专利名称：一种阳极氧化零件表面的清洗方法
技术领域：
本发明涉及一种物体的清洗方法，尤其涉及一种阳极氧化零件表面的清洗方法。
技术背景随着半导体芯片技术的发展，技术节点已从250nra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。当刻蚀机台进行正常刻蚀工艺时，刻蚀机刻蚀反应腔室内的零部件表面会沉积刻蚀过 程中的产物。随着刻蚀工艺连续进行一定RF小时后，刻蚀反应腔室内部沉积物的量达到一 定程度时，刻蚀反应腔室的工艺状态会发生很大的变化，从而导致刻蚀速率的漂移和刻蚀 均匀性的降低。此时刻蚀反应腔室的工艺状态已不能符合产品的工艺标准，必须对刻蚀反 应腔室内的零部件进行处理，去除其表面的污染物，恢复刻蚀反应腔室正常的工艺条件， 从而满足设备拥有者的生产要求。通常的清洗手段是采用HN03+HF浸泡、再利用金刚砂纸擦洗的方法进行清洗。清洗过 程中，由于阳极氧化零件表面本身的特性与其他金属零件不同，这种方法在清除聚合物的 同时，不仅清除过程耗时耗力，容易损伤阳极氧化零件表面，而且对于聚合物清洗效果不 甚理想，残留深灰色斑迹。刻蚀反应腔室通常是由经过阳极氧化的铝制成，我们这里所说的多晶刻蚀阳极氧化件 指的是，处在等离子刻蚀硅片上多晶硅层的工艺腔室中的阳极氧化件，这些阳极氧化件直 接与工艺腔室接触，很容易在其表面沉积上各种工艺过程中的杂质，不能通过泵从抽气腔 抽走。但是沉积在阳极氧化层表面的污染物会在工艺的过程中，会不断释放住各种杂质颗 粒从而影响了工艺的稳定性和导致硅片表面的颗粒增多。而阳极氧化通常只在铝材的表面 形成很薄的氧化铝层，在清洗过程中稍有不慎就可能造成氧化铝层损坏或脱落，造成零件 报废。
发明内容
本发明的目的是提供一种阳极氧化零件表面的清洗方法，可以实现对阳极氧化的零件 表面的进行湿法清洗，对零件表面损伤小，且完全满足使用要求。 本发明的目的是通过以下技术方案实现的 一种阳极氧化零件表面的清洗方法，包括以下步骤
A、 用有机溶剂清洗零件表面；
B、 用碱性溶液与酸性溶液不分顺序依次清洗零件表面；
C、 用超声波清洗零件。 所述的歩骤A包括-
Al、用有机溶剂擦拭零件，直至无带色的杂质脱落；
A2、用有机溶剂喷淋零件设定的喷淋时间，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；和/或，
A3、用有机溶剂浸泡零件设定的浸泡时间，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。
所述的歩骤A在擦拭、喷淋和/或浸泡零件清洗后还包括
A4、用洁净的高压气体吹干零件的表面；和/或，
A5、用洁净的擦拭物擦拭零件，直至无带色的杂质脱落。
所述的有机溶剂为
异丙醇，100%，符合SEMI标准C41一1101A的I级标准；或者， 丙酮，符合电子纯级别。
所述的步骤B不分先后顺序的包括
Bl、用酸性溶液擦拭零件，不超过设定的擦拭时间；
B2、用碱性溶液浸泡零件设定的清洗时间；
所述的歩骤B在擦拭和/或浸泡零件清洗后还包括
B3、用有机溶剂喷淋零件设定的清洗时间，并可重复多次，且每次的清洗时间与所用
有机溶剂的可相同或不同；和/或，
B4、用洁净的高压气体吹干零件的表面。
所述的酸性溶液为
HF: HNO:,: ftO为O. 1 2: 5: 50);
或，
所述的碱性溶液为 NH,0H: H202: H力为0.5 3: 2: 5。 所述的歩骤C包括
将零件放入含有有机溶剂的超声槽中，清洗设定的时间。
所述的方法-
在进行清洗前包括-
在零件表面没有进行阳极氧化的表面设置保护层， 在歩骤C前包括
去除零件表面没有进行阳极氧化的表面设置保护层。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的阳极氧化零件表面的清洗方 法，其核心是先用有机溶剂清洗零件表面；再用碱性溶液与酸性溶液不分顺序依次清洗零 件表面；最后，用超声波清洗零件。达到去除零件表面的沉积物的目的。此方法是一种无 破坏性的、简易的清洗阳极氧化表面的有效方法，它主要包括使用有机溶剂、碱性溶液、 稀释的酸性溶液和超声清洗的方法去除阳极氧化处理表面的污染物，该方法不会使阳极氧 化层剥落，如果有损伤也是极为微量的，不会导致零部件需要重新进行阳极氧化处理。
