專(zhuān)利名稱(chēng)：靜電卡盤(pán)的濕法清洗的制作方法
背景半導(dǎo)體加工設(shè)備例如等離子體蝕刻室的一個(gè)組件—靜電卡盤(pán)(ESC)可用于在例如于化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)或者蝕刻反應(yīng)器中加工期間半導(dǎo)體晶片或玻璃基材(即平板顯示器)的輸送、固定和/或溫度控制。ESC通常表現(xiàn)出短的壽命，導(dǎo)致故障包括例如動(dòng)態(tài)校正故障、ESC與支承的基材的下側(cè)之間氦冷卻氣體的高泄漏、增加的脫卡盤(pán)時(shí)間和基材粘合在ESC上或者脫卡盤(pán)故障。ESC的早期故障可能造成基材斷裂、影響產(chǎn)量、導(dǎo)致顆粒和缺陷問(wèn)題并且增加摻入這些ESC的等離子體加工設(shè)備的所有權(quán)成本。
概述提供了一種清洗可用于半導(dǎo)體基材上介電層的等離子體蝕刻的新的或用過(guò)的靜電卡盤(pán)的方法。該卡盤(pán)包括在蝕刻期間其上支承有半導(dǎo)體基材的陶瓷表面。該方法包括將卡盤(pán)的至少陶瓷表面與(a)異丙醇；(b)包含過(guò)氧化氫和氫氧化銨的堿性溶液；(c)包含氫氟酸和硝酸混合物的稀酸性溶液和/或包含鹽酸和過(guò)氧化氫混合物的稀酸性溶液接觸；和/或(d)超聲波清洗；由此將污染物從卡盤(pán)的陶瓷表面上除去。當(dāng)清理先前用于在半導(dǎo)體基材上介電層的等離子體蝕刻期間支承半導(dǎo)體基材的用過(guò)的卡盤(pán)時(shí)，該方法優(yōu)選進(jìn)一步包括將卡盤(pán)的至少陶瓷表面與四甲基氫氧化銨接觸。
詳述一種用于清洗ESC的非-破壞性并且簡(jiǎn)單的方法包括濕法清洗過(guò)程，該過(guò)程不需要?jiǎng)內(nèi)セ蛘咧辽俨糠殖SC上的陶瓷層和將陶瓷層重新沉積在ESC上。該濕法清洗過(guò)程包括用有機(jī)溶劑、堿性溶液、任選的四甲基氫氧化銨(TMAH)和稀酸性溶液清洗ESC以及超聲波清洗。
用過(guò)的ESC的掃描電子顯微鏡法(SEM)和能量分散光譜(EDS)分析表明在蝕刻之后污染物沉積在陶瓷ESC表面上。這些污染物改變了ESC的表面特性并且容易造成早期故障，因?yàn)镋SC性能極大地取決于ESC表面的清潔度。在制造新的卡盤(pán)期間或者當(dāng)用于電介質(zhì)等離子體蝕刻時(shí)沉積在ESC表面上的污染物當(dāng)中有有機(jī)雜質(zhì)、金屬雜質(zhì)、氟化物雜質(zhì)、電極雜質(zhì)、硅顆粒、表面顆粒和其組合。更具體地，氟化物雜質(zhì)的例子包括例如氟化鋁、氟化鈦和其組合；金屬雜質(zhì)的例子包括鐵、鉻、鎳、鉬、釩和其組合；電極雜質(zhì)的例子包括鎢、磷和其組合；硅顆粒的例子包括例如Si、SiO2和其組合。已經(jīng)驚奇地發(fā)現(xiàn)借助于濕法清理過(guò)程，可以將新的ESC預(yù)先處理并且可以通過(guò)將由制造產(chǎn)生的或者在蝕刻期間沉積在ESC上的污染物清洗以更新陶瓷表面而將用過(guò)的ESC恢復(fù)。
本文中使用的“電介質(zhì)ESC”是指用于電介質(zhì)蝕刻工藝?yán)绲入x子體蝕刻氧化硅和低-k材料的ESC。例舉的電介質(zhì)ESC可以包括帶有其上支承有半導(dǎo)體或基材例如晶片的陶瓷表面的金屬基體(例如陽(yáng)極化鋁合金或非-陽(yáng)極化鋁合金)。作為例子，陶瓷表面可以包括燒結(jié)層壓物，該層壓物包含在兩個(gè)陶瓷層(例如約20密耳厚的薄陶瓷層)之間圖案化難熔(例如鎢或鉬)電極。可以用粘合材料例如含有導(dǎo)電粉末(例如鋁、硅等)的硅氧烷基材料將該層壓物粘合在金屬基體上。該金屬基體約1.5英寸厚，通常包括RF和DC動(dòng)力進(jìn)給、起模針用的通孔、氦氣通道、用于溫度控制的流體循環(huán)的槽、溫度傳感配置等。
