等离子体反应室用硅部件的制作方法

专利名称：等离子体反应室用硅部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及加工半导体材料的等离子体反应室用硅部件。本发明还涉及生产和使用硅部件的工艺。
背景技术：
在半导体材料加工领域，真空处理室被用于材料的蚀刻和基体上材料的化学气相沉积(CVD)。使处理气体流入加工室，同时对处理气体施加能量，例如射频(RF)场，以便产生等离子体。
图1中表示了在共同转让的美国专利No.6376385中公开的单晶片蚀刻机用组合件中的上电极(或“喷头式电极”)10。上电极10通常和静电卡盘一起使用，静电卡盘包括下电极(未示出)，在上电极10下面，晶片支承在下电极上。
电极组合件是必须定期更换的可消耗件。由于电极组合件被固定在温度控制元件上，为了便于更换，上电极10的外缘的上表面接合到支承环12上。支承环12的外法兰由夹圈16夹紧到具有水冷通道13的温度控制元件14上。通过进水/出水口13a、13b，水在冷却通道13中循环。等离子体约束环17环绕上电极10。等离子体约束环17固定到介电圆环18上，介电圆环18固定在介电外壳18a上。等离子体约束环17引起反应器中的压差，并增大反应室壁和等离子体之间的电阻，从而把等离子体集中到上电极10和下电极之间。
来自气源的处理气体通过温度控制元件14中的开孔20，被提供给上电极10。处理气体被散布通过一个或多个挡板22，并经过上电极10中的气体流动通道(未示出)，从而把处理气体分散到反应室24中。为了增强从上电极10到温度控制元件14的热传导，可供给处理气体填充温度控制元件14和支承环12的相对表面之间的空隙。另外，与圆环18或约束环17中的气体通道(未示出)相连的气体通道27允许在反应室24中监视压力。为了在温度控制元件14和支承环12之间的压力下保持处理气体，在支承环12的一个表面和元件14的相对表面之间设置密封垫28，在支承环12的上表面和元件14的相对表面之间设置密封垫29。为了保持反应室24中的真空环境，在元件14和元件18b之间，在元件18b和外壳18a之间设置另外的密封垫30、32。
在这种平行板等离子体反应器中，待加工的晶片放置在下电极上，在下电极和平行于下电极的上电极之间产生RF等离子体。上电极由石墨制成。但是，如美国专利No.6376977中所述，在等离子体蚀刻过程中，石墨上电极的微粒会掉落到反应室中正在加工的晶片上，从而污染所述晶片。
另外，还用单晶硅材料制成平行板等离子体反应器的上电极。但是，如美国专利No.6376977中所述，在上电极的制造过程中，重金属杂质会附着于单晶硅上。当随后在半导体器件加工中，使用由单晶硅材料制成的上电极时，金属杂质会导致污染问题。
美国专利No.5993597公开由于等离子体蚀刻期间，电极表面上的应力和微裂纹的缘故，用硅制成的等离子体蚀刻电极会产生尘埃。
考虑到加工半导体材料的高纯净度要求，需要金属杂质含量降低，并且能够减少加工过程中由这种金属杂质导致的半导体材料的污染的半导体加工设备的部件，例如电极。

发明内容
提供供半导体加工设备之用的硅部件。所述硅部分降低了在硅中具有高移动性的金属杂质的浓度。所述硅部件可用在等离子体加工室中，以便降低，最好使半导体加工过程中，由这样的金属杂质引起的半导体基体的污染达到最小。
生产硅部件的方法的一个优选实施例包括从硅材料切下硅板。在切割过程中，金属杂质附着于硅板的切割面上。至少处理硅板的切割面，以便从硅板除去金属杂质。
金属杂质可包括在硅中移动性高的金属。金属杂质主要来源于用于从硅材料切下硅板的切割工具。最好在金属杂质获得足以从硅板的切割面迁移到切割面区域之外的足够时间之前，处理硅板。所述处理除去包含在切割面区域中的金属杂质。在优选实施例中，硅板的切割面上的金属杂质的浓度可被降低到较低水平。
