CN104707832A - 静电卡盘清洁固定器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及静电卡盘清洁固定器，具体而言，用于在清洁工艺中保护适于支撑半导体衬底的静电卡盘的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，该板具有包围袋状部的环形密封部。该清洁固定器组件还包括与板的环形密封部啮合的第一O形环、在板的袋状部中的多个通孔、以及包围板的袋状部中的多个通孔的多个O形环。多个通孔被配置为与静电卡盘的背面中的升降销孔和氦孔对齐并流体连通，且多个O形环被设定位置以允许清洁媒质在清洁工艺中占据静电卡盘中的升降销孔和氦孔，同时密封使得清洁媒质不能到达静电卡盘的背面。

Description

静电卡盘清洁固定器
技术领域
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
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
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。
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。
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
图1描绘了示例性静电卡盘的背面。
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。
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
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。
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。
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。
术语“室温”、“环境温度”和“常温”是指例如从约20℃至约25℃的温度。
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ESC。
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。
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、硅颗粒、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；电极杂质包括例如钨；而硅杂质包括例如Si、SiO2、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。
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。
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。
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，清洁媒质也会不利地影响ESC的某些敏感元件。例如，在实施方式中，ESC可包含分布在ESC的背面上的嵌入式印刷电路板(PCB)或其它敏感元件，这些敏感元件可因与清洁媒质的接触而被不利地影响。在没有保护ESC的背面的情况下清洁通道(比如氦孔和升降销孔)会导致清洁媒质接触到这些敏感元件。由于一些ESC的结构(即，因为敏感元件可遍及ESC的背面被嵌入或分布)，仅仅用掩模材料或抗化学腐蚀带条(tape)挡住敏感元件不会有效——更确切地，ESC的整个背面必须被保护。挡住通道并接着将清洁媒质注入通道中可保护ESC的背面，但这也会导致清洁媒质散布到陶瓷上，从而可能导致污染。