具体实施例方式
本发明所述的阳极氧化零件表面的清洗方法，其核心是先用有机溶剂清洗零件表面； 再用碱性溶液与酸性溶液不分顺序依次清洗零件表面；最后，用超声波清洗零件。达到去 除零件表面的沉积物的目的。
在采用此方法清洗之前，我们采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)对待清洗 的阳极氧化表面进行分析，发现在使用过一段时间的腔室零部件的阳极氧化表面的沉积物 (污染物)主要包括有机杂质，金属杂质、电极杂质、硅类杂质、氟化物杂质、表面颗 粒。详细来说的话，例如在污染中的氟化物杂质有A1F、 TiF等；金属杂质包括Fe、 Cr、 Ni、 Mo、 V、 Cu等；电极杂质包括W、 P等；硅类颗粒包括Si、 Si02等。
所述的清洗方法具体包括
一、用有机溶剂清洗零件表面的过程
可包含以下的方法或其组合
1、用有机溶剂擦拭零件，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、 用有机溶剂喷淋零件设定的喷淋时间，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零件的氧化层表面，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、 用有机溶剂浸泡零件设定的浸泡时间，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零件，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。无尘布即为前文所述的擦拭物，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。这里的有机溶剂为异丙醇，100%,符合SEMI标准C41一1101A的I级标准；当然也可采用其它的有机溶剂。或者采用丙酮，符合电子纯级别要求。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。 二、用碱性溶液与酸性溶液不分顺序依次清洗零件表面这里需要明确的是，可以先用碱性溶液清洗后用酸性溶液清洗，好可以先用酸性溶液 清洗后用碱性溶液清洗。1、 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 设定的擦拭时间；这一过程结束后为了进入下一过程通常需要有机溶剂直接喷淋零件的氧化层表面，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。2、 用碱性溶液浸泡零件设定的清洗时间；通常采用碱性溶液直接浸泡零件，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。这一过程结束后为了进入下一过程通常需要有机溶剂直接喷淋零件的氧化层表面，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。 这里的酸性溶液的配方为 HF: HNO:,: &0为0. 1 2: 5: 50; 其优选配方为
HF:眺ft0为l: 5: 50; 或，
这里的碱性溶液的配方为
NH,,0H: H202: H20为0.5 3: 2: 50;
其优选配方为
NH簾H202:貼为l: 1: 2。
三、用超声波清洗零件
将零件放入含有有机溶剂的超声槽中，清洗设定的时间。
此外，为了保护零件的非氧化面，在进行清洗前需对零件表面没有进行阳极氧化的表
面设置保护层，也就是粘抗化学文腐蚀的胶带；清洗结束后，需去除零件表面没有进行阳
极氧化的表面设置保护层，也就是揭下抗化学文腐蚀的胶带。
可见，本发明的基本清洗方法为
步骤l、使用异丙醇(IPA: 100。/。，符合SEMI标准C41-1101A， l级或更好)来去除阳
极氧化表面的有机杂质，其他的有机溶剂如果符合要求也可以使用，但前提是不能造成阳 极氧化件的再次污染。
