專利名稱：將非金屬沉積物從含鋁基板移除的非破壞性及選擇性沉積移除方法
技術領域：
本發明的實施例涉及腔室組件清潔及翻新的領域。
背景技術：
半導體裝置的制造通常包含形成多個層，包括非金屬層，例如層間電介質、蝕刻停止層、及保護層。許多這些層通常使用化學氣相沉積(CVD)法沉積，此沉積法在內部腔室組件(例如面板)也會形成沉積物種的沉積物，也被稱為如氣體分布組件的噴器頭。沉積物必須常規地從內部腔室表面移除，以便使其不成為污染源，可使用等離子體清潔化學作用，以就地清潔腔室組件。或者，腔室組件可自腔室移出，并于溶液中異地清潔。此類清潔溶液通常包含硝酸(HNO3)及氫氟酸(HF)的化學物質。
發明內容
本發明的實施例揭示了一種清潔溶液及用于自腔室組件移除沉積物的方法。在實施例中，清潔溶液為一種選擇性沉積移除(SDR)溶液，以選擇性地從含鋁基板移除非金屬沉積物。在實施例中，SDR溶液包含至少一種酸、供應水合氫離子的pH緩沖液、C2至C6鏈的直鏈或支鏈-二醇或-三醇以保護含鋁基板免于酸侵害、及水(H2O)。在實施例中，以溶液的wt%計，SDR溶液包含15. 5% +/"2% HF或緩沖HF酸、3. 8% +/-0. 5% NH4F pH緩沖液、59. 7% +/-5%乙二醇、及均衡H20。在實施例中，SDR溶液可與含鋁基板接觸，以實質上不與含鋁基板反應而移除非金屬沉積物。利用本發明的實施例，例如鋁面板的含鋁基板可被清潔而實質上不蝕刻面板孔洞，從而維持孔洞直徑的完整性，并增加面板可清潔或翻新的次數，同時保持在處理孔徑公差內。
圖1為俯視圖，說明含多個孔洞的面板。圖2A-圖2D為一系列面板孔洞影像的俯視圖，說明在室溫下不同SDR清潔溶液暴露時間的BLOk. TM沉積物的移除。 圖3為圖表，說明在室溫下不同SDR清潔溶液暴露時間，通過個別面板孔洞的流量量測。 圖4為圖表，說明在室溫下不同SDR清潔溶液暴露時間，個別面板孔洞的尺寸量測。
圖5A為面板影像之俯視圖，說明SDR清潔前因電弧穿越孔洞所產生的表面著色斑。圖5B為面板影像之俯視圖，說明于室溫以SDR清潔180分鐘后，移除因電弧穿越孔洞所產生的表面著色斑。
具體實施例方式本發明的實施例揭示了一種清潔溶液及從腔室組件表面移除沉積物的方法。本文所述各實施例參照附圖敘述，然而，某些實施例可不以此一個或多個特定詳細說明實施，或合并其它已知方法及配置實施。為了徹底理解本發明，在下列敘述中， 提出許多詳細說明，例如組成物、及方法等。此整篇說明書中所提及的”一個實施例”或”實施例”意指相關實施例中描述的特定特征、結構、組成物或特性包含在本發明的至少一個實施例中。因此，在此整篇說明書中不同地方出現之”在一個實施例中”或”實施例” 一詞并不必然論及本發明的相同實施例。此外，特定特征、結構、組成物或特性可以一個或多個實施例中任何適當方式組合。依據實施例，非金屬沉積物可使用選擇性沉積移除(SDR)溶液，選擇性地從例如鋁面板的含鋁基板上移除。SDR溶液實質上并不蝕刻面板孔洞，因此維持孔洞直徑的完整性，并增加面板可清潔或翻新的次數，同時保持在處理孔徑公差內。在實施例中，以溶液的 wt%計，SDR 溶液包含 15. 5% +/"2% HF 或緩沖 HF 酸、3. 8% +/-0. 5% NH4F pH 緩沖液、 59. 7% +/-5% 乙二醇、及均衡 H2O。