專(zhuān)利名稱(chēng)：具有氧化釔包覆層的工件的污染物的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種用于等離子體刻蝕的具有氧化釔包覆層的工件的污染物的處理方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，很多制程中涉及等離子刻蝕，例如TSV (Through Silicon Via)的形成中涉及硅的等離子體刻蝕，金屬互連線(xiàn)的形成過(guò)程中涉及金屬的等離子體刻蝕，晶體管中柵極的形成涉及介電層的刻蝕。上述制程一般是在等離子腔室內(nèi)進(jìn)行的，該腔室內(nèi)設(shè)置有多種工件，例如聚焦環(huán)、噴淋頭等。
以噴淋頭為例，現(xiàn)有的噴淋頭其基體一般為鋁，但是鋁容易在等離子環(huán)境下被腐蝕，導(dǎo)致該噴淋頭的壽命不長(zhǎng)。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)在該基體的外表面覆蓋一層抗刻蝕能力比鋁強(qiáng)的氧化鋁(Al2O3)，然而，由于噴淋頭在使用時(shí)其表面會(huì)與刻蝕氣體，一般為含氟氣體，發(fā)生反應(yīng)，生成氟化鋁顆粒，該顆粒聚集起來(lái)，容易掉落在待刻蝕晶片上，導(dǎo)致污染，因而氧化鋁并不是噴淋頭覆蓋層的優(yōu)選材質(zhì)，行業(yè)內(nèi)逐漸被無(wú)污染物產(chǎn)生且散熱性能佳的硅(熱傳導(dǎo)率=Hgwnr1IT1)或碳化硅(熱傳導(dǎo)率=ISOWnr1Ir1)覆蓋層所取代。然而， 硅與或碳化硅容易與刻蝕氣體發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致噴淋頭使用壽命縮短，針對(duì)上述問(wèn)題，又出現(xiàn)了抗刻蝕性能更好的氧化釔覆蓋的噴淋頭。
與上述中提到的噴淋頭的抗刻蝕目的類(lèi)似，用于等離子體刻蝕的其它工件表面一般都覆蓋有氧化釔包覆層。
然而，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在具有氧化釔包覆層的工件使用一段時(shí)間后，其表面會(huì)有一些污染物，該污染物不進(jìn)行處理，堆積起來(lái)容易掉落在待刻蝕晶片上，導(dǎo)致污染，最終降低晶片生產(chǎn)效率。
有鑒于此，實(shí)有必要提出一種用于等離子體刻蝕的具有氧化釔包覆層的工件的污染物處理方法，以避免上述問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的目的是提出一種用于等離子體刻蝕的具有氧化釔包覆層的工件的污染物處理方法，使被污染的工件重新得以使用。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于等離子體刻蝕的具有氧化釔包覆層的工件的污染物處理方法，包括
至少采用酸性溶液擦拭所述工件；
之后再采用去離子水沖洗所述工件。
可選地，所述去離子水沖洗過(guò)程中采用超聲波震蕩。
可選地，所述去離子水沖洗過(guò)程中采用高壓去離子水清洗。
可選地，采用高壓去離子水清洗過(guò)程中，所述去離子水中包含顆粒物。
可選地，所述顆粒物包括氧化釔、氧化鋁、氧化鋯、氧化硅中的至少一種。4
可選地，所述顆粒物的尺寸范圍為lOnm-lmm。
可選地，所述顆粒物的質(zhì)量濃度小于50%。
可選地，采用高壓去離子水清洗過(guò)程中，所述去離子水的壓強(qiáng)范圍為0. 5MP-50MP。
可選地，所述去離子水的壓強(qiáng)范圍為1MP-30MP。
可選地，所述去離子水的壓強(qiáng)范圍為2MP-20MP。
可選地，所述去離子水沖洗過(guò)程中去離子水的溫度為50°C以上。
可選地，所述去離子水沖洗過(guò)程中去離子水中添加有異丙醇。
可選地，所述去離子水沖洗過(guò)程中去離子水的溫度范圍為70°C _120°C，所述異丙醇的質(zhì)量濃度小于90%。
可選地，所述異丙醇的質(zhì)量濃度的范圍為-80%。
可選地，所述異丙醇的質(zhì)量濃度的范圍為-50%。
可選地，所述酸性溶液為硝酸、HF酸、鹽酸中的至少一種。
可選地，所述酸性溶液為鹽酸，所述鹽酸中HCl在去離子水中的質(zhì)量濃度小于 90%。
可選地，所述鹽酸中HCl在去離子水中的質(zhì)量濃度的范圍為-15%。
可選地，所述鹽酸中HCl在去離子水中的質(zhì)量濃度的范圍為3% -10%。
