TWI279857B - Silicon parts having reduced metallic impurity concentration for plasma reaction chambers - Google Patents

Description

1279857 玖、發明說明： 【之技術領域】 本發明係用於電漿反應室處理半導體材料之矽部件。本 發明亦係關於製造及應用該等矽部件之程序。 L先前技術】 在半導體材料處理領域，真空處理室係用於材料之腐蝕 及基板上之化學沈積。反應氣體流入處理室時，對反應氣 體施加能量（如射頻場）以產生電漿。 *圖1顯示用於共同讓渡美國專利N0 6,376,385之單晶姓刻 機裝置中的上部電極（或蓮蓬頭式電極）1G。該上部電極 —般係與包含底部電極（未顯示）之靜電卡盤共同使用，底部 電極在上部電極10下面，用於支撐晶圓。 該電極組件為…;肖耗性部件，其必須定期更換。由於該 電極组件係連接到溫度㈣構件，所以，4 了方便更換， —15¾ i_ 10外4緣< 上表面已與一支撐環^黏接。該支撐 環12之外邊緣由卡環16夾在包含水冷卻槽13之溫度控制構 件14上。水由進出口接葙 、 ’、 13 b在冷卻槽13中迴流。電漿 密封環1 7圈住上部雷炻n 甘t 、 一 ’，、一固定在介電機殼1 8a上的介 電環圈18連接。電带參# $ μ、音/ 、/ 包桌名封％17導致反應室中的壓力差異， 並增大反應室壁和雷艰卩E| + 二 宅水間义电阻，從而使上部電極1 〇與下 邵電極間的電漿濃纟會。 來自氣源之反靡备蝴Μ丄 ?r ^ w虱m氬由溫度控制構件14之開孔20供應 到上部電極1 0。反虛< ^ W氟岐、、里由一或多個導流板22擴散，通 匕上部電極1 0之氣體流金 k (禾旦出）進入反應室24。為了增強 S4506 1279857 上部電極ίο與溫度控制構件14間之導熱，可使反應氣體充 滿溫度控制構件14與支撐環12相對表面間的空隙。另外， 與％圈18《氣道（未畫出）或密封環…目連之氣體通道^可 孤視反應至24《氣壓。為維持—定氣壓下溫度控制構件μ 與支撐環12間的反應氣體，配置了密封墊28、29，其中密 封塾28係位於支撐環12表面與相對的構件14表面之間，: 封i 29則係位於支撐環丨2上表面與相對的構件工4表面之間 。為維持反應室24之真空狀態，f在構件^與⑽間及構件 1 8 b與機殼1 8 a間添加密封墊3 〇、3 2。 在此平行板反應室裏，待處理之晶圓置於下部電極上， 下部電極與上部電極間產生射頻場，上部電極方向係平行 於下部電極。上部電極係由石墨製成。然而，㈤美國專利 0.6，3 7 6,9 7 7中所描述，當電漿姓刻時，石墨上部電極之顆 粒可落下並污染置於反應室裏待處理之晶圓。 同時，如美國專利如.6,376,977中所描述，在上部電極製 造過程中，大量金屬雜質會附在單一矽晶圓上。當由單晶 矽材料製成之上部電極用於後續半導體設備處理時，金屬 雜質就會引起污染問題。 美國專利No.5,993,597揭示，電漿蝕刻時，由於矽製成的 電漿蝕刻電極表面上存在壓力和顯微裂紋，所以會產生粉 屑。 曰刀 繁方；處理半導體材料時之高純度要求，對於半導體處理 裝置之部件如電極，有必要減少金屬雜質的濃度，並進而 減少處理時由此種金屬雜質所引起之半導體材料之污染。 84506 1279857

