专利名称：一种多晶刻蚀腔室中电极表面的清洗方法
技术领域：
本发明涉及一种零件表面的清洗方法，尤其涉及微电子工艺过程中的一种多晶刻蚀腔室中电极表面的清洗方法。
背景技术：
随着半导体芯片技术的发展，技术节点已从250nm发展到65nm，甚至45nm以下，硅片的大小也从200mm增加到300mm，在这样的情况下，每片硅片的成本变得越来越高。对加工硅片的工艺要求越来越严格。半导体的加工需要经过多道工序，包括沉积、光刻、刻蚀等，刻蚀工艺是其中较为复杂的一个，等离子体刻蚀过程中等离子体的状态、各项工艺过程参数等与刻蚀结果直接相关。
微电子工艺过程中，半导体多晶硅刻蚀工艺过程中，随着反应地进行刻蚀机台工艺腔室内电极(其材料为硅，也称硅电极)表面由于等离子体的轰击，其表面的部分材质会发生变化，进行一定射频RF小时后随着等离子体对硅材质表面不断轰击，其表面材质的转变量不断增加，从而导致零部件表面产生蚀刻斑病不断增多蚀刻斑面积，随着零部件表面状态的改变腔室的工艺状态也会发生变化，从而导致刻蚀速率的变化和刻蚀均匀性的变差，此时必须对腔室内部的零部件进行处理，去除其表面的缺陷恢复腔室正常的工艺条件，满足产品需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种多晶刻蚀腔室中电极表面的清洗方法，在保证在不改变电极工艺可靠性的前提下，有效的去除电极表面的缺陷，不但保证了工艺腔室正常的工艺状态而且延长了零部件的使用寿命。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的 一种多晶刻蚀腔室中电极表面的清洗方法，包括以下步骤 A、用固态二氧化碳CO2清洗电极表面； B、对电极表面进行抛光处理，去除表面材料至消除表面缺陷与损伤； C、对电极进行超声波清洗、有机溶剂清洗与酸性溶液清洗。
所述步骤A后包括 用有机溶剂清洗去除硅材质表面的有机杂质。
所述的步骤B包括 依次采用粒度由大至小的金刚石砂轮对电极表面进行抛光处理，直至电极表面满足预定的性能要求。
所述的步骤C包括 C1、将电极放入40℃至80℃的热水中超声清洗设定的时间，且在清洗时保持电极上下摆动； C2、用有机溶剂擦拭、浸泡或喷淋电极，并用超纯水喷淋电极；且此步骤可重复多次； C3、用酸性溶液擦拭电极，并用超纯水喷淋电极；且此步骤可重复多次。
所述的步骤C1前还包括 C4、将电极放入70至90℃的水中浸泡0.5～1.5小时； 和/或，所述的步骤C3后还包括 C5、将电极放入60℃的热超纯水中超声清洗设定的时间；和/或， C6、将零件在100℃～120℃环境下烘烤零件进行烘干处理。
所述的步骤C1、步骤C2、步骤C3和/或步骤C5后还包括 用超纯水喷淋电极，并用洁净的气体吹干电极表面。
所述的有机溶剂包括 含量为100％的异丙醇；或者， 含量为100％的丙酮； 其中，所述的异丙醇符合SEMI标准C41-1101A的I级标准；所述的丙酮满足电子纯级别要求。
所述的酸性溶液包括氢氟酸HF、硝酸HNO3、醋酸CH3COOH与水H2O，其含量体积百分比为 HF 0.2％-1.0％ HNO310％-40％ CH3COOH 10％-20％ H2O 余量 其中各组份的含量各为100％。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的一种多晶刻蚀腔室中电极表面的清洗方法，采用抛光的方式去除电极表面的材料，达到消除电极表面缺陷及损伤的目的。同时配合液态CO2清洗过程与超声波清洗、有机溶剂清洗与酸性溶液清洗过程达到彻底清洗的目的。在保证在不改变电极工艺可靠性的前提下，有效的去除电极表面的缺陷，不但保证了工艺腔室正常的工艺状态而且延长了零部件的使用寿命。