可選地，采用酸性溶液擦拭所述工件之前或之后，還進(jìn)行使用堿性溶液擦拭所述工件的步驟，所述堿性溶液為KOH溶液、NaOH溶液、NH4OH溶液中的至少一種。
可選地，所述堿性溶液為NH4OH溶液，所述NH4OH溶液中NH4OH在去離子水中的質(zhì)量濃度小于50%。
可選地，所述NH4OH溶液中NH4OH在去離子水中的質(zhì)量濃度的范圍為_(kāi)30%。
可選地，所述NH4OH溶液中NH4OH在去離子水中的質(zhì)量濃度的范圍為_(kāi)5%。
可選地，采用堿性溶液擦拭所述噴淋頭步驟之后還進(jìn)行采用去離子水沖洗所述噴淋頭步驟。
可選地，采用堿性溶液擦拭所述工件步驟之后還進(jìn)行的采用去離子水沖洗所述工件步驟中，采用超聲波震蕩、高壓去離子水清洗、去離子水中添加有異丙醇、去離子水的溫度為50°C以上中的至少一種。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)具有氧化釔包覆層的工件在使用過(guò)一段時(shí)間后，其上會(huì)產(chǎn)生一些污染物，該污染物的主要成分為氟、釔、鋁、碳及氧之間的化合物， 以及其它含有金屬元素如銅、鈦等的污染物，通過(guò)使用酸性溶液可以去除大部分附著力較差的污染物，之后采用去離子水沖洗后，可以使被污染的噴淋頭重新得以使用；
進(jìn)一步地，對(duì)于少部分附著力較強(qiáng)的污染物，在使用去離子水沖洗過(guò)程中采用超聲波震蕩或采用高壓去離子水去除；
進(jìn)一步地，對(duì)于個(gè)別附著力極強(qiáng)的污染物，采用包含顆粒物的去離子水進(jìn)行清洗；
進(jìn)一步地，由于異丙醇的浸潤(rùn)性很強(qiáng)，去離子水沖洗過(guò)程中去離子水中添加有異丙醇，可以增強(qiáng)去離子水在污染物表面的浸潤(rùn)能力，易于使污染物被清洗去除；
進(jìn)一步地，由于氟化鋁溶于熱水，去離子水沖洗過(guò)程中增加水的溫度，可以使氟化鋁為基的污染物在與氧化釔接觸的面上松動(dòng)，易于使污染物被清洗去除；5
進(jìn)一步地，由于氧化釔溶于酸，因而在去除污染物時(shí)，為防止損害氧化釔的性能， 酸在去離子水中的濃度需嚴(yán)格控制。


圖1是污染物的SEM測(cè)試結(jié)果；
圖2是圖1中Q區(qū)域的EDS測(cè)試結(jié)果圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的污染物的處理方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
如背景技術(shù)中所述，具有氧化釔包覆層的工件在使用過(guò)一段時(shí)間后，其上會(huì)產(chǎn)生一些污染物，本發(fā)明人對(duì)該污染物進(jìn)行了 SEM測(cè)試與EDS譜分析，結(jié)果分別如圖1與圖2所示，其主要成分為氟、釔為基的化合物，進(jìn)行本發(fā)明提出使用酸性溶液去除大部分附著力較差的污染物，之后采用去離子水沖洗后，可以使被污染的工件重新得以使用。
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。由于重在說(shuō)明本發(fā)明的原理，因此，未按比例制圖。
以下以噴淋頭為例，圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的具有氧化釔包覆層的噴淋頭的污染物處理方法流程圖。以下結(jié)合圖3，詳細(xì)介紹該處理方法的實(shí)施過(guò)程。
首先執(zhí)行步驟S11，采用異丙醇(IPA)擦拭具有氧化釔包覆層的噴淋頭上的污染物。
該污染物的成分前面所述，主要為等離子體刻蝕過(guò)程中含氟刻蝕氣體與氧化釔包覆層反應(yīng)產(chǎn)生的氟、釔為基的化合物。
異丙醇的浸潤(rùn)能力很強(qiáng)，異丙醇溶于后續(xù)步驟S12的去離子水后，能增強(qiáng)去離子水進(jìn)入污染物與氧化釔層的界面的浸潤(rùn)能力，易于在后續(xù)步驟中清洗去除該污染物。
接著執(zhí)行步驟S12，采用去離子水沖洗。為增強(qiáng)污染物去除效果，本步驟中可以1) 使用超聲波清洗，2)去離子水中也可以添加異丙醇，3)去離子水的溫度也可以控制在50°C 以上，也可以4)采用高壓去離子水清洗。上述四種方法可以同時(shí)使用，也可以擇一使用，根據(jù)去除效果而定。