ESC通常是Coulombic或Johnsen-Rahbek類(lèi)型。Coulombic型ESC使用具有較高電阻以生成庫(kù)侖靜電力的電介質(zhì)表面層。對(duì)于較低的外加電壓通常提供較高的靜電夾持力的Johnsen-Rahbek型ESC使用較低電阻的電介質(zhì)表面層例如摻雜有如TiO2的Al2O3。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，Johnsen-Rahbek型ESC的陶瓷介電層可以包含94％Al2O3、4％SiO2、1％TiO2和1％CaO以及微量的MgO、Si、Ti、Ca和Mg。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，對(duì)于Coulombic型ESC，陶瓷介電層可以包含大于或等于99％的Al2O3。因此，取決于陶瓷層的組成，可以不將一些元素例如Ti、Si、Mg和Ca看作是將通過(guò)濕法清洗過(guò)程除去的污染物。相反，優(yōu)選通過(guò)濕法清洗過(guò)程將一些污染物例如金屬顆粒和電極顆粒(例如鎢或鉬)從ESC表面除去。
在新的ESC上可能發(fā)現(xiàn)一些污染物例如有機(jī)雜質(zhì)、金屬雜質(zhì)和電極雜質(zhì)，而一些污染物例如有機(jī)雜質(zhì)、氟化物雜質(zhì)和硅顆?？赡茉陔娊橘|(zhì)蝕刻期間沉積在用過(guò)的ESC的陶瓷表面上。濕法清洗過(guò)程的組分即有機(jī)溶劑、堿性溶液、任選的TMAH、稀酸性溶液和超聲波清洗起到了將可能在陶瓷ESC表面上發(fā)現(xiàn)的特定污染物除去的作用。
例如，異丙醇(IPA，100％，符合SEMI規(guī)格C41-1101A，等級(jí)1或更好)起到了除去有機(jī)雜質(zhì)的作用。盡管考慮了可以使用其他有機(jī)溶劑，但優(yōu)選避免丙酮，因?yàn)楸赡芮治gESC粘合材料。
堿性溶液起到了除去有機(jī)雜質(zhì)、金屬雜質(zhì)和氟化鈦的作用。例舉的用于濕法清洗過(guò)程的堿性溶液可以包括過(guò)氧化氫(H2O2)(30％，半導(dǎo)體等級(jí)，符合SEMI規(guī)格C30-1101，等級(jí)1或更好)和氫氧化銨(NH4OH)(29％，半導(dǎo)體等級(jí)，符合SEMI規(guī)格C21-0301，等級(jí)1或更好)。過(guò)氧化氫是具有高的標(biāo)準(zhǔn)還原電勢(shì)的強(qiáng)氧化劑。在至少高達(dá)70℃下穩(wěn)定的氫氧化銨和過(guò)氧化氫的弱堿性溶液中，過(guò)氧化氫可以與金屬反應(yīng)形成金屬離子。過(guò)氧化氫的標(biāo)準(zhǔn)還原電勢(shì)為H2O2+2H++2e-＝2H2OE°＝1.776V(相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極(SHE))并且弱堿性溶液中過(guò)氧化氫的標(biāo)準(zhǔn)還原電勢(shì)為HO2-+H2O+2e-＝3OH-E°＝0.878V(相對(duì)于SHE)。
氫氧化銨可以與金屬雜質(zhì)形成絡(luò)合物離子例如Cu(NH3)42+和Ni(NH3)42+。由于過(guò)氧化氫的使用提高了ESC陶瓷表面的表面電勢(shì)，因此其可能減少在先前的ESC陶瓷表面的化學(xué)清洗之后金屬的重新沉積或表面吸收。例如，銅的標(biāo)準(zhǔn)還原電勢(shì)為Cu2++2e-＝Cu
