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TW201534407A - 靜電夾頭清洗夾具 - Google Patents

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TW201534407A
TW201534407A TW103142952A TW103142952A TW201534407A TW 201534407 A TW201534407 A TW 201534407A TW 103142952 A TW103142952 A TW 103142952A TW 103142952 A TW103142952 A TW 103142952A TW 201534407 A TW201534407 A TW 201534407A
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Armen Avoyan
Cliff Lacroix
Hong Shih
Kennet Baylon
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Lam Res Corp
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Abstract

一種用於在清潔製程期間保護適用於支撐半導體基板之靜電夾頭的清潔夾具組件包含一板件，該板件係配置為與靜電夾頭的背側對準並與其接合，該板件具有圍繞一容室的環狀密封部。該清潔夾具組件亦包含：第一O形環，與該板件之環狀密封部接合；複數個通孔，位在該板件之容室中；及複數個O形環，圍繞該板件之容室中的複數個通孔。複數個通孔係配置為與靜電夾頭之背側中的升降銷孔洞及氦孔洞對準並且流體連通，且複數個O形環係被定位，以允許清潔介質在清潔製程期間接合靜電夾頭中的升降銷孔洞及氦孔洞，同時將清潔介質密封以免其到達靜電夾頭的背側。

Description

靜電夾頭清洗夾具
本揭露內容係關於用以清潔半導體處理設備的方法及裝置，且更具體而言，係關於用以清潔靜電夾頭的方法及裝置。
靜電夾頭 （ESC）係為半導體處理設備（例如電漿蝕刻腔室）的元件，且在處理期間（例如在化學氣相沉積（CVD）時、物理氣相沉積（PVD）時、或蝕刻反應器中）可用以傳送、固持半導體晶圓或玻璃基板（即，平板顯示器），及/或控制其溫度。ESCs常顯出較短的壽命而導致故障，故障包含例如：動態對準故障、ESC與所支撐基板之下側間的氦冷卻氣體之高度洩漏、增加的去夾持（dechucking）時間、及基板對ESC或去夾持特徵部的黏著。ESCs的早期故障可能會導致基板破損、影響產量、導致微粒及缺陷問題、及增加包含此種ESCs之電漿處理設備的持有成本。
在實施例中，本揭露內容提供了一種用於在清潔製程期間保護靜電夾頭的清潔夾具組件。在實施例中，靜電夾頭係適用於支撐半導體基板。在實施例中，該清潔夾具組件包含：一板件，配置為與靜電夾頭的背側對準並與其接合，該板件具有圍繞一容室的環狀密封部；一第一O形環，與該板件之環狀密封部接合；複數個通孔，位在該板件之容室中；及複數個O形環，圍繞該板件之容室中的複數個通孔。在實施例中，複數個通孔係配置為與靜電夾頭之背側中的升降銷孔洞及氦孔洞對準並且流體連通，且複數個O形環係被定位，以允許清潔介質在清潔製程期間接合靜電夾頭中的升降銷孔洞及氦孔洞，同時將清潔介質密封以免其到達靜電夾頭的背側。
在實施例中，本揭露內容進一步提供了一種安裝於清潔夾具組件上的靜電夾頭，該清潔夾具組件係用於在清潔製程期間保護靜電夾頭。在實施例中，靜電夾頭係適用於支撐半導體基板。在實施例中，靜電夾頭的背側包含複數個升降銷孔洞及氦孔洞。在實施例中，清潔夾具組件包含：一板件，配置為與靜電夾頭的背側對準並與其接合，該板件具有圍繞一容室的環狀密封部；一第一O形環，與該板件之環狀密封部接合；複數個通孔，位在該板件之容室中；及複數個O形環，圍繞該板件之容室中的複數個通孔。在實施例中，該板件之容室中的複數個通孔係與靜電夾頭之背側中的升降銷孔洞及氦孔洞對準並且流體連通，且複數個O形環係被定位，以允許清潔介質在清潔製程期間接合靜電夾頭中的升降銷孔洞及氦孔洞，同時將清潔介質密封以免其到達靜電夾頭的背側。