在一个优选实施例中，硅部件是硅电极或硅电极组合件。在另一优选实施例中，硅电极用在半导体加工设备的喷头(showerhead)中。


结合附图，根据下面的详细说明，将更易于理解本发明的优选实施例，其中图1是图解说明喷头式电极组合件的一个实施例的横截面图。
图2是图解说明包括平面硅电极的电极组合件的一个实施例的横截面图。
图3图解说明阶梯式硅电极的一个实施例。
图4是图解说明包括图3中所示的阶梯式电极的平行板等离子体设备的横截面图。
具体实施例方式
提供适合于供半导体加工设备使用的硅部件。硅部件包含低含量的金属，所述金属是硅中的无意引入的杂质。这样的金属杂质是不希望的，因为它们会影响硅部件的性能，以及在半导体材料加工中，污染半导体基体。
在一个优选实施例中，硅部件是硅电极。在另一优选实施例中，硅部件设置在硅电极组合件中。可制成的其它例证硅部件包括用在等离子体反应室中的圆环。如下所述，通过对硅坯料切片，并处理切片，从而显著降低切片中的金属杂质含量，可制成这样的硅部件。
通过利用切割工具，从硅材料切割硅板，制成硅部件。切割工具包括切割中，与硅材料接触的外金属面。例如，切割工具可以是钢丝锯，所述钢丝锯包括具有金属涂层的金属刀片。切割中，由于磨损，金属涂层中包含的金属会从刀片上除去，并附着于硅板的一个或多个表面上。
铜和铜合金是用于形成用于切割硅材料的钢丝锯的刀片的金属外涂层的例证材料。包含铜和锌的黄铜已被用作钢丝锯刀片中的涂层。例如，黄铜外涂层被涂覆在钢丝锯刀片中的含铁材料，例如钢上。如同在M.B.Shabani等的题为“SIMOX Side or Polysilicon Backside which is theStronger Gettering Side for the Metal Impurities”(Proceedings of theSeventh International Symposium on Silicon-On-Insulator Technologyand Devices，The Electrochemical Society，Inc.，Vol.96-3，第162-175页(19996))的出版物中所述，借助扩散，铜在硅中具有高迁移性(mobility)。对于在硅中扩散来说，铜具有低的活化焓，从而即使在低温下，也能够在硅晶体中移动。从而，在高温和低温下，铜能够在硅晶体块中快速扩散。另外，铜能够向外扩散到硅表面，并在从高温冷却硅的过程中，积聚在所述表面上。在室温下也会发生这种积聚。铜污染是高纯度p型和n型硅晶片的制造中的一个问题。
除了铜之外，在硅中具有高移动性的其它金属包括锌、钛、钒、铬、锰、铁、钴和镍。碱金属，例如钠，也具有高移动性。参见W.R.Runyan和K.E.Bean，Semiconductor Integrated Circuit Processing Technology，Addison Wesley，第414-415页(1994)。这些金属会在硅中产生深电子状态，从而降低硅器件的性能。参见C.R.M.Grovenor，MicroelectronicMaterials，Institute of Physics Publishing，第28-32页(1994)。
发明人发现用于从硅材料切割硅板的切割工艺会导致金属杂质附着于硅板的一个或多个表面。这些金属起源于切割工具的磨损。包含在切割工具中的金属杂质可包括铜和铁，以及在硅中具有高移动性的其它金属。切割工艺中使用的冷却剂和浆料也会引入金属杂质。由于它们的高移动性的缘故，在低温和高温下，这些金属会很快扩散到硅块中。发明人发现除非在完成切割工艺后的足够短的时间内，从硅板的表面除去这些金属，否则金属会从表面扩散到硅材料的内部。随后，金属会从硅块移往并积聚在硅板表面。从而，当把硅电极板制成电极组合件，并在半导体材料加工中用在等离子体反应器中时，等离子体环境会从硅电极板除去电极的暴露表面中的金属杂质。除去的金属杂质会污染在等离子体反应室中加工的晶片。
