被涂覆腔室部件的翻新的制作方法

专利名称：被涂覆腔室部件的翻新的制作方法
背景技术：
本发明涉及处理腔室部件的清洗和涂覆。
在诸如半导体晶片和显示板之类衬底的处理中，是将衬底放置在处理腔室中并暴露于工艺气体中，以沉积或蚀刻衬底上材料。在此处理期间，会产生处理剩余物并可能沉积在腔室的内表面上。例如，在溅射沉积处理中，用于沉积到衬底上的从靶溅射出的材料也沉积在腔室内的其它部件表面上，例如在沉积环(deposition rings)、遮蔽环(shadow rings)、器壁衬圈(wall liners)和聚焦环(focus rings)上。在随后的处理周期中，沉积的处理剩余物可从腔室表面“呈鳞片状剥落”而落在衬底上且污染衬底。
为了减小处理剩余物对衬底的污染，可以使腔室中的部件表面成为凹凸不平的。处理剩余物能够更好地附着在凹凸不平的表面上，从而不会呈鳞片状地剥落而污染腔室中的衬底。这种凹凸不平的部件表面可通过在部件上涂覆一粗糙表面来形成，这在美国Shyh-Nung Lin等人于2001年6月27日提交的、转让给应用材料有限公司的美国专利申请第09/895,862号和美国Shyh-Nung Lin等人于2002年3月27日提交的、转让给应用材料有限公司的美国专利申请第10/113,847号作了描述，在此将上述专利申请以引用方式全部并入本说明书。
不过在若干处理周期之后，需要清洗和翻新被涂覆部件，以去除堆积的处理剩余物。例如，当腔室部件用在预清洗处理中以溅射来自金属互连表面的材料时，每个处理周期溅射材料都堆积在部件的表面。这些堆积的处理剩余物引起热膨胀压力，从而导致涂覆层分层、开裂和自其下方结构呈鳞片状脱落。在腔室中的等离子体能够穿透涂覆层的损坏区从而腐蚀下方结构的暴露表面，最终导致部件的失灵。因此，在已处理多个衬底之后，典型地是要进行翻新处理，以清洗和翻新被涂覆部件。在处理衬底期间，翻新处理减少了来自部件涂覆层的剥落和剥皮的几率，且由此而减少了腔室中所处理的衬底的污染。
在翻新处理的一个例子中，涂覆层被从下方的部件结构中除去，例如以化学方法从部件上蚀刻掉涂覆层。接着进行喷珠(bead blasting)处理以去除任何涂覆层的残留颗粒，也可使部件的表面变粗糙以提高随后描述的涂覆层的粘着力，如在Yixing Lin等人于2003年10月22日提交的、转让给应用材料有限公司的美国专利申请第10/691,418号中所描述的，在此将上述专利申请以引用方式全部并入本说明书。在喷珠处理之后，举例来说通过双股线电弧(twin-wire arc)涂覆方法来施加新的凹凸不平的涂覆层。翻新的涂覆层可用清洗液、如去离子水来清洗，并且洗完的涂覆层被烘焙足够长的时间，以从涂覆层去除挥发性的材料。
然而，当在处理腔室中使用此类制造部件时，由于残留在翻新部件上的挥发性材料，经常需要用泵抽腔室非常长的时间，以达到所需压力。例如，可能需要花费20小时以在有翻新部件的情况下达到所需腔室压力，这可能使衬底处理被不可接受地延迟。在一个实施例中，在进行涂覆之前，可以执行预烘焙步骤，以在炉子中烘焙下方结构从而去除挥发性材料，如先前提到的Lin等人的美国专利申请第10/113,847号和第09/895,862号所描述的。然而，已经发现这种预烘焙处理会使得随后施加到下方结构的涂覆层产生不能令人满意的粘着力。附着力较小的涂覆层会从下方结构中剥落，从而导致下方结构毁坏并污染在腔室中所处理的衬底。同样，在有这种预烘焙部件的情况下，为达到合适的腔室压力所需要的泵抽时间仍然是长得令人难以接受。
因此，需要有一种翻新和清洗部件的方法，其不会导致在使用该部件的腔室中进行泵抽的时间长得令人不可接受。还需要有一种翻新部件的方法，其可提供改良的部件抗腐蚀性能，并因此而减少被处理衬底的污染。

发明内容
