CN101137461A - 用于硅电极部件蚀刻速度和蚀刻均匀性恢复的方法 - Google Patents

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严必明
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宋东永
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Abstract

用于清洁电极部件的方法，该电极部件可用于在清洁之后在等离子蚀刻室中蚀刻介电材料，该方法包括抛光电极部件的硅表面，优选地从硅表面去除黑色硅金属沾污。

Description

用于硅电极部件蚀刻速度和蚀刻均匀性恢复的方法
技术领域
一种用于清洁具有等离子外露(plasma-exposed)硅表面的用过的电极部件的方法包括抛光该硅表面。优选地，该清洁从硅表面去除黑色硅和金属沾污。该电极部件可用于在清洁后在等离子蚀刻室中蚀刻介电材料。
附图说明
图1A示出用于在清洁过程中支撑电极部件的夹具，而图1B示出图1A的放大区域。
图2A示出新电极部件的硅表面形态，图2B-2D示出用过的电极部件在抛光之前的硅表面形态，而图2E-2G示出用过的电极部件在抛光之后的硅表面形态。
图3和图4示出还没有被清洁的示例性的用过的电极部件。
图5示出示例性的恢复后的电极部件。
图6A示出可能由于酸溶液的擦拭而在内电极部件的硅表面上导致的变色点，而图6B示出可能由于酸溶液的擦拭而在外电极部件元件的硅表面上导致的变色点。
图7A-7D示出在恢复之前和之后的示意性的电极部件。
图8是示出在抛光和循环期间的电极磨损的图。
图9-11示出针对新的、用过的和恢复的电极部件的等离子蚀刻室性能测试的结果。
具体实施方式
用过的硅电极部件在利用该电极部件运行了很多RF小时(在采用射频功率来产生等离子期间以小时为单位的时间)之后，表现出蚀刻速度下降和蚀刻均匀性漂移。蚀刻性能的下降是由于电极部件的硅表面的形态发生变化以及该电极部件的硅表面有沾污所导致的，这些都是介电蚀刻过程的产物。
可以对用过的电极部件的硅表面进行抛光，以去除黑色硅和其它金属沾污。通过用酸溶液进行擦拭，可以很有效地从这种电极部件的硅表面去除金属沾污而不会使硅表面变色，这降低了损坏粘合材料的电极部件的危险。因此，通过清洁电极部件可以将过程窗蚀刻速度和蚀刻均匀性恢复到可接受的水平。
介电蚀刻系统(例如Lam2300Exelan和Lam ExelanHPT)可以包括具有气体排出口的硅喷头电极部件。如通过引用合并与此的、在共同所有的美国专利第6,376,385号中公开的，用于可以执行如单晶片的半导体基底的处理的等离子反应室的电极部件，可以包括支撑元件，如石墨支撑环或元件，电极，如均匀厚度的圆盘形式的硅喷头电极，以及支撑元件和该电极之间的弹性接合点。该弹性接合点允许支撑元件和电极之间的运动，以补偿由于电极部件的温度循环所造成的热膨胀。该弹性接合点可以包括导电和/或导热的填充物，而且弹性材料可以是催化剂固化(catalyst-cured)的聚合体，其在高温下很稳定。例如，弹性接合材料可以包括硅聚合体和铝合金粉末填充物。为了避免酸溶液与电极部件的接合材料相接触—这可能损坏该接合材料，优选地利用酸溶液擦拭用过的电极部件的硅表面。
此外，电极部件可以包括围绕内电极并且可选择地通过介电材料环与内电极分离的外电极环或元件。外电机元件用于扩展该电极以处理更大的晶片，如30mm的晶片。外电极元件的硅表面可以包括扁平表面和倾斜的外边缘。与内电极类似，外电极元件优选地具有支撑元件，例如外环可以包括电接地的环，该外电极元件可以与该电接地的环弹性地接合。内电极和/或外电极元件的支撑元件可以具有安装孔，用于安装在电容耦合的等离子处理工具中。为了将电极部件沾污降至最低，内电极和外电极元件都优选地包括单晶硅。外电极元件可以包括多个设置为环状配置的单晶硅片段(例如6个片段)组成，每个片段都与支撑元件接合(例如，弹性接合)。此外，该环状配置中的相邻片段可以交叠，其中在相邻片段之间存在空隙或接合点。
用在介电蚀刻工具中的硅电极部件在使用该电极部件运行很多RF小时之后恶化，部分是由于黑色硅的形成。“黑色硅”由于表面被等离子处理操作过程中位于表面上的沾污微掩蔽(micro-masked)而形成在等离子外露硅表面上。受到黑色硅形成的影响的具体等离子处理条件包括在中等RF功率时的高氮和低氧和CxFy浓度，这是在低K vias蚀刻期间使用的。微掩蔽的表面区域可以是从大约10纳米到大约10微米的范围。虽然不希望受任何具体理论约束，但是在硅电极的等离子外露表面(或其它硅部位)上的黑色硅形成相信是由于在等离子处理操作期间在硅电极上不连续的聚合体沉积而形成的。
