专利名称：一种多晶刻蚀腔室中石英零件表面的清洗方法
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 室中石英零件表面的清洗方法。
背景技术：
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，往往会产生很 多副产物。副产物在反应室的工艺环境中，会发生一系列的分裂聚合反应，重新组合为成 分结构复杂的聚合物。石英材料的零件具有优越的性能，如高温稳定性、低颗粒产生、很强的耐等离子轰击 和化学气体的腐蚀性等。被广泛的应用到半导体制程设备中，尤其是用在强的化学气氛及 等离子的腐蚀下的半导体制程工艺中，如化学气相沉积，等离子刻蚀制程，光阻剥离制 程，TFT的制程等等。虽然高品质的石英材料具有很好的稳定性，但是在如此强的化学气体和等离子腐蚀情 况下，石英表面还是会发生一些化学反应，从而生成一些反应物污染了石英表面；其次等 离子工艺会产生大量的副产物，这些副产物大部份会被抽气设备清除，而未被抽气设备清 除的副产物会沉积在石英零件表面，在进行一定RF小时后随着腔室内石英材质零件表面沉 积物量的增多，零件本身的阻抗会发生改变，导致工艺腔室中VDC电压的变化，从而影响 工艺状态；造成工艺不稳定，使得刻蚀速率漂移、刻蚀速率均匀性降低，从而会影响到工 艺的结果。另外，由于沉积在零件表面的污染物处在等离子不断轰击的状态下，很容易产 生颗粒污染晶圆。造成硅片污染、关键尺寸损失及刻蚀缺陷产生。所以必须去除石英零件 表面的污染物，保持半导体设备中工艺腔室的稳定性。保证工艺的正常进行，提高良品率。现有的清洗石英零件的方法多是采用单一的一种有机溶剂和化学溶液擦洗，这种方法 清洗效果不是非常理想，经常会反复擦洗，整个工艺时间很长效率很低。并且在反复处理 的过程中很容易损坏零件，导致零件的使用寿命縮短，从而增加了设备的维护成本。发明内容本发明的目的是提供一种多晶刻蚀腔室中石英零件表面的清洗方法，可以实现对多晶刻蚀腔室中石英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多晶刻蚀腔室中石英零件表面的清洗方法，包括以下过程A、 用至少一种有机溶剂清洗石英零件表面；B、 用碱性溶液清洗石英零件表面；C、 用至少一种酸性溶液清洗石英零件表面；D、 对石英零件进行超声波清洗。 所述的过程A前包括用去离子水清洗石英零件表面，并用洁净的高压气体吹干石英零件的表面。 所述的过程B包括A1、用至少一种有机溶剂分别喷淋、擦拭或浸泡石英零件设定的清洗时间，用洁净 的擦拭物擦拭零件，直至擦拭物上无带色的污染物附着； 或者在过程A1后还包括A2、用去离子水喷淋石英零件表面，并用洁净的高压气体吹干石英零件的表面。 所述的有机溶剂包括纯异丙醇，100%，符合SEMI标准C41 — 1101A的I级标准；或者，纯丙酮，满足电子纯级别要求。所述的过程B包括在用有机溶剂清洗石英零件后，对石英零件进行超声清洗。所述的过程B包括B1 、用碱性溶液在室温浸泡适应石英零件设定的碱性溶液浸泡时间；B2、用去离子水喷淋石英零件表面，并用洁净的高压气体吹干石英零件的表面。所述的碱性溶液包括氢氧化氨NH40H、双氧水1"1202与水1"120，其质量含量比为 NH4OH: H202: H2。为1: 3-8: 10。所述的过程C包括C1、用酸性溶液在室温浸泡适应石英零件设定的酸性溶液浸泡时间；C2、用去离子水喷淋石英零件表面，并用洁净的高压气体吹干石英零件的表面。所述的酸性溶液包括配方X:所述的酸性溶液盐酸水溶液，其盐酸HCI的质量百分含量比为5。/。 10。/o; 配方Y:所述的酸性溶液包括氢氟酸HF、硝酸HN03与水H20，其质量含量比为HF 1% 50/0; HN03 5% 20%; H20 余量； 所有组分的含量总和为100%。 所述的过程E前包括，D1、将石英零件在超纯水中浸泡设定的超纯水浸泡时间； 或者，所述的过程E后包括，D2、用去离水喷淋石英零件表面不少于设定的喷淋时间，并用洁净的高压气体吹干 石英零件的表面；D3、将零件在80。