E°＝0.337V(相對(duì)于SHE)并且硅的還原電勢(shì)為Si+2H2O+2H++2e-＝2H2OE°＝-0.857V(相對(duì)于SHE)。
因此，硅可以將電子提供給Cu2+以形成銅金屬，銅金屬可以吸收在ESC陶瓷表面上。過(guò)氧化氫可以將電子從硅中除去，使得銅形成可以被除去的Cu(NH3)42+。
任選的TMAH(例如2.38wt％，得自于Cyantek，Corp.，F(xiàn)remont，CA的CC-238S非-離子顯影劑)起到了除去可能在用過(guò)的ESC上發(fā)現(xiàn)的污染物—氟化鋁的作用。因此，優(yōu)選用TMAH清洗用過(guò)的ESC。
例舉的用于濕法清洗過(guò)程的酸性溶液可以包括氫氟酸(HF)(49％，半導(dǎo)體等級(jí)，符合SEMI規(guī)格C28-0301，等級(jí)1或更好)和硝酸(HNO3)(67％，半導(dǎo)體等級(jí)，符合SEMI規(guī)格C35-0301，等級(jí)1或更好)。硝酸起到除去金屬顆粒和電極雜質(zhì)的作用，氫氟酸起到除去硅顆粒例如SiO2的作用。氫氟酸與SiO2的反應(yīng)如下4HF+SiO2＝SiF4+2H2O6HF+SiO2＝H2SiF6+2H2O在氫氟酸溶液中由于低的反應(yīng)常數(shù)k1＝1.3×10-3mol/l，因此有低濃度的H+離子和F-離子。帶有普通H+離子的硝酸的存在將導(dǎo)致甚至更低濃度的F-離子。由于氫氟酸可能侵蝕陶瓷表面的晶粒邊界，因此在將氫氟酸施加在陶瓷表面上時(shí)優(yōu)選特別地注意。盡管不希望受理論的束縛，但我們認(rèn)為對(duì)于金屬和金屬離子去污而言，硝酸的加入是有效的。由于硝酸是強(qiáng)的氧化劑，因此其可以與活性金屬例如鐵、鎳、鋁、鋅以及惰性金屬例如銅反應(yīng)。硝酸的標(biāo)準(zhǔn)還原電勢(shì)為NO3-+4H++3e-＝NO+2H2OE°＝0.957V(相對(duì)于SHE)。
另一種例舉的用于濕法清洗過(guò)程的酸性溶液可以包括鹽酸(HCl)(符合SEMI規(guī)格C28-0301，等級(jí)2或更好)和過(guò)氧化氫。該酸性溶液起到除去金屬雜質(zhì)和電極雜質(zhì)的作用。陶瓷表面上的金屬污染物可以包括例如銅、鐵、鎳、鈦、鋁和其他金屬顆粒。根據(jù)Pourbaix圖(E對(duì)pH)，為了將銅污染物從ESC陶瓷表面除去，應(yīng)該將清洗液的pH保持在對(duì)于Cu2+而言為小于或等于6.0或者對(duì)于Cu(OH)42-而言為大于或等于12.5，并且應(yīng)該將ESC陶瓷表面上的反應(yīng)電勢(shì)控制在相對(duì)于SHE為0.50伏特或更高。在酸性溶液中使用硝酸和過(guò)氧化氫將提供合適的陶瓷表面電勢(shì)而實(shí)現(xiàn)銅的有效除去。盡管將不能預(yù)期氫氟酸單獨(dú)將銅污染物從ESC陶瓷表面上除去，但硝酸與氫氟酸和/或過(guò)氧化氫與氫氧化銨的溶液將提供更有效的ESC陶瓷表面的銅去污。金屬顆粒例如鐵、鎳、鈦等可以有效地通過(guò)鹽酸和過(guò)氧化氫的溶液除去，因?yàn)殍F和鎳可溶于鹽酸中并且鈦可以被過(guò)氧化氫氧化并且然后溶于鹽酸溶液中。包含鹽酸和過(guò)氧化氫的酸性溶液表現(xiàn)出有效地將金屬和金屬離子例如鋁、鐵、鎳和銅去污。
