專利名稱：：從電極組件上清潔表面金屬污染物的方法從電極組件上清潔表面金屬污染物的方法
背景技術(shù)：
[OOOl]在電容耦合等離子體(CCP)反應(yīng)器或反應(yīng)室中，集成電路是由晶片或基片形成的，在該晶片或基片上形成圖案化的微電子層。在基片處理過程中，等離子體在上下電極之間產(chǎn)生而且常被用于在該基片上沉積薄膜或刻蝕該薄力莫的預(yù)定部分。在〗吏用該電^L運(yùn)行大量射頻(RF)小時之后，該反應(yīng)器呈現(xiàn)出刻蝕速率的下降和刻蝕一致性的偏差?？涛g性能的下降是由于該電極的硅表面的形態(tài)的改變以及該電極硅表面的污染物。因此，需要一種系統(tǒng)而有效的方法，以清潔該電纟及并減少表面朝4造度以侵j亥電才及滿足表面污染物規(guī)格并提高產(chǎn)量。
發(fā)明內(nèi)容在一個實(shí)施方式中，才是供清潔用于在等離子體室中產(chǎn)生等離子體并包含暴露于等離子體的硅表面的電極組件的方法，該電極組件包含具有多個出氣口的噴淋頭電極，該方法包括用硝酸溶液預(yù)清潔液槽的內(nèi)4十層和該液槽內(nèi)用于懸掛該電4及組件的元件，其中該硝酸溶液包含小于10%的硝酸；4吏用該預(yù)清潔過的元件在該液槽的該預(yù)清潔過的內(nèi)襯層中懸掛該電才及組件；將該電極組件浸入該液槽的該預(yù)清潔過的內(nèi)襯層所容納的超純凈水中或用該超純凈水清潔該電極組件；從該液槽的該預(yù)清潔過的內(nèi)襯層移除該電極組件；以及通過用包含氪氟酸、硝'酸、乙酸和水的酸;容液4姿觸該石圭表面，乂人該石圭表面除去污染物。該電極組件包含具有多個出氣口的噴淋頭電極。6在另一個實(shí)施方式中，才是供一種清潔用于在等離子體室中產(chǎn)生等離子體并包含暴露于等離子體的硅表面的電極組件的方法，該方法包括用硝酸溶液預(yù)清潔用于定位該電極組件以便該硅表面朝下的夾具，其中該硝酸溶液包含小于10%的硝酸；在該夾具上放置該電極組件以便該硅表面朝下；以及通過用包含氫氟酸、硝酸、乙酸和水的酸溶液接觸該硅表面，^人該朝下的；圭表面除去污染物。圖1顯示了描繪依照一個實(shí)施方式清潔電極的示例性步驟的流程圖。圖2顯示了依照另一個實(shí)施方式，用于擦拭電極組件的夾具的^黃截面示意圖。圖3A顯示了圖2中的夾具的透視圖。圖3B顯示了圖3A中的區(qū)域B的放大的橫截面一見圖。圖4顯示了依照另一個實(shí)施方式，用于強(qiáng)力沖洗(powerflushing)電極組件的器具的橫截面示意圖。具體實(shí)施方式適于完成此處所述的清潔方法的實(shí)施方式的示例性CCP室可包4舌室壁；具有下表面的上電才及組件；基片支架；由該支架支撐并可以操作以在處理該基片的過程中固定該基片或晶片的靜電卡盤。優(yōu)選地，該壁包括晶片傳送孔或傳送門，以將該基片傳送進(jìn)該室和/人該室中^專送出去?？蛇x;也，該壁可用合適的耐磨損才才誶牛涂覆。為了才是供到地的電流通^各，該壁可以是由金屬(比如鋁)制成的，并電性接地。優(yōu)選地，該靜電卡盤充當(dāng)下電極并耦合于RF電源(通常通過匹配網(wǎng)絡(luò))。該上電極組件可以耦合于RF電源(通常通過匹配網(wǎng)絡(luò))和一個或多個用于處理氣體的氣體管線?？梢杂闷渌愋偷碾?各結(jié)構(gòu)來纟會該上電才及組件和卡盤供電。例如，該上電極組件可以接地以提供供應(yīng)到該卡盤的電力的返回通路。或者，該卡盤可以耦合于兩個或多個具有不同頻率的RF電源。該上電才及組件與該卡盤間隔開，在其間形成產(chǎn)生等離子體的空間。在梯:作過程中，該上電^f及組件和/或卡盤將該處理氣體電性激勵為等離子體。該上電^L組件可以是單片電才及或多片電才及。例如，該上電極組件可以包括單片結(jié)構(gòu)，該單片結(jié)構(gòu)包括噴淋頭電極，或者它可以包4舌噴'淋頭電才及和一個或多個外部電才及環(huán)。在后一種實(shí)施方式中，可選;也，該噴'淋頭電才及和該夕卜部邊纟彖環(huán)兩者老卩可以由通過粘合材料(比如彈性體粘合材料)粘著于其上的鋁支撐板支撐。