在实施方式中，静电卡盘清洁固定器组件可被用来在允许清洁媒质接触并清洁ESC中的通孔的同时有效地保护ESC的背面。例如，在实施方式中，用于在清洁工艺中保护静电卡盘的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；以及包围所述板中的所述多个通孔的多个O形环。所述板中的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。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清洁所述静电卡盘中的所述升降销孔和氦孔，同时也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。换言之，清洁媒质可循环通过升降销孔和氦孔但不会接触静电卡盘的背面。
静电卡盘可被置于用于在清洁工艺中保护静电卡盘的清洁固定器组件上。在实施方式中，静电卡盘的背面包括多个升降销孔和氦孔，所述孔在清洁工艺中应当被清洁以去除杂质，所述杂质在后面可以使ESC的清洁度受损。在实施方式中，清洁固定器组件包括被配置为与所述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循环通过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。
当ESC被安装在清洁固定器上时，ESC的背面在清洁工艺中受到保护以免被清洁媒质影响，同时清洁媒质仍能接触并清洁ESC的其它区域(包括陶瓷表面和弹性体径向槽)。清洁固定器组件中的多个O形环被配置为对齐并密封静电卡盘的背面中的升降销通孔和氦通孔，因此，清洁媒质可循环通过静电卡盘中的升降销孔和氦孔，却不能接近静电卡盘的背面。在实施方式中，静电卡盘在安装在清洁组件上的同时，可被完全浸在清洁媒质(即清洁剂)中达到长于约15分钟的时间，比如达到长于约20分钟、或者长于约25分钟、或者长于约30分钟、或者长于约1小时、或者长于约2小时的时间，但清洁媒质不会到达静电卡盘的背面。如此，ESC的会因与水或化学品接触而受到不利影响的敏感元件(即电子元件/PCB)在清洁工艺中被保护，同时ESC的表面和通孔被有效地清洁。
在实施方式中，在板的袋状部中的多个通孔中的通孔的数量与静电卡盘中的必须被清洁的通孔的数量的总和(例如，氦孔和升降销孔的总和)相对应。例如，在实施方式中，静电卡盘可包含一个氦孔和三个升降销孔，而对应的清洁固定器组件可包含四个通孔(其中一个被设置为与所述氦孔相对应，而另外三个被设置为与所述三个升降销孔相对应)。
在实施方式中，包围多个通孔的多个O形环被设置在多个槽中。在实施方式中，所述槽是燕尾槽。
在实施方式中，静电卡盘清洁组件的板的袋状部具有小于约0.1英寸的袋状部深度(pocket depth)，比如从约0.01至约0.1英寸、或者从约0.02至约0.08英寸、或者从约0.03至约0.07英寸、或者从约0.04至约0.05英寸。在实施方式中，袋状部深度可被选择为与待清洁的静电卡盘的背面的形貌相对应。换言之，在实施方式中，静电卡盘的背面可包括在静电卡盘的背面的平坦表面上突出的特征，而板的袋状部深度可被选择为与这些突出的特征的高度相对应。例如，在实施方式中，静电卡盘的背面的特征(比如设置在静电卡盘的背面中的一个螺丝或多个螺丝)可在ESC的平坦表面上突出，比如在ESC的平坦表面上突出从约0.01至约0.1英寸、或者从约0.02至约0.08英寸、或者从约0.03至约0.07英寸、或者从约0.04至约0.05英寸，而袋状部深度可与突出的特征的尺寸相对应。在实施方式中，袋状部深度可以相同，大约相同、或者稍深于自ESC的平坦表面突出的特征的高度，比如比突出的特征的高度深约0.001至约0.01英寸、或者深约0.002至约0.02英寸、或者深约0.005至约0.05英寸。在优选的实施方式中，袋状部深度与自ESC的平坦表面突出的特征的高度相匹配。例如，如果ESC具有在ESC的平坦表面上突出0.043英寸的一个螺丝或多个螺丝，则静电卡盘清洁组件的板的袋状部深度可以是0.043英寸。
