专利名称：使用超声波振荡和施加的电场对静电卡盘的清洁的制作方法
4吏用超声波振荡和施加的电场对静电卡盘的清洁
背景技术：
静电卡盘(ESC ),半导体处理设备(如等离子蚀刻室)的组件， 可用于在例如4匕学气相沉积、物理气相沉积或蚀刻反应器中的处J里 期间的半导体晶片或玻璃基板(即，平面显示器)的传输、承载和 /或温度控制。ESC往往表现出较短的寿命而导致失效，例如，动态 对准失效，在ESC和所支撑的基片的底侧之间氦冷却气体大量泄漏， 分离时间增加以及基片粘到ESC或分离失败。ESC失效的早期会导 致基片破损，影响产量，引起微粒和缺陷问题以及增加结合这种ESC 的等离子处理i殳备的持有成本。
发明内容
提供一种清洁ESC的方法，包括将该ESC的陶瓷表面浸入介电 流体；将该ESC的陶瓷表面与导电表面隔开，从而该介电流体填充 :该ESC的陶资表面禾口i亥导电表面之间的间隙；以及4吏该介电沭u体经 受超声波4展荡而同时向该ESC施加电压。
附图示出如这里描述的用于清洁ESC的示范性构造。
具体实施例方式
在蚀刻过禾呈中，污染物沉积在陶瓷ESC表面。这些污染物改变 该ESC的表面特征并且导致早期失效，因为ESC性能极大地依赖于
ESC表面的清洁度。有机杂质、金属杂质、氟化物杂质、电极杂质、 硅微粒、表面微粒及其组合在介电等离子蚀刻期间以及在新的ESC 制造过程中沉积在ESC表面。这样的氟化物杂质包括，例如，氟化 铝、氟化钬及其组合；这样的金属杂质包括，例如，铁、铬、镍、 钼、钒及其组合；这样的电极杂质包括，例如鴒；以及这样的硅凝: 粒包括，例如，Si、 Si02及其组合。令人惊奇地发现使用这公开的
处理新的ESC以及^f多复(recover) 4吏用过的ESC,以恢复(refresh) 该陶瓷表面。
如这里使用的，介电ESC指的是在介电蚀刻工艺(如等离子蚀 刻氧化硅和低-k材料)中使用的ESC。 一个示范性的介电ESC可包 括具有陶瓷表面的金属基体(例如，阳极氧化的或非阳极氧化的铝 合金)，在该表面上支撑半导体或基片，如晶片。举例来说，该陶 瓷表面可包^"烧结的层状结构，其包"fe两个陶瓷层(例如，大约20 英丝厚的陶资层)之间的图案化耐火材料(例如，鴒或钼)电极。 该层状结构可利用粘结材料粘结到该金属基体，如含有硅基材料的 导电粉末(例如，铝、硅等)。该金属基体，大约1.5英寸厚，通常 包括RF和DC功率输送(feed)、用于起才莫顶杆(lift pin)的通孔、 氦气体通路、用于温度控制流体循环的通道、温度传感器装置等。
ESC通常是库仑或Johnsen-Rahbek类型。库仑类型ESC使用具有 更高电阻的介电表面层以产生库仑静电力。Johnsen-Rahbek类型 ESC,对于较低的施加电压其往往提供更高的静电夹紧力，使用较 低电阻的介电表面层，如掺杂例如1102的A1203 。
根据一个实施方式，Johnsen-Rahbek类型ESC的该陶瓷介电层 可包括94%八1203、 4%Si02、 1。/oTi02以及l。/oCa0,以及孩i量MgO、 Si、 Ti、 Ca以及Mg。才艮据另一个实施方式，对于库仑类型ESC，该 陶瓷介电层可包4舌大于或等于99%的八1203。因此，耳又决于该陶瓷
层的成分，如Ti, Si， Mg以及Ca的元素不^y〉开的清洁工艺^人为是 待去除污染物。相反，污染物如金属微粒和电极微粒(例如，鴒或 钼)被公开的清洁工艺优先从该ESC表面去除。
污染物如，例力o,有才几杂质，金属杂质以及电才及杂质会在專斤的 ESC上形成而污染物，如有4几杂质、氟化物杂质以及硅樣i粒，会在 介电蚀刻过程中沉积在所使用的ESC的陶乾表面。