发明人还发现一旦铜和/或其它类似的可移动金属迁移到硅电极板的表面之外，即使稍后处理硅电极板的表面，以除去积聚在硅表面的金属杂质，这种处理也不能令人满意地除去存在于表面区之外的硅块中的金属杂质。从而，存在于硅块中的金属杂质会继续从硅块迁移到硅表面并积聚在硅表面，从而形成在等离子体加工中，会污染半导体基体的金属杂质的连续源。
Richard L.Lane，Chapter 4，“Silicon Wafer Preparation”(WilliamC.O′Mara等编辑的Handbook of Semiconductor Silicon Technology，Noyes，1990)描述了硅晶片预加工工艺。这些工艺通过把硅晶体切成晶片，随后对晶片进行热处理以使电阻系数标准化，切割晶片。这些工艺包括在对晶片进行热处理之后进行的晶片蚀刻步骤。蚀刻步骤使用化学蚀刻剂除去晶片的受损表面层。但是，蚀刻步骤不能除去由于切片而在晶片表面上产生的金属杂质。从而，蚀刻后保留在晶片中的金属杂质会形成污染源。
发明人发现在完成切割操作之后，利用浸洗和表面活性剂溶液，清洗切片后的硅电极板的已知清洗技术不能令人满意地从硅电极板的表面区除去附着的金属杂质，例如铜和类似的可移动金属。事实上，即使在从硅材料切下硅电极板之后立即进行这样的清洗技术，也不能令人满意地除去金属杂质，因为这样的清洗技术不能从硅电极板表面完全除去附着的金属。从而，在清洗之后，保留在硅板表面上或附近的铜和其它可移动性较高的金属杂质会扩散到硅电极板中。当表面被污染的硅电极板被加温到高温时，例如在硅板的退火过程中，或者在熔合硅板与支承件从而形成电极组合件的过程中，这种扩散被增强。在从高温冷却硅电极板的过程中，金属杂质会从硅电极板主体部分迁移到硅电极板的表面区。从而，由于硅电极板中金属杂质的存在，用硅电极板生产的电极的质量不一致。
另外，在晶片的等离子体加工过程中，残留的金属杂质会从电极被除去，从而污染晶片，如上所述。于是，用受污染的晶片制造的硅器件不能具有令人满意的性能。例如，已报道在硅太阳能电池中，铜、铬、铁、钛和钒是“寿命杀手”杂质，并且对于10％的器件效率来说，最大容许浓度水平从约1013～1015原子/立方厘米，并且在高于约10ppb(10亿分之)的浓度下，应从硅材料中除去。参见C.R.M.Grovenor，Microelectronic Materials，第452-453页。因此，硅电极板最好包含低浓度的这些金属，以致金属不会被引入用于形成这种硅器件的硅基体中。
发明人发现通过把预制(dummy)半导体晶片放置在反应室中并操纵等离子体反应器，调节反应室，不能令人满意地从硅电极板中除去在硅中快速扩散的铜及其它金属。其原因在于金属杂质位于电极的硅本体中，在使用电极加工基体的过程中，会持续不断地扩散到电极的暴露表面。
鉴于上述发现，提供生产金属杂质含量低的硅电极的工艺，所述金属杂质的特征在于在硅中的移动性高，并且是硅电极和硅基体，例如半导体晶片中的不良杂质。硅电极可被用于在半导体加工设备，例如等离子体蚀刻室和等离子体沉积室中形成降低的金属杂质水平。
图2图解说明硅电极组合件40的一个例证实施例。硅电极组合件40包括结合在支承环44，例如石墨或碳化硅支承环上的导电硅电极(或硅板)42。硅电极42最好是平直的，不过其厚度也可不均匀。例如，在一些实施例中，硅电极42的厚度约为1/4英寸。如果需要，电极可更厚。厚电极可约为0.3～1英寸厚。硅电极组合件40最好是配备多个间隔一定距离的排气通道的喷头式电极。通道具有适合于以所需的流速和分布，把处理气体送入加工室中的大小和小孔图案。电极可以是供电的电极或者接地的电极。处理气体可由硅电极组合件40激发，以便反应室中，在硅电极组合件下方形成等离子体。