對(duì)于1)，采用的超聲波的具體頻率及功率根據(jù)去除效果而定。
對(duì)于2)，由于異丙醇易揮發(fā)，因而，在去離子水清洗步驟中，對(duì)異丙醇的添加量不易過(guò)大，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，本步驟中去離子水的溫度范圍為70°C -120°C，所述異丙醇在去離子水中的質(zhì)量濃度小于90%時(shí)，可以不影響氧化釔的功能且能有效去除污染物，優(yōu)選地，異丙醇的質(zhì)量濃度范圍為_(kāi)80%，更優(yōu)選地，所述異丙醇的質(zhì)量濃度范圍為-50%。
對(duì)于3)，由于氟化鋁溶于熱水，去離子水沖洗過(guò)程中增加水的溫度，可以使氟化鋁為基的污染物在與氧化釔接觸的面上松動(dòng)，易于使污染物被清洗去除；
對(duì)于4)，采用高壓去離子水清洗時(shí)，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在壓強(qiáng)范圍為0. 5MP-50MP時(shí)， 對(duì)污染物去除效果明顯，優(yōu)選地，去離子水的壓強(qiáng)范圍為1MP-30MP，更優(yōu)選地，去離子水的壓強(qiáng)范圍為2MP-20MP，在去除污染物的前提下，損害氧化釔的程度最少。
此外，采用高壓去離子水清洗過(guò)程中，對(duì)于一些上述方法都無(wú)法去除的附著力極強(qiáng)的污染物，可以采用5)在去離子水中添加顆粒物。該顆粒物會(huì)增大該污染物被剝離下來(lái)的幾率。具體實(shí)施過(guò)程中，該顆粒物可以包括氧化釔、氧化鋁、氧化鋯或氧化硅中的一種或幾種，顆粒尺寸范圍為lOnm-lmm。同時(shí)還可以控制該顆粒物的含量，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該顆粒物在所述去離子水中的質(zhì)量濃度小于50%時(shí)，可以將一些采用1)-4)方法無(wú)法去除的污染物去除。
然后執(zhí)行步驟S13，采用酸性溶液擦拭。本步驟中的酸性溶液可以為鹽酸、硝酸或 HF酸，由于作為覆蓋層的氧化釔溶于酸，即使是擦拭，也需對(duì)酸的濃度控制需嚴(yán)格控制。本實(shí)施例中采用鹽酸，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該鹽酸中HCl在去離子水中的質(zhì)量濃度小于90%時(shí)，適當(dāng)控制擦拭時(shí)間，可以即不損害包覆層氧化釔，又可以去除污染物，優(yōu)選地，鹽酸中HCl的質(zhì)量濃度范圍為_(kāi)15%，更優(yōu)選地，鹽酸中HCl的質(zhì)量濃度范圍為3% -10%。
然后執(zhí)行步驟S14，采用去離子水沖洗。本步驟與S12步驟相同。但可以從1)_5) 方案中選擇一種或幾種方案。執(zhí)行本步驟，可以增強(qiáng)從氧化釔表面剝離的污染物的清除功能。
之后執(zhí)行步驟S15，采用堿性溶液擦拭。本步驟中的堿性溶液可以為KOH溶液、 NaOH溶液或NH4OH溶液。
本實(shí)施例中采用NH4OH溶液，所述NH4OH溶液中NH4OH在去離子水中的質(zhì)量濃度小于50%，可以中和之前未清洗掉的酸性溶液，此外，該堿性溶液也可以與污染物發(fā)生反應(yīng)， 使污染物溶入堿性溶液而被去除。優(yōu)選地，所述NH4OH溶液中NH4OH在去離子水中的質(zhì)量濃度范圍為1 % -30%。更優(yōu)選地，所述NH4OH溶液中NH4OH在去離子水中的質(zhì)量濃度范圍為 1% -5%。
接著執(zhí)行步驟S16，采用去離子水沖洗。本步驟與S12步驟相同。但可以從1)-5) 方案中選擇一種或幾種方案。執(zhí)行本步驟，可以增強(qiáng)從氧化釔表面剝離的污染物的清除功能。
之后執(zhí)行步驟S17，對(duì)經(jīng)上述處理的噴淋頭表面進(jìn)行檢查，判斷污染物去除是否符合要求，如果符合使用要求，則處理完畢，如果不符合要求，則重新執(zhí)行步驟S13-S17，直到符合要求。
需要說(shuō)明的是，上述描述的步驟S11-S17，每個(gè)步驟執(zhí)行完畢，可以采用常規(guī)工藝中的去離子水沖洗，以將本步驟中從氧化釔表面剝離的污染物清洗掉。
本實(shí)施例中的S15步驟中采用堿性溶液擦拭所述噴淋頭，也可以在步驟S13采用酸性溶液擦拭所述噴淋頭之前進(jìn)行，后進(jìn)行的酸性溶液擦拭可以中和在先進(jìn)行的堿性溶液擦拭過(guò)程中，未完全清洗掉的堿性溶液。