不连续的聚合体沉积可以在用于在如硅氧化物或低k介电材料层的半导体基底上蚀刻介电材料的主蚀刻步骤期间形成在例如硅下电极的底表面的等离子外露表面上。聚合体沉积典型地形成三维的岛状形成物，用于有选择地保护底层表面免被蚀刻。一旦形成针状形成物，则聚合体沉积优选地形成在该针尖上，由此在针对连续基底的主蚀刻步骤期间加速了微掩蔽机制和黑色硅传播。微掩蔽的表面区域的非均匀、各向异性蚀刻导致在该表面上形成间隔很近的针状或棒状图案。这些图案可以阻止光被硅表面的修正区域反射，从而导致这些区域具有黑色无观。针状微图案间隔很近，典型地可以具有从大约10nm(0.01μm)到大约50,000nm(50μm)的长度(在某些情况下，具有高达大约1mm或甚至更大的长度)，而且典型地具有从大约10nm到大约50μm的宽度。
受到黑色硅影响的电极部件的硅表面可以通过抛光来恢复。在抛光之前，该电极部件可以预先清洁以去除杂质。这种预先清洁包括CO2雪喷(snow blasting)，其包括将小的干冰薄片流(例如通过经过喷嘴将液态CO2膨胀到大气压而产生，由此形成软的CO2薄片)引导至受到处理的表面，从而这些薄片击中基底上大小小于1微米的微粒沾污，然后通过升华蒸发，从而将沾污带离表面。沾污和CO2气体接着通常经过过滤器，如高效微粒空气(HEPA)过滤器，在该过滤器中采集沾污并释放气体。合适的雪产生装置的例子是由Vatran Systems，Inc.(Chula Vista，CA)供应市场的Snow Gun-IITM。在抛光之前，可以用丙酮和/或异丙基乙醇清洁电极部件。例如，电极部件可以浸入丙酮中30分钟，并经过擦拭以去除有机污点或沉积物。
抛光包括使用具有适当的粗糙等级号的砂轮在车床上研磨电极部件的表面，并利用其它轮将电极部件表面抛光到需要的平滑度(例如8μ-英寸)。优选地，在匀速流动的水中抛光硅表面，以去除脏物并保持电极部件湿润。在加水时，可能在抛光过程中产生泥浆，这需要从电极部件表面清除掉。可以首先采用ErgoSCRUBTM和ScrubDISK抛光电极部件。抛光工艺(即所使用的抛光纸的选择和顺序)取决于电极部件的硅表面的受损程度。
如果在硅电极部件上观察到严重的下凹或损坏，则抛光可以例如用140或160硬度金刚石抛光盘来开始，直到获得均匀的扁平表面为止。随后的抛光可以用例如220、280、360、800和/或1350硬度金刚石抛光盘进行。如果在硅电极部件上观察到轻微的下凹或损坏，则抛光可以例如用280硬度金刚石抛光盘开始，直到获得均匀的扁平表面为止。随后的抛光可以用例如360、800和/或1350硬度金刚石抛光盘进行。
在抛光过程中，电极部件粘附在转盘上，该转盘的旋转速度优选地为大约40-160rpm。优选地在抛光过程中施加均匀的但是不太强的力，这是因为太强的力可能给硅表面或电极部件的接合区域造成损坏。因此，抛光过程可能很花时间，这取决于电极部件的下凹或损坏的程度。优选在抛光过程中维持外电极环或元件的形状和角度(例如扁平表面和倾斜外边缘之间的界面)。为了将陷落在气体排出口内和在电极部件的接合点内的微粒降至最低，不管何时更改抛光盘时，都可以使用除去离子的水枪来从气体排出口和接合点去除在抛光过程中产生的微粒，而且可以采用UltraSOLVScrubPAD从抛光盘中去除微粒。
抛光之后，优选地用除去离子的水冲洗电极部件并吹干。该电极部件的表面粗糙度可以利用例如Surfscan系统来测量。电极部件的表面粗糙度优选地为大约8μ-英寸或更低。
为了疏松可能陷落在电极部件的气体排出口和接合点中的微粒，优选地将电极部件浸入80℃的除去离子的水中1小时。该电极部件可以在大约60℃的除去离子的水中超声清洁30分钟，以便从电极部件的表面去除微粒。为了有助于去除陷落的微粒，可以在超声清洁期间在超声槽中上下移动电极部件。
可以利用氮水枪/除去离子的水枪在低于或等于50psi的压力下清洁该电极部件，包括电极部件的气体排出口和接合点或者安装孔。还需要特殊的处理以避免损坏或撞击该电极部件的石墨支撑元件，这是因为用过的电极部件的石墨表面可能具有松散的表面结构。可以采用无尘擦拭纸、尼龙线或白线来检查例如从电极部件的气体排出口和接合点消除微粒的质量。可以使用氮枪在低于或等于50psi的压力下烘干该电极部件。