^是供一种清洁ESC的方法，包括该ESC的陶瓷表面浸入介电流 体；将该ESC的陶瓷表面与导电表面隔开，从而该介电流体填充该 ESC的陶资表面和该导电表面之间的间隙；以及使该介电流体经受 超声波振荡而同时向该ESC施力口电压。
优选地向该介电流体施加25-200W/力口仑的超声波能量。该介电 流体经受超声波才展荡而同时向该ESC施加电压的时间优选为15-120 分钟。该电压可以是例如125-500V的直流，优选地是反向的，或者 该电压可以是例如30-90Hz的交流，优选i也大约60Hz。该ESC的陶 瓷表面优选地与该导电表面隔开5-200jim,更优选地25nm,以及施 加的该电压优选该ESC的陶瓷表面和该导电表面之间的间隙中产生 10-15MV/m的电场。该导电表面的4黄向尺寸优选大于该ESC，以及 优选是平的，以便在该ESC的陶瓷表面和该导电表面的间隙中产生 均一的电场。
该方法可进一步包4舌至少4等该ESC的陶资表面悬在去离子水 中，以及使这个水经受超声波振荡，利用去离子水冲洗该ESC,和/ 或优选在120°C烘烤该ESC4争续1小时。优选地清洁该ESC的面向下 的ESC的陶瓷表面。该方法优选地从该ESC的陶瓷表面去除污染物 樣吏粒。尤其是，发现该方法可以最有效地乂人该ESC的陶乾表面去除 平均直径小于该ESC的陶瓷表面与该导电表面间距的污染物微粒，
以及具体地，从该ESC的陶瓷表面去除平均直径大约5-1 Opm的污染 物微粒。更小的污染物孩i粒也可/人该ESC的陶乾表面去除。
实施例
下面提供的清洁工艺，可用来清洁新的和用过的ESC,是说明 性的而不是限制。为了建立确定该清洁工艺的效果的基准，在清洁 之前，将两个石圭晶片以-狰电方式夹紧在ESC上而不蚀刻该晶片。该 ESC之前用来在介电蚀刻过程中夹紧晶片。由于该ESC是用过的， 该ESC的陶瓷表面已经暴露于等离子。所以，该ESC的陶瓷表面被 污染物微粒高度污染，这些微粒有待通过清洁去除。
才艮据附图，为了减少在该清洁工艺中^f吏用的介电流体量，塑料 箱10可设置在超声波箱20内，该超声波箱包含大约4.7加仑的去离子 水30，从而在两个箱之间有去离子水。该超声波箱20通常是不锈钢 并且具有超声波传送器40 (其电源未示)。导电金属板50，横向尺 寸大于该ESC 60并且大约0.5"厚，可设置在该塑料箱10的底部。或 者，具有平底面的导电箱可用来取代底部包含导电金属板50的塑料 箱IO。大约25pm的剥除带(strips of tape )(未示)施加到该导电金 属板50。因此，该存在于该ESC60外围的剥除带作为将该导电金属 ^反50与该ESC 60的陶瓷表面70隔开的间隔物，其面向下i殳置在该塑 料箱10中，从而该ESC60的陶瓷表面70高出该导电金属板50。如果 需要，该ESC60可以悬起，从而将该ESC60的陶瓷表面70与该导电 金属^反50隔开。
将大约1.5"的介电流体80 (例如3M顶，St. Paul, MN出售的 FluorinertTM)添加到该塑料箱10,以^更覆盖该ESC 60的陶资表面70， 而保持该ESC电才及90在该介电流体80外面。由于为了减少介电流体 80的量而^f吏用该超声波箱20内的塑并牛箱10，所以该塑并牛箱IO可以去
掉而是将该介电流体80直接设在具有导电的、优选平底面的超声波 箱中，或者设在底部具有导电金属板的超声波箱内。
250V的直流电压通过高压电源IOO施力。在该ESC电4及90以及大 约300W的超声波功率施加在该水中，其对应约64W/加仑。在大约 30分钟后，反转施加到该ESC电极90的电压。在大约又30分钟后， 切断到该ESC电极90的电压，该超声波功率关闭，将该塑料箱10从 该超声波箱20去除，以及该ESC 60的陶覺表面70悬在该超声波箱20 的水中，与该超声波箱20底部的间隙大约1",并且该ESC60的陶乾 表面70面向下。可向水施加大约300W的超声波功率大约30分钟。 该ESC在去离子水中冲洗并且在120 。C烘烤1小时。