本揭露內容亦提供了一種清潔適用於支撐半導體基板之靜電夾頭的方法。該方法包含以下步驟：將靜電夾頭安裝於清潔夾具組件上，其中清潔夾具組件包含：一板件，配置為與靜電夾頭的背側對準並與其接合，該板件具有圍繞一容室的環狀密封部；一第一O形環，與該板件之環狀密封部接合；複數個通孔，位在該板件之容室中；複數個O形環，圍繞該板件之容室中的複數個通孔。該方法更包含以下步驟：將靜電夾頭定位於清潔夾具組件上，俾使複數個通孔與靜電夾頭之背側中的升降銷孔洞及氦孔洞對準並且流體連通，並接著使用複數個緊固件構件將靜電夾頭固定於清潔夾具組件上，俾使該板件將靜電夾頭的背側區域密封，且複數個O形環將靜電夾頭中的升降銷孔洞及氦孔洞密封。該方法更包含使用至少一清潔介質來清潔靜電夾頭。在實施例中，清潔介質可在清潔製程期間循環通過靜電夾頭中的升降銷孔洞及氦孔洞，但無法到達靜電夾頭的背側。
本發明係提供用以清潔半導體處理設備的方法及裝置，尤其係用以清潔電漿處理設備之靜電夾頭的方法及裝置。在以下描述中，係提出許多特定細節以提供本文中所描述之實施例的徹底理解。然而，對於熟習本技藝者而言顯而易見的是，在沒有某些或全部此等特定細節的情況下，仍可實施本文中的實施例。在其他情況下，並未詳細描述為人所熟知的製程步驟及/或結構，以免不必要地混淆本文中所描述的方法及裝置。
除非另有說明，否則在本揭露內容及申請專利範圍中表示數量、條件等等的所有數字，應理解為在所有情況下皆由用語「約」所修飾。用語「約」係指例如涵蓋某數值之±10%之範圍的數值。與數量結合使用的修飾語「約」係包含所述之值。
在本說明書及之後的申請專利範圍中，除非上下文另有明確說明，否則單數形式例如「一（a）」、「一（an）」、及「該（the）」係包含複數形式。
用語「室溫」、「環境溫度」、及「環境」係指例如約20℃至約25℃的溫度。
用語「新的ESCs」係指例如未曾在電漿處理腔室中使用以供處理半導體基板的ESCs，而用語「已使用的ESCs」係指例如已在電漿處理腔室中使用以供處理半導體基板的ESCs。
用語「介電質ESC」係指例如在介電質蝕刻製程（例如電漿蝕刻矽氧化物及低k材料）中使用的ESC。在實施例中，ESC可包含具有陶瓷表面的金屬基材（例如經陽極處理的或未經陽極處理的鋁合金），半導體或基板（例如晶圓）係被支撐於其上。例如，陶瓷表面可包含燒結的積層體，該積層體包含介於兩個陶瓷層（例如約20密耳(mil)厚的薄陶瓷層）間的圖案化耐火材料（例如鎢或鉬）電極。該積層體可藉著接合材料例如含有導電粉末（例如鋁、矽等等）的矽酮類材料，而接合於金屬基材。可為約1.5英吋厚的金屬基材可包含：RF及DC電源饋送裝置、升降銷用之通孔、氦氣通道、溫度控制的流體循環用之通道、溫度感測裝置等等。在實施例中，ESC的背側可能包含敏感性元件，例如電子元件。例如，圖1係顯示一示例性靜電夾頭之背側10之一實施例的圖，此示例性靜電夾頭包含：嵌入式印刷電路板（PCB）12、升降銷孔洞14、溫度感測器16、高電壓接觸器18、基材板件溫度探測器20、進水及出水口22、及氦通孔24。外側O形環密封件30係安裝於ESC的背側區域上。
在製造期間，污染物可能會沉積於新的ESC的表面上。此外，已使用的ESCs的掃描式電子顯微鏡（SEM）及能量散射光譜儀（EDS）分析顯示出在蝕刻後汙染物係沉積於陶瓷ESC表面上。由於ESC性能極度取決於ESC表面的潔淨度，因此汙染物會改變ESCs的表面特性並導致早期故障。在介電質蝕刻期間以及新的ESC的製造期間沉積於ESC表面上的污染物包含例如：有機雜質、金屬雜質、氟化物雜質、電極雜質、矽微粒、表面微粒、及其組合。氟化物雜質包含例如：鋁氟化物、鈦氟化物、及其組合；金屬雜質包含例如：鐵、鉻、鎳、鉬、釩、及其組合；電極雜質包含例如：鎢；而矽雜質包含例如：Si、SiO2 、及其組合。例如像是有機雜質、金屬雜質、及電極雜質的污染物常會在新的ESCs上發現，而例如像是有機雜質、氟化物雜質、及矽雜質的汙染物可能會在介電質蝕刻期間沉積於已使用的ESCs之陶瓷表面上。
