涂层去除系统及其操作方法与流程

allin2025-01-13  48


本公开涉及半导体处理设备中使用的部件的清洁领域,其中材料作为处理设备中执行的处理的副产品被沉积或被形成在部件的表面上,并且当部件上形成的沉积物的量可以或会对处理设备中的处理产生不利影响时,对部件进行处理以去除作为处理设备中执行的处理的副产品沉积在其上的涂层。


背景技术:

1、在处理设备中的某些处理环境中使用的部件,诸如处理室,其中执行沉积处理或涂层处理以对处理室中的物体进行涂层,或者执行蚀刻或材料去除处理以蚀刻或去除处理室中的物体上的涂层,通常会被沉积材料或蚀刻或材料去除处理的副产物涂层。这种涂层可以逐渐形成,例如,每次在处理设备中处理待涂层的物体时,在暴露于处理室中的处理环境的室部件上形成或沉积与待涂层物体上的涂层一样厚或更薄的涂层。类似地,在蚀刻或材料去除处理中,蚀刻或材料去除处理的副产物可以沉积在暴露于处理环境的室部件的壁或其它表面上。当该涂层达到一定厚度时,它会从部件上剥落并且成为处理污染物,例如通过附着至待被涂层的物体或通过沉降在物体处理室或系统内为支撑物体而提供的支撑物上,这可以刮伤在处理室或系统中待被涂层的物体的支撑侧面上的物体表面。因为处理室部件通常是处理室的高成本部件,所以该部件通常被回收用于再利用一次或多次。部件的这种回收需要去除作为其暴露以处理的副产品形成在其上的涂层,并且清洁该部件,然后该部件可以适于再利用。在一些情况下,部件在用于处理环境或处理室之前,其上具有保护涂层,并且去除作为处理环境副产品的涂层也可以去除保护涂层中的一些或全部涂层。在这种情况下,保护涂层也需要更换。附加的不期望的涂层可以是部件的自然氧化或其它影响的结果,诸如作为燃烧的副产品,例如在内燃机、燃气涡轮发动机等中产生的。同样,为了整修部件,需要去除副产品涂层。在对暴露于材料的部件的整期间,该材料作为部件使用的副产品在其上形成不期望的涂层,部件的表面上不期望的涂层必须被去除。去除处理通常包括:

2、a)化学处理,例如湿蚀刻处理,其中部件暴露于液体蚀刻剂,并且蚀刻剂的化学成分与部件上不需要的涂层反应,以化学方式去除涂层;

3、b)干法蚀刻技术,诸如等离子体蚀刻,其中等离子体活化的化学物质与不需要的涂层反应,以将其从部件去除;并且

4、c)物理去除处理,诸如砂磨喷射,其中用砂砾或颗粒轰击部件,以从部件的下表面物理磨蚀掉不需要的涂层。

5、也可以采用这些处理或技术的组合,以从部件去除不需要的涂层。

6、使用湿法或干法蚀刻化学和技术在不损坏底层部件的情况下去除底层部件上的许多材料,诸如某些金属、金属氧化物和其它材料涂层是困难的或被认为是不切实际的或不可能的。例如,氧化铪和氧化铝以及其它涂层组合物通常不容易使用化学蚀刻技术去除。例如,去除不期望的涂层的时间可以过长,或者使用已知的湿法蚀刻技术对涂层进行湿法蚀刻以去除涂层的可用化学物质不能有效地以商业上可行的足够高的去除速率去除不期望的涂层,或者它们还可以不利地蚀刻部件的底层材料。此外,去除了不期望的涂层的部件可以具有临界尺寸,例如临界孔大小、材料厚度或物理特征尺寸,这些尺寸需要保持在制造商或其它指定的公差范围内,以在处理室中有效地重新使用该部件。在不期望的涂层材料与蚀刻剂缓慢反应,并且蚀刻剂也与部件的材料反应的情况下,材料将被从部件去除,并且关键特征尺寸可以不再存在于部件中。当这种情况发生时,该部件不再可用于其预期目的,并且需要更换。通常,与和底层部件的反应速率相比,蚀刻剂材料与不期望的涂层材料具有更大的蚀刻或反应速率。然而,不期望的涂层通常在部件的表面上具有不同的厚度,并且湿法蚀刻的各向同性性质将造成部件表面的部分暴露于蚀刻剂,而部件的其它部分仍然被覆盖在待被去除的不期望的涂层材料中。结果,可以发生过度蚀刻或底层部件的部分的去除。