在一个实施例中，翻新处理腔室的部件。此部件拥有第一层为表面涂覆层的结构。为了翻新此部件，从部件去除上述第一层以形成此结构上的一暴露表面。在去除第一层期间或之后，用清洗液清洗此暴露表面，其中清洗液会在暴露表面上沉积清洗剩余物。在一个大致去离子环境中，将暴露表面加热到一定温度，该温度高得足以从此表面蒸发清洗剩余物，从而形成一清洁表面。再在清洁表面上形成第二层。
在翻新处理的另一实施例中，涂覆部件具有一第一金属层，此第一金属层被去除从而形成一暴露的部件表面。在去除第一金属层期间或之后，用第一清洗液清洗暴露表面，而第一清洗液在暴露表面上沉积第一清洗剩余物。通过向这个表面喷射喷珠(blasting beads)来使此暴露表面凹凸不平。在一第一烘焙步骤中，在一个大致去离子环境中，将暴露表面加热到一定温度，该温度高得足以从此表面蒸发第一清洗剩余物。手术刀大致去离子环境拥有体积比大约不到1％的氧气。再在暴露表面上形成一第二金属层，第二金属层有顶面。用第二清洗液清洗第二金属层的顶面，而第二清洗液在此顶面上沉积第二清洗剩余物。在第二烘焙步骤中，将第二金属层的顶面加热到一定温度，该温度高得足以从顶面蒸发第二清洗剩余物。


参考用于说明本发明的例子的下列描述、所附权利要求和附图，本发明的上述特征、方面和优点将能够得到更好的理解。然而应认识到，总的来说，能够在本发明中使用的特征不仅限于特定附图的说明中所描述的各个特征，并且本发明包括这些特征的任一组合，其中图1A是一部件的实施例的示意性侧视图，该部件具有一上方覆盖层；图1B是在去除了涂覆层之后，图1A所示部件的示意性侧视图，其中在该部件的暴露表面上有挥发性的剩余物；图1C是执行了预烘焙步骤之后，图1B所示部件的示意性侧视图；图2是一个流程图，用于说明部件翻新处理的一个实施例；而图3是处理腔室的实施例的剖面侧视图，该处理腔室具有一个或多个被涂覆部件。
具体实施例方式
本发明的处理方法适于清洗和翻新具有涂覆层22的部件20，如图1中的例子所示。此处理方法改进了对于部件20的清洗和翻新，并且也改善了从部件20去除挥发性剩余物的技术效果。去除挥发性剩余物可减少在腔室106中达到所需压力水平的整体泵抽时间。所述处理方法可被用以在腔室106中清洗和翻新一个或多个易受蚀刻的部件20，这些部件例如包括气体传送系统112的一个或多个部分，该气体传送系统提供腔室106中的工艺气体；在腔室106中支撑衬底104的衬底支座114；给工艺气体赋能(energize)的气体赋能器(gas energizer)116；腔室外壳壁118和护罩122；以及用于从腔室106排出气体的排气口120，所有这些部件的示范性实施例均在图3中示出。例如，在如图3所示的预清洗腔室106中，被涂覆部件20可包括以下任一部件腔室外壳壁118，例如腔室盖或称腔室顶盖168；腔室护罩122；气体分配器180；排气管186和衬底支座114。
腔室20包括下方结构24，该结构具有覆盖至少结构24的一部分的表面涂覆层22，如图1A所示。下方结构24包含能抵抗被赋能气体(energized gas)例如在衬底处理环境中形成的被赋能气体腐蚀的材料。例如，结构24可包含某种金属，例如铝、钛、钽、不锈钢、铜和铬中的至少一种。结构24也可包含某种陶瓷材料，例如氧化铝、二氧化硅、氧化锆、氮化硅和氮化铝中的至少一种。结构24的表面26接触涂覆层22，并且最好具有一定表面粗糙度，这种表面粗糙度能够改善表面涂覆层22对于结构24的附着效果。例如，表面26可具有至少大约2.0微米(80微英寸)的表面粗糙度。涂覆层22典型地包括一金属材料层，该金属材料层能够在被赋能气体中抵抗腐蚀，这样的金属材料层例如包括铝、钛、钽、铜和铬中的至少一种。涂覆层22也可具有凹凸不平的顶面28，以使得在处理衬底104中产生的处理剩余物能够更好地附着在涂覆层22的表面28上。
