TWI701088B - 用於靜電夾具的溼式清潔的裝置夾及方法 - Google Patents

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Abstract

此處所述的實施例相關於清潔裝置夾及方法以防止化學溶液接觸多種基板支撐構件特徵及穿透進入孔洞及基板支撐表面的金屬板。清潔裝置夾包含具有排列於一螺栓圓上的複數個穿孔且經配置以與設置於靜電夾具中的複數個螺紋孔對齊的一裝設板、在裝設板中形成的凹部及穿過裝設板形成的氣體埠。在靜電夾具耦合至裝設板時，在裝設板的凹部及靜電夾具的下表面之間形成密封充氣部。氣體埠流體地耦合至密封充氣部。

Description

用於靜電夾具的溼式清潔的裝置夾及方法
本揭示案的實施例一般相關於使用於半導體製造的靜電夾具。更特定地，本揭示案的實施例相關於清潔靜電夾具的設備及方法。
基板支撐構件經常使用於半導體製造中，以支撐在處理位置中的基板。基板支撐構件的一個範例為靜電夾具(ESC)。使用ESC以藉由靜電夾力來支撐及固定地維持在處理位置中的基板於處理腔室的處理容積內。ESC具有陶瓷板及金屬板，也稱為冷卻板，具有流體通道形成於其內，使得經由流體通道循環的流體控制陶瓷板的溫度。ESC進一步包含穿過陶瓷板及金屬板形成的孔洞，例如氣體孔洞及升降銷孔洞，及連接至一個或更多個電極的電桿，該等電極設置於陶瓷板中，累積電荷以維持基板至陶瓷板。ESC的陶瓷板累積了副產物堆積，勢必置換或徹底清潔。
傳統清潔處理使用化學浴或濕式化學擦拭以清潔ESC的陶瓷板。在傳統清潔處理期間，遮蔽在ESC上或中形成的孔洞及電桿以防止化學溶液接觸電桿及穿透進入孔洞及嵌入金屬板。因為新發展的ESC需要更多 特徵(包含孔洞、嵌入金屬板及電桿)，防止化學溶液接觸該等特徵不需要的部分的需求增加。據此，具有針對清潔裝置夾及方法的需求，以防止化學溶液接觸多種ESC特徵(例如，電桿)及穿透進入孔洞及ESC基板支撐構件的金屬板。
在一個實施例中，提供一種清潔裝置夾，該清潔裝置夾經配置以允許基板支撐構件的基板支撐表面在清潔處理期間被清潔。該清潔裝置夾包含：裝設板及軸件，該等軸件自裝設板的底部表面延伸。軸件及裝設板對化學溶液為惰性的，該化學溶液在清潔處理期間曝露於基板支撐構件的基板支撐表面。在裝設板中形成凹部。在基板支撐構件耦合至裝設板時，至少部分在裝設板的底部表面及基板支撐構件的下表面之間形成密封充氣部。下表面位於基板支撐構件相對於基板支撐表面的一側上。穿過裝設板形成氣體埠，其中氣體埠流體地耦合至密封充氣部。
在另一實施例中，提供一種清潔基板支撐構件的基板支撐表面的方法。該方法包含以下步驟：藉由耦合基板支撐構件至清潔裝置夾的裝設板來形成密封充氣部。在裝設板的凹部的表面及基板支撐構件的下表面之間形成密封充氣部。下表面位於基板支撐構件相對於基板支撐表面的一側上。輸送氣體穿過耦合至密封充氣部的氣體埠，以在密封充氣部中達到充氣部壓力，氣體流動跨過基板支撐構件的下表面的寬度，且氣體流動經過複數個孔 洞，穿過基板支撐構件設置複數個孔洞。使用化學溶液來清潔基板支撐構件的基板支撐表面，該化學溶液不穿透進入複數個孔洞及接觸基板支撐構件的特徵。
而在另一實施例中，提供一種清潔基板支撐構件的基板支撐表面的方法。該方法包含以下步驟：藉由耦合基板支撐構件至清潔裝置夾的裝設板來形成密封充氣部。在裝設板的凹部的表面及基板支撐構件的下表面之間形成密封充氣部。下表面位於基板支撐構件相對於基板支撐表面的一側上。輸送氣體穿過耦合至密封充氣部的氣體埠，以在密封充氣部中達到充氣部壓力，氣體流動跨過基板支撐構件的下表面的寬度，且氣體流動經過複數個孔洞，穿過基板支撐構件設置複數個孔洞。使用化學溶液來清潔基板支撐構件的基板支撐表面，該化學溶液不穿透進入複數個孔洞及接觸基板支撐構件的特徵。裝設板對化學溶液為惰性。