具体实施例方式 本发明所述的一种多晶刻蚀腔室中电极表面的清洗方法，其核心是采用抛光的方式去除电极表面的材料，达到消除电极表面缺陷及损伤的目的。同时配合液态CO2清洗过程与超声波清洗、有机溶剂清洗与酸性溶液清洗过程达到彻底清洗的目的。
所述的清洗方法具体包括 一、用液态CO2清洗电极表面的过程 多晶刻蚀腔室中电极表面由于等离子体的轰击，其表面的部分材质会发生变化而产生“黑硅”。硅材质表面黑硅的产生不但会导致蚀刻斑的产生，而且会导体污染物更容易的沉积在零部件表面。另外硅材质表面黑硅的产生会对高浓度氮气、低浓度氧气和氟性混合气体的刻蚀产生比较明显的影响，目前理论上还无法解释以上的现象，但是在生产过程中确实存在以上的情形。硅材质表面进行研磨、抛光可以清除电极表面的黑硅，但是在此工艺前必须去除硅材质表面的有机杂质与其他外来杂质。故本发明采用固态CO2(干冰)清洗电极表面来去除硅材质表面的有机杂质与其他外来杂质。
具体的清洗过程为 1、向电极喷射出固态的CO2，形成固态的CO2流，来清洗材质表面，喷射出的固态的CO2流冲击电极的表面，可以用气流冲击微小的杂质(如小于1微米的杂质)，CO2升华带走杂质； 在步骤1后还可以包括 2、用有机溶剂清洗去除硅材质表面的有机杂质。采用含量为100％的异丙醇IAP；或者，含量为100％的丙酮ACE来去除硅材质表面的有机污点及沉积物，可以把电极如电极放入ACE中浸泡10-40分钟。但是通常要浸泡20-40分钟。
对零部件进行完以上操作后，才能进行抛光处理。
二、对电极表面进行抛光处理 由于电极在等离子体的环境下工作，所以硅材质表面会有蚀刻缺陷和损伤，为了保证电极表面原有的状态，要对电极的硅材质表面进行抛光来去除其表面的缺陷和损伤。
在此过程需要依次采用粒度由大至小的金刚石砂轮对电极表面进行抛光处理，直至电极表面满足预定的性能要求。
当电极如电极的硅材质表面有较大的缺陷和损伤时 先采用140、160号的金刚石砂轮在电极硅材质表面抛出均匀平坦的平面，然后依次采用220、280、360、800、1350号的金刚石砂轮进行打磨。
当电极的硅材质表面的缺陷和损伤较小时 先采用280号的金刚石砂轮在电极的硅材质表面抛出均匀平坦的平面，然后依次采用360、800、1350号的金刚石砂轮进行打磨。
另外，在抛光过程中，抛光轮的转速保持在40-160rpm的一个合适的转速。同时，在抛光过程中，注意抛光压力和抛光时间的选择。抛光压力和时间的选择是根据电极硅材质表面的蚀刻缺陷和损伤的程度来决定的，过大的压力、过长的时间会导致电极硅材质表面的损坏，反之压力过小和时间过短，起不到去除这些缺陷的作用。
再有，在抛光过程中，不断给抛光面喷水可以冲去抛光过程中产生的赃物，同时可以保证电极的湿润状态。
电极表面满足预定的性能要求指的是 1、抛光后电极的表面的粗糙度至少要达到Ra＝0.2μm； 2、抛光后用超纯水DIW冲洗电极表面，用氮气N2吹干后将电极放在光电大镜下观察电极表面是否还有残余的任何损伤，若没有任何损伤，则表明满足预定的性能要求。否则，重新抛光处理。
此过程的抛光处理，也可用与其相似的加工过程如研磨来代替，其效果是一致的，也是本发明的保护范围。
由于这种抛光或研磨的方式去除材料非常少，可保证不改变电极工艺可靠性，同时又有效的去除电极表面的缺陷，不但保证了工艺腔室正常的工艺状态而且延长了零部件的使用寿命。
三、对电极进行超声波清洗、有机溶剂清洗与酸性溶液清洗。
此过程较复杂，其目的是在去除硅材质表面的黑硅和缺陷后，对电极进行化学清洗去除金属杂质和离子。通常包括以下过程 1、将电极放入70℃至90℃(最佳温度为80℃)的水中浸泡0.5～1.5小时(最佳时间为1小时)；此过程为可选步骤。
2、将电极放入40℃至80℃(最佳温度为60℃)的热水中超声清洗设定的时间，且在清洗时保持电极上下摆动；此过程后还可包括 用超纯水喷淋电极，并用洁净的气体吹干电极表面。