C 13CTC环境下烘烤零件进行烘干处理。由上述本发明提供的技术方案可以看出， 一种多晶刻蚀腔室中石英零件表面的清洗方 法，其核心是先用去离子水清洗石英零件表面，并用洁净的高压气体吹干石英零件的表 面；其次用至少一种有机溶剂清洗石英零件表面；再次用碱性溶液清洗石英零件表面；随 后用至少一种酸性溶液清洗石英零件表面；最后对石英零件进行超声波清洗。达到去除石 英零件表面的沉积物的目的。应用此方法对半导体工艺一段时间后的多晶刻蚀腔室中石英 零件清洗后，石英零件表面的污染物完全被除去，且石英零件表面没有遭到损伤，清洗后 的石英零件件完全满足正常工艺的要求，达到清洗效果。
具体实施方式
本发明所述的一种多晶刻蚀腔室中石英零件表面的清洗方法，其核心是先用去离子水 清洗石英零件表面，并用洁净的高压气体吹干石英零件的表面；其次用至少一种有机溶剂 清洗石英零件表面；再次用碱性溶液清洗石英零件表面；随后用至少一种酸性溶液清洗石 英零件表面；最后对石英零件进行超声波清洗。达到去除石英零件表面的沉积物的目的。在等离子刻蚀、等离子沉积和等离子光阻剥离工艺的过程中，刻蚀的副产物，沉积材 料、光阻剥离副产物以及其他的材料能够沉积在工艺腔室的石英零件表面。在光阻去除的 工艺腔室中，光阻剥离时的副产物包括有机和无机的污染物，这些污染物沉积在石英件表 面从而导致硅片上光阻的剥离速度减慢，影响工艺效率。这种剥离效率的减慢现象目前还 没有完整的理论说明，可能被认为是由于工艺腔室中的石英零件表面沉积了AlxOy和TiOx 后与清洁的石英(Si02)表面相比，其与氧原子结合的能力增强，导致氧气流下部的氧原子的流量减少，从而造成剥离效率降低。所以本发明所述的清洗方法具体包括一、 用去离子水清洗石英零件表面这一过程称为"前清洗工艺"也可以被称为"粗清洗"，此步骤一般在石英零件表面的沉积物较厚时采用，因此，此过程为可选步骤；具体步骤如下1.1、 高压去离子水(电阻系数4-5 MQ-cm)冲洗石英零件的表面，具体采用高压水枪(水为去离子水。水枪压力40-100psi)冲洗石英零件的表面。这一过程的目的是用高压水枪冲去石英零件表面肉眼可见的较厚的沉积物， 一般来说此步骤地时间不少于5分钟。另外，在冲洗的过程中保证不应被冲洗得表面(刻蚀机台的石英窗的密封面)的保 护， 一般会采用特氟隆夹具或者干净的胶带(此胶带不能给零件表面带入新的污染物)进 行保护。1.2、 用去离水喷淋石英零件表面不少于设定的喷淋时间，具体用去离水喷淋石英零 件表面至少10分钟左右。此步的喷淋清洗是对第一步的一个补充，保证被高压水枪冲打松散的颗粒都能离开石 英零件的表面，这里的设定的喷淋时间为了保证可以彻底清除石英零件表面的颗粒，因此 冲洗的时间可灵活控制。1.3、 用洁净的高压气体吹干石英零件的表面在用高压水枪冲洗完毕后，用干燥的压縮C02 (不能给零件表面带入新的污染物)吹 千石英零件表面。二、 用至少一种有机溶剂清洗石英零件表面这一过程的目的是去除石英零件表面的油脂和有机污染物。具体包括，2.1、 用至少一种有机溶剂分别喷淋、擦拭或浸泡石英零件设定的清洗时间(这里的 设定的清洗时间只要能充分溶解石英零件的表面的油脂和有机污染物，达到预先的目标就可以了)；以浸泡为例，可把石英零件浸泡在异丙醇溶液中，溶液温度控制在25—35摄氏度， 浸泡时间不少于15分钟。2.2、 用洁净的擦拭物擦拭零件，直至擦拭物(无尘布)上无带色的污染物附着；也 就是直到擦拭物没有颜色为止。2.3、 用去离子水喷淋石英零件至少5分钟。去除石英零件表面的异丙醇和松散的有机污染物。2.4、 用洁净的高压气体吹干石英零件的表面。 这里采用带有过滤器(0.05-0.1 um)的N2枪吹干石英零件表面。2.5、 用第二种有机溶液清洗石英零件表面。具体把石英零件浸泡在丙酮溶液中，溶液温度控制在25—35摄氏度，浸泡时间不少 于10分钟。2.6、 用洁净的擦拭物擦拭零件，直至擦拭物(无尘布)上无带色的污染物附着；也就是直到擦拭物没有颜色为止。