[OOll]優(yōu)選地，該上電極組件包括電極和通過彈性體接頭粘著于該電極的支撐構(gòu)件，例如，鋁支撐板。該彈性體接頭允許該電極熱膨脹。該彈性體接頭可以包括導(dǎo)電和/或?qū)岬奶畛鋭?filler)且該彈性體可以是高溫下穩(wěn)定的催化劑固化(catalyst-cured)聚合物。例如，該彈性體"l妄頭可以是由石圭聚合物形成的，而該填充劑可以是由鋁合金或硅粉形成的。優(yōu)選地，該電極是由單晶硅形成的，以最小化電極污染。該支撐構(gòu)件、彈性體接頭和電極可包括多個孔或出氣口，其允許處理氣體穿過該電極組件。優(yōu)選地，該孔的直徑分別是100(M效米和60(M效米。在該室中運(yùn)^f亍大量RF小時之后，該上電4及組件的性能變壞，這部分是由于黑硅和金屬污染物的形成。在等離子體處理才乘作中，"黑^圭"可能在該上電才及組件的下表面上(也就是面對該等離子體的電才及上)形成，這是因?yàn)樵摫砻鎊皮沉積在該表面上的污染物孩"奄蔽(micro-masked)。受黑石圭形成影響的特定的等離子體處理?xiàng)l件包括適中的RF功率下的高氮、低氧以及CxFy濃度，如在低k通孔刻蝕過程中使用的。該微掩蔽表面區(qū)域的尺寸可以在約10納米到約IO微米的尺度上。盡管不希望被任何特定理論束縛，我們相信，在該暴露于等離子體的硅表面形成黑硅是在等離子體處理操作中非連續(xù)聚合物沉積的結(jié)果。在用于刻蝕半導(dǎo)體基片上的電介質(zhì)材料(比如氧化硅或低k電介質(zhì)材料層)的主要刻蝕步驟中，在暴露于等離子體的表面上可能形成非連續(xù)聚合物沉積物。該聚合物沉積物通常是三維的、島形的形成物，其選擇性地保護(hù)下面的表面免于被刻蝕。一旦形成針形的形成物之后，聚合物沉積物優(yōu)先在針的末端形成，由此加快在后續(xù)基片的主要刻蝕步驟中該微掩蔽機(jī)制和黑硅的蔓延。該微掩蔽表面區(qū)域(一個或多個)中不一致的、各向異性的刻蝕導(dǎo)致在該表面上形成間隔^艮近的、針形的或桿形的特征。這些特征可能阻止光從該硅表面的被更改區(qū)域中反射，其導(dǎo)致那些區(qū)域有黑色的外觀。該針形特征通常有從約10nm到約50,000nm的長度，有些情況下甚至更長，以及從約10nm到約50，000nm的寬度。不希望黑硅在暴露于等離子體的表面上形成，因?yàn)楹诠柙黾恿嗽摫桓谋砻姹┞兜皆摰入x子體的表面的面積。當(dāng)黑硅的范圍變得太大時(也就是說，該一皮更改的表面區(qū)域的面積和/或該特征的尺寸達(dá)到了不應(yīng)有的水平)，黑硅可能導(dǎo)致刻蝕等離子體特性的變化，導(dǎo)致處理偏移(processshift)。因而，等離子體刻蝕速率可能在不同晶片之間出現(xiàn)偏移和/或在該處理室中處理一組晶片中的單個晶片的過程中在跨越(across)晶片表面出現(xiàn)偏移。例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，半導(dǎo)體基片的刻蝕速率在更靠近黑硅所在的電極區(qū)域的半導(dǎo)體基片表面區(qū)域中明顯更低，黑硅的過多形成使該處的刻蝕明顯惡化。除黑硅之外，由等離子體放電產(chǎn)生的高能離子、光子和各種中性原子和分子的通量(flux),以及在半導(dǎo)體基片處理過程中發(fā)生的各種反應(yīng)，使得暴露于等離子體的表面的形態(tài)被改變。暴露于等離子體的表面的"形態(tài)變化"的特征在于表面形貌(topography)的改變，這是由跨越(across)該表面寬度的材料的不一致除去導(dǎo)致的。例如，暴露于等離子體的表面可能有凹陷，其深度為60-100微英寸。而且，平均的表面粗糙度通常是16微英寸。在黑珪這種情況下，形態(tài)一皮改變的表面導(dǎo)致處理偏移。在等離子體處理過程中，該上電4及組件一皮金屬成《分污染。通常不能符合污染物規(guī)^各的最常見的金屬離子包4舌A1、Ca、Mg、Na和K。而且，還有其它的金屬元素，比3口Ni、Fe、Zn和Ti，人們發(fā)現(xiàn)這是電極中常見的污染物。