在处理了一个或更多个衬底104，从涂覆部件20去除掉堆积的处理剩余物以及涂覆层的被腐蚀部分之后，便可清洗和翻新涂覆部件20。在一个实施例中，可通过去除涂覆层22和处理剩余物来翻新部件20，并且通过执行各种清洗工艺来清洗下方结构表面26。清洗下方表面26可改善下方结构24与随后重新形成的涂覆层22之间的结合。清洗和翻新处理腔室部件20的一种改良方法的例子在图2的流程图中示出。此方法通常包括去除涂覆层22、在去除涂覆层22期间或之后用清洗液清洗表面26、在基本上去离子环境中加热表面26以从表面26去除挥发性清洗剩余物30，并在表面26上重新形成涂覆层22。
通过适当的方法，从结构24去除涂覆层22来形成暴露的下方表面26。在一个实施例中，通过将涂覆层22的表面28浸在清洗液例如酸性或中性清洗溶液中，而从结构24去除涂覆层22。理想的是，清洗液包括能够——举例来说——通过溶解涂覆材料而去除涂覆层22的化学成分。清洗液也能够去除堆积在涂覆表面28上的处理沉积物。在一个实施例中，涂覆层22的表面28浸入在一种清洗溶液中，该清洗溶液包含HF、HNO3、HCl、H3PO4和H2SO4至少其中之一。在另一实施例中，表面28浸入在一种清洗溶液中，该清洗溶液包含KOH、NH4OH、NaOH和K2CO3至少其中之一。在一个实施例中，表面28浸入在多于一种的清洗溶液中以达到去除涂覆层22和处理剩余物的所需效果，举例来说，如2002年11月25日Wang等人提交的美国专利申请第10/304,535号所述，在此将该专利申请全部合并作为参考资料。例如，可将涂覆层22的表面28浸入一酸性溶液中以去除处理剩余物，该酸性溶液包含从大约2M到大约8M的HF、如大约5M HF，以及从2MHNO3到大约15M的HNO3、如大约12M HNO3。然后将表面28浸入包含一中性清洗溶液中以去除涂覆层22，该中性清洗溶液包含从大约1M到大约8M的HF、如大约3M的KOH。图1B示出在去除涂覆层22并且暴露了下方结构24的表面26之后的部件20。
一旦去除了涂覆层22，便可随后执行一次或更多次的清洗步骤以从结构24的暴露表面26去除所有的处理沉积物和涂覆材料的微粒。在一个实施例中，通过用包含去离子水的的清洗液浸泡或漂洗清洗表面26，以去除前面清洗步骤留下的酸性或中性剩余物。当表面26浸在清洗液例如去离子水中、例如通过将声波引入到表面26以轻微振动表面26时，也可用超声波来振动表面26。也可将去离子水以外的清洗液施加到表面26上，以从该表面去除清洗剩余物。
在一个实施例中，在去除至少涂覆层22的一部分之后，对暴露表面26喷射喷珠。通过从表面26去除任何游离的微粒例如任何剩余的涂覆微粒，对表面26进行喷珠处理可改善随后施加的涂覆层的附着力。当处理一个带有部件的衬底时，喷珠处理也可去除在涂覆层22和结构24之间界面产生的金属间材料，且其可减弱涂覆层22和结构24之间的结合(bond)。喷珠处理也可使表面26重新变得凹凸不平，从而恢复表面26的所需表面粗糙度，而这种表面粗糙度可能因例如用化学清洗溶液来去除涂覆层22和清洗表面26而降低了。
在一种喷珠处理中，固体喷珠32是借助于加压气体而被喷向下方结构24的表面26的，如图1B中的例子所示。喷珠32典型地包括硬质材料例如氧化铝，其冲击并挖下一部分部件表面26，从而使表面26凹凸不平。在一种适于使表面变得凹凸不平的喷珠处理中，向表面26喷射直径范围从大约400微米到大约1000微米的喷珠32，从而令表面26粗糙。这种喷珠的尺寸可对应于一定的筛网粒度(grit mesh size)，例如从大约24到大约70。用于喷射喷珠的合适气体压力可为至少大约138kPa(20psi)压力，例如从大约138kPa(20psi)到大约827kPa(120psi)。其它适合的喷珠条件包括相对于表面26，喷珠的入射角的范围为在大约45到大约90度之间，且甚至于是在大约50到70度之间；喷珠从喷珠喷射器到下方结构24的表面26经过的远射(standoff)距离是在从大约10cm到25cm之间，例如从大约10cm到大约15cm之间。
