一种清洗半导体等离子蚀刻装置气体分压喷淋器表面及气孔内多种沉积物的工艺的制作方法

1.本发明涉及半导体精密设备关键部件清洗翻新技术领域，具体涉及一种清洗半导体等离子蚀刻装置气体分压喷淋器表面及气孔内多种沉积物的工艺。


背景技术：

2.半导体等离子干法刻蚀(plasma dry etch)，是目前半导体刻蚀领域较为主流的刻蚀方式，其原理是暴露在电子区域的具有腐蚀性气体形成等离子体，由此产生的电离气体和释放高能电子组成的气体，形成了等离子，电离气体原子通过电场加速轰击芯片表面，使芯片表面原子或分子与等离子气氛中的活性原子接触并发生反应，形成气态生成物而离开晶面造成蚀刻；气体分压喷淋器是在蚀刻反应腔内，为等离子体提供多种气源的部件，并且会根据被刻蚀芯片的需要调节中心区域及外圈喷淋气体的压力，该部件结构复杂，是刻蚀芯片的核心部件。
3.气体分压喷淋器在芯片刻蚀过程会处理多种腐蚀性气体(如cl、b)以及在腔体中等离子体轰击芯片时产生硅、氧化硅及多晶硅残膜沉积，如果残膜沉积过多会有掉落的风险，从而影响腔体内的环境，因此工作一段时间需要对该部件进行更换，但是该部件价格昂贵，可以对其定期清洗和翻新以便重复利用。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于，提供一种清洗半导体等离子蚀刻装置气体分压喷淋器表面及气孔内多种沉积物的工艺，其在充分保护部件本体不被腐蚀损耗的情况下，去除表面及气孔内沉积的cl、b、硅、多晶硅以及电离高温导致该部件表面形成的多种黑色、彩色氧化物沉积膜，使其表面绝对洁净，能够达到设备腔体内的微环境使用要求。
5.为实现上述目的，本技术提出一种清洗半导体等离子蚀刻装置气体分压喷淋器表面及气孔内多种沉积物的工艺，包括：
6.步骤一：将气体分压喷淋器背面及侧面用胶带进行密封防水保护；
7.步骤二：将保护好的气体分压喷淋器放入到超声波断层扫描仪中进行陶瓷板与本体之间粘连层的粘连程度检测；
8.步骤三：检测结束后，将气体分压喷淋器背面及侧面的胶带去掉，并对背面及侧面进行ipa擦拭；
9.步骤四：安装气体分压喷淋器的气孔冲洗治具，使气体分压喷淋器正面带出气孔的陶瓷面向上，并接通纯水及高纯氮气管路；
10.步骤五：打开纯水及高纯氮气开关，对气体分压喷淋器气孔进行冲洗；
11.步骤六：冲洗完成后，关闭并断开纯水及氮气开关，通过cda对气孔进行吹扫，去除残余纯水；
12.步骤七：配置混合溶液a；
13.步骤八：使用混合溶液a并通过耐酸碱泵对气体分压喷淋器气孔进行冲洗，冲洗时间为25-35min，流量为200～300l/h；
14.步骤九：冲洗完毕后，关闭并断开耐酸碱泵，打开纯水及高纯氮气开关，对气体分压喷淋器气孔进行冲洗；
15.步骤十：配置混合溶液b；
16.步骤十一：关闭纯水开关，保持高纯氮气持续吹扫气孔；
17.步骤十二：用无尘布蘸取混合溶液b对气体分压喷淋器正面的陶瓷面进行擦拭；
18.步骤十三：擦拭结束后将纯水开关打开，并保持高纯氮气持续吹扫气孔；
19.步骤十四：冲洗结束后关闭纯水开关，并保持高纯氮气持续吹扫气孔，用金刚石打磨片对陶瓷表面进行打磨；
20.步骤十五：配置混合溶液c；
21.步骤十六：用无尘布蘸取混合溶液c对气体分压喷淋器正面的陶瓷面进行擦拭，擦拭过程中保持高纯氮气持续吹扫气孔；
22.步骤十七：擦拭结束后将纯水开关打开，并保持高纯氮气持续吹扫气孔；
23.步骤十八：冲洗结束后，关闭并断开纯水及氮气开关，通过cda对气孔进行吹扫，去除残余纯水；
24.步骤十九：将气体分压喷淋器从气孔冲洗治具上拆解下来，通过cda吹干表面残余水分；