借助任何恰当的结合材料(bonding material)，可把硅电极42和支承环44结合(bond)在一起。最好，利用弹性材料，把硅电极42和支承环44结合在一起。结合工艺最好是如共同转让的美国专利No.6376385中所述的工艺。例如，弹性接合处(elastomeric joint)可包括与真空环境相容，并且在等离子体加工期间产生的高温下抗热降解的恰当聚合材料。
硅电极42和支承件44的配合面可以是平面或者非平面。另一方面，可勾画所述配合面的轮廓，以便形成互锁和/或自对准结构。
为了实现良好质量的弹性接合，在把结合材料应用于配合面之前，最好硬化弹性体结合材料。例如，可在室温或高温下，在真空环境中使弹性结合材料经受振动。
弹性结合材料可被应用于硅电极42和支承件44的至少一个配合面。在应用结合材料之后，可硬化结合材料。通过压紧配合面，可装配硅电极42和支承件44，并且在结合过程中，可在接合处施加压力。
可在任意适当的温度和在任意恰当的环境下，固化弹性结合物。例如，可把电极组合件40放置在烘箱中，并加热到能够加速结合物的固化，而不会在硅电极或支承件中引起过分的热应力的温度。对于上述电极和支承件来说，最好保持低于60℃，例如45～50℃的温度恰当的时间，例如3～5小时。在结合物被固化，从而形成弹性接合点之后，冷却电极组合件。
图3图解说明了硅电极(或电极板)50的另一例证实施例。如同在共同转让的美国专利No.6391787中所述，硅电极50包括上表面52和包括一个台阶56的下表面54，该专利作为参考整体包含于此。设置台阶56，以便控制在等离子体加工过程中，邻近暴露的下表面54形成的等离子体的密度。硅电极50的厚度约为0.25英寸或0.33英寸或更大。
图4图解说明安装在平行板等离子体加工设备60中的硅电极50。等离子体加工设备60包括基体支承件62，布置在基体支承件62上的静电卡盘(chuck)64，支承在静电卡盘上的基体66，例如半导体晶片，以及边缘环68。
下面说明产生硅电极和硅电极组合件的例证方法。从硅材料切下硅板。硅材料最好是单晶硅材料，所述单晶硅材料具有均匀磨损，从而增大寿命的能力，并且还能够在最少或无微粒性能的情况下工作。硅材料可以是掺杂或非掺杂材料。例如，硅材料可掺杂硼、磷或任意其它恰当的掺杂剂，以便提供所需的电性质。硅板的晶体取向不受限制，硅电极可具有(100)、(111)或(110)晶面。
最好通过借助研磨切割(abrasive cutting)，切割单晶硅坯料，从而形成单晶硅板，来产生硅电极。切片工艺一般利用切割刀片。例如，切割刀片可包含钢，钢外面具有黄铜涂层。在硅坯料的切片过程中，由于磨损的缘故，涂层可从刀片被除去。切割中通常使用的冷却剂、润滑剂和浆料也可引起从刀片去除金属，以及引入杂质。去除的金属会附着于硅板的一个或多个表面上，尤其是切割过程中，直接接触刀片的切割表面上。
如上所述，硅板的任意表面上，金属杂质，例如铜的存在是不希望的，因为这样的金属是污染源，会降低硅板的质量。另外，当硅板被装入硅电极组合件中，并在半导体加工中，在等离子体反应器中使用时，金属杂质形成在等离子体反应器中加工的半导体基体的污染源。因此，最好在切割后，把硅板表面上的金属杂质的含量降低到合乎需要的低水平，以便克服这些问题。
通过在金属获得足以过深地扩散到硅本体(bulk)中的足够时间之前，处理硅板，消除硅板的一个或多个表面上的金属杂质，能够解决金属污染的问题。最好在完成切片操作之后，金属杂质基本上位于硅板的表面区域内的时候，从硅板除去金属杂质。通过处理硅板，以除去至少包括表面区的一部分，从而除去包含在表面区中的金属杂质，减轻稍后在半导体加工过程中，迁移到硅板表面，形成被加工的半导体晶片的污染源的金属杂质的问题。