金屬成份沉積在凹陷中和形態(tài)被改變的表面上。而且，該金屬成〗分?jǐn)U散進(jìn)該電才及并由此沉積在該電^L中。在基片轉(zhuǎn)移或等離子體處理過程中，該金屬成份可能脫落在該基片上，從而污染該基片。為了除去黑硅、凹陷、表面的粗糙和金屬污染物，要將該電極組件取出該室并進(jìn)行清潔?；蛘?，此處所述的清潔可以作為新電極組件制造過程的最后一個階段來進(jìn)行。圖l顯示了描繪依照一個實(shí)施方式清潔電極組件的示例性步驟的流程圖IOO。在步驟102中，對該電極組件進(jìn)行肉眼觀察以才企查損害，比如碎屑、裂縫之類。在步驟104中，將該電極組件浸在槽內(nèi)所含的100%異丙醇中以1"更從該電才及組件除去有初4才泮+。作為除去異物的可選步驟，在步驟104之前可以對該上電極組件進(jìn)行預(yù)清潔(圖1中未示)。這種預(yù)清潔可以包括二氧化碳雪暴(snowblasting),其涉及將干冰石f片流導(dǎo)向待處理表面，以<更該碎片碰撞該電極表面上尺寸小于l微米的小微粒污染物，然后通過升華作用蒸發(fā)，從該電極表面帶走污染物。然后，通常使該污染物和該二氧化碳?xì)怏w通過過濾器，比如高效微粒空氣(HEPA)過濾器，在那里收集污染物并釋放氣體。合適的生成雪的裝置是SnowGun-IITM,位于加利福尼亞楚4立維斯;荅的瓦特蘭系統(tǒng)/>司(VatranSystem,Inc)有售。在步驟106中，測量該電極、支撐構(gòu)件和彈性體接頭的厚度。接下來，在步驟108中，遮蔽(mask)該支撐構(gòu)件和該彈性體接頭以消除在步驟110的拋光中對該支撐構(gòu)件的損害以及孩i粒被困在該彈性體接頭中的可能性。優(yōu)選地，步驟110的拋光包括-使用具有適當(dāng)粗糙度梯度的砂專侖在車床上研磨該上電才及組件的表面，以及使用另一個4侖將該電極表面拋光到期望的光潔度(例如，8微英寸)。優(yōu)選地，該硅表面是在不斷流動的水中拋光的，以除去磨粒并保持該電極濕潤。添加水時，在拋光過程中可能產(chǎn)生泥漿，要從該電極表面將其除去。可以首先^吏用ErgoSCRUBTM和ScrubDISK拋光該電極。拋光程序(也就是說，使用的拋光紙的選擇和順序)依賴于待清潔的電極表面的損害程度。如果在該電極表面上觀察到嚴(yán)重的凹陷或損害的話，可以用例如140或160粒度(grit)的金剛石拋光片開始拋光，直到達(dá)到均勻的平整表面。后續(xù)拋光可以用例如220、280、360、800和/或1350粒度的金剛石拋光片進(jìn)行。如果在該電才及表面上，見察到4交少的凹陷或損害的話，可以用280粒度的金剛石拋光片開始拋光。然后，用360、800和/或1350粒度的金剛石拋光片完成拋光。在拋光過考呈中，該上電招j且件固定于具有合適轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)盤。優(yōu)選地，在拋光過程中施加均勻而不過強(qiáng)的力，因?yàn)樘珡?qiáng)的力可能對該暴露于等離子體的表面或彈性體接頭造成損害。根據(jù)該電極表面上凹陷和損傷的程度，拋光處理可以進(jìn)行約75分鐘或更長。拋光之后，在步驟112中使用例如Surfscantm測量系統(tǒng)測量拋光過的表面的表面粗糙度。允許的表面粗糙度優(yōu)選約為8樣i英寸或更少。然后，在步驟114中乂人該電極除去該掩蔽，而該處理前進(jìn)到步驟116。在執(zhí)行清潔該電極組件的步驟時，該電才及組件的金屬污染物可能來自一些不同的源。為了分析各可疑污染源的貢獻(xiàn)，優(yōu)選地，進(jìn)行大*見才莫纟鼓粒分析。該分析可包括監(jiān)一見在該清潔處理中使用的潔凈室(例如，IO級、IOO級和IOOO級潔凈室)和非潔凈室，以及在步驟162中使用的真空爐中的懸浮微粒(下面進(jìn)一步描述)。為了監(jiān)視潔凈室中的懸浮微粒的數(shù)量和成分，將新的硅晶片表面暴露于該潔凈室的空氣中預(yù)定的時間^歐，允許懸浮凝:粒落在該晶片表面上。