用于濕法清洗過(guò)程的酸性溶液可以包含氫氟酸和硝酸的混合物和/或鹽酸和過(guò)氧化氫的混合物。使用的酸性溶液可以基于ESC的類(lèi)型和在電介質(zhì)蝕刻期間其經(jīng)受的條件。例如，為了防止破壞在高功率(例如3000-6000W)下工作的Johnsen-Rahbek型ESC的陶瓷表面，該ESC優(yōu)選不用氫氟酸和硝酸清洗。
優(yōu)選通過(guò)擦拭使ESC的陶瓷表面與酸性溶液和TMAH接觸，同時(shí)ESC位于夾具上，陶瓷表面朝下。夾具的使用使得能夠用酸性溶液或TMAH清洗而不會(huì)造成酸性溶液捕集在ESC的通道中和損壞粘合層。
除了將ESC的陶瓷表面與上述濕法清洗過(guò)程的組分接觸之外，可以通過(guò)小心使用擦洗墊例如3MTMwhite Scotch Brite促進(jìn)局部污點(diǎn)的清洗。擦洗有助于除去ESC陶瓷表面上的沉積物和污染物(例如聚合物聚集物)。
超聲波清洗起到除去表面顆粒以及捕集在ESC的通道例如水道、溫度傳感器孔、起模針孔和通孔例如氦供給孔和相關(guān)的微孔道中的顆粒。在超聲波清洗之后，在ESC陶瓷表面上希望有小于0.17個(gè)顆粒/cm2的顆粒密度。
在濕法清洗過(guò)程期間不希望ESC的粘合區(qū)域被化學(xué)侵蝕。因此，通過(guò)將粘合點(diǎn)暴露于不同化學(xué)物質(zhì)下而系統(tǒng)地研究ESC粘合點(diǎn)的耐腐蝕性，結(jié)果示于表I中。
表I
√優(yōu)良的耐腐蝕性或非常輕微的腐蝕*取決于使用的粘合材料的類(lèi)型○可以使用，但帶有顯著的腐蝕或損壞×嚴(yán)重的腐蝕或損壞(不能使用)
發(fā)現(xiàn)用MicroShieldTM掩蔽助劑(Structure Probe，Inc.，WestChester，PA)涂覆粘合區(qū)域、干燥30分鐘并且用耐化學(xué)性帶(例如KaptonTM帶或3MTM電鍍帶#470、484或854)覆蓋是保護(hù)粘合區(qū)域的有效方式。
類(lèi)似地，與水、含水化學(xué)物質(zhì)或丙酮但不與IPA接觸可能負(fù)面影響ESC背面的電觸點(diǎn)，包括與塑料絕緣器的觸點(diǎn)和銀涂覆的觸點(diǎn)。因此，優(yōu)選通過(guò)用掩蔽材料和/或耐化學(xué)性帶覆蓋而保護(hù)ESC上的電觸點(diǎn)和暴露的粘合材料。
如上所述，可以在將ESC進(jìn)行濕法清洗過(guò)程之前分析ESC表面例如含晶片的陶瓷表面以確定是否在ESC表面上發(fā)現(xiàn)污染物。另外，可以在將ESC進(jìn)行濕法清洗過(guò)程之后分析ESC表面以確定是否在ESC表面上發(fā)現(xiàn)污染物。另外，可以在將ESC進(jìn)行濕法清洗過(guò)程之前并且優(yōu)選在將ESC進(jìn)行濕法清洗過(guò)程之后測(cè)試ESC的等離子體蝕刻室性能。
等離子體蝕刻室性能測(cè)試包括脫卡盤(pán)性能例如不同晶片類(lèi)型的脫卡盤(pán)時(shí)間、脫卡盤(pán)時(shí)間對(duì)反極性電壓(RPV)、脫卡盤(pán)時(shí)間對(duì)保持電壓，和到達(dá)氦氣極限的時(shí)間(氦氣上升時(shí)間)對(duì)保持電壓。另一些腔室性能測(cè)試包括例如晶片溫度測(cè)量、動(dòng)態(tài)排列測(cè)量、I-V曲線(xiàn)測(cè)量例如極點(diǎn)-極點(diǎn)對(duì)電流，和確定反極性最優(yōu)化。
等離子體蝕刻室性能測(cè)試表明在將用過(guò)的ESC濕法清洗之后(1)I-V測(cè)量期間ESC電流降低、(2)最佳RPV轉(zhuǎn)化成較低電壓和(3)改進(jìn)氦氣上升時(shí)間結(jié)果。因此，脫卡盤(pán)時(shí)間在清洗之后將降低、可以在延長(zhǎng)的保持電壓范圍內(nèi)將晶片脫卡盤(pán)并且最佳RPV的范圍在清洗之后變寬。