因此，由于固态扩散是取决于时间的过程，因此最好在从硅材料，例如硅坯料切下硅板之后，立即进行处理步骤。最好在铜和/或在硅中具有与铜类似的移动性的其它金属杂质获得足以扩散到硅板的表面区域之外，并到达金属杂质的去除成为问题的深度的足够时间之前，进行所述处理。除铜之外的所述其它金属可包括锌、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍等中的一个或多个，取决于用于切割硅板的切割工具的成分，以及切片过程中，其它次要杂质源的存在。其它金属杂质可包括碱金属，例如包括钙、钾和钠。由于铜在硅中具有很高的移动性，因此处理硅板，充分除去存在于表面区域中的铜也能够有效地除去在硅中具有和铜一样高的移动性或较低移动性，并且和铜一起存在于表面区域中的其它金属。
例如，处理过程中，可去除的切片硅板的表面区域的厚度至少可以达到约25微米，最好达到至少约100微米。所述处理也能去除具有不同厚度，例如小于25微米，或大于100微米的表面区域。通过用化学溶液处理硅电极板，能够去除具有这样厚度的表面区域。化学溶液处理包括至少使硅板的切割面与化学溶液接触。最好，使硅板的整个外表面与化学溶液接触，从而还能够去除附着于除切割面之外的其它位置的晶片表面上的任何金属杂质。
化学溶液处理可包括把硅板浸入化学溶液中。另一方面，借助任意其它恰当的方法，例如喷射，可把化学溶液涂到硅板表面的选定位置的硅板上。另外，也可使用化学机械抛光(CMP)。
化学溶液可具有可至少去除硅板的表面区域的任意恰当化学成分。蚀刻剂成分，蚀刻速率，和蚀刻硅的蚀刻过程在本领域中众所周知，例如如同在W.Kern和C.A.Deckart，Chapter V-1，“Chemical Etching”(J.L.Vossen和W.Kern编辑，Thin Film Processes，Acedemic Press，Inc.，London，1978)中所述，该文献作为参考整体包含于此。例如，化学溶液可以是包含氢氟酸(HF)；硝酸(HNO3)和HF的混合物；HNO3和HF，以及可选的醋酸(CH3COOH)的混合物(参见美国专利No.6376977)；HF、HNO3、CH3COOH和NaClO2的混合物；HF、HNO3、CH3COOH和HClO4的混合物；HF、HNO3和NaNO2的混合物；HF、CH3COOH和KMnO4的混合物；HF和NH4F的混合物；以及H2O、HF和NaF的混合物的酸性溶液。
如同W.R.Runyan和K.E.Bean在Semiconductor Integrated CircuitProcessing Technology，第249-251页中所述，包含3份HF，5份HNO3、3份CH3COOH的混合物具有约25微米/分钟的室温硅蚀刻速率，包含2份HF，15份HNO3、5份CH3COOH的混合物具有约3.5～5.5微米/分钟的平均室温硅蚀刻速率(所有份数是体积份数；49％HF，70％HNO3，100％CH3COOH)。根据这些蚀刻速率，前一混合物可用于在约1分钟内去除硅电极板厚度约为25微米的表面区域，在约4分钟内去除厚度约100微米的表面区域。第二种混合物提供较慢的硅去除速率，从而去除相同数量的材料，需要更长的处理时间。酸性溶液的浓度可被调整，以控制硅和金属杂质的去除速率，从而能够在要求的处理时间内实施处理。
另一方面，化学溶液可以是碱性溶液，例如包含氢氧化铵，氢氧化钠和氢氧化钾中的一个或多个的溶液。可向该化学溶液中添加一种或多种适当的螯合酸，例如乙二胺四乙酸(EDTA)等，以便增强从硅板去除金属杂质。
可选择化学溶液的浓度，溶液温度，pH和其它参数，以便实现所需的平面区域的去除速率。使硅板与化学溶液接触一定的时间，以便有效地去除硅板的所需部分。
所述处理最好在硅板的表面，实现铜和如上所述的其它类似金属的所需低浓度。例如，可取的是，所述处理能够把硅板表面的铜的浓度降低到小于约100×1010原子/平方厘米，最好小于约10×1010原子/平方厘米。可取的是，所述处理还能够把包括锌、钛、钒、铬、锰、铁、钴和镍的其它可移动金属的浓度降低到小于约100×1010原子/平方厘米，最好小于约10×1010原子/平方厘米。