然后，將該硅晶片包裝潔凈袋中并送往試^r室以對收集的懸浮微粒進(jìn)行量化分析，比如表面微粒計(jì)數(shù)。根據(jù)過去的分析，人們相4言，潔凈室和真空爐對金屬成4分的污染物沒有明顯貢獻(xiàn)。然而，在非潔凈室中用酸溶液擦拭的硅晶片與在潔凈室中擦拭的珪晶片相比，顯示出明顯的金屬污染(例如，4各和鋅的量顯示出凄t量級的差異)。因此，在一個優(yōu)選實(shí)施方式中，在潔凈室中進(jìn)行步驟112-132,優(yōu)選地，在100級或更高級的潔凈室中進(jìn)4亍。優(yōu)選地，該樣i粒分析還包括對步驟160中的吹干處理(下面進(jìn)一步描述)中使用的氣體(比如氮?dú)饣蚯鍧嵏稍餁怏w)的污染物測量。將新的晶片吹干預(yù)定的時間,殳(優(yōu)選地，15分鐘)，并進(jìn)行表面微粒計(jì)數(shù)以測量該氣體中的金屬污染。使用用于過濾氣體的氣體過濾器進(jìn)行類似的分析。根據(jù)過去的分析，在一個優(yōu)選實(shí)施方式中，使用0.01微米的氣體過濾器。優(yōu)選;也，該4鼓粒分一斤進(jìn)一步包4舌測量在濕法清潔處理中使用的各種工具/溶液的污染程度，以識別污染物的來源。待測量的工具/5容液可包4舌，例3口，該超聲波沖曹的內(nèi)4于層(liner);圖2的擦拭工具200，如下所述；圖3A的夾具208,如下所述；以及在圖l的各步-腺中^f吏用的異丙醇、酸溶液和超純凈水的才羊品。為了測量該超聲波槽的內(nèi)襯層的貢獻(xiàn)，將新的晶片浸在該襯層中的超純凈水中，干燥并通過對表面微粒進(jìn)行計(jì)數(shù)來進(jìn)行分析。過去的分析表明，如果沒有預(yù)清潔就4吏用該內(nèi)#于層的話，該內(nèi)#于層會顯著污染該晶片。例如，該晶片表面上的鋁和鎂微粒的微粒計(jì)數(shù)比在新的晶片上的高2-3個數(shù)量級。相應(yīng)地，在一個優(yōu)選實(shí)施方式中，通過以下步驟預(yù)清潔該超聲波沖曹的內(nèi)4于層-使用硝'酸溶液，例如，4吏用包含小于10%的硝酸，更優(yōu)選地約2%的硝酸的硝酸溶液擁"拭；使用超純凈水漂洗；使用異丙醇擦拭；以及使用超純凈水漂洗。優(yōu)選地，進(jìn)行類似試驗(yàn)以確定在步驟128中使用的傳送槽的貢獻(xiàn)(也就是說，將新的晶片浸入該傳輸槽中容納的超純凈水中，千燥并通過對該表面微粒進(jìn)行計(jì)數(shù)來進(jìn)行分析)。過去的試驗(yàn)結(jié)果表明傳輸槽可以將晶片表面上鋁和鎂的微粒計(jì)數(shù)增加1000-2200倍。如此；優(yōu)選地，在步驟128(下面進(jìn)一步描述)之前，預(yù)清潔該傳輸槽。同樣，可以測量該擰"拭工具200和該夾具208表面上的〗效粒計(jì)數(shù)以推斷需要對該擦拭工具200和夾具208進(jìn)行類似的預(yù)清潔以減少該電極組件的金屬污染物。在步驟116中，用異丙醇擦拭并用超純凈水漂洗該電極組件。圖2顯示了用于擦拭電極組件300的夾具的橫截面示意圖，其中該電極組件300安裝于該夾具208上。圖3A顯示支撐該電極組件300的夾具208的透一見圖，而圖3B顯示了圖3A中的區(qū)域B的》文大的橫截面示意圖。優(yōu)選地，圖2中常規(guī)的擦拭工具200是由Teflon⑧(聚四氟乙烯)形成的，且包4舌4巴手部分202和4#臺(frusto-conical)部分203。該錐臺部分203具有平整表面204以被4察布(wiper)206覆蓋，其在擦才式過程中，被清潔溶液弄濕，在此情況下該清潔溶液是異丙醇。優(yōu)選地，該擦布工具200的才喿作員握住該4巴手部分202并施加向上的力210以使該擦拭工具200的朝上的平整表面204與該電極組件300的朝下的硅表面接觸。而且，該夾具208在該清潔過程中可以旋轉(zhuǎn)。如圖2、3A和3B所示，該夾具208，尺寸與4寺清潔的該電才及組件300對應(yīng)，具有堅(jiān)固的底部和三個或更多支岸義構(gòu)件，其將該電極組件300支撐在工作臺表面上方，允許該電極組件300的朝下的石圭表面,皮清潔。