100:清潔裝置夾
101:ESC
102:裝設板
103:上表面
104:螺栓圓
105:陶瓷板
106:氣體埠
107:金屬板
108:氣體
109:孔洞
110:密封
111:下表面
112:穿孔
113:螺紋孔
114:充氣部
115:曝露部分
116:螺釘
117:密封
118:軸件
119:適配器
120:流體通道
121:直徑
122:特徵
123:長度
124:電極
125:凹部
126:表面
127:底部表面
200:方法
201:操作
202:操作
203:操作
於是，可以詳細理解本揭示案上述特徵中的方式，可藉由參考實施例而具有本揭示案的更特定描述(簡短總結如上)，其中一些圖示於所附圖式中。然而，注意所附圖式僅圖示示範的實施例，因此不考慮限制其範圍，因為可允許其他等效實施例。
圖1A為根據一實施例的清潔裝置夾的示意橫截面視圖。
圖1B為根據一實施例的清潔裝置夾的示意透視視圖。
圖2為根據一實施例的流程圖，圖示了用於清潔靜電夾具的方法之操作。
為了便於理解，儘可能使用相同元件符號，以標示圖式中共用的相同元件。思量一個實施例的元件及特徵可有利地併入其他實施例，而無須進一步敘述。
此處所述的實施例相關於清潔裝置夾及方法以防止化學溶液接觸基板支撐構件的多種特徵及穿透進入孔洞及基板支撐構件的金屬板。在一些實施例中，基板支撐構件包含靜電夾具。清潔裝置夾包含一個或更多個密封、具有排列於一螺栓圓上的複數個穿孔以經配置以與設置於基板支撐構件中的複數個螺紋孔對齊的裝設板、在裝設板中形成的凹部及穿過裝設板形成的氣體埠。在基板支撐構件耦合至裝設板時，在裝設板的凹部、一個或更多個密封及基板支撐構件的下表面之間形成密封充氣部。氣體埠流體地耦合至密封充氣部。雖然下方所提供的論述主要論述使用以清潔靜電夾具的一個或更多個表面的清潔裝置夾的使用，此配置不意圖限制此處所提供的本揭示案的範圍。
圖1A為清潔裝置夾100的示意橫截面視圖。圖1B為清潔裝置夾100的示意透視視圖。應理解下述的清潔裝置夾為示範的清潔裝置夾，且可使用其他清潔裝置 夾(包含來自其他製造商的清潔裝置夾)或修改以達成本揭示案的態樣。
清潔裝置夾100包含軸件118以支撐裝設板102。軸件118自裝設板的底部表面127延伸。在可與此處所述的其他實施例組合的一個實施例中，軸件118及裝設板102為單一主體。在可與此處所述的其他實施例組合的另一實施例中，軸件118及裝設板102為分開的主體，且軸件118可耦合至裝設板102。而在可與此處所述的其他實施例組合的另一實施例中，軸件118及裝設板102包含對化學溶液為惰性的材料，該化學溶液在處理期間提供至基板支撐構件的基板支撐表面。例如，基板支撐構件為具有陶瓷板105的靜電夾具(ESC)101，具有上表面103以支撐基板。軸件118及裝設板102的材料可包含對曝露於ESC 101的上表面103的化學溶液為惰性的塑膠，例如聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDE)或陶瓷材料(例如，石英、礬土)。軸件118及裝設板102的材料可為透明，使得在固定至裝設板102時ESC 101為可見的。軸件118的長度123提供對裝設板102的支撐且允許機械工具、手及化學浴存取ESC 101的上表面103。