本發明提供用於半導髀_ 抑 丄 予把處理裝置中之矽部件，其能 矽中高遷移率金屬雜暂$_ 、、 、又辰度。該等矽部件可用於電漿反 應室以減少（最好能最小化）半道赋 一 ）牛寸眼處理時+導體基板上金 屬雜質I >了染。 製造半 材料中切 割面上。 雜質。 金屬雜 矽材料製 割面遷移 。此種處 體實施例 水平。 守菔部彳干万法> _私a i、 較佳具體實施例包含從半導體 下硬板。切割時，全屬雜暂| ^ + 至屬_貝會黏附在矽板之切 至少對矽板之切到而 — " 進仃處理以去除矽板之金屬 質包含在梦中且右古、爱 、. 〃、有呵遷私性之金屬，其源自切割 成珍板之刀具。在全^ 在至屬4貝有充分時間由矽板切 至切割表層區之外部以H對财板進行處理 理可去除田在切割面區域之金屬雜質。在較佳具 中石夕板切剳面上金屬雜質之濃度能減少到較低 在一項較佳具體實施例中，兮 ^ 」丫 邊矽部件是一矽電極或一 極組件。在另一項較佳且晋#每 、…、 住” 只犯例中，該矽電極係用 半導體處理裝置中之一蓮蓬頭式電極。 [實施方d 本發明提供適祕半導體處理裝置切料。該等發部 件包含—些不可避免地存在於矽中之低含量金屬雜質。需 避免該等金屬雜質’因為它們會影響石夕部件性能，半導體 材料處理時，也會污染半導體基板。 在一项較佳具體實施例中，該矽部件為一矽電極。在另 84506 1279857 一項較佳具體實施例中， 中。其他典型可列舉之硬=件=係配置於一攻電極組件 環圈。如下所述，通過切金…應用於電裝反應室中之 顯減少之金屬雜質含量，進製疋’處理所切部分以獲得明 而I成此等矽部件。 使用切割刀具從矽材料切 。該切割刀具包含一全屬^ ，可以製成該等矽部件 觸。例如，切刻刀具==，其在切割時與侧接 金屬刀刀。切割時，金屬鍍==具;金屬鏟層之 刀刃轉移至碎板之-或多個表面。屬通過磨損和黏附能從 々=钢合金為應用於形成切割侧之線鋸刀刃之金屬 、’度曰《典型材料。含鋼及鋅之黃銅也可作為線鋸刀刃之 鍍層。例如，黃銅外鍍層已應用於含鐵材料如鋼鐵之線鑛 上正如M B. Shabani等人在論文“SIMOX Slde 〇r

Polysilicon Backside by Stronger Gettering Side for the Meal ImPUmles”中描述那樣（第七屆絕緣體上矽技術與設備國際 討論會會刊，電氣化學協會，Vol.96-3，162-175頁（1996)) ，鋼在矽中擴散具有高遷移率。在矽中，銅具有擴散低活 化fe ’所以其甚至在低溫的碎中都可以遷移。因此，在高 概、低溫下銅都能在石夕中快速擴散。另外，當石夕從高溫冷 卻時’銅能向外擴散至矽表面，並聚積在表面。此類聚積 也會出現在室溫情況下。銅污染物在製成高純度P型及η型 矽晶時是一項難題。 除銅外，其他在矽中具有高遷移率之金屬包括鋅、鈦、釩、 路、鎂、鐵、鈷和鎳等。鹼性金屬如鈉，同樣也有高遷移率。 84506 1279857 請參見 W.R. Runyan 及 K.E. Bean 的 Semiconduct〇r Interated Cnxuit Processing Technology(半導體積體電路處理技術）， Addison WeSley，414-415頁（1994)。此等金屬能在碎中產生 電子穩定態’從而降低梦裝置之性能。見CRM. Gr〇ven〇r 的Microelectronic Materials(微電子材料），物理出版社， 28-32 頁（1994)。 本專利之發明人發現，切割矽材料製成矽板之過程會導 致金屬雜質黏附於矽板之一或多個表面。此類金屬係來自 於切刻刀具之磨損。切割刀具之金屬雜質包括銅和鐵，以 及其他-些在碎中有冑遷移率之金屬。用於切割過程之冷 卻液及研磨漿也會帶入金屬雜質。由於其高遷移率，這些 金屬能在⑯溫和冑溫下快速擴散進入硬體内。纟專利之發 明人發現’切❹驟完成後，除非在短時間内能從碎板表 層區去除此類金屬，否則此類金屬會從表層區擴散進入石夕 材料内部。