在將ESC進(jìn)行濕法清洗過(guò)程之前和/或之后進(jìn)行的ESC測(cè)量包括表面粗糙度(21個(gè)點(diǎn))、表面顏色均勻度、陶瓷電介質(zhì)厚度、陶瓷介電層體積電阻率、電阻率、電介質(zhì)電阻和極點(diǎn)到基板的電阻、表面圖案觀察(White Light Interferometer(Zygo，Middlefield，CT))、用于表面形態(tài)的SEM和EDS分析以及組成分析，和ESC陶瓷表面的感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)譜分析(ICPMS)。
實(shí)施例提供可用于清洗新的和用過(guò)的ESC的以下濕法清洗過(guò)程用于說(shuō)明，但非限制性的。
實(shí)施例1用耐化學(xué)性帶保護(hù)用過(guò)的電介質(zhì)ESC背面上的電觸點(diǎn)，包括與塑料絕緣體的觸點(diǎn)和銀涂覆的觸點(diǎn)。通過(guò)用MicroShieldTM掩蔽助劑涂覆粘合材料、干燥30分鐘并且用耐化學(xué)性帶覆蓋而保護(hù)在ESC的邊緣、剛好在陶瓷表面層以下的暴露的粘合材料。
用超純的去離子水(UPW，25℃下電阻率≥18Mohm-cm)清洗ESC 5分鐘、用過(guò)濾的(0.05-0.1μm)氮?dú)獯档暨^(guò)量的水、將ESC浸泡(浸漬)在IPA中20分鐘，并且用不含棉絨的凈室擦布擦拭ESC。
將ESC浸入30％H2O2溶液中20分鐘，并且用不含棉絨的凈室擦布擦拭陶瓷表面。如果需要，通過(guò)小心地使用3MTMwhite Scotch Brite除去局部污點(diǎn)。用UPW清洗ESC 5分鐘并且用過(guò)濾的氮?dú)獯档暨^(guò)量的水。
采用不含棉絨的凈室擦布用IPA擦拭ESC、用UPW清洗ESC 5分鐘，并且用過(guò)濾的氮?dú)獯档暨^(guò)量的水。
將ESC置于夾具上，陶瓷表面朝下。用不含棉絨的凈室擦布和HF∶HNO3∶H2O溶液(1∶5∶50比例)擦拭陶瓷表面最多30秒?？梢詫?MTMwhite Scotch Brite與該溶液一起使用。用UPW清洗ESC，包括所有的氦氣孔和槽10分鐘，并且用過(guò)濾的氮?dú)獯档暨^(guò)量的水。
ESC在夾具上朝下，用不含棉絨的凈室擦布和HCl∶H2O2∶H2O溶液(1∶2∶10比例)擦拭陶瓷表面最多3分鐘?？梢詫?MTMwhite ScotchBrite與該溶液一起使用。用UPW清洗ESC，包括所有的氦氣孔和槽10分鐘，并且用過(guò)濾的氮?dú)獯档暨^(guò)量的水。
ESC在夾具上朝下，取決于氟化物沉積程度用不含棉絨的凈室擦布和2.38％的TMAH溶液擦拭陶瓷表面5-10分鐘，避免金屬基體與溶液的接觸?？梢詫?MTMwhite Scotch Brite與該溶液一起使用。用UPW清洗ESC 5分鐘，并且用過(guò)濾的氮?dú)獯档暨^(guò)量的水。
將ESC從夾具中取出并且將ESC浸入H2O2∶NH4OH∶H2O溶液(1∶1∶2比例)中20分鐘、用不含棉絨的凈室擦布或3MTMwhite Scotch Brite擦拭ESC、用UPW清洗ESC 5分鐘，并且用過(guò)濾的氮?dú)獯档暨^(guò)量的水。
將ESC朝下置于夾具上，陶瓷表面朝下。用不含棉絨的凈室擦布和HCl∶H2O2∶H2O溶液(1∶2∶10比例)擦拭陶瓷表面最多30秒?？梢詫?MTMwhite Scotch Brite與該溶液一起使用。用UPW清洗ESC，包括所有的氦氣孔和槽10分鐘，并且用過(guò)濾的氮?dú)獯档暨^(guò)量的水。