在實施例中，可對新的ESCs進行預處理，且可藉由清潔在製造或蝕刻期間留在ESCs上的污染物而讓已使用的ESCs復原，以藉由清潔製程手段使陶瓷表面復新。示例性的清潔製程係描述於例如美國專利第7,052,553號、美國專利第7,648,582號、美國專利第8,215,321號、美國專利申請案第2012/0073596公開號、及美國專利申請案第2013/0104930公開號中，其各者係共同讓渡，且該等專利的全部揭露內容係藉由參照其整體內容而特此併入。
然而，僅僅將汙染物從ESC表面移除是不夠的，因為污染物亦可能在ESC中的通道（例如升降銷溝槽或氦氣通孔）內被發現。未能將汙染物從這些通道移除會危及ESC的潔淨度，且通道中的微粒可能會造成微粒污染物。若微粒未被移除，則它們可能會對靜電夾頭的物理參數之至少一者造成影響，此物理參數之至少一者包含例如：電阻、電容、電感、及阻抗。
亦可使用能有效移除ESC表面上之污染物的清潔介質，以將污染物從ESC中的通道移除。然而，清潔介質亦可能會對ESC的某些敏感性元件造成不利的影響。例如，在實施例中，ESC可包含分佈於ESC之背側上的嵌入式印刷電路板（PCB）或其他敏感性元件，它們可能會由於與清潔介質接觸而受到不利的影響。在沒有保護ESC之背側的情況下清潔通道（例如氦孔洞及升降銷孔洞）可能會導致清潔介質接觸到這些敏感性元件。由於某些ESCs的結構所致（即，由於敏感性元件可能嵌入或分佈於ESC的背側各處），僅僅使用遮罩材料或化學抗性膠帶來防護敏感性元件可能會沒有效，而更確切地說， ESC的整個背側皆必須加以保護。阻擋通孔通道而後將清潔介質注入至通孔通道中可保護ESC的背側，但其亦可能會使清潔介質散佈至陶瓷上而有可能造成污染。
在實施例中，可使用靜電夾頭清潔夾具組件以有效保護ESC的背側，同時允許清潔介質接觸並清潔ESC中的通孔。例如，在實施例中，用以在清潔製程期間保護靜電夾頭的清潔夾具組件包含：一板件，配置為與靜電夾頭的背側對準並與其接合，該板件具有圍繞一容室的環狀密封部；一第一O形環，與該板件之環狀密封部接合；複數個通孔，位在該板件之容室中；及複數個O形環，圍繞該板件中之複數個通孔。該板件中之複數個通孔係配置為與靜電夾頭之背側中的升降銷孔洞及氦孔洞對準並且流體連通。該複數個O形環係被定位，以允許清潔介質在清潔製程期間清潔靜電夾頭中的升降銷孔洞及氦孔洞，同時亦將清潔介質密封以免其到達靜電夾頭的背側。也就是說，清潔介質可循環通過升降銷孔洞及氦孔洞，但無法接觸靜電夾頭的背側。
可將靜電夾頭定位於清潔夾具組件上，以在清潔製程期間保護靜電夾頭。在實施例中，靜電夾頭的背側包含複數個升降銷孔洞及氦孔洞，這些孔洞應在清潔製程期間加以清潔，以便將可能會在之後危及ESC之潔淨度的雜質移除。在實施例中，清潔夾具組件包含：一板件，配置為與靜電夾頭的背側對準並與其接合，該板件具有圍繞一容室的環狀密封部；一第一O形環，與該板件之環狀密封部接合；複數個通孔，位在該板件之容室內；及複數個O形環，圍繞該板件中之複數個通孔。在實施例中，該板件之容室中的複數個通孔係與靜電夾頭之背側中的升降銷孔洞及氦孔洞對準並且流體連通，且該複數個O形環係被定位，以允許清潔介質在清潔製程期間循環通過靜電夾頭中的升降銷孔洞及氦孔洞，同時將清潔介質密封以免其到達靜電夾頭的背側。
當ESC係安裝於此清潔夾具上時，可保護ESC之背側在清潔製程期間遠離清潔介質，而清潔介質仍可接觸及清潔ESC的其他區域，包含陶瓷表面及彈性體徑向溝槽。清潔夾具組件中的複數個O形環係配置為與靜電夾頭之背側中的升降銷通孔及氦通孔對準並將其密封，因此，清潔介質可循環通過靜電夾頭中的升降銷孔洞及氦孔洞，但無法到達靜電夾頭的背側。在實施例中，當安裝於此清潔組件上時，靜電夾頭可在清潔介質沒有到達靜電夾頭之背側的情況下，完全浸沒在清潔介質（即，清潔劑）中大於約15分鐘，例如大於約20分鐘、或大於約25分鐘、或大於約30分鐘、或大於約1小時、或大於約2小時。因此，可能因與水或化學品接觸而受到不利影響的ESC之敏感性元件（即，電子裝置/PCB）在清潔製程期間係受到保護，而ESC的表面及通孔係被有效清潔。