喷珠处理也可包括一个以上的喷射步骤，如由Lin等人在2003年10月22日提交的美国专利申请第10/691,418号所述的例子，在此将该专利申请全文合并引用。例如，喷珠处理包括采用较小喷珠尺寸和较低喷射压力的第一穿透性喷珠步骤，其中喷珠能够穿透表面26中的裂缝和裂隙，以从表面26去除杂质，如金属间化合物。该穿透性喷珠步骤之后，可随之以一个凹凸不平化喷珠步骤，其与上述的珠尺寸和气体压力相比，喷珠尺寸较大且气体压力较高，此凹凸不平化喷珠步骤使得表面26重新变得凹凸不平。
在喷珠处理之后，可执行一个或更多个清洗步骤，以从表面26去除任何喷珠32或残余微粒，如在喷珠处理中变得松散的那部分部件表面。例如可通过用去离子水或其它清洗液浸泡或漂洗来清洗表面26，并且也可用超声波振动此表面。也可提供N2压缩气流来清洗下方结构24的表面26。
已经发现在重新施加涂覆层22之前，通过执行预烘焙步骤来从表面26去除挥发性剩余物30，可以改善部件的清洗和翻新。在翻新处理期间将表面26暴露给清洗液，其结果是挥发性剩余物30可能沉积在表面26上，如图1B所示。例如，挥发性剩余物30可包括来自涂覆去除步骤的残留在表面26上的剩余物，如来自酸性或中性溶液的剩余物。作为另一个例子，挥发性剩余物30可包括在喷珠后清洗步骤之后残留在表面26上的剩余物，如来自去离子水清洗步骤的剩余物。希望去除这些剩余物30，这是因为它们会减少在具有翻新部件20的腔室中达到预定压力所需的时间。去除剩余物30也可改善随后施加的涂覆层22的附着力，并能减少由任何残留杂质对表面26的腐蚀。
在预烘焙步骤中，将表面26加热到一定温度，该温度高得足以使残留的剩余物30蒸发或“烘干”。温度最好高得足以去除剩余物30而基本上不损坏表面26，例如不使表面26熔化或卷曲。适合的温度举例来说可以是至少大约100℃，并且甚至是至少大约120℃，例如从大约120℃到大约140℃。例如，对于包含不锈钢的部件表面26来说，去除挥发性剩余物的适合的温度范围可从大约115℃到大约125℃。可选择的是，当在真空压力下加热表面26时，对于去除剩余物来说，大约低至80℃的温度是适合的。可将表面26加热到此温度，持续一段适合去除剩余物的时间，这段时间例如为至少大约1小时且不超过3小时，比如从大约1小时到大约2小时。可通过将结构24放置在炉中，用加热灯以辐射方式加热部件20，或用其它适合的加热方法来加热表面26。在图1C中出示一个部件20的实施例，该部件具有基本上没有挥发性剩余物30的表面26。
已经进一步发现，通过在基本上去离子的环境中加热表面26，改善了加热结果。基本上去离子的环境抑制在部件20的表面26上形成氧化物。减少氧化物的形成是重要的，因为否则的话，它们会不利地影响随后施加的涂覆层22的附着力，并且能够导致涂覆层22从表面26上分层。同样，通过降低涂覆层22对表面26的附着力并在它们之间形成较弱的结合，氧化物的形成就会使得更多的挥发性剩余物被保留在残存于更松散结合的表面26和涂覆层22之间的所有间隙中。这些挥发性剩余物能够不利地增加将具有部件的处理腔室泵抽到合适压力所需的时间。对于由金属形成的表面26，抑制氧化物的形成可能是特别重要的，这是由于这些表面会特别易受氧化物的影响。一个适当的基本上无氧的环境优选基本上无氧化剂，这类氧化剂例如有氧气或臭氧。例如，一个合适的基本上无氧的环境可包括体积比小于大约1％的氧气，例如体积比从大约0.1％到大约0.9％的氧气，及体积比甚至小于大约0.5％的氧气，例如体积比小于大约0.01％的氧气。
在一个实施例中，在包含氮气的基本上无氧的气氛中加热表面26。含氮气氛包括足够浓度的氮气(N2)来抑制表面的氧化。氮气的合适浓度可以是为体积比至少为99％的氮气——例如体积比从大约99.0％到大约99.9％的氮气，和体积比甚至至少大约为99.5％——例如体积比至少大约99.99％的氮气。可在这种含氮气氛中，通过将结构24放入诸如炉或加热炉这样的加热腔室(未显示)中，并在此加热腔室中维持所需氮气组分，来加热表面26。在一个实施例中，氮气是连续地流入加热腔室和流过部件20的表面26上的，为的是清除氧化剂例如来自加热腔室的氧气。在加热腔室中的气体的压力可典型地维持在大约为大气压力(101千帕)的一定范围内。
