一清洗劑106，防止第一清洗劑106對後續清洗效果的影響。
請參考圖5，進行水洗之後，利用第二清洗劑107對半導體處理設備零部件100進行第二清洗處理，去除第一污染物102(見圖4)，第二清洗劑107包括氫氟酸溶液或者能夠水解產生氫氟酸的溶液。
由於第二清洗劑107包括：氫氟酸溶液或者能夠水解產生氫氟酸的溶液，氫氟酸與SiO2發生化學反應，因此，有利於去除SiO2，且氫氟酸溶液去除SiO2的速率很快；另外，AlF3在氫氟酸溶液中的物理溶解性很好，且AlF3在氫 氟酸溶液中的速率很快。綜上，氫氟酸溶液對第一污染物102的溶解效果較好，且溶解速率較快。另外，利用第二清洗劑107去除第一污染物102的過程中，無需物理研磨，使得半導體處理設備零部件100的表面不會因物理研磨帶來損傷，也無需進行高溫處理，使得半導體處理設備表面的抗電漿層不易發生開裂。
在本實施例中，第二清洗劑107為溶解於去離子水中的氫氟酸溶液，第二清洗處理的製程參數包括：氫氟酸與去離子水的體積分數比為：1：Z，Z的取值範圍為10~400之間的任意數，處理時間為5分鐘~1小時。
在其他實施例中，能夠水解產生氫氟酸的溶液包括：氟化銨溶液。
第二清洗處理的次數為M次，M為大於等於1的自然數。
對半導體處理設備零部件100的清洗方法包括至少一次循環清洗，每次循環清洗的方法包括：進行至少一次的第一清洗處理；進行至少一次第一清洗處理之後，進行至少一次第二清洗處理。經過多次循環清洗，有利於半導體處理設備零部件100的潔淨度。
由於氫氟酸溶液難以去除氧化釔或者釔氧氟化合物，因此，第二清洗處理之後，半導體處理設備零部件100的表面還具有抗電漿層。抗電漿層能夠防止電漿對半導體處理設備零部件100的表面造成損傷。
去除第一污染物102之後，還包括：對半導體處理設備零部件100進行水洗。
請參考圖6，進行水洗之後，對半導體處理設備零部件100進行第三清洗處理以去除第二污染物104(見圖5)。
第三清洗處理包括：高壓水洗及超聲波清洗。
去除第二污染物104之後，半導體處理零部件100的表面還具有抗電漿層，抗電漿層用於防止電漿對半導體處理設備零部件100的表面造成損傷。
圖7為本發明另一種半導體處理設備零部件的結構示意圖。
請參考圖7，提供半導體處理設備零部件200，半導體處理設備零部件200表面具有碳氟聚合物201及包裹於碳氟聚合物201內的第一污染物202。
在本實施例中，半導體處理設備為電容耦合電漿(CCP)蝕刻裝置或者電感耦合電漿(ICP)蝕刻裝置，電感耦合電漿(ICP)蝕刻裝置包括：環形內襯，電容耦合電漿(CCP)蝕刻裝置包括：氣體噴淋頭，半導體處理設備零部件200包括環形內襯或者氣體噴淋頭。
在本實施例中，當半導體處理設備零部件200為氣體噴淋頭或者環形內襯時，氣體噴淋頭及環形內襯均包括陽極氧化區域A，陽極氧化區域A的半導體處理設備零部件200表面具有陽極氧化層205，陽極氧化層205的材料包括氧化鋁；當半導體處理設備零部件200為氣體噴淋頭及環形內襯時，利用第一清洗劑去除碳氟聚合物之前，還包括：在陽極氧化區域A形成遮蔽層206；遮蔽層206包括：膠帶。
半導體處理設備表面也具有上述實施例油脂203、碳氟聚合物201、第一污染物202及第二污染物204。
後續去除油脂203、碳氟聚合物201、第一污染物202均採用擦拭的方法去除，且去除油脂203、碳氟聚合物201、第一污染物202的方法所採用的清洗劑與上述實施例相同，再次不做贅述。
去除第二污染物204的方法與上述實施例相同，再次不做贅述。
雖然本發明揭露如上，但本發明並非限定於此。任何發明所屬技術領域通常知識者，在不脫離本發明的精神及範圍內，均可作各種變更與修改，因此本發明的保護範圍應當以申請專利範圍所限定的範圍為準。
200:半導體處理設備零部件
201:碳氟聚合物
202:第一污染物
203:油脂
204:第二污染物
205:陽極氧化層
206:遮蔽層
A:陽極氧化區域

Claims (16)