在實施例中，該板件之容室中的複數個通孔中的通孔之數量，係對應於須加以清潔的靜電夾頭中之通孔的數量總和（例如，氦孔洞及升降銷孔洞之總和）。例如，在一實施例中，靜電夾頭可包含一個氦孔洞及三個升降銷孔洞，且對應之清潔夾具可包含四個通孔（ 一個定位成與氦孔洞相對應，且三個定位成與升降銷孔洞相對應）。
在實施例中，圍繞該複數個通孔的複數個O形環係設置於複數個溝槽中。在實施例中，該等溝槽係為燕尾式溝槽。
在實施例中，靜電夾頭清潔組件之板件的容室具有小於約0.1英吋的容室深度，例如由約0.01至約0.1英吋、或由約0.02至約0.08英吋、或由約0.03至約0.07英吋、或由約0.04至約0.05英吋。在實施例中，可選擇容室深度以對應於待清潔之靜電夾頭之背側的表面形貌。也就是說，在實施例中，靜電夾頭之背側可包含突出於靜電夾頭之背側之平坦表面上的特徵部，且可選擇該板件的容室深度以對應於這些突出之特徵部的高度。例如，在實施例中，靜電夾頭之背側的特徵部（例如設置於靜電夾頭之背側中的一或複數個螺釘）可突出於ESC的平坦表面上，例如在ESC的平坦表面上約0.01至約0.1英吋、或約0.02至約0.08英吋、或約0.03至約0.07英吋、或約0.04至約0.05英吋，且該容室的深度可對應於突出之特徵部的尺寸。在實施例中，容室深度可與由ESC之平坦表面突出的特徵部之高度相同、大約相同、或較之略深，例如比突出之特徵部的高度還深約0.001至約0.01英吋、或還深約0.002至約0.02英吋、或還深約0.005至約0.05英吋。在一較佳實施例中，容室深度係與由ESC之平坦表面突出的特徵部之高度相匹配。舉例來說，若ESC具有突出於ESC之平坦表面上0.043英吋的一或複數個螺釘，則此靜電夾頭清潔組件之板件的容室深度可以是0.043英吋。
在實施例中，可使用複數個緊固件構件來將靜電夾頭固定至該板件。例如，在實施例中，靜電夾頭可藉由插入於該板件中之開口中的緊固件構件而附接於該板件。在實施例中，可將複數個緊固件構件設置於圍繞該板件而周向地間隔開的孔洞中。緊固件構件可以是例如螺紋螺釘、螺栓等等。在一較佳實施例中，緊固件構件係為螺釘，例如#10-32螺釘。在實施例中，可將螺紋護套（helicoils）設置於該板件中之開口中，以便增加與緊固件構件螺紋連接的強度。
在實施例中，該複數個緊固件構件包含足夠的緊固件構件以達成O形環的完全壓縮，並因此確保密封的完​​整性。例如，在實施例中，該複數個緊固件構件可包含約3至約20個緊固件構件，例如約5至約15個緊固件構件、或約8至約12個緊固件構件、或約10個緊固件構件。更具體而言，可選擇該複數個緊固件構件中之緊固件構件的類型及數量，以對應於將清潔夾具組件中所有的O形環壓縮所需的總負載。在實施例中，由該複數個緊固件構件所施加的淨力係與壓縮清潔夾具組件中所有的O形環（即，第一O形環及複數個O形環）所需的總負載相同或更大。在實施例中，該複數個緊固件構件包含足夠的緊固件構件以達成清潔夾具組件中之O形環的完全壓縮，並因此確保密封的完​​整性。
在實施例中，清潔夾具組件的板件可包含被定位以與靜電夾頭上之特徵部相對應的至少一定向特徵部，俾當靜電夾頭上之特徵部與該至少一定向特徵部對準時，使靜電夾頭及清潔夾具組件可適當定位（1）以供對彼此之附接及（2）以進行清潔製程。在實施例中，可使用至少一定向特徵部以將清潔夾具中的定位銷與ESC對準溝槽對準，俾當該至少一定向特徵部與ESC中之特定特徵部對準時，使清潔夾具中的定位銷係與安裝ESC孔洞對準並扣合，這又確保了清潔夾具組件中的O形環可與預期之特徵部正確對準。例如，在實施例中，定向特徵部可輔助將靜電夾頭相對於清潔夾具組件定位，俾當靜電夾頭上的特徵部係與該板件上之該至少一定向特徵部對準時，使該複數個通孔係與靜電夾頭之背側中的升降銷孔洞及氦孔洞對準並且流體連通，且圍繞該複數個通孔的複數個O形環係被正確地定位，以將靜電夾頭中的升降銷孔洞及氦孔洞密封。可使用任何適當的定向特徵部。例如，在實施例中，此定向特徵部可以是孔洞、搪孔、對準定位銷、或刻劃於清潔夾具組件上的視覺識別或標記。
