專利名稱：使用超聲波振蕩和施加的電場對靜電卡盤的清潔的制作方法
4吏用超聲波振蕩和施加的電場對靜電卡盤的清潔
背景技術(shù)：
靜電卡盤(ESC ),半導(dǎo)體處理設(shè)備(如等離子蝕刻室)的組件， 可用于在例如4匕學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積或蝕刻反應(yīng)器中的處J里 期間的半導(dǎo)體晶片或玻璃基板(即，平面顯示器)的傳輸、承載和 /或溫度控制。ESC往往表現(xiàn)出較短的壽命而導(dǎo)致失效，例如，動態(tài) 對準(zhǔn)失效，在ESC和所支撐的基片的底側(cè)之間氦冷卻氣體大量泄漏， 分離時間增加以及基片粘到ESC或分離失敗。ESC失效的早期會導(dǎo) 致基片破損，影響產(chǎn)量，引起微粒和缺陷問題以及增加結(jié)合這種ESC 的等離子處理i殳備的持有成本。

發(fā)明內(nèi)容
提供一種清潔ESC的方法，包括將該ESC的陶瓷表面浸入介電 流體；將該ESC的陶瓷表面與導(dǎo)電表面隔開，從而該介電流體填充 :該ESC的陶資表面禾口i亥導(dǎo)電表面之間的間隙；以及4吏該介電沭u體經(jīng) 受超聲波4展蕩而同時向該ESC施加電壓。


附圖示出如這里描述的用于清潔ESC的示范性構(gòu)造。
具體實施例方式
在蝕刻過禾呈中，污染物沉積在陶瓷ESC表面。這些污染物改變 該ESC的表面特征并且導(dǎo)致早期失效，因為ESC性能極大地依賴于
ESC表面的清潔度。有機(jī)雜質(zhì)、金屬雜質(zhì)、氟化物雜質(zhì)、電極雜質(zhì)、 硅微粒、表面微粒及其組合在介電等離子蝕刻期間以及在新的ESC 制造過程中沉積在ESC表面。這樣的氟化物雜質(zhì)包括，例如，氟化 鋁、氟化鈥及其組合；這樣的金屬雜質(zhì)包括，例如，鐵、鉻、鎳、 鉬、釩及其組合；這樣的電極雜質(zhì)包括，例如鴒；以及這樣的硅凝: 粒包括，例如，Si、 Si02及其組合。令人驚奇地發(fā)現(xiàn)使用這公開的
處理新的ESC以及^f多復(fù)(recover) 4吏用過的ESC,以恢復(fù)(refresh) 該陶瓷表面。
如這里使用的，介電ESC指的是在介電蝕刻工藝(如等離子蝕 刻氧化硅和低-k材料)中使用的ESC。 一個示范性的介電ESC可包 括具有陶瓷表面的金屬基體(例如，陽極氧化的或非陽極氧化的鋁 合金)，在該表面上支撐半導(dǎo)體或基片，如晶片。舉例來說，該陶 瓷表面可包^"燒結(jié)的層狀結(jié)構(gòu)，其包"fe兩個陶瓷層(例如，大約20 英絲厚的陶資層)之間的圖案化耐火材料(例如，鴒或鉬)電極。 該層狀結(jié)構(gòu)可利用粘結(jié)材料粘結(jié)到該金屬基體，如含有硅基材料的 導(dǎo)電粉末(例如，鋁、硅等)。該金屬基體，大約1.5英寸厚，通常 包括RF和DC功率輸送(feed)、用于起才莫頂桿(lift pin)的通孔、 氦氣體通路、用于溫度控制流體循環(huán)的通道、溫度傳感器裝置等。
ESC通常是庫侖或Johnsen-Rahbek類型。庫侖類型ESC使用具有 更高電阻的介電表面層以產(chǎn)生庫侖靜電力。Johnsen-Rahbek類型 ESC,對于較低的施加電壓其往往提供更高的靜電夾緊力，使用較 低電阻的介電表面層，如摻雜例如1102的A1203 。
根據(jù)一個實施方式，Johnsen-Rahbek類型ESC的該陶瓷介電層 可包括94%八1203、 4%Si02、 1。/oTi02以及l(fā)。/oCa0,以及孩i量MgO、 Si、 Ti、 Ca以及Mg。才艮據(jù)另一個實施方式，對于庫侖類型ESC，該 陶瓷介電層可包4舌大于或等于99%的八1203。因此，耳又決于該陶瓷
層的成分，如Ti, Si， Mg以及Ca的元素不^y〉開的清潔工藝^人為是 待去除污染物。相反，污染物如金屬微粒和電極微粒(例如，鴒或 鉬)被公開的清潔工藝優(yōu)先從該ESC表面去除。
污染物如，例力o,有才幾雜質(zhì)，金屬雜質(zhì)以及電才及雜質(zhì)會在專斤的 ESC上形成而污染物，如有4幾雜質(zhì)、氟化物雜質(zhì)以及硅樣i粒，會在 介電蝕刻過程中沉積在所使用的ESC的陶乾表面。
^是供一種清潔ESC的方法，包括該ESC的陶瓷表面浸入介電流 體；將該ESC的陶瓷表面與導(dǎo)電表面隔開，從而該介電流體填充該 ESC的陶資表面和該導(dǎo)電表面之間的間隙；以及使該介電流體經(jīng)受 超聲波振蕩而同時向該ESC施力口電壓。