在实施方式中，多个紧固件可被用来将静电卡盘紧固到板。例如，在实施方式中，静电卡盘可通过插入板中的孔里的紧固件被附着到板。在实施方式中，多个紧固件可被设置在围绕板周向间隔开的孔中。所述紧固件可以是例如有螺纹的螺丝、螺栓，等等。在优选的实施方式中，紧固件是螺丝，比如#10-32螺丝。在实施方式中，螺套(helicoil)可被设置在板中的孔里以增加与紧固件的螺纹连接的强度。
在实施方式中，多个紧固件包括足够的紧固件以达到O形环的完全压紧，从而确保密封完整性。例如，在实施方式中，多个紧固件可包括从约3至约20个紧固件，比如从约5至约15个紧固件、或者从约8至约12个紧固件、或者约10个紧固件。更具体地，多个紧固件中的紧固件的数量和类型可被选择为与压紧清洁固定器组件中的所有O形环所需的总负荷相对应。在实施方式中，由多个紧固件施加的净力与压紧清洁固定器组件中的所有O形环(即，所述第一O形环和所述多个O形环)所需的总负荷相对应。在实施方式中，多个紧固件包括足够的紧固件以达到清洁固定器组件中的O形环的完全压紧，从而确保密封完整性。
在实施方式中，清洁固定器组件的板可包括被设置为与静电卡盘上的特征相对应的至少一个定向特征，使得当静电卡盘上的所述特征与所述至少一个定向特征对齐时，静电卡盘和清洁固定器组件可被恰当定位以(1)互相附着以及(2)执行清洁工艺。在实施方式中，至少一个定向特征可被用于使清洁固定器中的定位销(dowel)与ESC对准槽对齐，使得当所述至少一个定向特征与ESC中的特定特征对齐时，清洁固定器中的定位销与ESC安装孔对齐并锁定到该ESC安装孔，进而确保清洁固定器组件中的O形环与既定特征(intendedfeatures)正确地排齐(line up)。例如，在实施方式中，定向特征可帮助相对于清洁固定器组件定位静电卡盘，使得当静电卡盘上的特征与板上的至少一个定位特征对齐时，所述多个通孔与静电卡盘的背面中的升降销孔和氦孔对齐并流体连通，且包围所述多个通孔的多个O形环被恰当地设定位置以密封静电卡盘中的升降销孔和氦孔。任何适合的定向特征可被使用。例如，在实施方式中，定向特征可以是标记(scribe)在清洁固定器组件上的孔、钻孔、对齐定位销、或者视觉标识或标记。
图2中示出了构造来清洁静电卡盘的清洁固定器组件100的示例性实施方式。清洁固定器组件100包括具有包围袋状部114的环形密封部112的板110。清洁固定器组件被配置为对齐并密封静电卡盘(未图示)的背面。第一O形环116与板110的环形密封部112啮合。
板110具有设置在该板的袋状部中的多个通孔118。多个通孔118被配置为与静电卡盘(未图示)的背面中的升降销孔和氦孔对齐并流体连通——换言之，通孔118具有近似静电卡盘中的升降销孔和氦孔的尺寸的尺寸，且它们被定位在板110的袋状部114中使得它们与静电卡盘中的升降销孔和氦孔的位置相对应。设置在板110的袋状部114中的多个O形环120包围多个通孔118。多个通孔118和多个O形环120被设定位置使得当静电卡盘被安装在清洁固定器组件100上时，多个通孔118与静电卡盘中的氦孔和升降销孔对齐并流体连通，且在清洁工艺中，多个O形环120挡住清洁媒质使其不能到达静电卡盘的背面，同时仍允许清洁媒质占据升降销孔和氦孔。
清洁固定器组件100还包括定向标记122，定向标记122可被用于在清洁固定器组件100上恰当定位静电卡盘(即，定位静电卡盘使得升降销孔和氦孔与通孔118和多个O形环120对齐)。当清洁固定器组件100上的视觉标记与静电卡盘上的特征对齐时，设置在板110中的定位销130与ESC安装孔(未图示)对齐并锁定到该ESC安装孔，进而确保清洁固定器组件中的O形环与既定特征正确地排齐。
清洁固定器组件100还包括设置在围绕板110周向间隔开的孔126中的多个紧固件124以将静电卡盘(未图示)紧固到板110。螺套(未图示)也可被设置在孔126中以增加螺纹连接的强度。
图3示出了安装在清洁固定器组件300上的静电卡盘200的示例性实施方式。静电卡盘200通过设置在孔226中的多个紧固件(未图示)附着到清洁固定器组件300。多个螺套(未图示)也可被设置在孔226中以增加与紧固件的螺纹连接的强度。清洁固定器组件300包括可被用于在清洁固定器组件300上恰当定位静电卡盘200的定向特征322。定向特征322(示出为清洁固定器组件300上的视觉标记)与静电卡盘200上的特征240对齐。