步骤2、使用碱性溶液NH40H(氨水，29%,符合SEMI标准C21-0301 ， l级或更 好)+H20"过氧化氢，29。/。,符合SEMI标准C31-1101， l级或更好)来清洁阳极氧化表面。此种 碱性溶液可以去除有机杂质、金属杂质和氟化物。H202是一种强氧化剂，它可以把金属杂 质氧化成高价的金属离子，而金属离子可以和氨水形成较稳定的絡合离子，从而被除去。 例如Cu被H202氧化成Cu+，之后Cu+和氨水形成Cu+(NH:乂+。此种碱性溶液在50'C以上时 效果会很好。
步骤3、使用酸性溶液HF(氢氟酸，49G/。,符合SEMI标准C28-0301 ， l级或更 好)+HNO《硝酸，67y。,符合SEMI标准C35-0301， 1级或更好)来清洗阳极氧化表面由HF (49 %，遵守SEMI标准C28-0301,Gradel或者更好)+HNO:i (67%,遵守SEMI标准C41-1101A，Gradel或者更好)组成。此酸性溶液中的HNO:,能够去除金属颗粒和电极杂质，HF 能够去除硅颗粒，例如和二氧化硅Si02反应如下
4HF + Si02 = SiF, + 2H20
6HF +Si02 = H2SiF6 + 2H20
在此酸性溶液中H +和F —浓度较低，所以他有低的反应常数(K1 = 1.3X10-3mol/l),服03可以分解出^1+ ，所以HN03的含量可以导致甚至更低的F —浓度。因为HF能 够侵蚀陶瓷晶界，所以在使用HF去处理陶瓷材料表面(阳极氧化的氧化铝属于陶瓷材料)
时， 一定要格外的小心。在清洗过程中被认为HNO,浓度的增加能够提高金属和金属离子的 去除。HNO.,作为强氧化性酸可以和活跃的金属反应，例如Fe、 Ni、 Al、 Zn，也可和不活跃 的金属反应例如Cu。再用以上提到的溶液去擦拭ESC陶瓷表面局部的污点的时候，使用擦拭垫(例如 3MTMCE2200)能够帮助移出阳极氧化表面的污染物。 前面己经提到步骤2与步骤3可以互换。歩骤4、超声清洗，此过程不但能去除阳极氧化表面的Particle，而且能够去除阳极氧 化零部件的一些孔内部的Partide。例如内衬上的抽气孔。超声清洗后零部件上的Particle的 0.3 U m的颗粒的密度少于5Particle/cm2是我们所希望的。采用此方法清洗阳极氧化零部件表面的几种方案，以下举两个用此方法清洗的例子， 但此方法并不局限于以下的例子实施例一歩骤ll、首先用抗化学腐蚀胶带保护阳极氧化零部件上，没有经过阳极氧化处理且会 和清洗过程中所采用的化学液反应的表面。歩骤12、用超纯水UPW (阻抗resistivity》18Q/cm,25i:)喷淋阳极氧化层表面至少 5mins，然后用带有过滤器(0.05-0.1 um)的N2枪吹干零部件表面。步骤13、把吹干的阳极氧化层表面用蘸有异丙醇的无尘布擦拭，直到无尘布上没有颜 色为止。歩骤14、把阳极氧化的表面浸入到8(TC的UPW中浸泡1个小时，然后用无尘布擦拭阳 极氧化的表面。步骤15、把零部件浸泡在6XH2O2中30mins，然后用无尘布擦拭ESC表面。如果必要 地话，用擦拭垫(3MTMCE2200)擦拭阳极氧化层表面上的局部污迹。步骤16、用UPW (阻抗resistivity》18Q/cm，25'C)喷淋零部件至少5mins，然后用带 有过滤器(0.05-0.1 um)的氮气N2枪吹干零部件表面。步骤17、用蘸有HF: HNO:i: H20 (1: 5: 50)的无尘布擦拭阳极氧化件表面，最长 擦拭时间决不要超过30seconds，擦拭垫(3MTMCE2200)也可以被用来擦拭零件表面。歩骤18、用UPW (阻抗resistivity》18Q/cm，25。C)喷淋零部件至少10mins，喷淋时要 注意孔和一些沟槽的清洗，然后用带有过滤器(0.05-0.1 um)的N2枪吹干零部件表面。步骤19、把零部件浸泡入NH40H: H202: H2O(l:l:2)中20mins，用无尘布或擦拭垫 (3MTMCE2200)擦拭。歩骤IIO、用UPW (阻抗resistivity》18Q/cm，25'C)喷淋零部件表面至少5mins，喷淋