優(yōu)選地向該介電流體施加25-200W/力口侖的超聲波能量。該介電 流體經(jīng)受超聲波才展蕩而同時向該ESC施加電壓的時間優(yōu)選為15-120 分鐘。該電壓可以是例如125-500V的直流，優(yōu)選地是反向的，或者 該電壓可以是例如30-90Hz的交流，優(yōu)選i也大約60Hz。該ESC的陶 瓷表面優(yōu)選地與該導(dǎo)電表面隔開5-200jim,更優(yōu)選地25nm,以及施 加的該電壓優(yōu)選該ESC的陶瓷表面和該導(dǎo)電表面之間的間隙中產(chǎn)生 10-15MV/m的電場。該導(dǎo)電表面的4黃向尺寸優(yōu)選大于該ESC，以及 優(yōu)選是平的，以便在該ESC的陶瓷表面和該導(dǎo)電表面的間隙中產(chǎn)生 均一的電場。
該方法可進(jìn)一步包4舌至少4等該ESC的陶資表面懸在去離子水 中，以及使這個水經(jīng)受超聲波振蕩，利用去離子水沖洗該ESC,和/ 或優(yōu)選在120°C烘烤該ESC4爭續(xù)1小時。優(yōu)選地清潔該ESC的面向下 的ESC的陶瓷表面。該方法優(yōu)選地從該ESC的陶瓷表面去除污染物 樣吏粒。尤其是，發(fā)現(xiàn)該方法可以最有效地乂人該ESC的陶乾表面去除 平均直徑小于該ESC的陶瓷表面與該導(dǎo)電表面間距的污染物微粒，
以及具體地，從該ESC的陶瓷表面去除平均直徑大約5-1 Opm的污染 物微粒。更小的污染物孩i粒也可/人該ESC的陶乾表面去除。
實施例
下面提供的清潔工藝，可用來清潔新的和用過的ESC,是說明 性的而不是限制。為了建立確定該清潔工藝的效果的基準(zhǔn)，在清潔 之前，將兩個石圭晶片以-猙電方式夾緊在ESC上而不蝕刻該晶片。該 ESC之前用來在介電蝕刻過程中夾緊晶片。由于該ESC是用過的， 該ESC的陶瓷表面已經(jīng)暴露于等離子。所以，該ESC的陶瓷表面被 污染物微粒高度污染，這些微粒有待通過清潔去除。
才艮據(jù)附圖，為了減少在該清潔工藝中^f吏用的介電流體量，塑料 箱10可設(shè)置在超聲波箱20內(nèi)，該超聲波箱包含大約4.7加侖的去離子 水30，從而在兩個箱之間有去離子水。該超聲波箱20通常是不銹鋼 并且具有超聲波傳送器40 (其電源未示)。導(dǎo)電金屬板50，橫向尺 寸大于該ESC 60并且大約0.5"厚，可設(shè)置在該塑料箱10的底部?；?者，具有平底面的導(dǎo)電箱可用來取代底部包含導(dǎo)電金屬板50的塑料 箱IO。大約25pm的剝除帶(strips of tape )(未示)施加到該導(dǎo)電金 屬板50。因此，該存在于該ESC60外圍的剝除帶作為將該導(dǎo)電金屬 ^反50與該ESC 60的陶瓷表面70隔開的間隔物，其面向下i殳置在該塑 料箱10中，從而該ESC60的陶瓷表面70高出該導(dǎo)電金屬板50。如果 需要，該ESC60可以懸起，從而將該ESC60的陶瓷表面70與該導(dǎo)電 金屬^反50隔開。
將大約1.5"的介電流體80 (例如3M頂，St. Paul, MN出售的 FluorinertTM)添加到該塑料箱10,以^更覆蓋該ESC 60的陶資表面70， 而保持該ESC電才及90在該介電流體80外面。由于為了減少介電流體 80的量而^f吏用該超聲波箱20內(nèi)的塑并牛箱10，所以該塑并牛箱IO可以去
掉而是將該介電流體80直接設(shè)在具有導(dǎo)電的、優(yōu)選平底面的超聲波 箱中，或者設(shè)在底部具有導(dǎo)電金屬板的超聲波箱內(nèi)。
250V的直流電壓通過高壓電源IOO施力。在該ESC電4及90以及大 約300W的超聲波功率施加在該水中，其對應(yīng)約64W/加侖。在大約 30分鐘后，反轉(zhuǎn)施加到該ESC電極90的電壓。在大約又30分鐘后， 切斷到該ESC電極90的電壓，該超聲波功率關(guān)閉，將該塑料箱10從 該超聲波箱20去除，以及該ESC 60的陶覺表面70懸在該超聲波箱20 的水中，與該超聲波箱20底部的間隙大約1",并且該ESC60的陶乾 表面70面向下?？上蛩┘哟蠹s300W的超聲波功率大約30分鐘。 該ESC在去離子水中沖洗并且在120 。C烘烤1小時。