25.步骤二十：将气体分压喷淋器放入无尘烘箱中进行烘干；
26.步骤二十一：烘干结束后将气体分压喷淋器背面及侧面用胶带进行密封防水保护；
27.步骤二十二：将保护好的气体分压喷淋器放入到超声波断层扫描仪中进行陶瓷板与本体之间粘连层的粘连程度洗后检测；
28.步骤二十三：检测结束后，将气体分压喷淋器背面及侧面的胶带去掉，并对背面及侧面进行ipa擦拭；
29.步骤二十四：将气体分压喷淋器放入到超声波清洗机中进行超声清洗；
30.步骤二十五：超声清洗结束以后，用高纯氮气枪对气体分压喷淋器整体进行吹扫，去除残余水分；
31.步骤二十六：对气体分压喷淋器进行最终烘干。
32.进一步的，步骤五中冲洗时间：13-17min，纯水流量：200～300l/h；纯水电阻值：大于等于18.1兆欧；氮气压力：0.15-0.25mpa；氮气纯度：99.999％。
33.进一步的，步骤九、步骤十三、步骤十七中冲洗时间：28-32min，纯水流量：200～300l/h；纯水电阻值：大于等于18.1兆欧；氮气压力：0.15-0.25mpa；氮气纯度：99.999％。
34.进一步的，步骤十二和步骤十六中每次擦拭1-3min，重复擦拭多次，每次更换无尘布。
35.进一步的，步骤十四中每次打磨时间为2-3min，重复打磨多次，每次更换打磨片且对陶瓷表面进行气水枪冲洗。
36.更进一步的，所述混合溶液a通过双氧水和纯水按比例为1：4配备而成。
37.更进一步的，所述混合溶液b通过氢氧化钾，双氧水及纯水按比例为1：3：16配备而
成。
38.更进一步的，所述混合溶液c通过氢氟酸，硝酸和纯水按比例为1：4：5配备而成。
39.作为更进一步的，步骤二十四需要洁净度至少在1000级以上的无尘室中进行；超声频率：40000hz；时间为38-42min；水温为20～25c，超声强度为10+/-2w/inch2。
40.作为更进一步的，步骤二十六需要洁净度至少在1000级以上的无尘室中进行，通过无尘烘箱烘干，内部要有高纯氮气吹扫，烘干温度设置为79-82℃，烘干温度设置为5.5-6.5h。
41.本发明采用的以上技术方案，与现有技术相比，具有的优点是：本发明工艺在充分保护部件铝本体不被腐蚀损耗以及陶瓷板与铝本体粘连层不受缺失的情况下，去除表面以及气孔内沉积的cl、b、硅、氧化硅及多晶硅残膜，最后通过在无尘室的超声波清洗，使其表面以及气孔内绝对洁净，保证反应气体通路的绝对洁净，大大降低了杂质污染到反应气体的可能性，使清洗后的部件能够达到设备腔体内微环境使用要求。
42.清洗翻新后的气体分压喷淋器，帮助半导体制造企业大大降低生产成本，节约资源，提高产品部件利用率，每套翻新部件价格只有一套新品采购价格的1/30～1/50,但是翻新部件可以达到同样的使用效果。
附图说明
43.图1所示为本发明气体分压喷淋器正面图；
44.图2所示为本发明气体分压喷淋器背面及侧面图；
45.图3所示为本发明气孔冲洗治具结构示意图。
具体实施方式
46.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术，即所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
47.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
48.实施例1
49.本实施例提供一种清洗半导体等离子蚀刻装置气体分压喷淋器表面及气孔内多种沉积物的工艺，具体步骤如下：
50.步骤一：将气体分压喷淋器背面及侧面用胶带进行密封防水保护；防止超声断层扫描时纯水从外圈通孔处流入陶瓷板与铝本体夹层中，影响超声断层扫描的检测结果。