裝設板102具有排列於螺栓圓104上的複數個穿孔112。螺栓圓104經配置以與在ESC 101中形成的複數個螺紋孔113對齊。ESC 101包含上表面103、下表面111以及穿過上表面103及下表面111設置的複數個孔洞109。在使用期間，ESC 101藉由穿過複數個 穿孔112及螺紋孔113設置的螺釘116固定至裝設板102。在可與此處所述的其他實施例組合的一個實施例中，ESC 101藉由穿過螺紋孔113設置的螺釘固定至處理腔室的台座。裝設板102進一步包含凹部125。在ESC 101耦合至裝設板102時，至少部分在裝設板102的凹部125的表面126及ESC 101的下表面111之間形成密封充氣部114。可使用耦合至裝設板102的底部表面127的一個或更多個密封110以進一步密封密封充氣部114。也可使用密封117(設置於每一螺釘116及裝設板表面之間)以進一步密封密封充氣部114。在可與此處所述的其他實施例組合的一個實施例中，密封110及密封117為含氟聚合物彈性體密封(例如，Viton®橡膠密封)。
穿過清潔裝置夾100形成連接至密封充氣部114的氣體埠106。在可與此處所述的其他實施例組合的一個實施例中，氣體埠106包含適配器119(例如，密封)以連接至氣體來源的氣體線，以提供氣體108的流動至密封充氣部114。被密封110、密封117及適配器119密封的密封充氣部114允許氣體108流動經過氣體埠106以分佈跨過曝露於密封充氣部114的ESC 101的表面的寬度，使得氣體108流動經過穿過ESC 101設置的複數個孔洞109。在可與此處所述的其他實施例組合的一個實施例中，複數個孔洞109的每一孔洞具有小於約0.09吋(吋)的直徑，例如氣體孔洞。遮蔽具有大於約0.09吋的直徑的孔洞，例如具有約0.09吋至約0.4吋的直徑的升降 銷孔洞。例如，穿過每一升降銷孔洞設置的橡膠桿。在一個實施例中，使用橡膠桿以插入3個升降銷孔洞。在一些配置中，ESC 101包含了包含上表面103的陶瓷板105及包含下表面111的金屬板107。穿過陶瓷板105及金屬板107設置複數個孔洞109。
可使用金屬板107以形成含有鋁(Al)或鋼材料的冷卻基底，具有流體通道120設置於金屬板107內，使得經由流體通道120循環的流體在後續的基板處理步驟期間控制陶瓷板105的溫度。金屬板107包含一個或更多個特徵122。在可與此處所述的其他實施例組合的一個實施例中，該等特徵耦合至金屬板107的下表面111。特徵122之其中一者可為連接至一個或更多個電極124的電桿，電極124經配置以累積電荷以維持基板至陶瓷板105的上表面103。特徵122之另一者可為至流體通道120的連接，以供連接至流體來源的熱交換器。選擇凹部125的直徑121，使得在ESC 101耦合至裝設板102時，一個或更多個特徵122之每一者設置於凹部125中。
ESC 101耦合至裝設板102，使得在裝設板102的凹部125的表面126、一個或更多個密封110及ESC 101的下表面111之間形成密封充氣部114。下表面111曝露於密封充氣部114。曝露金屬板107的下表面111至密封充氣部114允許了使用化學溶液來清潔陶瓷板105的上表面103，而沒有化學溶液穿透複數個孔洞109及接觸金屬板107及特徵122。若化學溶液穿透複數 個孔洞109及接觸金屬板107及特徵122，金屬板107及特徵122將被蝕刻且不可挽回地受損。進一步地，金屬板107的下表面111曝露於密封充氣部114，以向下流動氣體108。具有面朝下的定向防止了化學溶液穿透複數個孔洞109(導因於重力)。為了防止化學溶液穿透複數個孔洞109，向上流動氣體108需要較向下流動氣體108更高的壓力。清潔處理期間使用較低壓力，則較少清潔流體從上表面103分散。
圖2為圖示用於清潔ESC 101的方法200之操作的流程圖。在操作201處，ESC 101固定至清潔裝置夾100，使下表面111曝露於充氣部114。在ESC 101耦合至裝設板102時，藉由一個或更多個密封110、裝設板102的凹部125的表面126及ESC 101的下表面111來形成密封充氣部114。