在ESC已被附着到清洁固定器之后，可使该ESC经过清洁工艺。任何希望的清洁方法或媒质可被使用。在实施方式中，用于清洁静电卡盘的清洁方法和/或清洁媒质可根据其能力进行选择以有效去除具体杂质。在实施方式中，清洁固定器组件(包括板和O形环)的材料可根据清洁方法和/或清洁媒质进行选择——换言之，因具体的清洁方法和/或清洁媒质而使清洁固定器组件的材料退化是不希望的，因此在实施方式中，优选的是选择与清洁媒质、清洁方法和/或清洁持续时间相容的材料用于清洁固定器组件。
在实施方式中，所述第一O形环和所述多个O形环由橡胶材料构成，优选与所希望的清洁媒质化学相容的橡胶材料。在实施方式中，所述橡胶材料具有从约30至约100(比如从约35至约95、或者从约40至约90)范围内的邵氏A硬度(Shore A hardness)。所述橡胶材料可以是任何适合的材料，比如VITON橡胶(基于偏二氟乙烯和六氟丙烯(hexafluoroproylene)的共聚物的含氟弹性体，其在商业上可从特拉华州威尔明顿的杜邦公司获得)、聚氨酯橡胶、乙丙橡胶或氟聚合物橡胶，特别是高纯度的氟聚合物橡胶，比如在商品名称KALREZ(从特拉华州威尔明顿的杜邦公司获得)和CHEMRAZ(可从GreenTweed&Co.公司获得)下销售的氟聚合物橡胶。所述第一O形环和所述多个O形环中的每一个O形环的组分可以是相同的或者不同的。
在实施方式中，清洁固定器组件的板由与所选定的清洁媒质相容的合适材料构成。例如，在实施方式中，清洁固定器组件的板可由不锈钢、铝、阳极化铝、或者任何其它合适材料制成。在优选实施方式中，该板是阳极化铝。
清洁固定器组件可与任何合适的清洁方法和/或清洁媒质结合使用。在实施方式中，对静电卡盘可任选地进行可选的预清洁程序，尤其在静电卡盘被认为是高度污染的时候(即，在污染水平足够严重到肉眼可见时)。预清洁过程可包括对ESC喷射去离子(DI)水。ESC可被喷射直至松弛的表面沉积物被去除。例如，在实施方式中，ESC可被喷射达到约1至约20分钟，比如从约3至约15分钟、或者从约5至10分钟。在用水清洁ESC之后，该ESC可被干燥。在实施方式中，可利用洁净、干燥的空气等完成干燥。
在实施方式中，清洁工艺包括使静电卡盘与至少一种清洁媒质接触。术语“接触”和“接触式”是指例如通过任何合适的技术将清洁媒质施加到静电卡盘，该清洁媒质对去除静电卡盘上存在的不希望的物质是有效的。在实施方式中，清洁媒质可例如是酸、碱、水、异丙醇、或者空气。用于清洁静电卡盘的湿法清洁方法在共同受让的美国专利第7,052,553号中被描述。
在实施方式中，用于清洁给定静电卡盘的清洁媒质可根据清洁媒质在去除特定污染物方面的功效进行选择。例如，有机溶剂(比如异丙醇)可被用来去除有机杂质。
碱溶液也可用于去除有机杂质，以及金属杂质和氟化钛。在实施方式中，用作清洁媒质的碱溶液可以是弱碱性溶液，包括例如双氧水、氢氧化氨、或其混合物。双氧水是具有高标准还原电势的强氧化剂，且能有效打破有机键及与金属和金属离子反应。在氢氧化铵和双氧水的弱碱性溶液(其一直到至少70℃是稳定的)中，双氧水能够与金属反应而形成金属离子。氢氧化铵可与金属杂质(包括重金属，比如Ni、Cr、Co和Cu)形成配位离子。由于双氧水的使用提高了ESC陶瓷表面的表面电势，其能够在ESC陶瓷表面的先期化学清洁之后减少再沉积或表面吸附的金属。在实施方式中，碱溶液是具有例如从约1:1:2-8至1:x:8(其中x＝2-7)的NH4OH:H2O2:H2O的体积比的氢氧化铵和双氧水的混合物。例如，在实施方式中，该比可以为约1:1:2。在实施方式中，ESC可被浸在温度从约18℃至约30℃(比如从约20℃至约25℃)的碱溶液中达到约5分钟至约1小时，比如从约10分钟至约45分钟、或者从约20分钟至约30分钟。在实施方式中，可用去离子水漂洗ESC以去除残留的溶液和污染物并接着使ESC干燥。干燥可用例如氮来执行。
四甲基氢氧化铵(TMAH)可被用于去除氟化铝，氟化铝是一种可见于使用过的ESC上的污染物。因此，TMAH可对清洁使用过的ESC特别有用。