隨後’金屬會從碎體中遷移至碎板表面，並聚 積在表面。結果，在處料導體材㈣間，當切電極板 製成〈電極裝置應用於電漿反應時，裸露在電極表層區之 金屬雜質在電漿環境裏會從々@ 表θ攸矽电極中轉移，轉移之金屬雜 貝曰污染電漿反應室中所處理之晶圓。 本專利之發明人進一步發顼， 人ρ 又七現 旦鋼及/或其他類似遷移性 至屬擴散至矽電極板表層區之外 昆、i 义外# 即使後來處理矽電極表 “以去除積聚在矽表層之金屬 、也不月匕滿思地去除出現 在矽m表層區外部之金屬雜 所了從丄A & .....。果，出現在矽體之金屬雜 貝不断由矽體轉移至矽表面， 卫永％在孩處，所以電漿反應 84506 -10- 1279857 時，其會源源不斷提供污染半導體之金屬雜質。

Richard L. Lane描述了矽晶圓的製備過程（第四章，“矽晶 圓的製備”，WUHam c· 〇，Mara 等人 eds Handb〇〇k 〇f

SemiC〇ndUCt〇r Techn〇i〇gy(半導體矽技術手冊），

Noyes，1990)。孩等過程為通過切削矽晶製成晶圓，隨後熱 處理晶圓’使其電阻係數回復到常態。這些工序包括熱處 理晶圓後（晶圓蝕刻步驟。該蝕刻步驟使用化學蝕刻液去 除曰曰圓受破壞（表面。然而，該蝕刻步騾並不能有效去除 由於切割而附在晶圓表面之金屬雜質。所以，蝕刻後晶圓 之金屬雜質會提供污染源。 本專利之發明人發現，切割操作完成後，先前用電解液 及表面活性劑清洗所切切電極板之清洗方法不能滿意地 去除附在矽電極板表層區之金屬雜質，比如銅和類似遷移 性金屬。實際上，在由矽材料製成矽電極板後，即使此種 清洗方法能快速完成，亦不能滿意地完成金屬去除，此係 因附著之金屬不能通過此種清洗方法從矽電極板表面充分 去除。所以，銅和其他鬲遷移性金屬雜質會擴散進矽電極 板内。當表面已污染之矽電極加熱到一定高溫時，比如退 火或焊接矽電極到支撐構件以形成電極裝置時，此種擴散 就會增強。當矽電極板由高溫下冷卻時，金屬雜質會從矽 電極板體内擴散至表層區1此，由於料極板裏金屬雜 貝之存在’由秒電極板製成電極之品質不穩定。 另外，如上所述，在晶圓電漿處理時，可將殘餘金屬雜 質從電極去除’從而會污染晶圓。所以，由受污染之晶圓 84506 -11- 1279857 製成之矽設備沒有令人滿意之性能。例如，報告指稱，在 碎太1¼電池中，銅、路、鐵、鈇、鉞是“終生殺手，，雜質，其 可容許之濃度含量範圍約在1013至l〇i5at〇ms/cm3之間，以 獲得10°/。之設備效率，並應從矽材料中去除超過大約1〇 /辰度 < 雜質。請參見 e.R.M. GrovenoI^Micr〇electr〇nic Materials(微電子材料第452-453頁。因此，最妤能獲得低含 量金屬之矽電極板，從而使該等金屬不進入用於製成此種 矽裝置之矽基板。 本專利之發明人發現’通過將半導體晶圓樣品置於反應 室内進行電漿反應並調節反應室，並不能滿意地從矽電極 中去除該等矽中快速擴散之銅及其他金屬。因為，該等金 屬雜質係位於電極之矽體内，並在電極處理基板過程中不 斷擴散至電極裸露表層。 根據上述發現，本發明提供了製造矽電極之方法，可以 獲侍低濃度金屬雜質。對於矽電極及矽基板如半導體晶圓 而吕，該等在矽中具有高遷移率之金屬雜質為不利之雜質 。在半導體處理裝置如電漿蝕刻室及電漿沈積室中，該等 矽電極可用以提供較低含量之金屬雜質。 《圖2說明矽電極組件4〇之一項示範性具體實施例。矽電極 、、且件4〇包括一導電矽電極（或矽板）42,其連接到一支撐環44 :如石墨或矽碳化物支撐環。矽電極42最好為平板，但其 B Y也可以不均勻。例如，在一些貫施例中，石夕電極4 2之 厚度可以為1/4英寸。如果需要，電極可以更厚些。