優(yōu)選地，每個支承構(gòu)件的頂部具有臺階，該電才及組件300停于其上且其阻止該電纟及組件^人該支承構(gòu)件滑落。優(yōu)選地，該支7義構(gòu)件和底部涂^隻有耐化學(xué)腐蝕材沖+或由耐化學(xué)腐蝕材^牛制成，比如Teflo,，其耐酸的化學(xué)腐蝕。用異丙醇擦拭該電極組件300(也就是說，該支撐構(gòu)件和該石圭表面兩者)。擦"拔以后，目視>全查該4寮布206以#^驗(yàn);徵粒除去的質(zhì)量，也就是說，在該擦布206上是否有任何的可見殘余物。該操作員可以用浸有異丙醇的新的4察布重復(fù)纟察4式該電4及組件直到該〗察布上沒有可見殘余物。重復(fù)擦拭不僅減少了表面粗糙度，而且將表面污染物減少到某種程度。接下來，該處理進(jìn)行到步驟118。在步驟118中，為了除去困在孔或出氣口和凹陷中的擲:4立，4吏用高壓7JO險(magnumwatergun)用超純凈7K噴、淋i亥電才及纟且件，以1更該超純凈水通過該孔或出氣口并清潔可能困在該孔或出氣口中的任何4效粒。該沖洗處理的水壓優(yōu)選為40-50psi且該沖洗處理進(jìn)行約15分鐘。在步驟118沖洗該電極組件的處理過程中，，支如該沖洗系統(tǒng)具有金屬Af效粒過濾器的話，該超純凈水可以再循環(huán)。在這些情況下，在沖洗過禾呈中測量該超純凈水的電阻率以《更監(jiān)^L再循環(huán)的超純凈水的污染程度。在一個優(yōu)選實(shí)施方式中，該超純凈水電阻率的容i午才及限是約180Mco-cm。在沖洗該電才及組件的步艱《之后，可以用N2或清潔干燥氣體吹干該電4及組件并測量該電極組件的各元件(也就是"i兌該支撐構(gòu)件、該電才及等等)的厚度以確定該電才及組件的各元件是否符合產(chǎn)品規(guī)格(在步驟120中)。然后，該處理進(jìn)行到步驟122。14在步-驟122中，將該電極組件浸泡在超聲波槽的內(nèi)4寸層所容納的超純凈水中以使困在該出氣口中并粘在該電極表面的微粒松動。通常，超聲波槽是由金屬，比如不銹鋼，形成的，其在超聲波清潔過程中會將金屬污染物引入所容納的超純凈水中。為了避免超純凈水與該金屬槽直接^妄觸并由此消除金屬污染物的引入，該超純凈水容納于該超聲波槽的內(nèi)襯層中，其中該內(nèi)襯層可以是由耐酸和耐污染物沉積的材沖十(比如聚乙烯或高密度聚乙烯)形成的。當(dāng)該電4及組件浸于超純凈水中時對其進(jìn)4亍超聲波清潔。在超聲波清潔過程中，該電極組件可以在該超聲波槽中上下移動以幫助除去困住的微粒。如果在超聲波清潔過程中使用Teflon②桿或Teflon⑧涂覆的電才及固定器懸掛(suspend)該電才及組件，在超聲波清潔之前予貞清潔該桿或固定器。該預(yù)清潔步驟包括；使用例如，包含小于10%硝酸，更優(yōu)選地，約2%硝酸的硝酸溶液擦拭；使用超純凈水漂洗；使用異丙醇纟察」拔；以及使用超純凈水漂洗?？梢詼y量該內(nèi)S十中的該超純凈水的電阻率在以i"更監(jiān)^L該超純凈水的污染程度。在一個優(yōu)選實(shí)施方式中，該超純凈水電阻率的容i午才及限是約180Mco-cm。然后，該處理進(jìn)4于到步驟124。在步冬聚124中，用包含氫氟酸、硝酸、乙酸和平4軒水(優(yōu)選地，超純凈水)的酸溶液纟察拭該硅表面，如在共同持有的^^開號為2006/0141802Al的美國專利申請中所揭示的，其內(nèi)容通過參考全部并入此處。優(yōu)選;也，用包含氬氟酸、硝'酸、乙酸和水的酸;容液進(jìn)行的該清潔不會導(dǎo)致硅表面形態(tài)的損害，比如凹陷或表面粗糙，或硅表面顏色的變化，其反映了表面不清潔以及氧化狀態(tài)的變化。至于該酸溶液的氬氟酸和硝酸成分，氫氟酸和硝酸的溶液與該》圭表面的學(xué)反應(yīng)是3Si+12HF+4HN03—3SiF4+4NO+8H20。由于氫氟酸較低的反應(yīng)常數(shù)，氫氟酸的溶解速度較低。