構造成用以清潔靜電夾頭的清潔夾具組件100之一示例性實施例係顯示於圖2中。清潔夾具組件100包含板件110，板件110具有圍繞容室114的環狀密封部112。此清潔夾具組件係配置為與靜電夾頭（未顯示）之背側對準並將其密封。第一O形環116係接合於板件110的環狀密封部112。
板件110具有設置於該板件之容室中的複數個通孔118。複數個通孔118係配置為與靜電夾頭（未顯示）之背側中的升降銷孔洞及氦孔洞對準並且流體連通，也就是說，通孔118具有的尺寸近似於靜電夾頭中之升降銷孔洞及氦孔洞的尺寸，且通孔118係位於板件110之容室114中，俾使它們對應於靜電夾頭中之升降銷孔洞及氦孔洞的位置。設置於板件110之容室114中的複數個O形環120係圍繞複數個通孔118。複數個通孔118及複數個O形環120係被定位，俾當靜電夾頭安裝於清潔夾具組件100上時，使複數個通孔118與靜電夾頭中的氦孔洞及升降銷孔洞對準並且流體連通，且在清潔製程期間，複數個O形環120會阻擋清潔介質到達靜電夾頭之背側，同時仍允許清潔介質接合升降銷孔洞及氦孔洞。
清潔夾具組件100亦包含定向標記122，定向標記122可用以使靜電夾頭正確地定位在清潔夾具組件100上（即，用以定位靜電夾頭，俾使升降銷孔洞及氦孔洞與通孔118及複數個O形環120對準）。當清潔夾具組件100上的視覺標記係與靜電夾頭上的特徵部對準時，設置於板件110中的定位銷係與安裝ESC孔洞（未顯示）對準並扣合，這又確保了清潔夾具組件中的O形環可與預期之特徵部正確對準。
清潔夾具組件100亦包含複數個緊固件構件124，複數個緊固件構件124係設置於圍繞板件110而周向地間隔開的孔洞126中，以將靜電夾頭（未顯示）固定至板件110。亦可將螺紋護套（未顯示）設置於孔洞126中，以增加螺紋連接的強度。
圖3係顯示安裝於清潔夾具組件300上的靜電夾頭200之一示例性實施例。靜電夾頭200係藉由設置於孔洞226中的複數個緊固件構件（未顯示）而附接於清潔夾具組件300。複數個螺紋護套（未顯示）亦可設置於孔洞226中，以增加與緊固件構件螺紋連接的強度。清潔夾具組件300包含定向特徵部322，定向特徵部322可用以使靜電夾頭200正確地定位在清潔夾具組件300上。定向特徵部322（顯示為在清潔夾具組件300上的視覺標記）係與靜電夾頭200上的特徵部240對準。
在ESC已固定於清潔夾具後，可使ESC受到清潔製程。任何所欲的清潔方法或介質均可使用。在實施例中，可基於用以有效移除特定雜質之能力，而選擇用以清潔靜電夾頭清潔方法及/或清潔介質。在實施例中，可基於清潔方法及/或清潔介質而選擇清潔夾具組件（包含板件及O形環）的材料，也就是說，因特定清潔方法及/或清潔介質所致的清潔夾具組件之材料劣化係不樂見的，且因此在實施例中，選擇與清潔介質、清潔方法、及/或清潔持續時間相容（即，在化學性質上相容）的清潔夾具組件用之材料係較佳的。
在實施例中，第一O形環及複數個O形環係由橡膠材料所組成，較佳係由與所欲之清潔介質在化學性質上相容的橡膠材料所組成。在實施例中，橡膠材料具有範圍由約30至約100的蕭氏硬度，例如約35至約95、或約40至約90。橡膠材料可以是任何合適的材料，例如VITON橡膠（基於​​偏二氟乙烯及六氟丙烯之共聚物的含氟彈性體，其可由DuPont of Wilmington, Del所購得）、聚氨基甲酸酯橡膠、乙烯丙烯橡膠、或含氟聚合物橡膠，特別是高純度含氟聚合物橡膠例如以商品名KALREZ（可由DuPont of Wilmington, Del所購得）及CHEMRAZ（可由Green Tweed & Co.所購得）販售的含氟聚合物橡膠。第一O形環及複數個O形環中的各O形環的組成可以相同或不同。
在實施例中，清潔夾具組件的板件係由與所選擇之清潔介質相容的合適的材料所組成，例如，在實施例中，清潔夾具組件的板件可由不鏽鋼、鋁、經陽極處理的鋁、或任何其他合適的材料所製成。在一較佳實施例中，該板件為經陽極處理的鋁。
清潔夾具組件可與任何合適的清潔方法及/或清潔介質結合使用。在實施例中，可選用性地使靜電夾頭受到選用性的預清潔程序，尤其在若靜電夾頭被認為受到高度污染（即，若污染程度足以嚴重到眼睛可見）的情況下。預清潔程序可包含：使ESC受到去離子（DI）水的噴洗。可噴洗ESC直到鬆散的表面沉積物被移除。例如，在實施例中，可噴洗ESC約1至約20分鐘，例如約3至約15分鐘、或約5至約10分鐘。在以水清潔ESC後，可將ESC乾燥。在實施例中，可使用乾淨、乾燥的空氣或類似物來完成乾燥步驟。