可以从电极部件—优选地经过抛光的电极部件—的硅表面上去除金属沾污，如Al，Ca，Cr，Cu，Fe，K，Li，Mg，Mo，Na，Ni，和Ti，而不会通过用含有氢氟酸、硝酸、醋酸和除去离子的水的酸溶液清洁硅表面而使硅表面变色。优选地利用含有氢氟酸、硝酸、醋酸和除去离子的水的酸溶液来进行清洁不会造成硅表面形态的破坏，如下凹或表面粗糙，或者硅表面颜色的改变，这种改变反映了表面的不清洁以及氧化状态的变化。
至于酸溶液的氢氟酸和硝酸成分，氢氟酸和硝酸的溶液与电极部件的硅表面的化学反应如下：
3Si+12HF+4HNO3→3SiF4+4NO+8H2O
[H+][F]＝k1[HF]k1＝1.3x10-3mol/L
[HF][F-]＝k2[HF2]k2＝0.104mol/L
氢氟酸的溶解速度较低，这是因为其反应常数k1＝1.3×10-3mol/L较低。在用含有氢氟酸的溶液处理之后，红外光谱学分析可以表明硅电极的硅表面被Si-H(单氢)、Si-H2(双氢)和Si-H3(三氢)覆盖。
虽然不愿受到理论约束，但是相信在用氢氟酸和硝酸的酸溶液对硅进行蚀刻的过程中，发生了其中硅被硝酸氧化的电化学反应，然后该氧化的硅被氢氟酸溶解。在氢氟酸浓度较低的酸溶液中，在温度0到50℃时蚀刻过程的活化能量是4kcal/mol。该单一的低值是扩散控制过程的特征，其通过不同硅材料的蚀刻速度在低浓度时基本相同这一事实来阐明。相反，在氢氟酸浓度较高的酸溶液中，观察到两种不同的活化能量。在高温时该活化能量是10-14kcal/mol，在低温时活化能量大约是20kcal/mol。这些值说明了表面控制过程的特征，其中硅的掺杂浓度，硅的结晶方向以及硅的缺陷都在蚀刻过程中发挥了作用。
因此，酸溶液优选地包含低浓度的氢氟酸，以避免在清洁电极部件的硅表面过程中蚀刻速度依赖于掺杂浓度，结晶方向。该酸溶液优选地各向同性地蚀刻硅(没有方向性，即蚀刻速度在所有方向上都相对恒定)，这与各向异性地蚀刻硅(单向)相反。虽然氢氟酸可以通过与一些金属杂质形成复杂离子来去除这些金属杂质，但氢氟酸对去除例如Cu不是很有效。但是，硝酸—一种强氧化剂—可以与杂质，如Al，Ca，Cr，Cu，Fe，K，Li，Mg，Mo，Na，Ni，Ti和Zn及其组合发生反应，以形成很容易去除的离子。优选地存在不会导致经过清洁的硅表面变色的量的硝酸。
因此，氢氟酸和硝酸的酸溶液可以达到很高的硅电极去污效率，从而满足对小蚀刻图案尺寸0.1微米或更低的介电蚀刻过程要求。但是，由于硝酸是一种强氧化剂，因此当沾污的硅表面被置于氢氟酸和硝酸溶液中时，硝酸既会氧化金属沾污，也会与硅反应，从而导致硅表面变色，包括绿色、蓝色、褐色和紫色。实验表明：即使对于用除去离子的水冲洗过的抛光的硅电极部件，用氢氟酸和硝酸的溶液擦拭硅表面也会导致硅表面颜色从明亮的、均匀的颜色变成呈绿色的、呈蓝色的、呈褐色的或呈紫色的，这取决于硅表面上存在的金属沾污。
为了控制氧化速度并提供缓冲溶液以保持恒定的pH值，加入醋酸以避免硅表面变色，同时保持很高的去污效率和表面清洁度。但是，由于高浓度的醋酸可能减慢硅表面反应并降低清洁效率，因此硅表面可能显示出变色。此外，醋酸可能与沾污形成复杂离子，如金属离子。因此，该酸溶液可以包含体积占0.25至1％的量的氢氟酸，体积占10至40％的量的硝酸，以及体积占10至20％的量的醋酸。
为了降低电极部件的接合材料被酸溶液化学腐蚀的危险，通过将电极部件的硅表面与该酸溶液接触，优选地通过擦拭来去除金属沾污，这与将该电极部件浸泡在酸溶液中相反。由此通过只将电极部件的硅表面与酸溶液接触而且利用允许电极部件的硅表面在清洁硅表面的同时面朝下被支撑的夹具，可以避免酸溶液与支撑元件或接合区域的偶然接触。通过面朝下支撑的电极部件的硅表面，施加给硅表面的多余的酸溶液可以在从硅表面滴下之后收集起来，这与流向支撑元件或接合区域相反。如果与酸溶液接触，则优选地用除去离子的水立即清洁支撑元件和接合区域。另外，优选地通过在用酸溶液清洁之前用掩蔽材料和/或化学抗蚀带覆盖来保护暴露的电极部件接合材料。
其它用于避免酸溶液与支撑元件或接合区域偶然接触的措施包括，在擦拭之后用压缩氮气烘干该电极部件，从支撑元件向下吹向硅表面，并从硅表面吹走任何剩余的溶液。在擦拭之后，通过用除去离子的水冲洗电极部件来从电极部件去除该溶液。类似地，在用除去离子的水冲洗的过程中剩余酸溶液对接合材料的可能腐蚀还可以通过先用除去离子的水冲洗支撑元件，然后用除去离子的水冲洗硅表面来进一步减少。通过将电极部件支撑在使得硅表面面朝下的夹具中，可以从支撑元件向下冲向硅表面并穿过气孔—如果存在的话—地来冲洗电极部件。