使用丙酮和棉拭子將MicroShieldTM掩蔽助劑從ESC邊緣除去。將ESC移到Class 1000凈室中并且用表面粗糙度測(cè)試儀例如FowlerPocket Surf(Fred V.Fowler Co.，Inc.，Newton，MA)測(cè)量陶瓷表面的粗糙度。在室溫下將ESC置于(浸入)裝滿(mǎn)UPW的超聲罐并且清洗ESC60分鐘。在超聲罐中將ESC定位，陶瓷表面朝下但支承在罐底部上方。在超聲波清洗期間陶瓷表面應(yīng)該不與罐接觸。將耐化學(xué)性帶從ESC背面取下、用IPA擦拭ESC，并且用IPA清洗ESC背面上的氦氣孔和槽。用通過(guò)軟管或軟嘴的噴嘴供送的氮?dú)獯蹈蒃SC，包括氦氣孔和槽。
將ESC移到Class 100凈室中并且將其置于噴燈下或者在烘箱中在120℃下將其烘焙90分鐘，并且使ESC冷卻至50-60℃。用例如QIII+表面顆粒探測(cè)器(Pentagon Technologies，Livermore，CA)測(cè)量陶瓷表面上的表面顆粒。
實(shí)施例2實(shí)施例2的步驟類(lèi)似于實(shí)施例1的步驟。然而，如實(shí)施例2所示，清洗時(shí)間和清洗組分可以改變。保護(hù)ESC背面上的電觸點(diǎn)并且用IPA擦拭ESC。
將ESC浸入30％H2O2溶液中20分鐘，并且用不含棉絨的凈室擦布擦拭陶瓷表面。如果需要，通過(guò)小心地使用3MTMwhite Scotch Brite除去局部污點(diǎn)或者可以使用細(xì)的墊(砂紙)。用UPW清洗ESC 5分鐘并且用過(guò)濾的氮?dú)獯档暨^(guò)量的水。
將ESC浸入IPA中20分鐘、采用不含棉絨的凈室擦布擦拭ESC、用UPW清洗ESC 5分鐘，并且用過(guò)濾的氮?dú)獯档暨^(guò)量的水。
將ESC置于夾具上，陶瓷表面朝下。用不含棉絨的凈室擦布和HF∶HNO3∶H2O溶液(1∶5∶50比例)擦拭陶瓷表面最多30秒?？梢詫?MTMwhite Scotch Brite或細(xì)的墊與該溶液一起使用。用UPW清洗ESC，包括所有的起模針孔以及氦氣供給孔和槽10分鐘，并且用過(guò)濾的氮?dú)獯档暨^(guò)量的水。
ESC在夾具上朝下，取決于ESC陶瓷表面上的氟化物沉積程度用不含棉絨的凈室擦布和2.38％的TMAH溶液擦拭陶瓷表面5-10分鐘，避免金屬基體與溶液的接觸。用UPW清洗ESC 5分鐘，并且用過(guò)濾的氮?dú)獯档暨^(guò)量的水。
將ESC從夾具中取出并且將ESC浸入NH4OH∶H2O2∶H2O溶液(1∶7∶8比例)中20分鐘、用不含棉絨的凈室擦布或3MTMwhite Scotch Brite擦拭ESC、用UPW清洗ESC 5分鐘，并且用過(guò)濾的氮?dú)獯档暨^(guò)量的水。
將ESC朝下置于夾具上，用不含棉絨的凈室擦布和HCl∶H2O2∶H2O溶液(1∶2∶10比例)擦拭陶瓷表面最多3分鐘?？梢詫?MTMwhite ScotchBrite與該溶液一起使用。用UPW清洗ESC，包括所有的氦氣孔和槽10分鐘，并且用過(guò)濾的氮?dú)獯档暨^(guò)量的水。
在室溫下將ESC置于裝滿(mǎn)UPW的超聲罐并且清洗ESC60分鐘。用UPW清洗ESC 5分鐘并且用過(guò)濾的氮?dú)獯档暨^(guò)量的水。將耐化學(xué)性帶從ESC背面取下、用IPA擦拭ESC，并且用IPA清洗ESC背面上的氦氣孔和槽。將ESC吹干，包括氦氣孔和槽。
將ESC移到Class 100凈室中并且將其置于噴燈下或者在烘箱中在120℃下將其烘焙90分鐘，并且使ESC冷卻。測(cè)量陶瓷表面上的表面顆粒和表面粗糙度。