3、用有机溶剂擦拭、浸泡或喷淋电极，并用超纯水喷淋电极；且此步骤可重复多次； 具体的清洗方法包括以下的方法或其组合 (1)、用有机溶剂擦拭电极，直至无带色的杂质脱落；通常采用无尘布蘸有机溶剂对零件进行擦拭，直至无尘布上无颜色为止。
(2)、用有机溶剂喷淋电极件设定的有机溶剂清洗时间(在此指的是喷淋时间，需要设定时间的目的是为了有机溶剂充分溶解零件表面的有机杂质)，并可重复多次，且每次的喷淋时间与所用有机溶剂的可相同或不同；通常采用有机溶剂直接喷淋电极的表面，不少于设定的喷淋时间，然后用洁净的高压气体吹干零件的表面或用洁净的无尘布对零件进行擦拭直至无尘布上无颜色为止。
(3)、用有机溶剂浸泡电极设定的有机溶剂清洗时间(在此指的是浸泡时间，需要设定时间的目的是为了有机溶剂充分溶解零件表面的有机杂质)，并可重复多次，且每次的浸泡时间与所用有机溶剂的可相同或不同。通常采用有机溶剂直接浸泡电极，不少于设定的浸泡时间，然后，用洁净的无尘布对零件进行擦拭直至无尘布上无颜色为止或用洁净的高压气体吹干零件。
无尘布即为文中所述的擦拭物，其需满足超净室的使用标准。符合CL4(100级无尘室)要求，也可采用擦拭垫作为擦拭物，其需满足半导体行业标准。符合CL4(100级无尘室)要求。
这里的有机溶剂为 含量为100％的异丙醇；或者， 含量为100％的丙酮； 其中，所述的异丙醇符合SEMI标准C41-1101A的I级标准；所述的丙酮满足电子纯级别要求。
电子纯是国标中化学试剂的一种级别，简称MOS级，它的电性杂质含量极低。
需要说明的是在此过程后一般要包括用超纯水喷淋电极，并用洁净的气体吹干电极表面的过程。
4、用酸性溶液擦拭电极，并用超纯水喷淋电极；且此步骤可重复多次。酸性溶液的清洗方法为用无尘布(也可用擦拭垫)蘸酸性溶液擦拭零件不得超过酸性溶液擦拭时间；防止时间过长损伤零件表面。
所述的酸性溶液包括两种， 所述的酸性溶液包括氢氟酸HF、硝酸HNO3、醋酸CH3COOH与水H2O，其含量体积百分比为 HF 0.2％-1.0％ HNO310％-40％ CH3COOH 10％-20％ H2O 余量 其中各组份的含量各为100％。
其优选的含量体积百分比为 HF 0.8％-1.0％ HNO330％-40％ CH3COOH 15％-20％ H2O 余量 其中各组份的含量各为100％。
其具体的较佳的实施例的含量体积百分比为 HF 1.0％ HNO3 30％ CH3COOH 15％ H2O 54％。
这种酸性溶液按照本发明的方法损伤，不会使电极极的硅材质表面产生变色、蚀刻斑和损坏。这种酸性溶液对硅材质的刻蚀速率为65A/second(埃/秒1纳米等于10埃)。
其另一具体的较佳的实施例的含量体积百分比为 HF 1.0％ HNO3 40％ CH3COOH 15％ H2O 44％。
这种酸性溶液按照本发明的方法损伤，不会使电极极的硅材质表面产生变色、蚀刻斑和损坏。这种酸性溶液对硅材质的刻蚀速率为70A/second。
5、将电极放入60℃的热超纯水中超声清洗设定的时间；此过程为可选步骤。此过程后还可包括用超纯水喷淋电极，并用洁净的气体吹干电极表面的过程。
6、将零件在100℃～120℃环境下烘烤零件进行烘干处理。此过程为可选步骤。
采用此方法清洗电极表面有多种方案，以下举一个用此方法清洗的例子，但此方法并不局限于此例 实施例一 以多晶刻蚀腔室中电极中的硅电极为例，其具体的清洗过程如下 步骤11、在抛光之后，把电极放入80℃的热水中浸泡1hour。为了使电极装配体的气路出口和装配空处的Particle(颗粒)尽量释放出来。为了保证孔洞处的清洗效果，可以用水枪和N2(氮气)枪去吹(不过水枪和N2枪的压力不要超过344.5KPa，防止损坏电极装置的连接部分和石墨部件)。
步骤12、然后把电极放入60℃的热水中超声清洗30mins，超声的同时保持工件上下摆动，促进去除Particle。
