静电卡盘清洁固定器的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开属于用于清洁半导体处理设备的方法和装置，更具体地涉及清洁静电卡盘。
【背景技术】
[0002]静电卡盘(ESC)是诸如等离子体蚀刻室等半导体处理设备的部件，且可在处理过程中(比如在化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)或蚀刻反应器中)被用于半导体晶片或玻璃衬底(即，平板显示器)的传送、保持、和/或温度控制。ESC常常表现出短的使用寿命，导致的故障包括例如动态对准故障、在ESC和被支撑的衬底的下表面之间的氦冷却气体的高度泄漏、增加的卸除(dechucking)时间、以及衬底对ESC或卸除特征的粘着。ESC的过早故障可引起衬底破损，影响吞吐量，导致颗粒和缺陷问题，并增加含有这种ESC的等离子体处理设备的拥有成本。
【发明内容】
[0003]在实施方式中，本公开提供了用于在清洁工艺中保护静电卡盘的清洁固定器(cleaning fixture)组件。在实施方式中，所述静电卡盘适于支撑半导体衬底。在实施方式中，所述清洁固定器组件包括被配置为与静电卡盘的背面对齐并啮合的板，所述板具有包围袋状部(pocket)的环形密封部；与所述板的所述环形密封部啮合的第一 O形环；在所述板的所述袋状部中的多个通孔；以及包围所述板的所述袋状部中的所述多个通孔的多个O形环。在实施方式中，所述多个通孔被配置为与所述静电卡盘的所述背面中的升降销孔和氦孔对齐并流体连通，且所述多个O形环被设定位置以允许清洁媒质在清洁工艺中占据所述静电卡盘中的所述升降销孔和氦孔，同时密封使得所述清洁媒质不能到达所述静电卡盘的所述背面。
[0004]在实施方式中，本公开还提供了一种安装在用于在清洁工艺中保护静电卡盘的清洁固定器组件上的静电卡盘。在实施方式中，所述静电卡盘适于支撑半导体衬底。在实施方式中，所述静电卡盘的所述背面包含多个升降销孔和氦孔。在实施方式中，所述清洁固定器组件包括被配置为与静电卡盘的背面对齐并啮合的板，所述板具有包围袋状部的环形密封部；与所述板的所述环形密封部啮合的第一 O形环；在所述板的所述袋状部中的多个通孔；以及包围所述板的所述袋状部中的所述多个通孔的多个O形环。在实施方式中，在所述板的所述袋状部中的所述多个通孔与所述静电卡盘的所述背面中的所述升降销孔和氦孔对齐并流体连通，且所述多个O形环被设定位置以允许清洁媒质在清洁工艺中占据所述静电卡盘中的所述升降销孔和氦孔，同时密封使得所述清洁媒质不能到达所述静电卡盘的所述背面。
[0005]本公开还提供了一种清洁适于支撑半导体衬底的静电卡盘的方法。所述方法包括将静电卡盘安装在清洁固定器组件上，其中所述清洁固定器组件包括被配置为与静电卡盘的背面对齐并啮合的板，所述板具有包围袋状部的环形密封部；与所述板的所述环形密封部啮合的第一 O形环；在所述板的所述袋状部中的多个通孔；以及包围所述板的所述袋状部中的所述多个通孔的多个O形环。所述方法还包括将所述静电卡盘置于所述清洁固定器组件上使得所述多个通孔与所述静电卡盘的所述背面中的升降销孔和氦孔对齐并流体连通，并接着利用多个紧固件将所述静电卡盘紧固在所述清洁固定器组件上，使得所述板密封所述静电卡盘的所述背面区域且所述多个O形环密封所述静电卡盘中的所述升降销孔和氦孔。所述方法包括使用至少一种清洁媒质清洁所述静电卡盘。在实施方式中，所述清洁媒质在所述清洁工艺中循环通过所述静电卡盘中的所述升降销孔和氦孔，但不能到达所述静电卡盘的所述背面。
【附图说明】
[0006]图1描绘了示例性静电卡盘的背面。
[0007]图2描绘了被构造用于在清洁静电卡盘时使用的清洁固定器组件的实施方式。
[0008]图3描绘了被安装在清洁固定器组件上的静电卡盘的实施方式。
【具体实施方式】