一厚電 極 < 厚度可達0.3至丨英寸。矽電極組件4〇可以是擁有大量間 84506 -12- 1279857 &分離排氣通道之蓮蓬頭式電極。該等通道具有一定大小 2孔洞形式，其適合於以要求之流速和分配提供反應氣體 應皇％極可以是驅動電極，也可以是接地電極。通 k夕弘極組件4〇為反應氣體通電，在矽電極組件下部之反 應室内產生電漿。 矽電極42與支撐環44可通過任一適當黏接材料結合在一 起。取好，矽電極42與支撐環44通過使用一彈性材料結合 在、起車乂佳的連接工藝過程在美國專利No.6,376,385中有 描逑例如，彈性連接體可以包括適當聚合物材料，其可 以相备於真芝環境，並且當電漿反應時，對高溫熱降解有 抵抗作用。 矽電極42與支撐構件44之配合面可以是平面，也可以是 非平面。或者，配合面具有同形輪廓以提供互鎖或自 準之排列。 為得到—品質1好之㈣連接材料，要求連接材料用於 配合面=前使彈性連接材料之密度增加。例如，室溫或高 /m下彈丨生連接材料在真空環境中會受震動影響。 該彈性連接材料可以用切電_與支撐構件44之至少 一面上。塗敷黏接材料後’該黏接材料應可提高密度。通 過施壓於配合面’可以料電極42與支撐構件料裝配在一 起。結合時，可將壓力作用在連接處。 彈性連接體可以在任意適當溫度及適當環境下固化。例 如，將電極組件40放到爐内，加熱到一適當溫度，就可以 有效加速連接體之固化’而不會在石夕電極與支撐構件中產 84506 -13 - 1279857 生多餘熱應力。對於上述電極與支撐構件，要求在啊以 下，如45至5〇。〇，其能維持一適當時間如3至5個小時。在 結合物固化成彈性連接體後，電極也即冷卻。 圖3說明另一石夕電極（或電極板）5〇之示範性具體實施例。 美Η專利No .6,391，787(此處以提及方式將其全文併入） 中描逑那;^ ’ $私極5Q包括上表面52和含有階梯狀％之下 表面54。電漿處理時，梯狀乂來控制形成於裸露下表 ㈣鄰近處之電漿密度1電極5Q有4厚度，例如約〇25 英寸或0.33英寸或更厚。 圖4說明安放在-平行板電漿反應裝置60内之矽電極50 。該電漿反應裝置6Q包括基板支架62、置於基板支架62上 ^性卡盤64、㈣性卡盤支撐之基板66(如半導體晶圓） 及邊環6 8。 現在描述—種製造碎電極㈣電極組件之示範方法。從 碎材料切下⑨板，参材料最好為單晶發材料，因為其磨損 均勻，故壽命長，& 3甘 且，、/、有極少或無塵粒之使用性能。 ㈣Hf或不接雜質。例如，碎材料可捧入刪 :或其他任-摻雜物以得到所需之電性能。該矽板沒有 限足的晶向，碎電柄的曰 枉的日日向可以為（100)、（111)或（110)的晶 向面。 最好可通過切割罝曰々炉 、 日曰夕叙’磨削成單晶矽板，從而製成 石夕電極。切削過程诵受去 吊使用刀剳刀片。例如，切割刀片可 Z括含銅鍍層之鋼。㈣_，由於磨損，鍍層從刀 去除。切割時由於通常所用之冷卻液、潤滑液及研磨 84506 -14- 1279857 衆也會有助於金屬從刀片中去除，所以其同樣會引進雜質 。去除之雜質附在矽板一或多個表面，尤其會附在與刀片 直接接觸之切割面上。 如上所述，雜質（比如銅）出現在矽板任一表面均不合要求 ’因為此種金屬為一污染源，並且會降低石夕板之品質。另 外，半導體處理期間，當由碎板製成之矽電極應用於電漿 反應時，對於電漿反應中待處理之半導體基板來說，金屬 雜質為污染源。所以，為了克服該等問題，需要求切割後 把矽板之金屬雜質含量減少到一合乎要求之低含量。 在金屬有充裕時間擴散深入矽體内之前，通過處理矽板 去除其一或多個表面之金屬雜質，金屬污染問題可以得到 解決。在完成切割操作後，當金屬雜質充分聚集在晶圓表 層區時，可以較佳地從矽板中去除它們。