可使用本文所述的方法移除的沉積物包括非金屬材料、非金屬氧化物，例如二氧化硅(SiO2)、含碳氧化物(⑶0)、碳氫化硅(SiCH)、非金屬氮化物，例如氮化硅(Si3N4)、非金屬碳化物，例如碳化硅(SiC)、及其它非金屬介電材料。沉積物也可包括處理腔室組件的等離子體清除的相關殘余物，例如A1F3。可使用本文所述的方法清潔或翻新的處理腔室組件的實例為PRODUCER. RTM.化學氣相沉積(CVD)反應器的鋁面板，可從位于加利福尼亞州的Santa Clara的Applied Materials, Inc.獲得。實施例亦可被利用于清潔或翻新其它含鋁基板，例如鋁及鋁合金基板。當在本文中使用“選擇性移除”(或其衍生詞匯)時，意圖表示從基板移除或剝除沉積物而實質上不蝕刻或侵蝕下方的基板。當在本文中使用“實質上不蝕刻”(或其衍生詞匯)時，意圖表示當經由目視檢驗或顯微鏡測量測定至萬分之一英時(0.0001英時)，在下方基板上并無可偵測到的化學侵蝕。在實施例中，清潔溶液為一種選擇性沉積移除(SDR)溶液，用以從含鋁基板選擇性地移除非金屬沉積物。在實施例中，SDR溶液包含至少一種酸、pH緩沖液、保護含鋁基板免于酸侵害的C2至C6鏈的直鏈或支鏈-二醇或-三醇、及水(H2O)。在實施例中，以溶液的 wt%計，SDR 溶液包含 15. 5% +/"2% HF 或緩沖 HF 酸、3. 8% +/-0. 5% NH4F pH 緩沖液、 59. 7% +/-5% 乙二醇、及均衡 H2O。相信從含鋁基板選擇性移除非金屬沉積物與足以在至少一部分無覆蓋沉積物的含鋁基板上(即在裸露基板上)形成乙氧化物層的量的C2至C6鏈的直鏈或支鏈-二醇或-三醇(例如乙二醇)的存在有關。由于此保護性乙氧化物層，鋁基板避免被SDR溶液中的酸(例如HF)化學侵蝕。保護性乙氧化物層可形成于原本無覆蓋沉積物的部分基板上，并在沉積物自部分基板移除后形成。結果，在180分鐘或更長的長期暴露時間，乙二醇保護基板免于受SDR溶液中的酸成分化學侵蝕。在其他實施例中，基板保護成分可包括任何C2至C6鏈的直鏈或支鏈-二醇或三醇，例如丙二醇、丁二醇、乙二醇、或甘油及其組合，其為SDR溶液重量的59. 7% +/-5%。在實施例中，包含SDR溶液重量的15. 5%的酸成分。在實施例中，酸成分包含氟離子，例如HF或緩沖HF。在實施例中，緩沖HF為49重量％為HF且其余為水。在另一實施例中，酸可包含其它酸類，例如氫氯酸、硫酸、硝酸、氫氟化鈉、四氟硼酸銨、及氟化鋇。這些成分中任一種或其組合可以SDR溶液重量的15. 5% +/-2%的數量范圍存在于SDR 溶液中。例如，酸成分可為49重量％緩沖HF，其包含SDR溶液重量的15.5% +/-2%。在實施例中，包含SDR溶液的3. 8重量％ +/-0. 5重量％的pH緩沖成分。在實施例中，PH緩沖成分包含可供應水合氫離子(H+)的成分，以致于SDR溶液的pH在沉積物移除期間，對于后續在相同SDR溶液浴中清潔的不同基板并無明顯變化。當SDR溶液的酸成分與沉積物反應，會消耗水合氫離子。在實施例中，PH緩沖成分包含氟化銨(NH4F)。SDR溶液的剩余物由水所構成，盡管可包含例如表面活性劑及pH調節劑的添加劑于SDR溶液中以取代或部分取代平衡水。可利用數種可獲得的技術將SDR溶液施用于基板，例如在濕性化學浴或化學噴霧工具的噴霧中，暴露基板以定時浸漬，直至沉積物完全被移除。