在硅板已被处理，从而去除存在于一个或多个表面上的金属杂质之后，冲清硅板，从而除去任意残留的化学溶液。最好用高纯度去离子水冲洗硅板，以便充分地从硅板除去所有化学溶液。
冲洗之后，可根据应用进一步加工硅板。可选的是，可对冲洗后的硅板退火，以便获得所需的电性质。可在含氧气氛中进行退火处理，以便把所需浓度的氧引入硅板中。一般来说，在高于约600℃的温度下进行退火。由于在退火前，硅板已被处理，因此可能存在于硅板中的金属杂质，例如铜的浓度十分低，从而克服了在从退火温度冷却硅板的过程中，这些杂质大量积聚在硅板表面的问题。
随后可加工硅板，产生所需的最终硅板结构。例如，在硅板被装入喷头式电极组合件的优选实施例中，借助任意适当的工艺，例如激光钻孔，超声波钻孔等，可在硅板中形成多个排气通道。另外，可在硅板中形成安装孔。
硅板可被加工到所需的表面光洁度。最好在硅板中形成排气通道，安装孔和/或其它特征之后，进行这样的处理，从而所述处理能够去除由于切割和/或形成小孔而在硅板表面上产生的表面损伤。例如，可用一系列的顺序步骤，包括磨光、蚀刻、抛光和清洁步骤处理硅板，从而去除表面损伤，并获得所需的表面光洁度。可选的是，可使用其它工艺步骤来获得所需的最终硅板。
在产生所需的最终硅板之后，借助上述例证装配工艺，可把硅板装入电极组合件，例如图2中所示的电极组合件40中。另一方面，硅板可被加工成阶梯形电极板，例如图3中所示的电极板50。
硅电极可用在用于蚀刻、沉积以及其它应用的各种不同等离子体气氛中。典型的蚀刻化学物质包括，例如含氯气体，包括(但不限于)Cl2、HCl和BCl3；含溴气体，包括(但不限于)溴和HBr；含氧气体，包括(但不限于)O2、H2O和SO2；含氟气体，包括(但不限于)CF4、CH2F2、NF3、CH3F、CHF3和SF6；和惰性气体及其它气体，包括(但不限于)He、Ar和N2。根据所需的等离子体，可在任意恰当的混合物中使用这些及其它气体。例证的等离子体反应器蚀刻工作条件如下约25℃～90℃的下电极温度；约0mTorr～500mTorr的反应室压强；10sccm～约1000sccm的蚀刻气体流率；和对于200mm晶片，0Watts～约3000Watts的供电电极功率，对于300mm晶片，约0Watts～6000Watts的供电电极功率。
硅电极可用在任意恰当的等离子体反应器中。例如，硅电极可用在双频约束等离子体反应器，例如可从Lam Research Corporation ofFremont，California获得的ExelanTM加工室中。在优选实施例中，可使用中密度和高密度等离子体反应器。本领域的技术人员会认识上述反应室只是其中可使用硅电极的例证等离子体蚀刻反应器。硅电极可用在任意蚀刻反应器(例如金属蚀刻反应器)或者需要减少晶片的金属污染的其它类型的半导体加工设备中。
上述硅部件降低了对硅部件的性能，以及对硅基体，例如硅晶片有害的铜和其它可移动金属杂质的浓度。从而，硅部分具有较高的质量。另外，通过在半导体加工设备中使用该硅部件，能够减少金属杂质，例如铜和其它类似的可移动金属杂质对在设备中加工的半导体基本的污染。
虽然参考本发明的具体实施例，详细说明了本发明，不过对本领域的技术人员来说，在不脱离附加权利要求的范围的情况下，显然可做出各种变化和修改，并且可采用各种等同的方案。
权利要求
1.一种生产半导体加工设备的硅部件的方法，包括从硅材料切下硅板，以致在切割过程中，金属杂质附着于硅板的切割面上；用溶液至少处理硅板的切割面，以便从切割面至少除去一些金属杂质；和可选地对处理后的硅板退火。