在实施方式中，清洁媒质可包括酸溶液。在实施方式中，酸溶液对去除诸如Ca、Mg、Fe、Na、K、Al、Si、Ti、Cu、Zn、Li、Ni、Cr和/或Mo之类的污染物是有效的。用作清洁媒质的酸溶液可包括例如氢氟酸(HF)、硝酸(HNO3)及其混合物。例如，硝酸用于去除金属颗粒和电极杂质，而氢氟酸用于去除硅颗粒，比如SiO2。换言之，氢氟酸溶解基于硅和SiO2的材料，而硝酸溶解金属离子、氧化物和无机蚀刻副产物。在实施方式中，酸溶液包括重量百分比从约1％至约5％的氢氟酸(49％，半导体级，遵循SEMI规范C28-0301，等级1或更佳等级)，比如重量百分比从约1％至约3％的氢氟酸、或者重量百分比约1％的氢氟酸；以及重量百分比从约5％至约20％的硝酸(67％，半导体级，遵循SEMI规范C35-0301，等级1或更佳等级)，比如重量百分比从约5％至约20％的硝酸，比如重量百分比从约7％至约15％的硝酸、或者重量百分比从约10至约13的氢氟酸、或者重量百分比约10％的氢氟酸；以及水。
可用作清洁媒质的酸溶液还可包括例如盐酸和双氧水——这样的酸溶液对去除金属杂质和电极杂质是有效的。诸如铁、镍、钛之类的金属颗粒可被盐酸和双氧水溶液有效去除，因为铁和镍能溶解在盐酸中而钛能被双氧水氧化然后溶解在盐酸溶液中。
在实施方式中，酸溶液可包括氢氟酸和硝酸的混合物和/或盐酸和双氧水的混合物。所使用的一或多种酸溶液可基于ESC的类型以及电介质蚀刻过程中的条件而定。
在实施方式中，可用去离子水漂洗ESC达到适当的时间，比如从约1至约15分钟、或者从约2至约10分钟、或者约5分钟，以去除清洁媒质的任何残留。在实施方式中，该清洁工艺可被执行超过一次，比如两次以上、或者三次以上、或者四次以上。
在实施方式中，清洁工艺包括超声波清洁置于清洁固定器上的静电卡盘。超声波清洁用于去除表面颗粒，以及陷在ESC的通道(比如水通道、温度传感器孔、升降销孔、以及通孔，比如氦供应孔和相关微通道)内的颗粒。在实施方式中，超声波清洁静电卡盘包括将ESC的表面浸在清洁媒质中且对清洁媒质进行超声波搅拌。在实施方式中，在超声波清洁ESC后可接着(比如用去离子水)漂洗ESC和/或烘干ESC。利用超声波搅拌超声波清洁静电卡盘的方法在例如美国专利第7,648,582号中被描述。在实施方式中，在超声波清洁后，希望的是ESC陶瓷表面上和通孔中的颗粒密度小于约0.17个颗粒/平方厘米，比如小于约0.15个颗粒/平方厘米、或者小于约0.10个颗粒/平方厘米。
在实施方式中，超声波清洁在清洁媒质(比如超纯水)中执行。在实施方式中，超纯水在大约室温下具有约15兆欧-厘米(Mohm-cm)的电阻率。在实施方式中，超声波清洁具有从约5分钟至约90分钟的持续时间，比如从约10分钟至约60分钟、或者从约20分钟至约40分钟、或者约30分钟。在实施方式中，超声波清洁可被执行超过一次，比如两或更多次、或者三或更多次、或者四或更多次。
在实施方式中，在清洁工艺后可接其它常规清洁步骤。
本领域技术人员可以理解的是，本发明在不背离其精神和必要特征的情况下可以以其它具体形式实现。因此，当前公开的实施方式在所有方面都被视为是说明性的而非限制性的。本发明的范围由所附权利要求而不是由前面的描述来表明，且旨在将本发明的内涵和范围及等同方式内的所有变化均包括在内。

Claims (20)

1.一种用于在清洁工艺中保护静电卡盘的清洁固定器组件，所述静电卡盘适于支撑半导体衬底，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；
其中
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。
2.根据权利要求1所述的清洁固定器组件，其中所述多个通孔中的通孔的数量与所述静电卡盘中的氦孔和升降销孔的数量的总和相对应。
3.根据权利要求1所述的清洁固定器组件，其中所述袋状部具有与自所述静电卡盘的所述背面突出的特征的高度相对应的袋状部深度。
4.根据权利要求3所述的清洁固定器组件，其中所述袋状部具有小于0.1英寸的袋状部深度。
5.根据权利要求1所述的清洁固定器组件，其进一步包括设置在围绕所述板周向间隔开的孔中的多个紧固件以将所述静电卡盘紧固到所述板。
6.根据权利要求5所述的清洁固定器组件，其中所述多个紧固件包括从约3个至约20个螺丝。