尺寸与将要清洁的电极部件相配的夹具，具有坚固的底座和三个或更多支撑元件，这些支撑元件将电极部件提高到工作台表面以上，从而允许将要清洁的电极部件的表面面朝下。如图1A所示，示出用于在清洁期间支撑电极部件的夹具，而图1B示出图1A的放大区域，每个支撑元件的顶部优选地具有一个阶梯，电极部件就坐落在该阶梯上，而且可以防止电极部件从支撑元件上滑落。支撑元件以及底座优选地覆盖有如Teflon(聚四氟乙烯)的化学抗蚀材料和/或由其制成，该材料不受酸腐蚀。
金属沾污清洁工艺可以包括通过用丙酮和/或异丙基乙醇擦拭电极部件并用除去离子的水冲洗的预先清洁，然后用酸溶液擦拭电极部件的硅表面，用除去离子的水冲洗电极部件并用氮吹干，再次用酸溶液擦拭硅表面，用除去离子的水冲洗电极部件，在除去离子的水中超声清洁该电极部件60分钟，用除去离子的水冲洗电极部件并用氮吹干，和在120℃时烘烤电极部件两小时。
优选地在恢复之前和在恢复之后检查电极部件，以确保恢复后的电极部件符合产品规格。检查可以包括：测量例如维度(如厚度)，表面粗糙度(Ra，如16μ-英寸或更低，优选地为8μ-英寸或更低)，表面清洁度(电感耦合的等离子大规模光谱分析)，用例如QIII+表面微粒检测器(Pentagon Technologies，Livermore，CA)测量的表面微粒数，表面形态(例如，通过扫描电子显微镜学(SEM))以及黑色硅下凹和蚀刻深度的测量。此外，优选地测试经过恢复的电极部件的等离子蚀刻室性能，以保证经过恢复的电极部件表现出可以接受的蚀刻速度和蚀刻均匀性。
图2A(Ra＝16μ-英寸)示出新电极部件的硅表面形态，图2B-2D(Ra分别＝240，170和290μ-英寸)示出用过的电极部件在抛光之前的硅表面形态，图2E-2G(Ra分别＝9，9和10μ-英寸)示出用过的电极部件在抛光之后的硅表面形态。图2A-2G示出硅表面在100倍放大时的SEM图像。图2的电极部件具有如上讨论的内电极和外电极元件。图2B和2E是从内电极的中心拍摄的图像，图2C和2F是从内电极的边缘拍摄的图像，图2D和2G是从外电极元件拍摄的图像。图2示出抛光将用过的电极部件的硅表面形态和粗糙度恢复到新电极部件的状态。
图3和图4示出还没有被清洁的示例性的用过的电极部件，而图5示出示例性的恢复后的电极部件。图6A示出可能由于酸溶液的擦拭而在内电极部件的硅表面上导致的变色点，而图6B示出可能由于酸溶液的擦拭而在外电极部件元件的硅表面上导致的变色点。图7A(Ra>150μ-英寸)和7B(Ra>300μ-英寸)示出在恢复之前的示意性的用过的电极部件，而图7C和7D(两个都是Ra<8μ-英寸)示出在恢复之后的示意性的电极部件。图7A和7C示出外电极元件，而图7B和7D示出内电极。
示例
下面提供恢复后的电极部件的例子以供说明，而非限制。如在图8-11中使用的和对应的示例，“循环”是指对采用电极部件的半导体晶片的蚀刻，而“抛光”是指如上所述的抛光电极部件的硅表面和用酸溶液清洁电极部件的硅表面二者的组合。
图8示出在抛光和循环期间的电极磨损。电极磨损取决于所形成的黑色硅的厚度。由于图8的电极部件如上所述具有内电极和外电极元件，因此“喷头”是指内电极，而“扩展”是指外电极元件。
图9-11示出针对新的、用过的和恢复的电极部件的等离子蚀刻室性能测试的结果。蚀刻速度的非均匀性可以通过例如在49或更多的点上测量新电极部件(例如上电极，或UE)的表面厚度来确定。随后的表面厚度的测量可用于确定表面厚度在3个西格马(σ)标准偏差内的分布。优选的非均匀性测量低于10％，更为优选的是低于8％，而大约15％或更大的非均匀性测量通常与电极部件的性能降级相关。
图9A和9B分别是用于蚀刻SiN晶片的蚀刻速度和蚀刻非均匀性的图，而图9C和9D分别是用于蚀刻SiO2晶片的蚀刻速度和蚀刻非均匀性的图。图9A-9D分别示出针对被蚀刻了4次(蚀刻800个晶片)的电极部件的蚀刻速度或蚀刻非均匀性数据，其中在每个蚀刻循环之后抛光电极部件并用酸溶液清洁电极部件。
图10A是用于蚀刻SiN晶片的蚀刻速度和蚀刻非均匀性的图，而图10B是用于蚀刻SiOx晶片的蚀刻速度和蚀刻非均匀性的图。图10表明在10个RF小时之后，SiN可能表现出黑色硅形成，而SiOx的蚀刻速度和非均匀性没有表现出黑色硅形成，甚至在通过蚀刻氟化硅酸盐玻璃的30RF小时之后。