7、一些材料不易通过湿法或干法蚀刻技术去除,因为涂层的蚀刻速率太低,以至于去除涂层的时间过长。本文,涂层通常通过喷珠或喷砂来去除,其中涂层通过喷珠或砂砾撞击涂层并且使涂层从部件表面脱离而被物理去除。然而,底层部件表面暴露于轰击的喷珠或砂砾,喷珠或砂砾侵蚀暴露的部件表面,从其去除材料,并且造成尺寸变化,最终需要更换部件。在部件是在半导体制造中使用的处理室中使用的部件的情况下,该部件的尺寸完整性通常对于电气、流体流动、温度或其它处理属性中的至少一个是关键的,因此对于制造处理的可重复性是关键的。在诸如氧化铪、氧化铝和其它难以去除的材料或其蚀刻副产物沉积在这些部件上的情况下,喷珠或砂砾被认为是去除涂层的唯一可行的方法,因为涂层与蚀刻剂的反应速率非常低,以至于蚀刻掉不需要的涂层的时间在商业上被认为是不切实际的。


技术实现思路

1、本公开提供了用于从部件的表面去除涂层的方法和装置,至少包括部件的外表面、部件的凹陷表面,诸如通向其中的孔或开口、可从部件外部接触到的部件的内表面,或者其上粘附有需要去除的材料的其它部件表面。在一个方面,涂层去除容器包括外部主体,该外部主体包括处理容积和通向其中的开口;盖,该盖在开口之上,该盖包括在其中可与外部主体和盖的表面接触的密封件;部件保持器,该部件保持器可移除地位于处理容积中;加热器,该加热器被配置为当清洁流体被供应至处理容积时,将清洁流体加热至高于涂层去除容器周围的环境压力下的清洁流体的沸点的温度;以及压力调节器,其中在部件保持器位于处理容积中并且盖被密封地连接至容器以关闭开口并且将处理容积与周围环境密封的情况下,位于处理容积中的清洁流体可加热至高于其在周围环境中的沸点的温度,但是自加压至足以防止其在压力容器中沸腾的压力。

2、在另一方面,一种从部件去除涂层的方法,包括提供其中具有可密封处理容积的涂层去除容器;在可密封处理容积中,在高于去除容器周围的环境温度的升高温度下,提供与涂层反应的涂层去除流体;在涂层去除容器的处理容积中,将其上具有待去除涂层的部件定位在涂层去除容器中;将可密封处理容积与处理容积周围的环境密封;将涂层去除流体加热至高于其在周围环境的压力下的沸点的温度;在高于其在周围环境的压力下的沸点的温度下使用涂层去除流体从部件去除涂层;将涂层去除流体的温度降低至低于其在周围环境的压力下的沸点的温度;将可密封容积排放至周围环境;并且从处理容积去除部件。

3、在另一方面,涂层去除系统包括具有内部容积和可密封门的安全壳容器,以及被配置为被接纳在安全壳容器内的一个或多个涂层去除容器。

4、在另一方面,一种从部件去除涂层的方法,包括:提供具有内部容积和可密封门的安全壳容器;提供一个或多个涂层去除容器,该涂层去除容器被配置为被接纳在安全壳容器内;在涂层去除容器中提供涂层去除液体;将部件定位在涂层去除容器中;将涂层去除容器定位在安全壳容器的内部容积内,并且关闭可密封门以密封内部容积;并且将涂层去除流体的压力和温度增加至高于涂层去除流体的沸点的温度,而将涂层去除流体维持在液态。



技术特征:

1.一种涂层去除容器,包括:

2.根据权利要求1所述的涂层去除容器,还包括位于所述盖附近的所述处理容积中的顶部空间。

3.根据权利要求1所述的涂层去除容器,还包括第一流体管线和第二流体管线,所述第一流体管线被设置在所述盖上并且与所述处理容积流体连通,所述第二流体管线被设置在所述盖上并且与所述处理容积流体连通。