在用包含氫氟酸的溶液進(jìn)行處理之后，紅外光譜分析顯示，石圭表面被SiH、SiH2和SiH3覆蓋。盡管不希望被理論束縛，然而我們相信，在用氫氟酸和硝酸的酸溶液對石圭進(jìn)行的刻蝕中，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，在反應(yīng)中硅,皮硝酸氧化，然后氧化-圭#:氫氟酸>容解。在具有j氐濃度氫氟酸的酸溶液中，在溫度為0到50。C下，該刻蝕過程的活化能量為4千卡/摩爾。不同的硅材料的刻蝕速率在較低濃度下是基本相同的，這個事實(shí)說明，這個單一的，4艮低的值是擴(kuò)散可控過程(diffusion-controlledprocess)所特有的。相反，在具有高濃度氫氟酸的酸溶液中，觀察到兩種不同的活〃化能量。在高溫下該活^f匕能量是10-14千卡/摩爾，而在<氐溫下該活化能量是約20千卡/摩爾。這些值是表面可4空過程(surface-controlledprocess)所4爭有的，其中石圭的4參雜;農(nóng)度、,圭的晶體取向以及硅的缺陷在刻蝕過程中起到作用。相應(yīng)地，優(yōu)選地，步驟124中使用的酸溶液包含^f氐濃度的氫氟酸，以避免在硅表面的清潔過程中，刻蝕速率對摻雜濃度、晶體耳又向的依賴。fil選;l也，該S臾溶、液各向同性地刻蝕石圭(無方向;也，也就是i兌，刻蝕所率在所有方向上相對不變)，而不是各向異性地(單向地)刻蝕硅。盡管氬氟酸可以通過與一些金屬雜質(zhì)形成絡(luò)合離子而除去該金屬雜質(zhì)，^旦是氫氟酸無法有效地除去，例如，Cu。然而，硝'酸(強(qiáng)氧4匕劑)可以與雜質(zhì)(比3口，例力口，Al、Ca、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mo、Na、Ni、Ti、Zn及其纟且合)反應(yīng)以形成可以^皮輕易除去的離子。優(yōu)選地，硝酸以一定的量存在，其不會導(dǎo)致清潔過的硅表面的顏色變化。相應(yīng)地，氫氟酸和硝酸的酸溶液能夠?qū)﹄姌O珪表面實(shí)現(xiàn)很高的凈化效率以滿足電介質(zhì)刻蝕工藝中小刻蝕特征尺寸為0.1微米或更小的要求。然而，因?yàn)橄跛崾且环N強(qiáng)氧化劑，所以當(dāng)一皮污染的》圭表面暴露于氫氟酸和；肖酸的;容液中時，硝酸既氧化金屬污染物又與石圭發(fā)生反應(yīng)，由此導(dǎo)致石圭表面顏色的變化，包4舌綠色、藍(lán)色、褐色和紫色。試-瞼表明，甚至對于用水漂洗過的拋光的硅電才及組件，用氫氟酸和硝酸溶液擦拭該硅表面會導(dǎo)致硅表面的顏色從明亮的、均勻的顏色變成略帶綠色的、略帶藍(lán)色的、略帶褐色的或略帶紫色的，根據(jù)該硅表面上存在的金屬污染物的不同而不同。為了控制氧化的速度并提供緩沖溶液以保持恒定的pH值，添加乙酸以避免硅表面顏色的變化同時保持較高的凈化效率和表面清潔度。然而，因?yàn)楦邼舛鹊囊宜釙p緩硅表面的反應(yīng)并降低清潔效率，石圭表面可能出現(xiàn)顏色的變化。而且，乙酸可能與污染物形成絡(luò)合離子，例如，金屬離子。相應(yīng)地，該S臾溶液可包含體積比為0.25到1%的氬氟酉菱、體,只比為10到40%的》肖酉交、體積、比為10到20%的乙S臾以及平衡7K。為了減少該上電極組件的該彈性體接頭一皮酸溶液化學(xué)腐蝕的危險，通過擁4式<吏石圭表面與酸〉容液4妻觸而除去金屬污染物，而不是將整個電極組件浸于酸溶液中。因此可以通過在清潔硅表面的時候，僅僅使硅表面與酸溶液接觸，并利用可以使硅表面朝下支撐的夾具208，避免酸溶液與該支撐構(gòu)4?；驈椥泽w4妻頭的偶然4妻觸，如圖3B所示。在該珪表面308被朝下支撐的情況下，施加到該硅表面308的過剩的酸溶液在/人該石圭表面308滴落后可以一皮收集起來，而不是流向該支撐構(gòu)件330或彈性體4妄頭332。優(yōu)選地，如果與酸溶液接觸到的話，立即用超純凈水清潔該支撐構(gòu)件330和彈性體接頭332。