在實施例中，清潔製程包含：使用至少一清潔介質來接觸靜電夾頭。用語「接觸（contact）」及「接觸（contacting）」係指例如藉由任何合適的技術將清潔介質施加至靜電夾頭，其可有效地將存在於靜電夾頭上的不樂見物質移除。在實施例中，清潔介質可例如為酸​​、鹼、水、異丙醇、或空氣。用以清潔靜電夾頭的濕式清潔方法係例如描述於共同讓渡的美國專利第7,052,553號中。
在實施例中，可基於清潔介質在移除特定污染物上的功效，選擇用以清潔特定靜電夾頭的清潔介質。例如，有機溶劑如異丙醇可用來移除有機雜質。
鹼性溶液亦可用於移除有機雜質以及金屬雜質及鈦氟化物。在實施例中，用作清潔介質的鹼性溶液可以是弱鹼性溶液，包含例如過氧化氫、氫氧化銨、或其混合物。過氧化氫係為具有高標準還原電位的強氧化劑，且能有效破壞有機鍵結並與金屬及金屬離子反應。過氧化氫可與金屬反應以在氫氧化銨及過氧化氫的弱鹼性溶液（其在高達至少70℃下是穩定的）中形成金屬離子。氫氧化銨可與金屬雜質（包含重金屬例如Ni、Cr、Co、及Cu）形成錯合物離子。由於使用過氧化氫會增加ESC陶瓷表面的表面電位，因此其可在ESC陶瓷表面之預先化學清潔後，減少金屬的表面吸收或再沉積。在實施例中，此鹼性溶液係為氫氧化銨及過氧化氫的混合物，其具有例如約1 : 1 : 2~8或1 : x : 8（其中x = 2~7）的NH4 OH : H2 O2 : H2 O之體積比例。例如，在實施例中，此比例可以是約1 : 1 : 2。在實施例中，ESC可浸沒在處於約18℃至約30℃（例如約20℃至約25℃）之溫度下的鹼性溶液中約5分鐘至約1小時（例如約10分鐘至約45分鐘，或約20分鐘至約30分鐘）。在實施例中，可使用去離子水來沖洗ESC以移除殘餘的溶液及污染物，並接著將ESC乾燥。可使用例如氮氣來進行乾燥步驟。
氫氧化四甲銨（TMAH）可用以移除鋁氟化物，一種可在已使用的ESCs上發現的污染物。因此，TMAH對於清潔已使用的ESCs可以是特別有用的。
在實施例中，清潔介質可包含酸性溶液。在實施例中，此酸性溶液可有效移除例如Ca、Mg、Fe、Na、K、Al、Si、Ti、Cu、Zn、Li、Ni、Cr、及/或Mo的污染物。用作清潔介質的酸性溶液可包含例如：氫氟酸（HF）、硝酸（HNO3 ）及其混合物。例如，硝酸可用以移除金屬微粒及電極雜質，而氫氟酸可用以移除矽微粒（例如SiO2 ）。也就是說，氫氟酸可溶解矽及SiO2 類的材料，而硝酸可溶解金屬離子、氧化物、及無機蝕刻副產物。在實施例中，此酸性溶液包含：約1至約5重量百分比的氫氟酸（49%、半導體級、符合SEMI規格C28-0301第1級或更佳），例如約1至約3重量百分比的氫氟酸、或約1重量百分比的氫氟酸；及約5至約20重量百分比的硝酸（67%、半導體級、符合SEMI規格C35-0301第1級或更佳），例如約5至約20重量百分比的硝酸、例如約7至約15重量百分比的硝酸、或約10至約13重量百分比的硝酸、或約10重量百分比的硝酸；及水。
可用作清潔介質的酸性溶液亦可包含例如：鹽酸及過氧化氫，此種酸性溶液可有效移除金屬雜質及電極雜質。由於鐵及鎳可在鹽酸中溶解，且鈦可被過氧化氫氧化而後在鹽酸溶液中溶解，因此藉由鹽酸及過氧化氫的溶液可有效移除金屬微粒例如鐵、鎳、鈦等等。
在實施例中，此酸性溶液可包含氫氟酸與硝酸的混合物、及/或鹽酸與過氧化氫的混合物。所使用的一或多個酸性溶液可基於ESC的類型及其在介電質蝕刻期間所經受的條件。
在實施例中，可使用去離子水來沖洗ESC一適當時間，例如約1至約15分鐘、或約2至約10分鐘、或約5分鐘，以將任何清潔介質之殘留物移除。在實施例中，此清潔製程可進行多於一次，例如多於兩次、或多於三次、或多於四次。