在可剝除-檢查-剝除-檢查直至完全移除的循環范圍內，此方法可為多步驟。在實施例中，將含鋁基板浸入SDR溶液浴中，以移除非金屬沉積物而實質上不與含鋁基板反應。對于SDR溶液的必要暴露時間可取決于沉積組成物及厚度。在實施例中， 沉積物為非金屬氧化物，例如二氧化硅(SiO2)、含碳氧化物(⑶0)、碳氫化硅(SiCH)、非金屬氮化物，例如氮化硅(Si3N4)、非金屬碳化物，例如碳化硅(SiC)、及其它非金屬介電材料。在實施例中，沉積物為AlF3殘渣。在實施例中，沉積物可為BWk. TM膜，其為一種由硅、碳及氫所構成的非晶薄膜(a_SiC:H)，具有數微米的厚度。在實施例中，含鋁基板為一種實質上由鋁組成的面板。例如該面板可來自PRODUCER. RTM.化學氣相沉積(CVD)反應器。圖1為說明含多個孔洞102的面板100的俯視圖。參考本說明書全文而制作面板 100中特定的孔洞數目。僅為了說明的目的，孔洞I-M沿著外環A設置，孔洞25-40沿著中環B設置，孔洞41-48沿著內環D設置，且孔洞49設置于面板100的中心C。圖2A-圖2D為一系列面板孔洞202影像的俯視圖，說明在室溫下不同SDR清潔溶液暴露時間的BLOk. TM( 一種SiC系材料)沉積物204的移除。如圖所示，在圖2A中，以 SDR溶液清潔前可見到BLOk. TM沉積物，在圖2B中，于室溫下浸漬于SDR溶液120分鐘后， BLOk. TM沉積物204部分被移除。在圖2C中，于室溫下浸漬于SDR溶液180分鐘后，及在圖 2D中，于室溫下浸漬于SDR溶液300分鐘后，BLOk. TM沉積物204完全被移除。圖3為圖表，說明在室溫下不同SDR清潔溶液暴露時間，通過最初覆蓋BLOk. TM沉積物的個別面板孔洞的流量量測，其中各個面板孔洞對應于圖1所示情況。如圖所示，在以 SDR溶液清潔前，通過面板孔洞的流量讀數受限制且不一致。于室溫將面板浸入SDR溶液 120分鐘后，流速讀數增加且更加一致。于室溫將面板浸入SDR溶液180分鐘后，流量讀數及一致性再次增加。300分鐘后的量測相似于180分鐘所量測的結果，表示BLOk. TM沉積物
5在180分鐘后完全被移除。因此，圖2及圖3的結果是一致的，BLOk. TM沉積物于室溫浸入 SDR溶液180分鐘后完全被移除。圖4為圖表，說明在室溫下不同SDR清潔溶液暴露時間，個別面板孔洞的尺寸顯微鏡量測。如圖4所示，在接觸SDR溶液前面板具有0.0161英時一致的孔洞尺寸。甚至在浸入SDR溶液間隔300分鐘后，經顯微鏡量測的孔洞尺寸并無增大。因此，該量測顯示孔洞尺寸在于室溫浸漬于SDR溶液300分鐘后并無實質上變化。此表示顯著改善習知移除溶液，例如HN03/HF溶液，其亦會化學侵蝕鋁面板，并在短暫的暴露時間后導致增大孔洞尺寸。如圖 4中所說明，當經顯微鏡量測至萬分之一英時(0. 0001英時)，面板孔洞直徑并不增大。因此，利用本發明的實施例，例如鋁面板的含鋁基板可被清潔，而實質上不會蝕刻面板孔洞， 因此維持孔洞直徑完整性，并增加面板可清潔或翻新的次數，同時保持在處理孔徑公差內。根據實施例的SDR溶液及清潔方法提供優于公知清潔方法的額外優點。例如SDR 溶液可有效清潔具有表面著色電弧孔洞的面板，而實質上不蝕刻電弧孔洞。