盡管描述了各種實施方式，可以理解的是可以采耳又多種變化和 修改，這些對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。這樣的變化和 修改認(rèn)為是在所附權(quán)利要求的權(quán)界和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種清潔靜電卡盤的方法，包括將該靜電卡盤的陶瓷表面浸入介電流體；將該靜電卡盤的陶瓷表面與導(dǎo)電表面隔開，從而該介電流體填充該靜電卡盤的陶瓷表面和該導(dǎo)電表面之間的間隙；以及使該介電流體經(jīng)受超聲波振蕩而同時向該靜電卡盤施加電壓。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括使該介電流體經(jīng)受超聲波振 蕩而同時向該靜電卡盤施加電壓持續(xù)15-120分鐘。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該施加電壓包括向該靜電卡 盤施力口直;危電壓。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中該施加電壓包括向該靜電卡 盤施加125-500V直流電壓。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中該施加電壓包括反轉(zhuǎn)施加到 該,爭電卡盤的直流電壓。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括清潔具有面向下的陶瓷表面 的靜電卡盤。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該施加電壓包括向該靜電卡 盤施力口交;危電壓。
8. 才艮據(jù)4又利要求6所述的方法，其中該施加電壓包4舌向該靜電卡 盤施加大約60Hz的交流電壓。
9. 才艮據(jù)一又利要求1所述的方法，其中該施加電壓包4舌由施加電壓 只于該省爭電卡盤產(chǎn)生10-15MV/m的電場。
10. 才艮據(jù)坤又利要求1所述的方法，其中4吏該介電流體經(jīng)受超聲波#展 蕩而同時向該靜電卡盤施加電壓對于從該靜電卡盤.的陶瓷表 面去除污染物孩i粒是有效的。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使該介電流體經(jīng)受超聲波振 蕩而同時向該靜電卡盤施加電壓對于從該靜電卡盤的陶瓷表 面去除平均直4圣大約5-lOpm的污染物孩M立是有歲文的。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使該介電流體經(jīng)受超聲波振 蕩包4舌向該介電流體施加25-200W/加侖的超聲波功率。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括乂人該介電流體移除該靜電卡盤和至少將該靜電卡盤的陶 瓷表面懸在去離子水中；以及使該水經(jīng)受超聲波振蕩。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括從該介電流體移除該 靜電卡盤和用去離子水沖洗該靜電卡盤。
15. 才艮據(jù)誶又利要求1所述的方法，進(jìn)一 步包4舌乂人該介電流體移除該 靜電卡盤并且烘烤該靜電卡盤。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該隔開包括將該靜電卡盤的 陶瓷表面與該導(dǎo)電表面隔開5-200pm。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該隔開包括將該靜電卡盤的 陶瓷表面與該導(dǎo)電表面隔開大約25(im。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該導(dǎo)電表面的橫向尺寸大于 該靜電卡盤。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該導(dǎo)電表面是平的
20. —種根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法清潔的靜電卡盤。
全文摘要
提供一種清潔ESC的方法，包括該ESC的陶瓷表面浸入介電流體；將該ESC的陶瓷表面與導(dǎo)電表面隔開，從而該介電流體填充該ESC的陶瓷表面和該導(dǎo)電表面之間的間隙；以及使該介電流體經(jīng)受超聲波振蕩而同時向該ESC施加電壓。
文檔編號B08B3/12GK101360567SQ200680048533
公開日2009年2月4日 申請日期2006年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月23日
發(fā)明者羅伯特·J·斯蒂格 申請人:朗姆研究公司