在抛光和室性能测试之后，发现针对大于0.130μm的微粒的表面微粒测量在产品规格内(例如微粒数小于30)。用RF的测试使得微粒数例如增加了12，而没有用RF的测试(即，没有等离子的气流)使得微粒数例如增加了14。
图11A-11E示出针对新的、用过的和恢复的电极部件在晶片上的49个点处的SiN蚀刻速度分布，不包括3mm边缘。具体地说，图11A示出新电极部件的晶片上的SiN蚀刻速度分布，图11B示出用过的电极部件的晶片上的SiN蚀刻速度分布，图11C示出在手动抛光之后晶片上的SiN蚀刻速度分布，图11D示出在对电极部件蚀刻10RF小时之后晶片上的SiN蚀刻速度分布，图11E示出在对电极部件蚀刻30RF小时之后晶片上的SiN蚀刻速度分布。图9-11表明蚀刻速度和蚀刻均匀性恢复的效率。
虽然描述了各种实施例，应当理解本领域的技术人员可以很容易得出变形和修正。这些变形和修正在以下所附权利要求的范围内。

Claims (23)

1.一种清洁用过的电极部件的方法，该电极部件包括等离子外露硅表面，该方法包括抛光该硅表面，其中该清洁从该硅表面去除黑色硅。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括在抛光之前对该硅表面进行CO2雪喷。
3.根据权利要求1所述的方法，其中将所述硅表面抛光到大约为8μ-英寸或更低的表面粗糙度。
4.根据权利要求1所述的方法，其中在匀速流动的水中抛光所述硅表面。
5.根据权利要求1所述的方法，其中利用220、280、360、800和/或1350硬度金刚石抛光盘来抛光所述硅表面。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述电极部件在抛光期间以大约40-160rpm的速度旋转。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括在抛光之后从所述电极部件的气体排出口和接合点内去除微粒。
7.根据权利要求7所述的方法，其中所述微粒是利用氮/除去离子的水枪来去除的。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括将该电极部件浸入除去离子的水中。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括在除去离子的水中超声清洁所述电极部件。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述电极部件是具有气体排出口的喷头电极。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述硅表面与石墨支撑元件弹性接合。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述石墨支撑元件包括安装孔。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述电极部件包括被外电极元件围绕的内电极。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述外电极元件由设置成环形配置的硅片段组成。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述硅表面是单晶硅。
16.根据权利要求1所述的方法，还包括用酸溶液清洁所述硅表面。
17.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述抛光之后检查所述电极部件，以保证该电极部件符合产品规格。
18.根据权利要求17所述的方法，其中检查所述硅表面的粗糙度。
19.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述抛光之后在等离子蚀刻室中测试所述电极部件的性能。
20.根据权利要求19所述的方法，其中测试所述电极部件的蚀刻速度和蚀刻均匀性。
21.一种按照权利要求1所述的方法清洁的电极部件。
22.一种利用权利要求1所述的经过清洁的电极部件在等离子蚀刻室中蚀刻介电材料的方法。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102246278A (zh) * 2008-12-10 2011-11-16 朗姆研究公司 用于促进硅电极抛光的盘和适配器组件
CN102420132A (zh) * 2011-05-26 2012-04-18 上海华力微电子有限公司 一种去除NiPt金属硅化物的方法