[0009]用于清洁半导体处理设备(特别是用于清洁用于等离子体处理装置的静电卡盘)的方法和装置被提供。在接下来的描述中，许多具体细节被阐述以便提供对本文所描述的实施方式的透彻理解。但对本领域技术人员而言，显而易见的是本文的实施方式可在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下被实施。另一方面，公知的工艺步骤和/或结构没有被详细描述以免不必要地模糊本文所描述的方法和装置。
[0010]除非另有说明，否则在本公开中以及权利要求中，表示数量、条件等的所有数字在所有情况下均被理解为由术语“约”修饰。术语“约”是指例如涵盖该数值正负10%的范围的数值。与数量结合使用的修饰语“约”包括本值。
[0011]在本说明书以及接下来的权利要求中，诸如“一”、“一个”、“该”等单数形式包括复数形式，除非有明确的相反说明。
[0012]术语“室温”、“环境温度”和“常温”是指例如从约20°C至约25°C的温度。
[0013]术语“新ESC”是指例如还没有被用在用于处理半导体衬底的等离子体处理室中的ESC，而术语“使用过的ESC”是指例如已被用在用于处理半导体衬底的等离子体处理室中的ESC0
[0014]术语“介电ESC”是指例如用在电介质蚀刻工艺(比如等离子体蚀刻氧化硅和低k材料)中的ESC。在实施方式中，ESC可包括具有陶瓷表面的金属底座(例如，阳极化或非阳极化的铝合金)，半导体或衬底(比如晶片)被支撑在该陶瓷表面上。举例来说，陶瓷表面可包括烧结的层合层(laminate)，该烧结的层合层包括在两个陶瓷层(例如，约20密耳(mil)厚的薄陶瓷层)之间的图案化的耐火材料(例如，钨或钼)的电极。该层合层可用含有导电粉末(例如，铝、硅，等等)的诸如基于硅酮的材料之类的粘结材料粘结到金属底座。金属底座约1.5英寸(inch)厚，可包括穿过用于升降销的孔、氦气通道、用于控温流体循环的通道、温度感测装置等的RF和DC功率馈送装置。在实施方式中，ESC的背面可包含敏感元件，比如电子元件。举例来说，图1示出了包括嵌入式印刷电路板(PCB) 12、升降销孔14、温度传感器16、高压触头18、底板温度探针20、水的入口和出口 22以及氦通孔24的示例性静电卡盘的背面10的一实施方式的图示。外部O形环密封件30被安装在ESC的背面区域上。
[0015]在制造过程中，污染物可能被沉积在新ESC的表面上。而且，使用过的ESC的扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析显示出蚀刻后在陶瓷ESC表面上的污染物沉积。污染物改变ESC的表面特性，引发过早故障，因为ESC性能很大程度上取决于ESC表面的清洁度。在电介质蚀刻过程中以及在新ESC的制造过程中沉积在ESC表面上的污染物包括例如有机杂质、金属杂质、氟化物杂质、电极杂质、娃颗粒、表面颗粒、以及它们的组合。氟化物杂质包括例如氟化铝、氟化钛、以及它们的组合；金属杂质包括例如铁、铬、镍、钼、钒、以及它们的组合；电极杂质包括例如鹤；而娃杂质包括例如S1、S12、以及它们的组合。诸如例如有机杂质、金属杂质和电极杂质等污染物常见于新ESC上；而诸如例如有机杂质、氟化物杂质和硅杂质等污染物可在电介质蚀刻过程中被沉积在使用过的ESC的陶瓷表面上。
[0016]在实施方式中，借助清洁工艺，新ESC可被预处理，而使用过的ESC可通过清洁在制造或蚀刻过程中留在ESC上的污染物以刷新该陶瓷表面而恢复。示例性的清洁工艺在例如美国专利第7，052，553号、美国专利第7，648，582号、美国专利第8，215，321号、美国专利申请公布第2012/0073596号和美国专利申请公布第2013/0104930号中被描述，上述专利或专利申请中的每一个是共同受让的，其整体内容通过参考全文并入此处。
[0017]但是，仅仅从ESC表面去除污染物是不够的，因为在ESC中的通道(比如升降销槽或氦气通孔)内也会发现污染物。不能从这些通道去除污染物使ESC的清洁度受损，而通道中的颗粒会助长颗粒污染。如果不去除所述颗粒，它们便会影响静电卡盘的物理参数(包括例如电阻、电容、电感、以及阻抗)中的至少一个。
[0018]对去除ESC表面上的污染物有效的清洁媒质也可被用来从ESC中的通道去除污染物。但是，清洁媒质也会