  1. 一種半導體處理設備零部件的清洗方法，其包括：提供一半導體處理設備零部件，該半導體處理設備零部件的表面具有一碳氟聚合物及包裹於該碳氟聚合物內的一第一污染物，該第一污染物的材料包括：SiO2及AlF3中的一種或者兩種；利用一第一清洗劑對該半導體處理設備零部件進行一第一清洗處理，去除該碳氟聚合物，該第一清洗劑具有強氧化性；去除該碳氟聚合物之後，進行水洗；進行水洗之後，利用一第二清洗劑對該半導體處理設備零部件進行一第二清洗處理，去除該第一污染物，該第二清洗劑包括氫氟酸溶液或者能夠水解產生氫氟酸的溶液。
  2. 如請求項1所述之清洗方法，其中該半導體處理設備零部件包括：一氣體噴淋頭、一環形內襯、一靜電夾盤及一絕緣窗口。
  3. 如請求項1所述之清洗方法，其中該第一清洗劑包括：溶解於去離子水中的氨水及雙氧水的混合溶液、溶解於去離子水中的雙氧水溶液或者溶解於去離子水中的臭氧溶液中的至少一種。
  4. 如請求項3所述之清洗方法，其中當該第一清洗劑為溶解於去離子水中的氨水及雙氧水的混合溶液時，該第一清洗處理的製程參數包括：氨水、雙氧化及去離子水的體積分數比為：1：X：Y，Y大於X，X的取值範圍為1~10之間的任意數， Y的取值範圍為1~50之間的任意數，處理時間為：5分鐘~1小時。
  5. 如請求項1所述之清洗方法，其中能夠水解產生氫氟酸的溶液包括：氟化銨溶液。
  6. 如請求項1所述之清洗方法，其中當該第二清洗劑為溶解於去離子水中的氫氟酸溶液時，該第二清洗處理的製程參數包括：氫氟酸與去離子水的體積分數比為：1：Z，Z的取值範圍為10~400之間的任意數，處理時間為5分鐘~1小時。
  7. 如請求項1所述之清洗方法，其中該半導體處理設備零部件的表面還具有一第二污染物，該第二污染物的材料包括：氧化鋁；去除該第一污染物之後，還包括：對該半導體處理設備零部件進行水洗；進行水洗之後，對該半導體處理設備零部件進行一第三清洗處理以去除該第二污染物。
  8. 如請求項7所述之清洗方法，其中該第三清洗處理包括：高壓水洗及超聲波清洗。
  9. 如請求項1所述之清洗方法，其中該半導體處理設備零部件的表面還具有位於該碳氟聚合物的表面的一油脂；利用該第一清洗劑去除該碳氟聚合物之前，還包括：利用一第三清洗劑去除該油脂；該第三清洗劑包括：一有機溶劑，該有機溶劑包括：乙醇、異丙醇或者丙酮。
  10. 如請求項2所述之清洗方法，其中該氣體噴淋頭及該環形內襯均包括一陽極氧化區域，該陽極氧化區域的該半導體處理設備零部件的表面具有一陽極氧化層，該陽極氧化層的材料包括氧化鋁；當該半導體處理設備零部件為該氣體噴淋頭及 該環形內襯時，利用該第一清洗劑去除該碳氟聚合物之前，還包括：在該陽極氧化區域形成一遮蔽層。
  11. 如請求項10所述之清洗方法，其中該遮蔽層包括：一膠帶；利用該第一清洗劑去除該碳氟聚合物的方法包括：擦拭方法。
  12. 如請求項2所述之清洗方法，其中當該半導體處理設備零部件為該絕緣窗口時，利用該第一清洗劑去除該碳氟聚合物的方法包括：將該半導體處理設備零部件浸泡於該第一清洗劑內。
  13. 如請求項1所述之清洗方法，其中該第一清洗處理的次數為N次，N為大於等於1的自然數；該第二清洗處理的次數為M次，M為大於等於1的自然數。
  14. 如請求項13所述之清洗方法，其中該清洗方法包括至少一次循環清洗，每次該循環清洗的方法包括：進行至少一次的該第一清洗處理；進行至少一次的該第一清洗處理之後，進行至少一次的該第二清洗處理。
  15. 如請求項1所述之清洗方法，其中進行該第二清洗處理之後，該半導體處理設備零部件的表面還具有一抗電漿層，該碳氟聚合物位於該抗電漿層的表面；該抗電漿層的材料包括：氧化釔或者釔氧氟化合物。
  16. 如請求項15所述之清洗方法，其中該抗電漿層的形成製程包括：一物理氣相沉積製程；該物理氣相沉積製程包括電漿加強物理氣相沉積製程。
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