2.7、 用去离子水喷淋石英零件至少5分钟。去除石英零件表面的的丙酮和松散的有机 污染物。完成上述的清洗过程后， 一般还可选的包括下述过程2.8、 对石英零件进行超声清洗用至少电阻系数^15Q/cm,纯水的水温在25"C，超声时间不少于15分钟。 上述的有机溶剂包括纯异丙醇，100%,符合SEMI标准C41一1101A的I级标准；或者，纯丙酮，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。 三、用碱性溶液清洗石英零件表面这一过程的目的是有效的去除石英材质零件表面的有机及金属污染物。具体包括，3.1、 用碱性溶液在室温浸泡适应石英零件设定的碱性溶液浸泡时间(这里的设定的 碱性溶液浸泡时间只要能充分溶解石英零件的表面的有机及金属污染物，达到预先的目标 就可以了)；具体采用碱性溶液在室温浸泡石英零件20至40分钟。这里的碱性溶液包括氢氧化氨NH40H、双氧水H202与水H20，其质量含量比为 NH4OH: H202: H2(D为1: 3-8: 10。其优选的质量含量比为NH4OH: H202: H20为1: 5-7: 10。其最佳的质量含量比为NH4OH: H202: H2。为1: 6: 10。3.2、 用去离子水喷淋石英零件表面至少5分钟。去除石英零件表面的碱性溶液和被溶液浸泡下来的污染物。3.3、用洁净的高压气体吹干石英零件的表面。 这里采用带有过滤器(0.05-0.1 um)的N2枪吹干石英零件表面。 如果整个碱性溶液清洗效果不好，可重复进行此过程。 四、用至少一种酸性溶液清洗石英零件表面这一过程的目的是去除石英材质零件表面的金属污染物。用酸性溶液在室温浸泡适应 石英零件设定的酸性溶液浸泡时间(这里的设定的酸性溶液浸泡时间只要能充分溶解石英零件的表面的有机及金属污染物，达到预先的目标就可以了)；具体包括，4.1 、用第一种盐酸水溶液在室温浸泡适应零件10-30分钟；所述的盐酸水溶液，其盐酸1"101的质量百分含量比为5% 10%;优先质量百分含量比为6% 8%;最佳的质量百分含量比为7%。4.2、 用去离子水喷淋石英零件表面至少5分钟。去除石英零件表面的盐酸溶液和被溶 液浸泡下来的污染物。4.3、 用洁净的高压气体吹干石英零件的表面。 这里采用带有过滤器(0.05-0.1 um)的N2枪吹干石英零件表面。4.4、 用氢氟酸HF、硝酸HN03与水H20的酸性溶液在室温浸泡适应零件10-30分钟； 氢氟酸HF、硝酸HN03与水H20的质量含量比为HF 1% 5%; HN03 5% 20%; H20 余量； 所有组分的含量总和为100%。 其优选的质量含量比为 HF 2% 4%; HN03 8% 15%; H20 余量； 所有组分的含量总和为100%。其最佳的质量含量比为HF 3%; HN03 12%; H20 85%。4.5、 用去离子水喷淋石英零件表面至少5分钟。去除石英零件表面的盐酸溶液和被溶 液浸泡下来的污染物。4.6、 用洁净的高压气体吹干石英零件的表面。 这里釆用带有过滤器(0.05-0.1 um)的N2枪吹干石英零件表面。 五、对石英零件进行超声波清洗这一过程的目的是去除石英零件上通过酸碱溶液难以清洗的颗粒，需要在100或10级 的超净室中进行。具体包括，5.1、 首先把石英零件在超纯水(电阻系数18MQ-cm)中浸泡10至20分钟。5.2、 然后对石英零件进行超声波清洗，超声波频率15MHz，超声波时间15-30分 钟；或者，超声波频率40MHz，超声波时间20—40分钟。5.3、 用去离子水喷淋石英零件表面至少5分钟。5.4、 用洁净的高压气体吹干石英零件的表面。 这里采用带有过滤器(0.05-0.1 ym)的N2枪吹干石英零件表面。5.5、 把石英零件放入80至130摄氏度德烘箱中烘烤1至2小时。 采用此种清洗方法清洗适应零件后，石英零件的表面的有机污染物会被完全去除，并且金属污染物的数量可达到(Xl01C)atoms/cm2) :AI《300，Ca《50，Cr《50，Cu《50，Fe《 65，Li《50,Mg《50,Ni《50，K《100,Na《100，Ti《60,Zn《50,Co《30,Mo《30 (双激发源等离子质谱仪)上述的参数表示零部件表面金属原子每平方厘米的个数，是来评价零部件 表面残余金属的物理量。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石英零件表面的清洗方法，其特征在于，包括以下过程A、用至少一种有机溶剂清洗石英零件表面；B、用碱性溶液清洗石英零件表面；C、用至少一种酸性溶液清洗石英零件表面；D、对石英零件进行超声波清洗。