通過清洗處理至 少含表層區 < 矽板部分以去除表層區之金屬雜質，半導體 處理時遷移至矽片表層並造成半導體晶圓污染之金屬雜質 問題就會減少。 因為固態擴散是與時間相關之過程’所以矽板從矽材料 (如矽錠）切下後，應馬上進行處理步驟。較佳地，在銅及其 他44銅具有相同矽中遷移性之金屬有足夠時間擴散至矽板 表層外部和達到金屬雜質難以去除之厚度前，應該進行此 處理。除銅外之其他金屬包括鋅、鈦、釩、鉻、鎂、鐵、 姑和鎳中之-或多種金屬，此係取決於切㈣板之刀具成 、也耳决万、切削時所出現之其他次要雜質源。其他金屬 4貝包括鹼性金屬，如鈣、鉀與鈉。因為銅在矽中具有高 84506 -15- 1279857 遷移率，所以，處理矽板以充分去除矽中出現之銅，亦能 有效去除與銅具有相同樣或更低遷移率之其他金屬，還可 以清除伴隨銅出現在表層區之其他金屬。 例如，在處理時，已切割之矽板所清除之表層區厚度至 少可達到大約25微米，最好是至少達到大約100微米。不同 厚度表層區（比如<25微米或>1 00微米）也能經處理去除掉。 通過用化學溶液處理石夕電極，可以清除如此厚度之表層。 化學溶液處理包括用化學溶液至少接觸矽電極之切割面。 最好，矽板整個外表面應與化學液接觸，以使附在晶圓表 面而不是切割面之任何金屬雜質都能去除。 化學液處理包括將矽板浸在化學液裏。同樣，化學液也 可以應用到具有由其他適當工藝（比如濺射）所選擇之矽電 極表層區之矽板。亦可使用化學機械研磨方法（CMP)。

化學液具有任何可有效清除矽板表層區之化學成分。蝕刻 石夕之餘刻液成分、餘刻速度和I虫刻步驟在先前技術中已有描 述（比如 W. Kern and C.A. Deckart，Chapter V-l “Chemical Etching(化學 I虫刻）’’，J.L.Vossen and W.Kern eds.，，’丁hin Film (薄膜工藝）’’，Acedemic Press，Inc.，London，1978 中所述 (此處以全文））。例如，該化學液可以是含氫氟酸（HF)之酸溶 液，可以是硝酸（HN〇3)和HF之混合酸液，HN〇3、HF和選擇 性添加醋酸（CH3C〇〇H)之混合酸液（請見美國專利 No.65376,977號），以及HN〇3、HF、CH3C〇〇H和NaCl〇2之混 合液，HN〇3、HF、CH3C〇〇H牙口 HC1〇4之混合液，HF、HN〇3 和NaN〇2之混合液，HF、CH3C〇〇H和KMn〇4之混合液，HF 84506 -16 - 1279857 和NH4F之混合液，H20、HF和NaF之混合液。 正如 W，R· Runyan和 K.E. Bean，Semiconductor Integrated Circuit Processing Technology(半導體積體電路製造技術）， 頁24 9-251中描述的，含3份HF、5份HN〇3、3份CH3COOH之 混合液的室溫下矽蝕刻速度大約為每分鐘25微米，而含2份 HF、1 5份HN〇3、5份CHsCOOH之混合液的室溫下矽蝕刻速 度大約為每分鐘3.5至5.5微米（所有部分以體積表示，hf濃 度為49% ’ HN〇3濃度為7〇%，CHgCOOH濃度為1〇〇%)。根據 這些清除速度，前一種恩合液用於清除矽電極片表層時，j 分鐘大概可以清除25微米厚度，4分鐘大概可以清除1〇〇微 米厚度。第二種混合液清除速度則慢些，所以需要更長處 理時間來去除等量材料。通過調節酸溶液濃度，可以控制 矽與金屬雜質之清除速度，從而使處理能在要求之時間内 完成。 或者，化學溶液也可以是鹼性溶液，比如含有氫氧化氨 、、氫氧化#S、氫氧化钾中—或多種成分之溶液。