圖5A為面板影像的俯視圖，說明SDR清潔前因電弧穿越孔洞510所產生的表面著色斑(由相對較暗之孔洞表示)。如圖5B所示，于室溫在SDR溶液清潔180分鐘后完全移除因電弧穿越孔洞510 所產生的表面著色斑。當因電弧穿越孔洞所存的表面著色斑，沉積物可在電弧位置部份或完全燒化。結果，公知清潔溶液優先化學侵蝕鋁面板發生電弧的孔洞，導致增大孔洞尺寸。 利用本發明的實施例，可清潔含有因電弧穿越孔洞所產生的表面著色斑的鋁面板，以移除表面著色斑而不增大孔洞尺寸。根據實施例的SDR溶液及清潔方法也允許獨立調整表面結構(或表面粗糙度)，因為SDR溶液實質上并不會蝕刻鋁。例如，當基板使用于CVD腔室時，其可較佳地具有特定表面粗糙度，以捕集沉積物并避免沉積物污染處理中的制品。在實施例中，后處理可包含將基板接觸90/10NH03/HF化學作用數分鐘，后處理可用于粗操化基板表面。在前述說明書中已敘述本發明的不同實施例，然而，很明顯地，在不背離所附權利要求所提出的本發明廣泛的精神與范圍，可進行各種修飾及變化。因此，說明書及附圖應被認為是說明的意思而不是限制的意思。
權利要求
1.一種從含鋁基板選擇性移除非金屬沉積物的方法，其包含下列步驟 使溶液接觸含鋁基板，直至非金屬沉積物從該基板移除，該溶液包含 酸；供應水合氫離子的PH緩沖液；C2至C6鏈的直鏈或支鏈-二醇或-三醇；及水。
2.如權利要求1所述的方法，其中該溶液包含以溶液的計的 15. 5% +/"2% HF 或緩沖 HF 酸；3.8% +/-0. 5% NH4F pH 緩沖液； 59. 7% +/-5% 乙二醇；及水。
3.如權利要求2所述的方法，其中該沉積物為非金屬電介質。
4.如權利要求2所述的方法，其中該沉積物是選自由a-SiC:H、SiO2,SiC、及AlF3所組成的群組。
5.如權利要求2所述的方法，其中該沉積物是選自由a-SiC:H、SiA及SiC所組成的群組。
6.如權利要求2所述的方法，其中該沉積物為A1F3。
7.如權利要求4所述的方法，其中該接觸步驟包含以下步驟將該基板浸漬在該溶液中達180分鐘或更久。
8.如權利要求7所述的方法，其中該基板為包含多個具有直徑的孔洞的面板，且該多個孔洞的該直徑在接觸期間并不會增加超過0. 0001英時。
9.如權利要求8所述的方法，其進一步包含下列步驟在該面板接觸該溶液后，將該面板暴露于酸中，以增加該面板的表面的表面粗糙度。
10.如權利要求8所述的方法，其中該基板包括因電弧穿越孔洞所產生的表面著色斑。
11.如權利要求7所述的方法，其中該接觸大致在室溫下進行。
全文摘要
使用選擇性沉積移除(SDR)溶液，選擇性地從例如鋁面板的含鋁基板上移除非金屬沉積物。SDR溶液實質上并不蝕刻面板孔洞，因此維持孔洞直徑的完整性，并增加面板可清潔或翻新的次數，同時保持在處理孔徑公差內。在實施例中，以溶液的wt％計，SDR溶液包含15.5％+/-2％HF或緩沖HF酸、3.8％+/-0.5％NH4F pH緩沖液、59.7％+/-5％乙二醇、及均衡H2O。
文檔編號H01L21/205GK102341892SQ201080010398
公開日2012年2月1日 申請日期2010年2月25日 優先權日2009年3月2日
發明者包立源, 約瑟夫·F·薩默斯, 羅希昂, 薩曼莎·S·H·潭, 蔣安北, 西村由香里 申請人:應用材料公司