實(shí)施例3表II提供了在濕法清洗過(guò)程之前和之后用過(guò)的ESC的EDS元素表面組成分析結(jié)果?！捌骄笔侵赶鄬?duì)大的ESC陶瓷表面面積，例如放大200倍。因此，一些污染物不能以“平均”測(cè)得。相反，“顆?！笔侵窫SC的陶瓷表面上的單個(gè)顆?；螂s質(zhì)，包括金屬顆?；螂姌O顆粒。
表II
實(shí)施例4表III提供了在濕法清洗過(guò)程之前和之后用過(guò)的ESC的ICPMS元素表面濃度(×1010原子/cm2)?！疤崛　笔侵钙渲袑⒒瘜W(xué)蝕刻溶液涂覆在ESC的陶瓷表面上以使表面污染物溶于溶液中的過(guò)程。然后收集溶液用于ICPMS分析。因此，可以測(cè)量初始表面污染物含量以及在濕法清洗過(guò)程之后污染物的含量和濕法清洗過(guò)程的效率。通過(guò)將提取過(guò)程重復(fù)幾次，可以確定濕法清洗過(guò)程的終點(diǎn)。由于加工晶片的背面將接觸ESC的表面，因此在晶片生產(chǎn)過(guò)程中希望ESC的表面干凈。
表III
實(shí)施例5-7表IV-VI提供了在濕法清洗過(guò)程之前和之后三種不同用過(guò)的ESC的ICPMS元素表面濃度(×1010原子/cm2)。
表IV
表V
表VI
按照表IV清洗的ESC的陶瓷表面層摻雜有鈦。
盡管已經(jīng)描述了不同的實(shí)施方案，但將理解的是本領(lǐng)域那些技術(shù)人員將明顯知道可以訴諸于改變和改進(jìn)。這些改變和改進(jìn)將被看作是處于附屬的權(quán)利要求書(shū)的權(quán)限和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.清洗可用于半導(dǎo)體基材上介電層的等離子體蝕刻的靜電卡盤(pán)的方法，該卡盤(pán)包括在蝕刻期間其上支承有半導(dǎo)體基材的陶瓷表面，該方法包括以下步驟a)將卡盤(pán)的至少陶瓷表面與異丙醇接觸；b)將卡盤(pán)的至少陶瓷表面與包含氫氟酸和硝酸混合物的稀酸性溶液和/或包含鹽酸和過(guò)氧化氫混合物的稀酸性溶液接觸；c)將卡盤(pán)的至少陶瓷表面與包含過(guò)氧化氫和氫氧化銨的堿性溶液接觸；和d)將卡盤(pán)進(jìn)行超聲波清洗；其中將污染物從卡盤(pán)的陶瓷表面上除去。
2.權(quán)利要求1的方法，其中污染物選自金屬雜質(zhì)、有機(jī)雜質(zhì)、氟化物雜質(zhì)、電極雜質(zhì)、硅顆粒、表面顆粒，和其組合。
3.權(quán)利要求2的方法，其中卡盤(pán)是先前用于在半導(dǎo)體基材上介電層的等離子體蝕刻期間支承半導(dǎo)體基材的用過(guò)的卡盤(pán)，該用過(guò)的卡盤(pán)在陶瓷表面上含有選自氟化鋁、氟化鈦和其組合的氟化物雜質(zhì)，清洗進(jìn)一步包括將卡盤(pán)的陶瓷表面與四甲基氫氧化銨接觸以除去氟化物雜質(zhì)。
4.權(quán)利要求2的方法，其中卡盤(pán)是新的或者先前用于在半導(dǎo)體基材上介電層的等離子體蝕刻期間支承半導(dǎo)體基材的用過(guò)的卡盤(pán)，該用過(guò)的卡盤(pán)含有有機(jī)雜質(zhì)，清洗用異丙醇和/或堿性溶液除去有機(jī)雜質(zhì)。
5.權(quán)利要求2的方法，其中卡盤(pán)是含有選自鐵、鉻、鎳、鉬、釩和其組合的金屬雜質(zhì)的新卡盤(pán)，清洗用堿性溶液和/或稀酸性溶液除去金屬雜質(zhì)。
6.權(quán)利要求2的方法，其中卡盤(pán)是先前用于在半導(dǎo)體基材上介電層的等離子體蝕刻期間支承半導(dǎo)體基材的用過(guò)的卡盤(pán)，該用過(guò)的卡盤(pán)含有氟化物雜質(zhì)，包括氟化鈦，清洗用堿性溶液除去氟化鈦。