在另一个实施例中，在一种基本上无氧的气氛中，通过将表面26维持于低压环境中来加热表面26。例如，可在一加热腔室中加热表面26，而该腔室能维持真空压力。在表面26周围维持低压气体，使得能够和表面26反应并氧化表面26的氧化物质(oxidative species)更少。在一个实施例中，在表面26被加热的同时，维持表面26周围的环境压力小于大气压力(～101千帕)，例如从至少大约13.3帕(～100毫托)到大约13.3千帕(～100托)，和维持甚至小于大约13.3千帕(～100托)的压力。而且，在一个低压环境中，适合从表面26蒸发剩余物的温度可以低于在处于大约大气压力下的环境中所需的温度。这特别有利于易在高温下变形或弯曲的表面26。适合在真空压力下从表面26蒸发剩余物的温度的例子可以是至少大约80℃，例如从大约80℃到大约120℃，及甚至于大约100℃到大约120℃的温度。
在加热表面26去除挥发性剩余物之后，在表面26的至少一个部分上重新形成涂覆层22。最好是在表面26已被加热、从而了降低表面26上挥发性材料的浓度之后，立刻施加涂覆层22。也可让表面短时间地冷却到一个适合于涂覆处理的温度。例如，在加热步骤已结束，且一旦表面26被冷却到低于大约60℃之后，便可大约5分钟之内将涂覆层22施加到表面26上。
涂覆层22可包括一层，该层材料与被翻新处理所去除的最初的涂覆层材料相同或不同，例如，涂覆层22可包含一种或多种实质上能够在衬底处理腔室中抗蚀的金属，如铝、钛、铜和铬中的至少一种。涂覆层22是用一定方法来施加的，这种方法提供了涂覆层22和下方结构24之间的强固结合以保护下方结构24。例如，可通过一个或多个化学或物理沉积工艺，或通过火焰喷镀(flame spraying)或热喷涂方法，例如双股线电弧喷涂(twin wire arc spary)方法、等离子体电弧喷涂(plasma arc spray)方法、或含氧燃料气火焰，来施加涂覆层22。在图1A中示出了一个具有涂覆层22的翻新部件20的例子。
在一个实施例中，涂覆层22包括一金属层，此金属层通过双股线电弧喷涂被施加到清洁表面306上，举例来说，如2001年5月8日公布的授予Lazarz等人的美国专利No.6,227,435 B1和1997年12月9日公布的授予Scruggs等人的美国专利No.5,695,825所描述的，在此将上述专利全文合并引用。在双股线电弧喷涂处理中，热喷涂器(未显示)包括两个可消耗电极，这些电极的形状和角度能够让它们彼此间形成电弧。例如，上述可消耗电极可包括双股线，此双股线是由要被涂覆在表面上的金属制成的，双股线彼此间相对的角度能够让它们在最近点形成放电。当在电极之间流动载体气，如空气、氮气或氩气中的一种或多种，并在可消耗电极上施加一定电压时，便会在这些可消耗电极之间产生电弧放电。电极间的电弧使得电极上的金属雾化(atomizes)并至少部分地熔化，并且被电弧电极激发的载体气驱使熔化的微粒离开热喷涂器而喷射到下方结构24的表面26。这些熔化的微粒撞击到下方结构24的表面26上，它们在此冷却并形成保形涂覆层22。当导线被用作可消耗电极时，导线可以被不断地馈送给热喷涂器，从而提供持续的金属材料供应。