在實施例中，此清潔製程包含：以超音波方式清潔設置於清潔夾具上的靜電夾頭。超音波清潔係用於移除表面微粒以及被捕陷於ESC中之通道內部的微粒，此通道例如水通道、溫度感測器孔洞、升降銷孔洞、及像是氦供應孔洞及相關微通道的通孔。在實施例中，以超音波方式清潔靜電夾頭包含：將ESC的表面浸沒於清潔介質中，並使清潔介質受到超音波攪動。在實施例中，在以超音波方式清潔ESC之後可接著沖洗ESC（例如使用去離子水）及/或烘烤ESC。使用超音波攪動而以超音波方式清潔靜電夾頭的方法係描述於例如美國專利第7,648,582號中。在實施例中，在超音波清潔之後，ESC陶瓷表面上及通孔中的微粒密度小於約0.17 微粒/cm2 （例如小於約0.15 微粒/cm2 、或小於約0.10 微粒/cm2 ）係所期望的。
在實施例中，超音波清潔步驟係於清潔介質（例如超純水）中進行。在實施例中，超純水在大約環境溫度下具有約15 Mohm-cm的電阻率。在實施例中，超音波清潔步驟具有約5分鐘至約90分鐘的持續時間，例如約10分鐘至約60分鐘、或約20分鐘至約40分鐘、或約30分鐘。在實施例中，超音波清潔步驟可進行多於一次，例如二或更多次、或三或更多次、或四或更多次。
在實施例中，此清潔製程之後可接著其他傳統的清潔步驟。
熟習本技藝者應當理解的是，本發明在未悖離其精神或實質特徵的情況下，可以其他特定形式加以實施。因此，目前所揭露之實施例在所有方面均被認為是說明性而非限制性的。本發明的範疇係由隨附之申請專利範圍而非前面的描述所指出，且落在其含義及範圍及均等意義內的所有變化均意欲被包含於本發明的範疇中。
10‧‧‧背側
12‧‧‧嵌入式印刷電路板
14‧‧‧升降銷孔洞
16‧‧‧溫度感測器
18‧‧‧高電壓接觸器
20‧‧‧基材板件溫度探測器
22‧‧‧進水及出水口
24‧‧‧氦通孔
30‧‧‧外側O形環密封件
100‧‧‧清潔夾具組件
110‧‧‧板件
112‧‧‧環狀密封部
114‧‧‧容室
116‧‧‧第一O形環
118‧‧‧通孔
120‧‧‧O形環
122‧‧‧定向標記
124‧‧‧緊固件構件
126‧‧‧孔洞
200‧‧‧靜電夾頭
226‧‧‧孔洞
240‧‧‧特徵部
300‧‧‧清潔夾具組件
322‧‧‧定向特徵部
圖1係顯示一示例性靜電夾頭的背側。
圖2係顯示構成用以清潔靜電夾頭的清潔夾具組件之一實施例。
圖3係顯示安裝於清潔夾具組件上的靜電夾頭之一實施例。
100‧‧‧清潔夾具組件
110‧‧‧板件
112‧‧‧環狀密封部
114‧‧‧容室
116‧‧‧第一O形環
118‧‧‧通孔
120‧‧‧O形環
122‧‧‧定向標記
124‧‧‧緊固件構件
126‧‧‧孔洞

Claims (20)

  1. 一種清潔夾具組件，用於在清潔製程期間保護靜電夾頭，該靜電夾頭適用於支撐半導體基板，該清潔夾具組件包含： 一板件，配置為與一靜電夾頭的背側對準並與其接合，該板件具有圍繞一容室的環狀密封部； 一第一O形環，與該板件之環狀密封部接合； 複數個通孔，位在該板件之容室中；及 複數個O形環，圍繞該板件之容室中的該複數個通孔； 其中， 該複數個通孔係配置為與該靜電夾頭之背側中的複數個升降銷孔洞及氦孔洞對準並且流體連通，且 該複數個O形環係被定位，以允許清潔介質在清潔製程期間接合該靜電夾頭中的該等升降銷孔洞及氦孔洞，同時將該清潔介質密封以免其到達該靜電夾頭的背側。
  2. 如申請專利範圍第1項之清潔夾具組件，其中，該複數個通孔中的通孔之數量對應於該靜電夾頭中的氦孔洞及升降銷孔洞之數量總和。
  3. 如申請專利範圍第1項之清潔夾具組件，其中，該容室具有一容室深度，該容室深度對應於由該靜電夾頭之背側突出的特徵部之高度。
  4. 如申請專利範圍第3項之清潔夾具組件，其中，該容室具有小於0.1英吋的容室深度。
  5. 如申請專利範圍第1項之清潔夾具組件，更包含複數個緊固件構件，該等緊固件構件係設置於圍繞該板件而周向地間隔開的孔洞中，以將該靜電夾頭固定於該板件。
  6. 如申請專利範圍第5項之清潔夾具組件，其中，該複數個緊固件構件包含約3至約20個螺釘。
  7. 如申請專利範圍第1項之清潔夾具組件，其中，該板件係由選自於由不鏽鋼、鋁、及經陽極處理的鋁所組成之群組的材料所製成。