而且，優(yōu)選地，在用酸溶液清潔之前，通過用4務(wù)蔽材^("和/或耐化學(xué)腐蝕的膠帶(tape)覆蓋而保護(hù)暴露的彈性體接頭332。為了避免酸溶液與該支撐構(gòu)件330或彈性體4妄頭332的偶然4妄觸而進(jìn)4亍的其它測量包括在用壓縮氮?dú)饣蚯鍧嵏稍餁怏w擦拭之后，干燥該電極組件300，該氣體乂人該支撐構(gòu)件330向下吹向該硅表面308,并,人該石圭表面308吹走4壬<可殘余;容液。在步驟124中，優(yōu)選地，擦、栻該硅表面三次，每次三分鐘。伊C選;也，調(diào)整每個擁、拔處理的重復(fù)次lt和持續(xù)時間以{更可以除去該硅層的預(yù)定深度，例如1.5-2.0微米。然后，在步驟126中，用超純凈水沖洗該電極組件，跟在步驟118中一樣。在完成步驟126以后，該石圭表面可能有可容許的粗糙度了。而且，沉積在該電極組件表面上的黑硅和有機(jī)材料已經(jīng)凈皮除去了以在該表面上產(chǎn)生期望的光潔度。然而，步驟104-126可能不足以將金屬污染物減少到期望的水平，其中通常的金屬污染物包括A1、Ca、Mg、Na、K、Ni、Fe、Zn和Ti。為了進(jìn)一步除去該金屬污染物，4丸-f亍以下步-驟。在步驟128中，將該電才及組件浸于容器(優(yōu)選地，由聚乙烯形成的)中的超純凈水中，以1更將酸卩容液從該電才及組件除去。而且，該電4及組件可以在該超純凈水容器中凈皮傳送到潔凈室中，優(yōu)選地100級或更高級的潔凈室中，以1更在該潔凈室中扭^亍后面的步驟，也就是說，使用該超純凈水容器作為傳送槽。因?yàn)椴襟E102-126可能是在潔凈室外執(zhí)行的，這些步驟可共同被稱為預(yù)凈化步驟。然后，該處理前進(jìn)到步驟130。在步驟130中，用加壓超純凈水沖洗電極組件，3艮在步驟104中一才羊。在步每聚130之前用超純凈水漂洗該支撐構(gòu)件可以進(jìn)一步減少殘留的酸:容液對該彈性體4妄頭或支撐構(gòu)件的可能損害。在該電極組件被硅表面朝下地支撐在該夾具208中的情況下，優(yōu)選地，用流過氣孔的超純凈水,人該支撐構(gòu)件向下漂洗該石圭表面。18如上所述，可以預(yù)清潔該夾具208以減少該電4及組件的污染物。予貞清潔該夾具208的步-銀包才舌用石肖酸;容'液，例如包含小于10%硝酸，或更優(yōu)選地包含約2%硝酸的溶液擦拭；用超純凈7K漂洗；用異丙醇擦拭；以及用超純凈水漂洗。同樣，可以預(yù)清潔該擦拭工具200、該超聲波槽的該內(nèi)襯層、用于在步驟128中傳送該電極組件的容器和可能與該電極直接或間接接觸的任何其它工具。在步驟132中，用異丙醇和超純凈水擦拭該電極組件，跟在步驟116中一樣。然后，在步驟134-140中，4吏用以下四種不同的溶液加壓沖洗該電才及組件1)超純凈水，優(yōu)選地在壓強(qiáng)為40-50psi而流速為6.0-8.0加侖每分鐘(GPM)下進(jìn)行5分鐘；2)熱的超純凈水，優(yōu)選地在壓強(qiáng)為40-50psi而溫度為120。F下進(jìn)行15分鐘；3)2%的異丙醇，優(yōu)選地在壓強(qiáng)為40-50psi而流速為3.5-4.5GPM下進(jìn)4亍30分4f;以及4)熱的超純凈水，4尤選;也在壓強(qiáng)為40-50psi而溫度為120。F且流速為3.5-4.5GPM下進(jìn)4亍15分鐘。圖4顯示了在步驟132、134、136、138和140的強(qiáng)力沖洗^吏用的器具400的一黃截面示意圖。如圖所示，該器具400包4舌頂蓋402,其是大體呈圓形的々反，有連接于水管408的若干孔406，其中清潔流體401，優(yōu)選地為加壓清潔流體401，比如超純凈水或2%的異丙醇溶液，通過該管408輸入。該器具400還包括下部容器404,在其中放置該電極組件。通過孔406輸入的清潔流體401流過該電極組件300的孑L，由此清潔該電極組件300的孔和表面。該下部容器404包括多個排水孔410，^皮污染的流體通過這些排水孔410流出。該被:污染的流體可以由再循環(huán)系統(tǒng)手才幾并過濾。