2、 根据权利要求1所述的多晶刻蚀腔室中石英零件表面的清洗方法，其特征在于，所 述的过程A前包括用去离子水清洗石英零件表面，并用洁净的高压气体吹干石英零件的表面。
3、 根据权利要求1所述的多晶刻蚀腔室中石英零件表面的清洗方法，其特征在于，所 述的过程B包括-A1、用至少一种有机溶剂分别喷淋、擦拭或浸泡石英零件设定的清洗时间，用洁净的擦拭物擦拭零件，直至擦拭物上无带色的污染物附着； 或者在过程A1后还包括A2、用去离子水喷淋石英零件表面，并用洁净的高压气体吹干石英零件的表面。
4、 根据权利要求1或3所述的多晶刻蚀腔室中石英零件表面的清洗方法，其特征在于，所述的有机溶剂包括纯异丙醇，100%,符合SEMI标准C41一1101A的l级标准；或者，纯丙酮，满足电子纯级别要求。
5、 根据权利要求1或3所述的多晶刻蚀腔室中石英零件表面的清洗方法，其特征在于，所述的过程B包括在用有机溶剂清洗石英零件后，对石英零件进行超声清洗。
6、 根据权利要求1所述的多晶刻蚀腔室中石英零件表面的清洗方法，其特征在于，所述的过程B包括B1 、用碱性溶液在室温浸泡适应石英零件设定的碱性溶液浸泡时间；B2、用去离子水喷淋石英零件表面，并用洁净的高压气体吹干石英零件的表面。
7、 根据权利要求1或6所述的多晶刻蚀腔室中石英零件表面的清洗方法，其特征在于，所述的碱性溶液包括氢氧化氨NH40H、双氧水H202与水H20，其质量含量比为NH4OH: H202: H20为1: 3-8: 10。
8、 根据权利要求1所述的多晶刻蚀腔室中石英零件表面的清洗方法，其特征在于，所述的过程C包括C1 、用酸性溶液在室温浸泡适应石英零件设定的酸性溶液浸泡时间；C2、用去离子水喷淋石英零件表面，并用洁净的高压气体吹干石英零件的表面。
9、 根据权利要求1或8所述的多晶刻蚀腔室中石英零件表面的清洗方法，其特征在于，所述的酸性溶液包括配方X:所述的酸性溶液盐酸水溶液，其盐酸HCI的质量百分含量比为5。/。 10。/o; 配方Y:所述的酸性溶液包括氢氟酸HF、硝酸HN03与水H20，其质量含量比为HF 1% 5%; HN03 5% 20%;H20 余量；所有组分的含量总和为100%。
10、 根据权利要求1或2所述的多晶刻蚀腔室中石英零件表面的清洗方法，其特征在于所述的过程E前包括，D1、将石英零件在超纯水中浸泡设定的超纯水浸泡时间；或者，所述的过程E后包括，D2、用去离水喷淋石英零件表面不少于设定的喷淋时间，并用洁净的高压气体吹干 石英零件的表面；D3、将零件在8(TC 13(TC环境下供烤零件进行烘干处理。全文摘要
一种多晶刻蚀腔室中石英零件表面的清洗方法，其核心是先用去离子水清洗石英零件表面，并用洁净的高压气体吹干石英零件的表面；其次用至少一种有机溶剂清洗石英零件表面；再次用碱性溶液清洗石英零件表面；随后用至少一种酸性溶液清洗石英零件表面；最后对石英零件进行超声波清洗。达到去除石英零件表面的沉积物的目的。应用此方法对半导体工艺一段时间后的多晶刻蚀腔室中石英零件清洗后，石英零件表面的污染物完全被除去，且石英零件表面没有遭到损伤，清洗后的石英零件完全满足正常工艺的要求，达到清洗效果。
文档编号B08B3/08GK101219429SQ20071006339
公开日2008年7月16日 申请日期2007年1月10日 优先权日2007年1月10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