51.步骤二：将保护好的气体分压喷淋器放入到超声波断层扫描仪中进行陶瓷板与本体之间粘连层的粘连程度检测；由于气体分压喷淋器的结构为氧化铝陶瓷板与铝本体通过硅胶粘连，每次使用或清洗都会对硅胶粘连层有一定的消耗，当消耗到一定程度时，就会有陶瓷板脱落的风险，所以每次清洗前后需对气体分压喷淋器陶瓷板的粘连程度进行检测，以便于判断是否可以继续使用。
52.步骤三：检测结束后，将气体分压喷淋器背面及侧面的胶带去掉，并对背面及侧面
进行ipa擦拭，ipa擦拭用于去除胶带保护时可能残留的残胶。
53.步骤四：安装气体分压喷淋器的气孔冲洗治具，使气体分压喷淋器正面带出气孔的陶瓷面向上，并接通纯水及高纯氮气管路；该治具为气体分压喷淋器专用的液体与气体冲淋治具。
54.步骤五：打开纯水及高纯氮气开关，对气体分压喷淋器气孔进行冲洗13-17min，纯水流量：200～300l/h；纯水电阻值：大于等于18.1兆欧；氮气压力：0.15-0.25mpa；氮气纯度：99.999％；该步骤为了将气孔内可能的部分氯离子残留物清除掉，并且通过氮气对纯水进行增压。
55.步骤六：冲洗完成后，关闭并断开纯水及氮气开关，通过cda对气孔进行吹扫，去除残余纯水。
56.步骤七：配置双氧水和纯水比例为1：4的混合溶液a。
57.步骤八：使用混合溶液a并通过耐酸碱泵对气体分压喷淋器气孔进行冲洗，冲洗时间为25-35min，流量为200～300l/h；通过过氧化氢溶液对孔内进行冲洗，将气体分压喷淋器中松动老化的硅胶层去除，防止其在半导体设备腔体内发生脱落影响等离子刻蚀。
58.步骤九：冲洗完毕后，关闭并断开耐酸碱泵，打开纯水及高纯氮气开关，对气体分压喷淋器气孔进行冲洗28-32min，纯水流量：200～300l/h；纯水电阻值：大于等于18.1兆欧；氮气压力：0.15-0.25mpa；氮气纯度：99.999％；冲洗去除残余的过氧化氢溶液，增加氮气用于对纯水进行增压。
59.步骤十：配置氢氧化钾，双氧水及纯水比例为1：3：16的混合溶液b
60.步骤十一：关闭纯水开关，保持高纯氮气持续吹扫气孔，氮气压力：0.15-0.25mpa；氮气纯度：99.999％；后续需要用到强腐蚀性混合液对陶瓷表面进行擦拭清洗，为防止液体沿着气孔流下，腐蚀硅胶层和气体分压喷淋器铝本体，需要保持氮气由气孔向上吹扫。
61.步骤十二：用无尘布蘸取混合溶液b对气体分压喷淋器正面的陶瓷面进行擦拭，每次擦拭1-3min，可以重复擦拭4次，每次更换无尘布；该强碱溶液主要用于去除陶瓷板表面沉积的大部分硅，氧化硅及多晶硅残留，过氧化氢主要用于增加强碱溶液的亲水性，加速反应的进行。
62.步骤十三：擦拭结束后将纯水开关打开，并保持高纯氮气持续吹扫气孔，对气体分压喷淋器气孔进行冲洗28-32min，纯水流量：200～300l/h；纯水电阻值：大于等于18.1兆欧；氮气压力：0.15-0.25mpa；氮气纯度：99.999％，去除残余化学溶液，增加氮气用于对纯水进行增压。
63.步骤十四：冲洗结束后关闭纯水开关，并保持高纯氮气持续吹扫气孔，可以用800目金刚石打磨片对陶瓷表面进行打磨，每次打磨时间为2-3min，可以重复打磨3次，每次更换打磨片且对陶瓷表面进行气水枪冲洗。打磨用于去除经反应后剩余的硅，氧化硅及多晶硅残膜，以及等离子束导致加热形成的黑色残膜，保持氮气吹扫，防止打磨碎屑由气孔流入到气体分压喷淋器腔体内。
64.步骤十五：配置氢氟酸，硝酸和纯水比例为1：4：5混合溶液c。