上述描述的是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的去污染物的流程，適于批處理。在具體實(shí)施過(guò)程中，可以挑選部分步驟，但至少需進(jìn)行酸性溶液去除，之后采用去離子水清洗兩個(gè)步驟。
以上描述的是對(duì)包覆氧化釔的噴淋頭的污染物的處理流程，對(duì)于其它用于等離子刻蝕工藝中，具有氧化釔包覆層的工件，例如聚焦環(huán)表面的污染物，其處理流程與上述流程相同。
綜上，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)具有氧化釔包覆層的工件在用于等離子體刻蝕一段時(shí)間后，其上會(huì)產(chǎn)生一些污染物，該污染物的主要成分為氟、釔、鋁、碳及氧之間的化合物， 以及其它含有金屬元素如銅、鈦等的污染物，通過(guò)使用酸性溶液可以去除大部分附著力較差的污染物，之后采用去離子水沖洗后，可以使被污染的噴淋頭重新得以使用。
對(duì)于少部分附著力較強(qiáng)的污染物，在使用去離子水沖洗過(guò)程中采用1)使用超聲波震蕩，2)去離子水中也可以添加異丙醇，異丙醇的浸潤(rùn)能力很強(qiáng)，可以增強(qiáng)該去離子水對(duì)噴淋頭表面污染物的浸潤(rùn)能力，從而可以快速將該污染物去除；3)去離子水的溫度也可以控制在50°C以上，升高去離子水溶液的溫度，可以增強(qiáng)水溶液對(duì)氟化鋁污染物的溶解能力， 使氟化鋁為基的污染物在與氧化釔接觸的面上松動(dòng)，易于使污染物被清洗去除；也可以4) 采用高壓去離子水清洗，對(duì)氧化釔薄膜損害程度小，同時(shí)達(dá)到從氧化釔表面剝離污染物的能力。
對(duì)于個(gè)別附著力極強(qiáng)的污染物，采用5)包含顆粒物的去離子水進(jìn)行清洗。
由于氧化釔容易溶于酸性溶液，因而酸在去離子水中的濃度需嚴(yán)格控制，例如為鹽酸時(shí)，HCl在去離子水中的質(zhì)量濃度小于90%。
堿性溶液清洗所述噴淋頭步驟后還進(jìn)行去離子水沖洗步驟，該去離子水沖洗步驟中，可以采用上述的1)-5)步驟，增強(qiáng)從氧化釔表面剝離的污染物的清除功能。
本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并不是用來(lái)限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動(dòng)和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于等離子體刻蝕的具有氧化釔包覆層的工件的污染物的處理方法，其特征在于，包括至少采用酸性溶液擦拭所述工件；之后再采用去離子水沖洗所述工件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述去離子水沖洗過(guò)程中采用超聲波震蕩或采用高壓去離子水清洗。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的處理方法，其特征在于，采用高壓去離子水清洗過(guò)程中，所述去離子水中包含顆粒物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的處理方法，其特征在于，所述顆粒物包括氧化釔、氧化鋁、氧化鋯、氧化硅中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的處理方法，其特征在于，所述顆粒物的尺寸范圍為 IOnm-Imm0
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的處理方法，其特征在于，所述顆粒物的質(zhì)量濃度小于50%。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的處理方法，其特征在于，采用高壓去離子水清洗過(guò)程中，所述去離子水的壓強(qiáng)范圍為0. 5MP-50MP。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的處理方法，其特征在于，所述去離子水的壓強(qiáng)范圍為 1MP-30MP。