可以將一 或夕種適*之螯合酸’比如乙二胺四乙酸(EDTA)及其類似 物添加到化學溶液以增強矽板中金屬雜質之清除效果。 、使::學溶液之濃度、溫度、PH值及其他參數最佳化，可 、獲仔所要求《表層清除速度。通過矽板與化學溶液長時 間接觸’可以有效去除所要求切板部分。 :处里月匕在石夕板表層獲得合意的低濃度銅及上述其他金 屬。例如，該處理能人咅 σ…、的把矽板表面之銅濃度減少到小 於約100X10 一〜至小於10心。— 84506 -17- 1279857 可以使其他遷移性金屬如癖、钦、訊、路、誤、鐵、姑和 鎳之濃度減少到小於約100 X l〇1Q atoms/cm2，甚至小於約1〇 X 1 〇10 atoms/cm2 〇 經處理以去除矽板一或多個表面出現之金屬雜質後，要 沖洗掉矽板上殘餘化學溶液。較佳效果為，用高純度去離 子水清洗矽板上所有化學溶液。 清洗後，根據應用要求，對矽板實施進一步處理。可將 如前所述經清洗之矽板退火，以獲得所需之電氣特性。退 火私序可在含氧氣體中進行，這樣可以使碎板吸收所要装 之氧濃度。一般而言，退火在約高於6〇〇°C溫度下進行。因 為碎板在退火前已經過處理，所含之金屬雜質（如銅）濃度已 足夠低，所以，當矽板從退火溫度下冷卻時，可克服大旦 雜質聚積在矽板表面之問題。 然後，處理矽板以得到最終要求之矽板組態。比如，在 由石夕板組成蓮蓬頭式電極組件之—项較佳具體實施例中， 通過任一適宜方法’如雷射鑽孔、超音波鑽孔及其類似方 法，可在矽板中產生複數個之排氣通道。 可處理碎板以獲得所需之表面光潔度。較佳處理是 板中出現排氣通道、安裝孔及/或其他特徵後進行，如 以清除因切割及/或形成孔洞而損傷之矽板表面。例如 :-系列後續步驟，如研磨、姓刻、_光、清洗步驟處： ::以去除表刪’以達所需之表面光潔 擇其他程序步驟，以獲得最終理想切板。 、 獲得最終理想切板後，通過上述示範性組裝工藝，可 84506 -18- 1279857 組件40 之電極 將矽板組裝入電極組件中，諸如圖2中顯示之電極 。該矽板也可處理成階梯式電極板，如圖3中^ ^ 板50。 …、 碎電極可以應用於不同類型電衆氣體内之银刻及沈積， 以及其他應用。典型餘刻化學物質有：包括(但不限於;、cl2 、HC1和BC13的含氯氣體，·包 小限於）溴氣和HBr的含 溴氣體，·包括（但不限於）〇 Η ςη a a J 2 H2〇和S〇2的含氧氣體；包括 (但不限於）CF4、CH2F2、NF” CH F、rux? CH3F、chf3和sf6的含氟氣 體；以及包括（但不限於）He、A釦 ； Ar和N2的h性氣體及其他氣體 。根據所需之電漿’此等及其他氣體可以任意適當混合氣 體來應用。範例性電聚反應爐㈣工作環境如τ :底部電 極溫度為25。(：至，反應室壓力為❻⑽叩至則w， Μ氣體流速為約1G scem至約i q⑻seem，對於匪晶圓 而言’驅動電極功率為約0瓦特至約3_瓦特，對於300 _ 晶圓而言，其功率為約〇瓦特至約6Q〇〇瓦特。 碎電極能料任意合適之電漿反應器。例如，珍電極可 用於-雙頻封閉式電漿反應器中，如加州研 考X A司出的Exelan Μ反應室。在較佳具體實施例中，可使 用中' 度電漿反應器。熟習技藝人士應明自，上述反 應室僅係使用矽電極之示範性電襞蝕刻反應器。該等矽電 極可用於任何蝕刻反應器（例如金屬蝕刻反應器）或其他類 土《半導體處理裝置中’該等裝置要求晶圓中之金屬污染 物含量能減少。 上述矽邯件減少了銅及其他遷移性金屬雜質的濃度，該 84506 -19- 1279857 等雜質對矽部件性能和矽基板（如矽晶圓）都有害。所以，這 些珍部件具有較高品質。