在操作202處，經由氣體埠106輸送氣體108的流動，以達到充氣部壓力。在可與此處所述的其他實施例組合的一個實施例中，充氣部壓力為約10psi至約20psi，且氣體108為惰性氣體，例如氮氣(N2)。在操作202期間，氣體108分佈跨過下表面111的寬度，使得氣體108流動經過複數個孔洞109。
在操作203處，使用化學溶液清潔ESC 101的上表面103。氣體108流動經過複數個孔洞109允許陶瓷板105的上表面103被清潔，而化學溶液不會穿透進入複數個孔洞109及接觸金屬板107及特徵122。可藉由密 封110或藉由額外遮罩或遮蔽材料(未展示)的使用來遮蔽金屬板107的曝露部分115，例如放置於ESC 101的外邊緣處的部分。在操作203期間，可在清潔處理期間藉由化學溶液擦拭或浸泡上表面103。在可與此處所述的其他實施例組合的一個實施例中，使用化學溶液藉由機械工具或藉由手來擦拭上表面103。在另一實施例中，將上表面103浸沒於化學溶液的化學浴中。選擇軸件118的長度123，使得氣體埠106不會曝露於化學溶液。化學溶液可包含酸性或鹼性溶液，能夠移除在ESC 101的上表面113上形成的污染物。在一個範例中，使用酸性溶液以移除在上表面113上形成的金屬污染物。如上述，氣體108的流動為向下，以允許充氣部壓力為約10psi至約20psi。
在方法200結束時，可額外在ESC 101上執行清潔處理，例如去離子(DI)水清洗、超音波清潔及高溫烘烤。藉由輸送氣體108經過孔洞109，也可防止清洗及超音波清潔處理期間所使用的溶液穿透進入複數個孔洞109及接觸金屬板107及接觸特徵122。在超音波清潔期間，將上表面103浸沒於溶液浴中，且超音波換能器使用超音波能量攪動溶液以移除在ESC 101的上表面103上形成的污染物。
總之，此處描述了用於清潔ESC的清潔裝置夾及方法。使用將ESC的下表面曝露於氣體流動，使得 氣體流動經過複數個孔洞，以允許清潔上表面，而化學溶液不會穿透進入複數個孔洞及金屬板及接觸電桿。
雖然前述內容針對本揭示案的實施例，但是可在不脫離本揭示案的基本範圍的情況下修改本揭示案的其他和進一步的實施例，且本揭示案的範圍由所附的申請專利範圍來決定。
100:清潔裝置夾
101:ESC
102:裝設板
103:上表面
104:螺栓圓
105:陶瓷板
106:氣體埠
107:金屬板
108:氣體
109:孔洞
110:密封
111:下表面
112:穿孔
113:螺紋孔
114:充氣部
115:曝露部分
116:螺釘
117:密封
118:軸件
119:適配器
120:流體通道
121:直徑
122:特徵
123:長度
124:電極
125:凹部
126:表面
127:底部表面

Claims (20)

  1. 一種清潔裝置夾，該清潔裝置夾經配置以使一基板支撐構件的一基板支撐表面能在一清潔處理期間被清潔，包括：一裝設板；軸件，該等軸件自該裝設板的一底部表面延伸，其中該等軸件及該裝設板對一化學溶液為惰性的，該化學溶液在該清潔處理期間曝露於該基板支撐構件的該基板支撐表面；一凹部，在該裝設板中形成該凹部，其中在該基板支撐構件耦合至該裝設板時，至少部分在該裝設板的一底部表面及該基板支撐構件的一下表面之間形成一密封充氣部，其中該下表面位於該基板支撐構件相對於該基板支撐表面的一側上；及一氣體埠，穿過該裝設板形成該氣體埠，其中該氣體埠流體地耦合至該密封充氣部。
  2. 如請求項1所述之清潔裝置夾，其中該等軸件及該裝設板的材料為透明的，使得該基板支撐構件在耦合至該裝設板時為可見的。
  3. 如請求項1所述之清潔裝置夾，其中在該基板支撐構件耦合至該裝設板時，該基板支撐構件的一個或更多個特徵之每一者設置於該凹部內。
  4. 如請求項1所述之清潔裝置夾，其中該裝設板具有排列於一螺栓圓上的複數個穿孔，且該裝設板經配置以與設置於該基板支撐構件的該下表面中的複數個螺紋孔對齊。