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的處理方法，其特征在于，所述去離子水的壓強(qiáng)范圍為 2MP-20MP。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述去離子水沖洗過(guò)程中去離子水的溫度為50°C以上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述去離子水沖洗過(guò)程中去離子水中添加有異丙醇。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的處理方法，其特征在于，所述去離子水沖洗過(guò)程中去離子水的溫度范圍為70°C _120°C，所述異丙醇的質(zhì)量濃度小于90%。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的處理方法，其特征在于，所述異丙醇的質(zhì)量濃度范圍為 1% -80%。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的處理方法，其特征在于，所述異丙醇的質(zhì)量濃度范圍為 1% -50%。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述酸性溶液為硝酸、氫氟酸、鹽酸中的至少一種。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的處理方法，其特征在于，所述酸性溶液為鹽酸，所述鹽酸中 HCl在去離子水中的質(zhì)量濃度小于90%。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的處理方法，其特征在于，所述鹽酸中HCl在去離子水中的質(zhì)量濃度范圍為-15%。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的處理方法，其特征在于，所述鹽酸中HCl在去離子水中的質(zhì)量濃度范圍為3% -10%。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，采用酸性溶液擦拭所述工件之前或之后，還進(jìn)行使用堿性溶液擦拭所述工件的步驟，所述堿性溶液為KOH溶液、NaOH溶液、NH4OH溶液中的至少一種。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的處理方法，其特征在于，所述堿性溶液為NH4OH溶液，所述 NH4OH溶液中NH4OH在去離子水中的質(zhì)量濃度小于50%。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的處理方法，其特征在于，所述NH4OH溶液中NH4OH在去離子水中的質(zhì)量濃度范圍為_(kāi)30%。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的處理方法，其特征在于，所述NH4OH溶液中NH4OH在去離子水中的質(zhì)量濃度范圍為_(kāi)5%。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的處理方法，其特征在于，采用堿性溶液擦拭所述工件步驟之后還進(jìn)行采用去離子水沖洗所述工件步驟。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的處理方法，其特征在于，采用堿性溶液擦拭所述工件步驟之后還進(jìn)行的采用去離子水沖洗所述工件步驟中，采用超聲波震蕩、高壓去離子水清洗、去離子水中添加有異丙醇、去離子水的溫度為50°C以上中的至少一種。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述工件為噴淋頭或聚焦環(huán)。
全文摘要
一種用于等離子體刻蝕的具有氧化釔包覆層的工件的污染物的處理方法，包括至少采用酸性溶液擦拭所述工件；之后再采用去離子水沖洗所述工件。采用本發(fā)明提供的處理方法，可以使被污染的工件，例如噴淋頭、聚焦環(huán)等重新得以使用。
文檔編號(hào)B08B7/04GK102513314SQ201110454240
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者萬(wàn)磊, 倪圖強(qiáng), 賀小明, 陳振軍 申請(qǐng)人:中微半導(dǎo)體設(shè)備(上海)有限公司