另夕卜，通過在半導體處理裝置中 應用認h部件，以減少裝置中所處理半導體基板之污 染物，Μ污染物是金屬雜質如鋼及其他類似遷移性金屬 雜質。 參照本發明詳細描述之具體實施例，熟習技藝人士應可 明白，在不背離隨附之申請專利範圍的前提下，可以做多 種改變和修改，以及採用類似之實施例。 [圖.式簡單說n 、'口 口附圖之祥細描述，可以較容易理解本發明之較佳具 體實施例。 圖u頃不一蓮蓬頭式電極裝置之具體實施例的截面圖。 圖2顯TF包含一平面矽電極之一電極組件的具體實施例 之截面圖。 圖3顯示一階梯式矽電極之具體實施例。 圖4顯示一包冬} 一、 匕^如圖3所7F <階梯式電極之平行板電漿裝 置之截面圖。 【圖式代表符號說明】 10 舌[5 電才亟 12, 44 支撐環 13 冷卻水槽 13a，b 水進/出口接頭 14 溫度控制構件 16 卡環 84506 -20- 1279857 17 電漿密封圈 18 環圈 18a 絕緣機殼 18b 構件 20 開孔 22 導流板 24 反應室 27 氣體通道 28, 29, 30， 密封.墊 32 40 碎電極組件 42, 50 矽電極 52 矽電極上表面 54 矽電極下表面 56 階梯狀 60 平行板電漿反應裝置 62 基板支架 64 靜電卡盤 66 基板 68 邊環 84506 -21 -

Claims (1)

12798购108382號專利申請案 _____ 中文申請專利範圍替換本(95年4月）u7~(( 拾、申請專利範圍： |年月日補卷 1· 一種製造半導體處理裝置之矽部件之方法，其包括： 使用包含銅或銅合金的一線鋸從矽材料切割下矽板， 使於該切割時，該等至少含銅之金屬雜質從該線鋸移除 並且金屬雜質黏附在該矽板之切割面； 用溶液至少處理該矽板之該切割面，以至少從包含該切 割面之表面區域去除其中至少一些該銅；以及 在一氧環境中對已處理之該矽板進行退火，以使氧進 入該矽板。 瑣 η 委 員 明 示 本 蒙 修 正 後 是 否 變 更 原 寳 質 内 容 2·如申請專利範圍第1項之方法，其中該金屬雜質進一步包 括至少一種選自由鋅、鈦、釩、鉻、鎂、鐵、姑、鎳和 鹼金屬所構成群組之元素，且在該項處理後，於該矽板 之至少該切割面上之銅或至少一種元素之濃度係小於約 100X 1010 atoms/cm2。 3 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中於該珍板之至少該切 割面上之銅濃度係小於約1 〇 X 1 〇1G atoms/cm2。 4 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該線鋸包含實際由銅 或該銅之合金構成之一外鍵層，且在該切割時，該銅係 從該外鍍層去除並至少黏附在該矽板之切割面上。 5 ·如申請專利範圍第1項之方法’其中該處理包括至少將該 珍板之該切割面與酸性溶液或驗性驗性溶液接觸，以去 除含有黏附之金屬雜質的矽板部分。 6·如申請專利範圍第5項之方法，進一步包括在處理後沖洗 該矽板，以實質地去除矽板上所有酸性溶液或驗性驗性 84506-950410.doc 1279857 溶液。 7· —種製造半導體處理裝置之矽部件的方法，其包括： 使用包含銅或銅合金的一線鋸從矽材料切割下矽板， 使於該切割時至少包含銅之金屬雜質從該線鋸被移除， 並黏附在該碎板之切割面； 用落液至少處理該矽板之該切割面，以從包含該切割 面之表面區域中去除其中至少一些銅，其中在至少包含 銅 < 孩等金屬雜質有足夠時間由該矽板之該表面區域 擴散進内邵之前，以該溶液處理該矽板之該表面，該表 面區域具有一最高100微米之厚度，且該處理移除該表面 區域中至少包含銅之金屬雜質；且 視需要對該經處理之矽板實施退火。 