CN102969256A (zh) * 2012-11-12 2013-03-13 上海华力微电子有限公司 蚀刻机台上电极黑硅的侦测方法
CN103990815A (zh) * 2013-02-20 2014-08-20 朗姆研究公司 等离子体加工装置的硬而脆部件的延性模式机加工方法
CN109262377A (zh) * 2018-11-15 2019-01-25 首都师范大学 用于钝化CsI(TI)晶体表面缺陷的抛光工艺
CN111900070A (zh) * 2020-07-16 2020-11-06 上海富乐德智能科技发展有限公司 半导体高阶制程蚀刻装置硅部件的再生清洗和返修方法

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7854820B2 (en) * 2006-10-16 2010-12-21 Lam Research Corporation Upper electrode backing member with particle reducing features
US8702866B2 (en) * 2006-12-18 2014-04-22 Lam Research Corporation Showerhead electrode assembly with gas flow modification for extended electrode life
US7767028B2 (en) * 2007-03-14 2010-08-03 Lam Research Corporation Cleaning hardware kit for composite showerhead electrode assemblies for plasma processing apparatuses
US8171877B2 (en) * 2007-03-14 2012-05-08 Lam Research Corporation Backside mounted electrode carriers and assemblies incorporating the same
US8292698B1 (en) 2007-03-30 2012-10-23 Lam Research Corporation On-line chamber cleaning using dry ice blasting
US7578889B2 (en) * 2007-03-30 2009-08-25 Lam Research Corporation Methodology for cleaning of surface metal contamination from electrode assemblies
US8221552B2 (en) * 2007-03-30 2012-07-17 Lam Research Corporation Cleaning of bonded silicon electrodes
US7736441B2 (en) * 2007-10-09 2010-06-15 Lam Research Corporation Cleaning fixtures and methods of cleaning electrode assembly plenums
US8276604B2 (en) * 2008-06-30 2012-10-02 Lam Research Corporation Peripherally engaging electrode carriers and assemblies incorporating the same
US8075701B2 (en) * 2008-06-30 2011-12-13 Lam Research Corporation Processes for reconditioning multi-component electrodes
US20100140222A1 (en) * 2008-12-10 2010-06-10 Sun Jennifer Y Filled polymer composition for etch chamber component
KR101820976B1 (ko) * 2009-12-18 2018-01-22 램 리써치 코포레이션 플라즈마 챔버에서 사용되는 상부 전극으로부터 표면 금속 오염을 세정하는방법