步骤13、用ACE和IPA擦拭电极表面后，超纯水DIW喷淋清洗。
步骤14、用酸性溶液HF(0.2％-1.0％)+HNO3(10％-40％)+CH3COOH(10％-20％)+H2O(剩余均为水)擦拭电极硅材质表面。其中各种酸液的比例均为体积百分含量，原始各酸液的浓度为HF(49％)，HNO3(70％)，CH3COOH(100％)。
步骤15、用DIW喷淋清洗并用N2吹干。
步骤16、如果效果不好重复14-15步骤。
步骤17、在60℃的DIW中超声清洗20-60mins。
步骤18、用DIW喷淋清洗并用N2吹干。
步骤19、放入100-120℃的烘箱中烘烤1-2hours。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种多晶刻蚀腔室中电极表面的清洗方法，其特征在于，包括以下步骤
A、用固态二氧化碳CO2清洗电极表面；
B、对电极表面进行抛光处理，去除表面材料至消除表面缺陷与损伤；
C、对电极进行超声波清洗、有机溶剂清洗与酸性溶液清洗。
2.根据权利要求1所述的多晶刻蚀腔室中电极表面的清洗方法，其特征在于，所述步骤A后包括
用有机溶剂清洗去除硅材质表面的有机杂质。
3.根据权利要求1所述的多晶刻蚀腔室中电极表面的清洗方法，其特征在于，所述的步骤B包括
依次采用粒度由大至小的金刚石砂轮对电极表面进行抛光处理，直至电极表面满足预定的性能要求。
4.根据权利要求1所述的多晶刻蚀腔室中电极表面的清洗方法，其特征在于，所述的步骤C包括
C1、将电极放入40℃至80℃的热水中超声清洗设定的时间，且在清洗时保持电极上下摆动；
C2、用有机溶剂擦拭、浸泡或喷淋电极，并用超纯水喷淋电极；且此步骤可重复多次；
C3、用酸性溶液擦拭电极，并用超纯水喷淋电极；且此步骤可重复多次。
5.根据权利要求4所述的多晶刻蚀腔室中电极表面的清洗方法，其特征在于所述的步骤C1前还包括
C4、将电极放入70至90℃的水中浸泡0.5～1.5小时；
和/或，所述的步骤C3后还包括
C5、将电极放入60℃的热超纯水中超声清洗设定的时间；和/或，
C6、将零件在100℃～120℃环境下烘烤零件进行烘干处理。
6.根据权利要求4或5所述的多晶刻蚀腔室中电极表面的清洗方法，其特征在于所述的步骤C1、步骤C2、步骤C3和/或步骤C5后还包括
用超纯水喷淋电极，并用洁净的气体吹干电极表面。
7.根据权利要求1、2、3、4、或5所述的多晶刻蚀腔室中电极表面的清洗方法，其特征在于，所述的有机溶剂包括
含量为100％的异丙醇；或者，
含量为100％的丙酮；
其中，所述的异丙醇符合SEMI标准C41-1101A的I级标准；所述的丙酮满足电子纯级别要求。
8.根据权利要求1、2、3、4、或5所述的多晶刻蚀腔室中电极表面的清洗方法，其特征在于，所述的酸性溶液包括氢氟酸HF、硝酸HNO3、醋酸CH3COOH与水H2O，其含量体积百分比为
HF 0.2％-1.0％
HNO3 10％-40％
CH3COOH10％-20％
H2O余量
其中各组份的含量各为100％。
全文摘要
本发明所述的一种多晶刻蚀腔室中电极表面的清洗方法，采用抛光的方式去除电极表面的材料，达到消除电极表面缺陷及损伤的目的。同时配合液态CO2清洗过程与超声波清洗、有机溶剂清洗与酸性溶液清洗过程达到彻底清洗的目的。在保证在不改变电极工艺可靠性的前提下，有效的去除电极表面的缺陷，不但保证了工艺腔室正常的工艺状态而且延长了零部件的使用寿命。
文档编号H01L21/00GK101226873SQ20071006273
公开日2008年7月23日 申请日期2007年1月15日 优先权日2007年1月15日
发明者翔 童 申请人:北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司