热喷涂期间的操作参数是经过选择的，为的是适合于调整施加涂覆材料时的特性参数，例如当涂覆材料穿越从热喷涂器到下方结构表面26的路径时、它的温度和速度。例如，可以选择气流、功率等级、粉剂进料速率(powder feed rate)、载体气流、从热喷涂器到表面26的喷涂距离、及涂覆材料相对于表面26的沉积角度，以改进涂覆材料的施加和以后涂覆层22对于下方结构表面26的附着力。例如，可消耗电极之间的电压可选择为介于大约10伏特到大约50伏特之间，例如大约30伏特，。另外，在可消耗电极间流过的电流可选择为介于大约100安培到大约1000安培之间，例如大约200安培。热喷涂器的功率等级通常在范围是在大约6到80千瓦之间，例如大约10千瓦。
可选择喷涂距离和沉积角度以调整表面26上涂覆材料的沉积特性。例如，可调整喷涂距离和沉积角度，以修改熔化的涂覆材料溅散于表面上的图案，从而举例来说形成“扁平(pancake)”和“薄层(lamella)”图案。也可调整喷涂距离和沉积角度来修改涂覆材料撞击表面26时的状态、速度或熔滴尺寸。在一个实施例中，热喷涂器和表面之间的喷涂距离约为15cm，而涂覆材料相对于表面26的沉积角度约为90度。
可调整涂覆材料的速度以便适当地在表面26上沉积涂覆材料。在一个实施例中，粉状的涂覆材料的速度介于大约100到大约300米/秒之间。同样，可改装热喷涂器，从而使得当涂覆材料接触到表面时，涂覆材料的温度至少大约为熔化温度。熔点之上的温度可产生高密度和结合强度的涂覆层。例如，被电弧放电激发的载体气的温度可超过5000℃。然而，被电弧放电激发的载体气的温度也可被设定得足够的低，从而使涂覆材料在撞击表面26时在一段时间内保持熔化。例如，一段合适的时间可为至少大约若干秒。
热喷涂处理的参数最好是经过选择的，以给出具有预定结构和表面特性的涂覆层22，举例来说，其具有预定的涂覆厚度、涂覆表面粗糙度和涂覆层的孔隙度，这有助于改善被涂覆部件的性能。涂覆层22的厚度能够影响涂覆层22对下方结构24的附着力和部件20的抗蚀性能。涂覆层22的合适厚度可以是——举例来说——介于大约152微米(0.006英寸)到大约508微米(0.02英寸)之间。对于为铝涂覆层22所覆盖的下方结构24，例如被覆盖的不锈钢或钛结构，涂覆层22的合适厚度可以是介于大约254微米(0.01英寸)到大约508微米(0.02英寸)之间，例如大约304微米(0.012英寸)。也可选择热喷涂处理的参数，以给出具有凹凸不平表面28的涂覆层22，处理剩余物可附着于该表面上。例如，涂覆层22可拥有一凹凸不平表面28，该表面的表面粗糙度介于大约25微米(1000微英寸)到大约50.8微米(2000微英寸)之间。
一旦施加了涂覆层22，便可清洗涂覆层22的表面28，清除掉所有松散的涂覆微粒或其它污染物。可用清洗液清洗表面，清洗液例如为至少一种以上描述过的清洗液，包括水、酸性清洗溶液和中性清洗溶液，且可选择的是可以以超声波来振动部件20。在一个实施例中，清洗表面28是用去离子水来清洗的。
然后可在一个后期烘焙步骤中烘焙涂覆表面28，以便去除任何因清洗和/或涂覆处理而残留的挥发性材料。一个合适的后期烘焙步骤包括在一段持续时间内将表面28加热到一定温度，上述持续时间至少为大约30分钟，例如在大约30分钟到大约2小时之间，且甚至于为3小时，上述温度至少大约为100℃，例如在大约100℃到大约130℃之间，且甚至于大约为140℃。例如，对于包含铝的涂覆层22，可将表面28加热到介于大约100℃到大约120℃之间的温度至少大约1小时。在能够提供基本上无氧气氛的条件下，通常不必在无氧环境中执行后期烘焙步骤。在一个实施例中，甚至最好在表面28上形成氧化物，以提供抗被赋能气体腐蚀的能力。
在将涂覆层22施加于表面26上之前，执行后期烘焙步骤，在基本上无氧气氛中加热部件20的表面26以去除挥发性剩余物30，执行该步骤可增强部件20的性能并改进处理的效率。在一个实施例中，具有刚刚用基本上无氧化预烘焙步骤来翻新过的部件20的腔室106，仅需大约2小时就可泵抽到大约6.7×10-5帕(～5×10-7托)的预定压力。相比之下，具有未经基本上无氧化预烘焙步骤准备的部件的相同的腔室106可能需要至少大约18小时来抽至相同的压力。因此，用基本上无氧化预烘焙步骤翻新的部件20可提高达到预定压力的速度，比无预烘焙步骤准备的部件提高至少大约9倍，且因此而提高了具有部件20的腔室106的操作效率。