7. 權(quán)利要求2的方法，其中卡盤(pán)是先前用于在半導(dǎo)體基材上介電層的等離子體蝕刻期間支承半導(dǎo)體基材的用過(guò)的卡盤(pán)，該用過(guò)的卡盤(pán)含有選自Si、SiO2和其組合的硅顆粒，清洗用稀酸性溶液除去硅顆粒。
8.權(quán)利要求7的方法，其中該稀酸性溶液包含氫氟酸和硝酸混合物，清洗用氫氟酸除去硅顆粒。
9.權(quán)利要求2的方法，其中卡盤(pán)是含有選自鎢、磷和其組合的電極雜質(zhì)，和選自鐵、鉻、鎳、鉬、釩和其組合的金屬雜質(zhì)的新卡盤(pán)；清洗用稀酸性溶液除去電極和金屬雜質(zhì)。
10.權(quán)利要求9的方法，其中該稀酸性溶液包含氫氟酸和硝酸混合物，清洗用硝酸除去電極和金屬雜質(zhì)。
11.權(quán)利要求9的方法，其中稀酸性溶液包含鹽酸和過(guò)氧化氫混合物，清洗用鹽酸和過(guò)氧化氫混合物除去電極和金屬雜質(zhì)。
12.權(quán)利要求2的方法，其中超聲波清洗將表面顆粒從陶瓷表面上除去并且除去了捕集在卡盤(pán)中的起模針孔和其他通道內(nèi)的顆粒。
13.權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包括通過(guò)用掩蔽材料和/或耐化學(xué)性帶覆蓋電觸點(diǎn)和粘合材料而保護(hù)卡盤(pán)上的電觸點(diǎn)和暴露的粘合材料。
14.權(quán)利要求1的方法，其中清洗包括在超聲波清洗期間將卡盤(pán)浸入異丙醇、堿性溶液和/或水中。
15.權(quán)利要求1的方法，其中卡盤(pán)是先前用于在半導(dǎo)體基材上介電層的等離子體蝕刻期間支承半導(dǎo)體基材的用過(guò)的卡盤(pán)，該用過(guò)的卡盤(pán)和清洗包括用擦洗墊清洗陶瓷表面。
16.權(quán)利要求15的方法，其中該擦洗墊除去了在用過(guò)的卡盤(pán)上的聚合物聚集物。
17.權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包括在清洗卡盤(pán)之前和/或之后在等離子體蝕刻室中測(cè)試卡盤(pán)的性能。
18.權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包括在清洗之前和/或之后分析陶瓷表面以確定是否在陶瓷表面上發(fā)現(xiàn)污染物。
19.權(quán)利要求1的方法，其包括在夾具中支承卡盤(pán)，陶瓷表面朝下，同時(shí)用稀酸性溶液和/或四甲基氫氧化銨擦拭陶瓷表面。
20.權(quán)利要求1的方法，其包括將卡盤(pán)的至少陶瓷表面與包含氫氟酸和硝酸混合物的稀酸性溶液以及包含鹽酸和過(guò)氧化氫混合物的稀酸性溶液接觸。
21.權(quán)利要求1的方法，其中步驟b)在步驟a)之后、步驟c)在步驟b)之后，并且步驟d)在步驟c)之后。
22.按照權(quán)利要求1的方法清洗的靜電卡盤(pán)。
全文摘要
用于清洗新的或用過(guò)的靜電卡盤(pán)的非－破壞性并且簡(jiǎn)單的方法，包括濕法清理過(guò)程，其將沉積在靜電卡盤(pán)表面上的污染物除去。
文檔編號(hào)B08B7/02GK101094733SQ200580045503
公開(kāi)日2007年12月26日 申請(qǐng)日期2005年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月1日
發(fā)明者H·什, 黃拓川, C·周, B·莫瑞爾, B·麥科米林, P·穆?tīng)柛耵? A·阿弗彥 申請(qǐng)人:蘭姆研究公司