US9293305B2 (en) 2011-10-31 2016-03-22 Lam Research Corporation Mixed acid cleaning assemblies
US10391526B2 (en) 2013-12-12 2019-08-27 Lam Research Corporation Electrostatic chuck cleaning fixture
JP5944883B2 (ja) * 2013-12-18 2016-07-05 東京エレクトロン株式会社 粒子逆流防止部材及び基板処理装置
CN108231572A (zh) * 2016-12-21 2018-06-29 有研半导体材料有限公司 一种用于硅电极腐蚀的方法
US11776822B2 (en) * 2018-05-29 2023-10-03 Applied Materials, Inc. Wet cleaning of electrostatic chuck
EP3879604B1 (en) * 2018-11-09 2024-10-16 Grinergy Co.,Ltd. Surface treatment method for lithium metal negative electrode

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63156661A (ja) * 1986-12-18 1988-06-29 Fujitsu Ltd ウエ−ハ研磨装置
US5622875A (en) * 1994-05-06 1997-04-22 Kobe Precision, Inc. Method for reclaiming substrate from semiconductor wafers
JPH08274069A (ja) * 1995-03-30 1996-10-18 Sumitomo Sitix Corp プラズマエッチング装置用シリコン電極装置
US6004400A (en) * 1997-07-09 1999-12-21 Phillip W. Bishop Carbon dioxide cleaning process
US6284345B1 (en) * 1997-12-08 2001-09-04 Washington University Designer particles of micron and submicron dimension
US6073577A (en) * 1998-06-30 2000-06-13 Lam Research Corporation Electrode for plasma processes and method for manufacture and use thereof
US6276997B1 (en) * 1998-12-23 2001-08-21 Shinhwa Li Use of chemical mechanical polishing and/or poly-vinyl-acetate scrubbing to restore quality of used semiconductor wafers
JP2000334798A (ja) * 1999-05-31 2000-12-05 Aoki Technical Laboratory Inc コア型を可動自在に備えた型締装置の油圧回路
JP4554011B2 (ja) * 1999-08-10 2010-09-29 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体集積回路装置の製造方法
US6399499B1 (en) 1999-09-14 2002-06-04 Jeong Gey Lee Method for fabricating an electrode of a plasma chamber
JP4145457B2 (ja) * 2000-02-08 2008-09-03 信越化学工業株式会社 プラズマエッチング装置用電極板
WO2002015255A1 (en) 2000-08-11 2002-02-21 Chem Trace Corporation System and method for cleaning semiconductor fabrication equipment parts