在图3中示出了一个适合处理的腔室106的例子，该腔室具有根据上述方法翻新的部件。腔室106可以是一个多腔室平台(未示出)的一部分，该多腔室平台具有一组彼此互连的腔室，这些腔室是通过一个机械臂装置来连接的，该机械臂装置在各个腔室106之间传送衬底104。在一个实施例中，腔室106包括由预清洗腔室106构成，能够在后续的沉积阶段之前清洗衬底104，例如从诸如铜、铝和金属硅化物这样的的金属互联表面去除天然氧化物。根据所述方法来清洗部件的预清洗腔室106的一个例子是PCII腔室，这种腔室可从美国加利福尼亚州Santa Clara的应用材料有限公司购得。腔室106包括外壳壁118，其围住了处理区109，且腔室106包括侧壁164、底壁166和顶壁168。其它的腔室壁可包括一个或多个护罩122，这些护罩在处理区中将外壳壁118与被赋能气体隔开。
工艺气体，例如清洗气体，是通过气体传输系统112引入腔室106的，气体传输系统112包括一工艺气体给料器，该给料器包含一个或多个气体源174，气体源174具有至少一个管道176，每个管道176具有气流控制阀178如质量流量控制器，以传送一设定流速的气体。气体管道为腔室106中具有一个或多个气体出口182的气体分配器180供气。气体分配器180也可由喷嘴式气体分配器构成(未示出)。工艺气体可包括非活性气体，如氩气或氙气，其能够被激发以撞击和溅射诸如来自衬底104的天然氧化物这样的材料。工艺气体也可包括活性气体，例如含氢气体，其能够与诸如衬底104上的天然氧化物这样的材料反应。通过包括一个或多个排气口184的排气装置120从腔室106排放消耗的气体和副产品，该排气口接收消耗的工艺气体并将消耗的气体传送到排气管道186，在该管道中有节流阀188来控制腔室106中的气体压力。排气管道186连接到一个或多个排气泵190。典型的是，腔室106中的气体压力被设置到低于一个大气压的水平上。
可通过气体赋能器116来给工艺气体赋能以处理衬底104，该赋能器在腔室106的处理区109中赋双倍能量给工艺气体。在一个实施例中，气体赋能器116包括天线(antenna)175，该天线包含一个或多个感应器线圈179，该线圈以电感方式赋双倍能量给工艺气体。气体赋能器116进一步包括天线电源181，如射频(RF)电源，用于给天线175提供一定功率电平。气体赋能器116可进一步包括处理电极，这些处理电极可由电极电源159来供电，以给工艺气体赋能。处理电极可包括这样的电极其处于一壁内或者就是一壁，例如腔室106的侧壁164或顶壁168，并可电容耦合到另一电极，例如在衬底104下面的支座114中的电极139。
腔室106包括一衬底支座114，用于支撑衬底104。衬底支座114可以是电漂移的，或者也可包括电极139，电极139被电极电源159所偏置，电极电源159例如是一射频电源。衬底支座114也可包括一活门片，当没有衬底104时该快门片可保护支座114的上表面134。且衬底支座114可进一步包括一个或多个环，如覆盖环(cover rings)，用于保护支座114的表面134。在操作中，通过腔室106的侧壁164中的一衬底装料口(未示出)，将衬底104送入腔室106，并放在支座114上。在传送衬底104进出腔室106期间，支座114可通过支架升降波纹管(support lift bellows)来提升或下降，而且可用升降指形组件(未示出)来提升衬底或使其下降到支座114上。