2.按照权利要求1所述的方法，其中金属杂质包括选自铜、锌、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍和碱金属的至少一种元素，处理之后，至少在硅板的切割面上，所述至少一种元素的浓度小于约100×1010原子/平方厘米。
3.按照权利要求1所述的方法，其中金属杂质包括铜，并且处理之后，至少在硅板的切割面上，铜的浓度小于约10×1010原子/平方厘米。
4.按照权利要求1所述的方法，其中切割包括用包含金属的切割工具研磨切割硅材料，在切割过程中，金属杂质脱离切割工具，并且至少附着于硅板的切割面上。
5.按照权利要求1所述的方法，其中所述处理包括至少使硅板的切割面与能够除去包含附着的金属杂质的硅板部分的酸性溶液或碱性溶液接触。
6.按照权利要求5所述的方法，还包括在处理之后，冲洗硅板，以便基本上从硅板除去所有酸性溶液或碱性溶液。
7.按照权利要求1所述的方法，其中在金属杂质获得足以从硅板的选定表面区域扩散的足够时间之前，用溶液处理硅板的表面，所述处理除去所述表面区域中的金属杂质。
8.按照权利要求1所述的方法，其中硅部件是圆环。
9.按照权利要求1所述的方法，其中硅材料是单晶硅。
10.一种生产半导体加工设备的硅电极的方法，包括从硅材料切下硅板，以致在切割过程中，金属杂质附着于硅板的切割面上；用溶液至少处理硅板的切割面，以便从切割面至少除去一些金属杂质；和可选地对处理后的硅板退火。
11.按照权利要求10所述的方法，其中硅电极是平直的喷头式电极或阶梯形喷头式电极。
12.按照权利要求10所述的方法，还包括对处理后的硅板退火；涂覆结合材料，以便接合支承件和处理后的硅板的相对表面；和固化结合材料，在支承件和处理后的硅板之间形成接合处。
13.一种用权利要求10所述的方法产生的硅电极。
14.一种在半导体加工设备的反应室中加工半导体晶片的方法，包括把按照权利要求10所述的方法产生的硅电极放入半导体加工设备的反应室中；把处理气体引入反应室中；通过对硅电极供给射频能量，把处理气体激发成等离子体状态，由处理气体产生等离子体；和用等离子体加工反应室中的半导体基体。
15.按照权利要求14所述的方法，还包括在包含硅电极的反应室中加工多个半导体基体。
16.按照权利要求14所述的方法，其中金属杂质包括选自铜、锌、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍和碱金属的至少一种元素，处理之后，至少在硅板的切割面上，所述至少一种元素的浓度小于约100×1010原子/平方厘米。
17.按照权利要求14所述的方法，其中金属杂质包括铜，并且处理之后，至少在硅板的切割面上，铜的浓度小于约10×1010原子/平方厘米。
18.一种半导体加工设备的硅电极，所述硅电极包含包括切割面的硅板，其中在硅板的切割面上，选自铜、锌、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍和碱金属的至少一种元素的浓度小于约100×1010原子/平方厘米。
19.按照权利要求18所述的硅电极，其中切割面上，铜的浓度小于约10×1010原子/平方厘米。
20.按照权利要求18所述的硅电极，其中所述硅电极是平直的喷头式电极或者阶梯形的喷头式电极。
21.一种包括按照权利要求18所述的硅电极的硅电极组合件。
22.按照权利要求21所述的硅电极组合件，还包括利用弹性接合物，与硅板结合的支承件。
全文摘要
提供半导体加工设备的硅部件，所述硅部件包含低浓度的在硅中的移动性高的金属杂质。硅部件包括，例如圆环、电极和电极组合件。硅部件可减少在等离子体气氛中加工的晶片的金属污染。
文档编号C23C16/44GK1653589SQ03811282
公开日2005年8月10日 申请日期2003年3月21日 优先权日2002年4月17日
发明者任大星, 杰罗姆·S·休贝塞克, 尼古拉斯·E·韦伯 申请人:兰姆研究公司