US6656894B2 (en) 2000-12-07 2003-12-02 Ashland Inc. Method for cleaning etcher parts
US7008874B2 (en) * 2000-12-19 2006-03-07 Memc Electronics Materials, Inc. Process for reclaiming semiconductor wafers and reclaimed wafers
US20020127853A1 (en) * 2000-12-29 2002-09-12 Hubacek Jerome S. Electrode for plasma processes and method for manufacture and use thereof
JP4456769B2 (ja) * 2001-02-02 2010-04-28 川崎マイクロエレクトロニクス株式会社 フロロカーボン系プラズマ生成用シリコン製電極の洗浄方法およびこれを利用した半導体装置の製造方法
JP3876167B2 (ja) 2002-02-13 2007-01-31 川崎マイクロエレクトロニクス株式会社 洗浄方法および半導体装置の製造方法
US20040003828A1 (en) 2002-03-21 2004-01-08 Jackson David P. Precision surface treatments using dense fluids and a plasma
WO2003101762A1 (en) 2002-05-28 2003-12-11 Advanced Technology Materials, Inc. Process for cleaning and repassivating semiconductor equipment parts
US6838012B2 (en) * 2002-10-31 2005-01-04 Lam Research Corporation Methods for etching dielectric materials
JP2004307253A (ja) * 2003-04-07 2004-11-04 New Japan Radio Co Ltd 半導体基板の製造方法
US6761625B1 (en) * 2003-05-20 2004-07-13 Intel Corporation Reclaiming virgin test wafers

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102246278A (zh) * 2008-12-10 2011-11-16 朗姆研究公司 用于促进硅电极抛光的盘和适配器组件
CN102246278B (zh) * 2008-12-10 2014-01-01 朗姆研究公司 用于促进硅电极抛光的盘和适配器组件
CN102420132A (zh) * 2011-05-26 2012-04-18 上海华力微电子有限公司 一种去除NiPt金属硅化物的方法
CN102420132B (zh) * 2011-05-26 2013-12-04 上海华力微电子有限公司 一种去除NiPt金属硅化物的方法
CN102969256A (zh) * 2012-11-12 2013-03-13 上海华力微电子有限公司 蚀刻机台上电极黑硅的侦测方法
CN102969256B (zh) * 2012-11-12 2015-06-17 上海华力微电子有限公司 蚀刻机台上电极黑硅的侦测方法
CN103990815A (zh) * 2013-02-20 2014-08-20 朗姆研究公司 等离子体加工装置的硬而脆部件的延性模式机加工方法
CN103990815B (zh) * 2013-02-20 2018-09-18 朗姆研究公司 等离子体加工装置的硬而脆部件的延性模式机加工方法
CN109262377A (zh) * 2018-11-15 2019-01-25 首都师范大学 用于钝化CsI(TI)晶体表面缺陷的抛光工艺
CN111900070A (zh) * 2020-07-16 2020-11-06 上海富乐德智能科技发展有限公司 半导体高阶制程蚀刻装置硅部件的再生清洗和返修方法

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