65.步骤十六：打磨结束后用无尘布蘸取混合溶液c对气体分压喷淋器正面的陶瓷面进行擦拭，每次擦拭1-3min，可以重复擦拭4次，每次更换无尘布；擦拭过程中保持高纯氮气持续吹扫气孔，氮气压力：0.15-0.25mpa；氮气纯度：99.999％。氢氟酸与硝酸溶液擦拭陶瓷
面用于去除剩余的残膜、打磨产生的氧化铝碎屑以及溶解强碱溶液可能的残留；保持氮气向上吹扫气孔，防止混酸溶液由气孔流入到气体分压喷淋器腔体内。
66.步骤十七：擦拭结束后将纯水开关打开，并保持高纯氮气持续吹扫气孔，对气体分压喷淋器气孔进行冲洗28-32min，纯水流量：200～300l/h；纯水电阻值：大于等于18.1兆欧；氮气压力：0.15-0.25mpa；氮气纯度：99.999％。去除残余化学溶液，增加氮气用于对纯水进行增压。
67.步骤十八：冲洗结束后，关闭并断开纯水及氮气开关，通过cda对气孔进行吹扫，去除残余纯水。
68.步骤十九：将气体分压喷淋器从气孔冲洗治具上拆解下来，通过cda吹干表面残余水分。
69.步骤二十：将气体分压喷淋器放入无尘烘箱中进行烘干，烘干温度为79-82℃，时间可以为3h左右。温度过高会导致陶瓷面出现断裂，陶瓷面是与铝本体粘连到一起的，由于铝的热膨胀系数要远大于陶瓷，加热温度过高会使陶瓷面接受到来自于铝本体的膨胀应力，导致陶瓷面断裂。所以温度设置为79-82℃可以控制该部分应力，保护陶瓷板，烘干时间设置为3h左右，可以有效去除气体分压喷淋器内腔及陶瓷面与铝本体夹层内的水分，使其不会影响到后续超声断层扫描的检测结果。
70.步骤二十一：烘干结束后将气体分压喷淋器背面及侧面用胶带进行密封防水保护；防止超声断层扫描时纯水从外圈通孔处流入陶瓷板与铝本体夹层中，影响超声断层扫描的检测结果。
71.步骤二十二：将保护好的气体分压喷淋器放入到超声波断层扫描仪中进行陶瓷板与本体之间粘连层的粘连程度洗后检测；由于该气体分压喷淋器的结构为氧化铝陶瓷板与铝本体通过硅胶粘连，每次使用或清洗都会对硅胶粘连层有一定的消耗，当消耗到一定程度时，就会有陶瓷板脱落的风险，所以每次清洗前后需对气体分压喷淋器陶瓷板的粘连程度进行检测，以便于判断是否可以继续使用。
72.步骤二十三：检测结束后，将气体分压喷淋器背面及侧面的胶带去掉，并对背面及侧面进行ipa擦拭，用于去除胶带保护时可能残留的残胶。
73.步骤二十四：将气体分压喷淋器放入到超声波清洗机中进行超声清洗，此步骤需要洁净度至少在1000级以上的无尘室中进行；超声频率：40000hz；时间为38-42min；水温为20～25c，超声强度为10+/-2w/inch2。超声清洗用于去除气体分压喷淋器表面的微米级灰尘颗粒，避免上机时由于灰尘颗混入到气孔内，导致刻蚀气体不纯造成等离子刻蚀不均匀的现象。
74.步骤二十五：超声清洗结束以后，用高纯氮气枪对气体分压喷淋器整体进行吹扫，去除残余水分，氮气压力：0.3～0.4mpa；氮气纯度：99.999％。
75.步骤二十六：对气体分压喷淋器进行最终烘干：此步骤需要洁净度至少在1000级以上的无尘室中进行，通过无尘烘箱烘干，内部要有高纯氮气(纯度在99.99％以上)吹扫，烘干温度设置为79-82℃，烘干温度设置为5.5-6.5h；温度过高会导致陶瓷面出现断裂，陶瓷面是与铝本体粘连到一起的，由于铝的热膨胀系数要远大于陶瓷，加热温度过高会使陶瓷面接受到来自于铝本体的膨胀应力，导致陶瓷面断裂。所以温度设置为79-82℃可以控制该部分应力，保护陶瓷板；烘干时间设置为5.5-6.5h，可以有效弥补烘干温度相对较低的问
题，保证气体分压喷淋器内的水分被完全烘干，达到半导体设备内腔体的上机需要。
76.前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。