7.根据权利要求1所述的清洁固定器组件，其中所述板由选自由不锈钢、铝以及阳极化铝组成的群组中的材料制成。
8.一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，所述静电卡盘适于保护支撑半导体衬底，其中：
所述静电卡盘的背面包括多个升降销孔和氦孔；且
所述清洁固定器组件包括：
被配置为与所述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，
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；
其中
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。
9.根据权利要求8所述的安装在清洁固定器组件上的静电卡盘，其中安装在所述清洁组件上的所述静电卡盘能被完全浸在至少一种清洁媒质中达到至少20分钟，而所述清洁媒质不会到达所述静电卡盘的所述背面。
10.根据权利要求8所述的安装在清洁固定器组件上的静电卡盘，其中所述板包括设置为与所述静电卡盘上的至少一个特征相对应的至少一个定向特征，使得当所述静电卡盘上的所述至少一个特征与所述板上的所述至少一个定向特征对齐时，所述多个通孔与所述静电卡盘中的升降销孔和氦孔对齐，且设置在所述板上的所述多个O形环密封所述静电卡盘中的所述升降销孔和氦孔。
11.根据权利要求8所述的安装在清洁固定器组件上的静电卡盘，其中所述静电卡盘包括至少三个升降销孔和至少一个氦孔，且所述清洁固定器组件包括与所述至少三个升降销孔对齐并流体连通的至少三个通孔、以及与所述至少一个氦孔对齐并流体连通的至少一个通孔。
12.根据权利要求8所述的安装在清洁固定器组件上的静电卡盘，其中所述静电卡盘的所述背面包括至少一个特征，所述至少一个特征具有在所述静电卡盘的所述背面的平坦表面上突出的高度，且所述清洁固定器组件的所述袋状部具有与所述特征的所述高度相对应的袋状部深度。
13.根据权利要求8所述的安装在清洁固定器组件上的静电卡盘，其中使用设置在围绕所述板周向间隔开的孔中的多个紧固件将所述静电卡盘附着到所述清洁固定器组件。
14.根据权利要求8所述的安装在清洁固定器组件上的静电卡盘，其中所述多个紧固件施加至少足够的力以完全压紧所述第一O形环和所述多个O形环。
15.一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：
将所述静电卡盘安装在清洁固定器组件上，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，
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；
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；以及
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；以及
用至少一种清洁媒质清洁所述静电卡盘；
其中所述清洁媒质在清洁工艺中清洁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。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述清洁媒质选自由气压、酸、碱、水以及异丙醇组成的群组。
17.根据权利要求15所述的方法，其中对所述板、所述第一O形环和所述多个O形环的材料进行选择以与所述清洁媒质相容。
18.根据权利要求15所述的方法，其中清洁所述静电卡盘包括超声波清洁，在所述超声波清洁中，所述静电卡盘被浸在所述清洁媒质中。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述超声波清洁具有从约5分钟至约90分钟的持续时间。
20.根据权利要求18所述的方法，其中在超声波清洁之后，所述静电卡盘的陶瓷表面上和所述通孔中的颗粒密度小于约0.15个颗粒/平方厘米。
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