  5. 如請求項4所述之清潔裝置夾，進一步包括螺釘，穿過該複數個穿孔及該複數個螺紋孔設置該等螺釘，該等螺釘經配置以固定該基板支撐構件至該裝設板，使該下表面曝露於該密封充氣部。
  6. 一種清潔一基板支撐構件的一表面的方法，包括以下步驟：藉由耦合該基板支撐構件至一清潔裝置夾的一裝設板來形成一密封充氣部，其中在該裝設板的一凹部的一表面及該基板支撐構件的一下表面之間形成該密封充氣部，其中該下表面位於該基板支撐構件相對於一基板支撐表面的一側上；輸送氣體穿過耦合至該密封充氣部的一氣體埠，以在該密封充氣部中達到一充氣部壓力，一氣體流動跨過該基板支撐構件的該下表面的一寬度，且一氣體流動經過複數個孔洞，穿過該基板支撐構件設置該複數個孔洞；及使用一化學溶液來清潔該基板支撐構件的該基板支撐表面，該化學溶液不穿透進入該複數個孔洞及接觸 該基板支撐構件的特徵。
  7. 如請求項6所述之方法，其中該基板支撐構件為一靜電夾具。
  8. 如請求項7所述之方法，其中使用該化學溶液清潔該靜電夾具的該步驟包括以下步驟之其中至少一者：使用該化學溶液擦拭該基板支撐表面，及將該基板支撐表面浸沒於該化學溶液的一化學浴中。
  9. 如請求項8所述之方法，其中支撐該裝設板的軸件的一長度允許以下至少一者存取該靜電夾具的該基板支撐表面：機械工具、手及該化學浴。
  10. 如請求項9所述之方法，其中該等軸件及該裝設板的材料對該化學溶液為惰性。
  11. 如請求項10所述之方法，其中該等軸件及該裝設板的材料為透明的。
  12. 如請求項7所述之方法，進一步包括以下步驟：在清潔該靜電夾具的該步驟之後，執行去離子化(DI)水清洗、超音波清潔或高溫烘烤。
  13. 如請求項7所述之方法，其中耦合該靜電夾具至該裝設板的該步驟包含以下步驟：設置螺釘穿過該清潔裝置夾的複數個穿孔及該靜電夾具中的複數個螺紋孔。
  14. 如請求項6所述之方法，其中該充氣部壓 力為約10psi至約20psi。
  15. 一種清潔一基板支撐構件的一表面的方法，包括以下步驟：藉由耦合該基板支撐構件至一清潔裝置夾的一裝設板來形成一密封充氣部，其中在該裝設板的一凹部的一表面及該基板支撐構件的一下表面之間形成該密封充氣部，其中該下表面位於該基板支撐構件相對於一基板支撐表面的一側上；輸送氣體穿過耦合至該密封充氣部的一氣體埠，以在該密封充氣部中達到一充氣部壓力，一氣體流動跨過該基板支撐構件的該下表面的一寬度，且一氣體流動經過複數個孔洞，穿過該基板支撐構件設置該複數個孔洞；及使用一化學溶液來清潔該基板支撐構件的該基板支撐表面，該化學溶液不穿透進入該複數個孔洞及接觸該基板支撐構件的特徵，其中該裝設板對該化學溶液為惰性。
  16. 如請求項15所述之方法，其中該基板支撐構件為一靜電夾具。
  17. 如請求項16所述之方法，其中使用該化學溶液清潔該靜電夾具的該步驟包括以下步驟之其中至少一者：使用該化學溶液擦拭該基板支撐表面，及將 該基板支撐表面浸沒於該化學溶液的一化學浴中。
  18. 如請求項16所述之方法，其中支撐該裝設板的軸件的一長度允許以下至少一者存取該靜電夾具的該基板支撐表面：機械工具、手及該化學浴。
  19. 如請求項16所述之方法，進一步包括以下步驟：在清潔該靜電夾具的該步驟之後，執行去離子化(DI)水清洗、超音波清潔或高溫烘烤。
  20. 如請求項16所述之方法，其中耦合該靜電夾具至該裝設板的該步驟包含以下步驟：設置螺釘穿過該清潔裝置夾的複數個穿孔及該靜電夾具中的複數個螺紋孔。
TW108117963A 2018-05-29 2019-05-24 用於靜電夾具的溼式清潔的裝置夾及方法 TWI701088B (zh)

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