时要注意He气孔和一些沟槽的清洗，然后用带有过滤器(0.05-0.1 um)的N2枪吹干零部件表面。歩骤lll、然后把ESC移到1000级的洁净室并且测量ESC陶瓷表面的粗糙度(例如袖 珍型EMD—1500—31 l表面粗糙度测试仪)歩骤112、把ESC放入有UPW的超声槽中超声清洗60mins (室温)。在超声清洗的过 程中阳极氧化表面绝对不要和超声槽底部接触步骤U3、移除零部件表面的防化学胶带，用IPA擦拭防化学胶带保护的表面，然后用 IPA冲洗歩骤114、用N2供给装置吹干零部件表面，包括零部件表面上的孔和槽。 步骤115、把零部件拿到100级的清洁间，然后把它放在一个加热灯或者烘箱中在120 r烘烤2hours，之后让零部件缓慢冷却(随炉冷)至l」50-6(TC。然后检测ESC表面的颗粒度 (例如用QIII + Surface Particle Detector: .QIII型表面颗粒测试仪). 实施例二歩骤21、首先用抗化学腐蚀胶带保护阳极氧化零部件上，没有经过阳极氧化处理且会 和清洗过程中所采用的化学液反应的表面。步骤22、用UPW (阻抗resistivity》18Q/cm，25。C)喷淋阳极氧化层表面至少5mins, 然后用带有过滤器(0.05-0.1 ym)的N2枪吹干零部件表面。步骤23、把零部件浸泡在6XH2O2中30mins，然后用无尘布擦拭ESC表面。如果必要 地话，用擦拭垫(3MTMCE2200)擦拭阳极氧化层表面上的局部污迹。步骤24、用UPW (阻抗resistivity》18Q/cm，25'C)喷淋零部件至少5mins，然后用带 有过滤器(0.05-0.1 ix m)的N2枪吹干零部件表面。歩骤25、把零部件浸入IPA中浸泡30mins，然后用无尘布擦拭零部件表面。用UPW (resistivity》18Q/cm,25。C)喷淋ESC至少5mins，然后用带有过滤器(0.05-0.1 um)的K 枪吹干零部件表面。步骤26、把零部件浸泡入NH40H: H20" HLO(l:l:2)中20mins，用无尘布或擦拭垫 (3MTMCE2200)擦拭。歩骤27、用UPW (阻抗resistivity》18Q/cm，25。C)喷淋零部件表面至少5mins，喷淋 时要注意He气孔和一些沟槽的清洗，然后用带有过滤器(0.05-0.1 um)的N2枪吹干零部 件表面。步骤28、用蘸有HF: HNQ,: tLO (1: 5: 50)的无尘布擦拭阳极氧化件表面，最长 擦拭时间决不要超过30seconds，擦拭垫(3MTMCE2200)也可以被用来擦拭零件表面。
歩骤29、用UPW (resistivity》18Q/cm，25'C)喷淋零部件至少10mins，喷淋时要注意 孔和一些沟槽的清洗，然后用带有过滤器(0.05-0.1 um)的N2枪吹干零部件表面。歩骤210、然后把ESC移到1000级的洁净室并且测量ESC陶瓷表面的粗糙度(例如 Fowler Pocket Surf: Fred V. Fowler Co.， Inc,， Newton， Mass.)歩骤211、把ESC放入有UPW的超声槽中超声清洗60mins (室温)。在超声清洗的过 程中阳极氧化表面绝对不要和超声槽底部接触歩骤212、移除零部件表面的防化学胶带，用IPA擦拭防化学胶带保护的表面，然后用 IPA冲洗步骤213、用N2供给装置吹干零部件表面，包括零部件表面上的孔和槽。 步骤214、把零部件拿到100级的清洁间，然后把它放在一个加热灯或者烘箱中在120 。C烘烤2hours，之后让零部件缓慢冷却(随炉冷)至lj50-60。C。然后检测ESC表面的颗粒度 (例如用QIII + Surface Particle Detector: Pentagon Technologies, Livermore,Calif ).综上所述，本发明技术方案所述的清洗方法是一种无破坏性的、简易的清洗阳极氧化 表面的有效方法，它主要包括使用有机溶剂、碱性溶液、稀释的酸性溶液和超声清洗的方 法去除阳极氧化处理表面的污染物，该方法不会使阳极氧化层剥落，如果有损伤也是极为 微量的，不会导致零部件需要重新进行阳极氧化处理。