  8. 一種安裝於清潔夾具組件上的靜電夾頭，該清潔夾具組件用於在清潔製程期間保護該靜電夾頭，該靜電夾頭適用於支撐半導體基板，其中， 該靜電夾頭的背側包含複數個升降銷孔洞及氦孔洞；且 該清潔夾具組件包含： 一板件，配置為與該靜電夾頭的背側對準並與其接合，該板件具有圍繞一容室的環狀密封部； 一第一O形環，與該板件之環狀密封部接合； 複數個通孔，位在該板件之容室中；及 複數個O形環，圍繞該板件之容室中的該複數個通孔； 其中， 該板件之容室中的該複數個通孔係與該靜電夾頭之背側中的該等升降銷孔洞及氦孔洞對準並且流體連通，且 該複數個O形環係被定位，以允許清潔介質在清潔製程期間接合該靜電夾頭中的該等升降銷孔洞及氦孔洞，同時將該清潔介質密封以免其到達該靜電夾頭的背側。
  9. 如申請專利範圍第8項之安裝於清潔夾具組件上的靜電夾頭，其中，安裝於該清潔夾具組件上的靜電夾頭可以完全浸沒在至少一清潔介質中至少約20分鐘，而該至少一清潔介質並未到達該靜電夾頭之背側。
  10. 如申請專利範圍第8項之安裝於清潔夾具組件上的靜電夾頭，其中，該板件包含被定位以與該靜電夾頭上之至少一特徵部相對應的至少一定向特徵部，俾當該靜電夾頭上之該至少一特徵部與該板件上之該至少一定向特徵部對準時，使該複數個通孔與該靜電夾頭中的該等升降銷孔洞及氦孔洞對準，且設置於該板件上的該複數個O形環將該靜電夾頭中的該等升降銷孔洞及氦孔洞密封。
  11. 如申請專利範圍第8項之安裝於清潔夾具組件上的靜電夾頭，其中，該靜電夾頭包含至少三升降銷孔洞及至少一氦孔洞，且該清潔夾具組件包含與該至少三升降銷孔洞對準並且流體連通的至少三通孔，及與該至少一氦孔洞對準並且流體連通的至少一通孔。
  12. 如申請專利範圍第8項之安裝於清潔夾具組件上的靜電夾頭，其中，該靜電夾頭的背側包含至少一特徵部，該至少一特徵部具有突出於該靜電夾頭之背側之一平坦表面上的高度，且該清潔夾具組件之該容室具有對應於該特徵部之高度的容室深度。
  13. 如申請專利範圍第8項之安裝於清潔夾具組件上的靜電夾頭，其中，該靜電夾頭係使用複數個緊固件而附接於該清潔夾具組件，該等緊固件設置於圍繞該板件而周向地間隔開之孔洞中。
  14. 如申請專利範圍第8項之安裝於清潔夾具組件上的靜電夾頭，其中，該複數個緊固件係施加至少足夠的力以完全壓縮該第一O形環及該複數個O形環。
  15. 一種清潔適用於支撐半導體基板之靜電夾頭的方法，該方法包含以下步驟： 將該靜電夾頭安裝於一清潔夾具組件上，該清潔夾具組件包含： 一板件，配置為與該靜電夾頭的背側對準並與其接合，該板件具有圍繞一容室的環狀密封部； 一第一O形環，與該板件之環狀密封部接合； 複數個通孔，位在該板件之容室中；及 複數個O形環，圍繞該板件之容室中的該複數個通孔； 將該靜電夾頭定位於該清潔夾具組件上，俾使該複數個通孔與該靜電夾頭之背側中的複數個升降銷孔洞及氦孔洞對準並且流體連通；及 使用複數個緊固件構件將該靜電夾頭固定於該清潔夾具組件上，俾使該板件將該靜電夾頭的背側區域密封，且該複數個O形環將該靜電夾頭中的該等升降銷孔洞及氦孔洞密封；及 使用至少一清潔介質來清潔該靜電夾頭； 其中，該至少一清潔介質在清潔製程期間清潔該靜電夾頭中的該等升降銷孔洞及氦孔洞，但無法到達該靜電夾頭的背側。
  16. 如申請專利範圍第15項之清潔適用於支撐半導體基板之靜電夾頭的方法，其中，該至少一清潔介質係選自於由空氣壓力、酸、鹼、水、及異丙醇所組成的群組。
  17. 如申請專利範圍第15項之清潔適用於支撐半導體基板之靜電夾頭的方法，其中，選擇該板件、該第一O形環、及該複數個O形環的材料以與該至少一清潔介質相容。
  18. 如申請專利範圍第15項之清潔適用於支撐半導體基板之靜電夾頭的方法，其中，清潔該靜電夾頭之步驟包含超音波清潔步驟，於其中該靜電夾頭係浸沒於該至少一清潔介質中。
  19. 如申請專利範圍第18項之清潔適用於支撐半導體基板之靜電夾頭的方法，其中，該超音波清潔步驟具有約5分鐘至約90分鐘的持續時間。
  20. 如申請專利範圍第18項之清潔適用於支撐半導體基板之靜電夾頭的方法，其中，在該超音波清潔步驟之後，在該靜電夾頭的陶瓷表面上及通孔中的微粒密度係小於約0.15 微粒/cm2 。
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