腔室106可由控制器194来控制，该控制器包含具有指令集的程序代码，用于操作腔室106的各个部件，以处理在腔室106中的衬底104，该控制器举例来说如图3所示。例如，控制器194可包含一衬底定位指令集，以操作一个或多个衬底支座114和衬底传送装置，而在腔室106中放置衬底104；一气流控制指令集，用以操作气体传输系统112和气流控制阀178，而针对腔室106设定气体流；一气体压力控制指令集，用以操作排气口120和节流阀188，而维持腔室106中的压力；一气体赋能器控制指令集，用以操作气体赋能器116，而设定气体赋能功率电平；一温度控制指令集，用以控制腔室106中的温度；以及一处理监控指令集，用以监控腔室106中的处理。
虽然示出并描述了本发明的典型实施例，本技术普通技术人员可设计结合本发明的其它实施例，且这类实施例也仍在本发明的范围内。例如，不同于这里描述的示例性部件的其它腔室部件也可被清洗。除本说明书所描述的步骤外，也可执行额外的清洗步骤，并且可不按所描述的顺序来执行清洗步骤。而且，对应于所示典型实施例的相对关系或位置术语是可相互交换的。因此，所附权利要求不应被限于优选实施例、材料或空间安排的具体描述，该具体描述是为说明本发明而提供的。
权利要求
1.一种翻新处理腔室的部件的方法，该部件包括具有表面涂覆层的结构，该表面涂覆层包含第一层，所述方法包括(a)去除所述第一层，以在所述结构上形成暴露表面；(b)在去除所述第一层期间或之后，用清洗液清洗所述暴露表面，而由此在该暴露表面上沉积清洗剩余物；(c)在一基本无氧气氛中，将所述表面加热到一定温度，该温度高得足以从所述表面蒸发所述清洗剩余物，由此形成清洁表面；和(d)在所述清洁表面上形成第二层。
2.如权利要求1所述的方法，其中(c)包括下列至少其中之一(1)将所述表面加热到至少大约100℃；(2)在含有体积比小于大约1％的氧气的基本无氧气氛中加热所述表面；(3)在含有体积比至少约为99％的氮气的环境中加热所述表面；(4)在维持真空压力的同时加热所述表面。
3.如权利要求1所述的方法，其中(b)包括用包括去离子水、酸性溶液或中性溶液的清洗液清洗所述表面。
4.如权利要求1所述的方法，其中(d)包括产生电弧，该电弧至少部分液化金属材料；并使加压气体经过被液化的所述金属材料，以将被液化的所述金属材料推向所述清洁表面而形成所述第二层。
5.如权利要求4所述的方法，其中(d)包括形成包含铝、钛、钽、铜和铬至少其中之一的第二层。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述结构包含铝、钛、钽、不锈钢、铜和铬至少其中之一。
7.如权利要求1所述的方法，进一步包括对所述暴露表面进行喷珠处理。
8.如权利要求7所述的方法，其中(c)包括在一基本无氧气氛中，将所述暴露表面加热到一定温度，该温度高得足以从所述暴露表面蒸发第一清洗剩余物，所述基本无氧气氛包含体积比小于大约1％的氧气。
9.如权利要求7所述的方法，其中(d)包括(1)在所述暴露表面上形成第二层，所述第二层包括顶表面；(2)用第二清洗液清洗所述第二层的顶表面，由此在该顶表面上沉积第二清洗剩余物；和(3)将所述顶表面加热到一定温度，该温度高得足以从该顶表面蒸发所述第二清洗剩余物。
10.一种如权利要求1所述的方法所制造的部件，其中该部件包括下列一个或多个部件的至少一部分外壳壁，腔室护罩，气体赋能器，气体分配器，排气管道和衬底支架。
全文摘要
本发明涉及清洗和翻新处理腔室部件。此部件拥有具有表面涂覆层的结构，此表面涂覆层具有第一层。为了翻新部件，在此结构中去除第一层以形成暴露表面。在去除涂覆层期间或之后，用清洗液清洗暴露表面，其时清洗液在暴露表面上沉积清洗剩余物。在基本上无氧环境中将暴露表面加热到足以从该表面蒸发清洗剩余物的温度，从而形成清洁表面。再在清洁表面上形成第二层。
文档编号C23C16/56GK1716524SQ20051007177
公开日2006年1月4日 申请日期2005年4月27日 优先权日2004年4月27日
发明者Y·林, D·徐, R·哈尼, C·斯托 申请人:应用材料有限公司