此方法不但能满足低制程的工艺腔室中阳极氧化件的清洗要求，同时也可以满足高制 程(0.25 um)工艺腔室的阳极氧化件的要求。传统的湿法清洗对零部件本身的损伤较大，而这种清洗方法对零部件本身损伤几乎为 零，延长了零部件的使用寿命，节约了设备拥有者的零部件耗材成本。这种湿法清洗方法比传统的多晶刻蚀阳极氧化件的清洗方法节约了近l个小时，节约 了清洗者的人力成本。这种湿法清洗方法比传统的多晶刻蚀阳极氧化件的清洗方法节约了近30的药液，节约 了清洗者的化学药液的成本。本发明的技术关键点和欲保护点是什么这种清洗方法完全可以满足高制程(0.25 "m)工艺腔室的阳极氧化件的要求，是保 证高制程工艺生产的关键。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、一种阳极氧化零件表面的清洗方法，其特征在于，包括以下步骤A、用有机溶剂清洗零件表面；B、用碱性溶液与酸性溶液不分顺序依次清洗零件表面；C、用超声波清洗零件。
2、 根据权利要求l所述的阳极氧化零件表面的清洗方法，其特征在于，所述的步骤A包括-Al、用有机溶剂擦拭零件，直至无带色的杂质脱落；A2、用有机溶剂喷淋零件设定的喷淋时间，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；和/或，A3、用有机溶剂浸泡零件设定的浸泡时间，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。
3、 根据权利要求2所述的阳极氧化零件表面的清洗方法，其特征在于，所述的步骤A 在擦拭、喷淋和/或浸泡零件清洗后还包括A4、用洁净的高压气体吹干零件的表面；和/或，A5、用洁净的擦拭物擦拭零件，直至无带色的杂质脱落。
4、 根据权利要求1或2所述的阳极氧化零件表面的清洗方法，其特征在于，所述的有 机溶剂为异丙醇，100%,符合SEMI标准C41一1101A的I级标准；或者， 丙酮，符合电子纯级别。
5、 根据权利要求l所述的阳极氧化零件表面的清洗方法，其特征在于，所述的步骤B 不分先后顺序的包括-Bl、用酸性溶液擦拭零件，不超过设定的擦拭时间； B2、用碱性溶液浸泡零件设定的清洗时间；
6、 根据权利要求2所述的阳极氧化零件表面的清洗方法，其特征在于，所述的步骤B 在擦拭和/或浸泡零件清洗后还包括B3、用有机溶剂喷淋零件设定的清洗时间，并可重复多次，且每次的清洗时间与所用 有机溶剂的可相同或不同；和/或，B4、用洁净的高压气体吹干零件的表面。
7、 根据权利要求1或5所述的阳极氧化零件表面的清洗方法，其特征在于-所述的酸性溶液为-HF:眺H力为<formula>formula see original document page 3</formula> 或，所述的碱性溶液为<formula>formula see original document page 3</formula>
8、 根据权利要求l所述的阳极氧化零件表面的清洗方法，其特征在于，所述的步骤C包括将零件放入含有有机溶剂的超声槽中，清洗设定的时间。
9、 根据权利要求l所述的阳极氧化零件表面的清洗方法，其特征在于 在进行清洗前包括在零件表面没有进行阳极氧化的表面设置保护层， 在歩骤C前包括去除零件表面没有进行阳极氧化的表面设置保护层。
全文摘要
本发明所述的阳极氧化零件表面的清洗方法，其核心是先用有机溶剂清洗零件表面；再用碱性溶液与酸性溶液不分顺序依次清洗零件表面；最后，用超声波清洗零件。达到去除零件表面的沉积物的目的。此方法是一种无破坏性的、简易的清洗阳极氧化表面的有效方法，它主要包括使用有机溶剂、碱性溶液、稀释的酸性溶液和超声清洗的方法去除阳极氧化处理表面的污染物，该方法不会使阳极氧化层剥落，如果有损伤也是极为微量的，不会导致零部件需要重新进行阳极氧化处理。
文档编号B08B3/08GK101152652SQ200610113529
公开日2008年4月2日 申请日期2006年9月29日 优先权日2006年9月29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