4.根据权利要求1所述的涂层去除容器,还包括被设置在所述主体的所述处理容积内的冷却元件。

5.根据权利要求4所述的涂层去除容器,其中所述冷却元件包括流体通道,所述流体通道具有被设置在所述主体外部的第一端、被设置在所述主体外部的第二端以及被设置在所述涂层去除容器的所述处理容积中的所述主体内的中间部分。

6.根据权利要求1所述的涂层去除容器,其中所述外部主体包括外壁,并且加热器围绕所述主体的所述外壁被设置。

7.根据权利要求1所述的涂层去除容器,还包括被设置在所述主体的所述处理容积内的冷却元件,并且所述外部主体包括外壁,并且加热器围绕所述主体的所述外壁被设置。

8.根据权利要求7所述的涂层去除容器,还包括被连接至所述加热器的电源。

9.根据权利要求8所述的涂层去除容器,还包括系统控制器,所述系统控制器能够操作地联接至所述电源和所述冷却元件,并且被配置为控制由所述加热器生成的热量和由所述冷却元件从所述处理容积去除的热量,以维持所述处理容积中的期望处理温度,所述期望处理温度高于被设置在所述处理容积中的涂层去除流体在局部周围环境压力下的沸点。

10.一种从部件去除涂层的方法,包括:

11.根据权利要求10所述的方法,还包括在所述涂层去除容器中从所述部件去除所述涂层,而用所述去除流体去除少于0.05%的所述部件的材料。

12.根据权利要求11所述的方法,还包括从所述处理容积去除已经暴露于待从部件去除的涂层的所述去除流体,并且向所述处理容积提供新鲜的去除流体。

13.根据权利要求10所述的方法,其中待去除的所述涂层是氧化铪或氧化铝中的一种,并且所述部件材料是碳化硅或钛。

14.一种从包括碳化硅或钛中的至少一种的底层材料去除氧化铪或氧化铝中的至少一种的涂层的方法,包括:

15.根据权利要求14所述的方法,其中所述涂层包括氧化铪或氧化铝中的一种。

16.根据权利要求14所述的方法,其中所述去除流体不蚀刻所述部件的所述底层材料。

17.根据权利要求14所述的方法,其中所述涂层包括氧化铪或氧化铝中的至少一种,并且所述部件材料包括氮化硅或钛中的至少一种。

18.根据权利要求17所述的方法,其中所述去除流体包括koh或naoh中的至少一种。

19.一种涂层去除系统,包括:

20.根据权利要求19所述的涂层去除系统,还包括压力容器,所述压力容器被选择性地流体连接至所述安全壳容器的所述内部容积内的涂层去除容器的内部容积。

21.根据权利要求20所述的涂层去除系统,还包括被流体连接至所述压力容器的泵。

22.根据权利要求21所述的涂层去除系统,还包括与所述涂层去除容器的所述外表面接触的加热器。

23.根据权利要求22所述的涂层去除系统,还包括与所述安全壳容器的外表面接触的加热器。

24.一种从部件去除涂层的方法,包括:

25.根据权利要求24所述的涂层去除方法,还包括提供压力源,所述压力源被选择性地流体连接至所述安全壳容器的所述内部容积;并且


技术总结
一种涂层去除处理,包括:提供其中具有可密封处理容积(106)的涂层去除容器(100);在可密封处理容积(106)中,在高于去除容器周围环境温度的升高温度下,提供与涂层反应的涂层去除流体(126);将其上具有待去除涂层的部件定位在处理容积中;将可密封处理容积(106)与处理容积周围的环境密封;将涂层去除流体(126)加热至高于其在周围环境的压力下的沸点的温度;在高于其在周围环境的压力下的沸点的温度下使用涂层去除流体(126)从部件去除涂层;将涂层去除流体(126)的温度降低至低于其在周围环境的压力下的沸点的温度;将可密封容积(106)排放至周围环境;并且从处理容积(106)去除部件。

技术研发人员:K·A·艾奇逊,J·G·蒂姆
受保护的技术使用者:超清洁控股有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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