尽管描述了各种实施方式，可以理解的是可以采耳又多种变化和 修改，这些对本领域的技术人员来说是显而易见的。这样的变化和 修改认为是在所附权利要求的权界和范围内。
权利要求
1.一种清洁静电卡盘的方法，包括将该静电卡盘的陶瓷表面浸入介电流体；将该静电卡盘的陶瓷表面与导电表面隔开，从而该介电流体填充该静电卡盘的陶瓷表面和该导电表面之间的间隙；以及使该介电流体经受超声波振荡而同时向该静电卡盘施加电压。
2. 根据权利要求1所述的方法，包括使该介电流体经受超声波振 荡而同时向该静电卡盘施加电压持续15-120分钟。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中该施加电压包括向该静电卡 盘施力口直;危电压。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中该施加电压包括向该静电卡 盘施加125-500V直流电压。
5. 根据权利要求3所述的方法，其中该施加电压包括反转施加到 该,争电卡盘的直流电压。
6. 根据权利要求1所述的方法，包括清洁具有面向下的陶瓷表面 的静电卡盘。
7. 根据权利要求1所述的方法，其中该施加电压包括向该静电卡 盘施力口交;危电压。
8. 才艮据4又利要求6所述的方法，其中该施加电压包4舌向该静电卡 盘施加大约60Hz的交流电压。
9. 才艮据一又利要求1所述的方法，其中该施加电压包4舌由施加电压 只于该省争电卡盘产生10-15MV/m的电场。
10. 才艮据坤又利要求1所述的方法，其中4吏该介电流体经受超声波#展 荡而同时向该静电卡盘施加电压对于从该静电卡盘.的陶瓷表 面去除污染物孩i粒是有效的。
11. 根据权利要求1所述的方法，其中使该介电流体经受超声波振 荡而同时向该静电卡盘施加电压对于从该静电卡盘的陶瓷表 面去除平均直4圣大约5-lOpm的污染物孩M立是有岁文的。
12. 根据权利要求1所述的方法，其中使该介电流体经受超声波振 荡包4舌向该介电流体施加25-200W/加仑的超声波功率。
13. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括乂人该介电流体移除该静电卡盘和至少将该静电卡盘的陶 瓷表面悬在去离子水中；以及使该水经受超声波振荡。
14. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括从该介电流体移除该 静电卡盘和用去离子水冲洗该静电卡盘。
15. 才艮据谇又利要求1所述的方法，进一 步包4舌乂人该介电流体移除该 静电卡盘并且烘烤该静电卡盘。
16. 根据权利要求1所述的方法，其中该隔开包括将该静电卡盘的 陶瓷表面与该导电表面隔开5-200pm。
17. 根据权利要求1所述的方法，其中该隔开包括将该静电卡盘的 陶瓷表面与该导电表面隔开大约25(im。
18. 根据权利要求1所述的方法，其中该导电表面的横向尺寸大于 该静电卡盘。
19. 根据权利要求1所述的方法，其中该导电表面是平的
20. —种根据权利要求1所述的方法清洁的静电卡盘。
全文摘要
提供一种清洁ESC的方法，包括该ESC的陶瓷表面浸入介电流体；将该ESC的陶瓷表面与导电表面隔开，从而该介电流体填充该ESC的陶瓷表面和该导电表面之间的间隙；以及使该介电流体经受超声波振荡而同时向该ESC施加电压。
文档编号B08B3/12GK101360567SQ200680048533
公开日2009年2月4日 申请日期2006年12月11日 优先权日2005年12月23日
发明者罗伯特·J·斯蒂格 申请人:朗姆研究公司