8 ·如申明專利範圍第1項之方法，其中該矽部件為環圈。 9·如申明專利範圍第丨項之方法，其中該矽材料為單晶矽。 10·—種製造半導體處理裝置之矽電極之方法，其包括： 使用包含銅或一銅合金之一線鋸從矽材料中切割矽板 ，使切割時至少包含銅之金屬雜質黏附在該矽板之切 面； 用溶液至少處理該矽板之該切割面，以至少從包含該 切該切割面之該表面區域去除至少一些銅；以及 以 、、在一氧環境中對已處理之該矽板進行退火以將氧引入 該石夕板中。 H·如=請專利範圍第1G項之方法，更包含形成該♦版於平面 蓮蓬頭式電極或階梯式蓮蓬頭電極中。 84506-950410.doc -2 - 1279857 •如申凊專利範圍第1 〇項之方法，其進一步包括： 對已處理之該矽板進行退火； 用黏接材料使一支撐構件與已處理之該矽板之相對表 面黏接起來；以及 固化該黏接材料，以在該支撐構件與已處理之該矽板 之間產生黏接體。 13·—種由申請專利範圍第1〇項之方·法製造之矽電極。 14· 一種在半導體處理裝置之反應室中處理半導體晶圓之方 法，其包括： 將由申請專利範圍第10項之方法製成之矽電極放入半 導體處理裝置之反應室内； 將反應氣體引入該反應室； 藉由對該矽電極供應射頻功率，以激發該反應氣體成 電漿狀態，而產生電漿；以及 用該電漿處理該反應室内之半導體基板。 15.如申請專利範圍第14項之方法，其進一步包括··在配有 該碎電極之該反應室裏處理複數個之半導體基板。 16·如申請專利範圍第14項之方法，其中該等金屬雜質進一 步至少包括一種選自由鋅、鈦、釩、鉻、鎂、鐵、鈷、 錄和驗金屬元素所組成群組之元素，且在該項處理後， 之遠石夕板之至少該切刻面上銅或該至少一金屬雜質的濃 度係小於約 1 〇 〇 X 1 〇10 a t 〇 m s / c m 2 〇 17·如申請專利範圍第14項之方法，其中在該項處理後，至 少於該矽板之該切割面的銅濃度係小於約1〇 X 1〇10 84506-950410.doc I279857 atoms/cm2。 18·如申請專利第1項之方法，其中該線鋸實質上由金屬構成。 19 ·如申請專利第1 〇項之方法，其中該線鋸實質上由金屬構 成。 2〇·—種製造半導體處理裝置之矽電極的方法，其包括： 使用包含銅或銅合金之一線鋸從矽材料中切割矽板，使 切割時至少包含銅之金屬雜質黏附在該矽板之切割面； 用溶液至少處理該矽板之該切割面，以從包含該切割 面之表面區域去除至少一些銅，其中在該銅有足夠時間 由該表面區域擴散進該矽板内部之前，該矽板被該溶液 處理，該表面區域具有一最高100微米之厚度，且該處理 移除違表面區域中之該銅；且 視需要退火已處理之該矽板。 21 ·如申請專利第10項之方法，其中該矽板具有約從〇·3吋至 1吋之厚度。 22·如申請專利第21項之方法，其中該矽板具有約從〇·4吋至 1吋之厚度。 23.—種製造半導體處理裝置之矽電極的方法，其包括： 使用包含銅或一銅合金之外鍍層之一線鋸從矽材料中 切割矽板，使切割時至少包含銅之金屬雜質黏附在該矽 板之切割面； 用溶液至少處理該矽板之至少該切割面，以從包含該 切割面之表面區域至少去除銅；以及 在一氧環境中對已處理之該矽板進行退火以引入氧於 84506-950410.doc -4- 1279857 , 該砍板中。 24.如申請專利第23項之方法，其中在該處理後，至少該碎 板之該切割面上銅之濃度小於約10 X l〇1G atoms/cm2。 25·如申請專利第23項之方法，其中該矽板具有約從〇·3忖至 1吋之厚度。 26·如申請專利第25項之方法，其中該矽板具有約從〇.4对至 1吋之厚度。 84506-950410.doc