在強(qiáng)力沖洗之前可以預(yù)清潔該器具400以減少由該器具400引入該電極組件300的可能污染物。該處理進(jìn)行到步驟142。在步驟142-158中，重復(fù)前述步驟中的一些以清潔該電極。在步驟142中，用超純凈水沖洗該電極組件，跟在步驟118中一樣。在步驟144中，用異丙醇和超純凈水擦拭該電極組件，跟在步驟132中一樣。在步驟146中，用酸溶液4察拭該硅表面，跟在步驟124中一樣。在步驟148中，沖洗該電極組件，跟在步驟118中一樣。在步驟150中，用異丙醇和超純凈水擦拭該電極組件，跟在步驟132中一樣。在步驟152中，強(qiáng)力沖洗該電極組件，跟在步驟134中一樣。在步驟154中，在超聲波槽中清潔該電極組件，跟在步驟122中一樣。在步驟156中，用酸溶液擦拭該珪表面，跟在步驟124中一樣，以便該乂人該電4及除去剩余的金屬污染物。在步驟158中，用超純凈水沖洗該電才及組件，跟在步驟118中一樣。然后，該處理進(jìn)行到步驟160。在步驟160中，用通過0.01《鼓米氣體過濾器的氮?dú)饣蚯鍧嵏稍餁怏w吹干該電才及組件。尤其注意在下面的步-驟中不要石並到吹干了的硅表面，由此排除用手接觸引入的污染物。在步驟162中，為了進(jìn)一步從該電極組件除去水，在120°C的真空干燥箱中烘烤該電才及組件，優(yōu)選地，約3小時。在烘焙過程中，隔離工具(也就是i兌，用于在該真空干燥箱中支撐該電極組件的元件)，比如Teflor^桿或板，位于該電極組件和該干燥箱內(nèi)壁之間以便阻止該電極組件和干燥箱內(nèi)壁之間的直接接觸并由此阻止由該干燥箱內(nèi)壁對該電極組件帶來的污染物。在步驟162之后，優(yōu)選地，4企查該電極組件以確保該電扨_組件符合污染規(guī)范。在步驟164中，檢查可包括測量，例如，通過，例^口，Qlll+SumceParticleDetector(五角升牛才支乂>司(PentagonTechnologies),位于加利福尼亞州的利弗莫爾)測量表面微粒計(jì)數(shù)。而且，如有必要，可以進(jìn)行各種尺寸的其它測量，比如4吏用電感耦合等離子體質(zhì)譜分析對該擦布的表面粗糙度、表面清潔度，使用掃描電子顯微鏡對表面形態(tài)，以及對黑硅凹陷和刻蝕深度進(jìn)行測量。如果該電極組符合污染規(guī)范，在步驟166中，在100級潔凈室中雙層包裝該電^l組件。優(yōu)選地，在圖l的各步驟中(尤其是用于擦拭該電極/電才及纟J/f牛的步一驟116、124、132、144、146、150今口156)以及在各步驟之間才喿作該電才及組件時，才喿作員戴上手套，以1更防止才喿作員的手帶來的污染。而且，該才喿作員在需要時可以戴上新的手套以防止在一個步驟中產(chǎn)生的污染物或微粒被傳送到后續(xù)步驟中。試驗(yàn)了各種類型的手套材料以確定最優(yōu)的手套材料。表l提供了來自對兩種示例性手套-M1.5級的聚氯乙烯(PVC)手套(由田納西州塔爾博特的OakTechnical生產(chǎn))和100級的腈手套的電感耦合等離子體質(zhì)i普(ICP-MS)分4斤的結(jié)果。在分析中，用酸;容液4妄觸每一種手套并測量該手套上金屬元素的產(chǎn)生量。該結(jié)果如下面的表l所示，其表明，除了鈉和4臬之外，Ml.5級PVC手套產(chǎn)生的金屬元素比IOO級腈手套少。盡管沒有包括在里面，還進(jìn)行了類似的試-驗(yàn)以確定超純凈水和異丙醇對金屬元素的形成的影響。才艮據(jù)該結(jié)果，在一個優(yōu)選實(shí)施方式中，#:作員戴上內(nèi)手套和外手套，其中該內(nèi)手套是100級腈手套而該外手套是PVC手套，例如，M1.5級PVC手套。如圖2所示，潔凈室擦布206包裹該擦拭工具200的上部。為了避免擦拭過程中該手套與酸溶液的直接接觸，優(yōu)選地，用酸溶液僅^又濕潤該纟察布206^隻蓋在該擦拭工具200的上表面204的那部分。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>鈷(Co)<50<50**^同(Cu)<50<50<1060鐵(Fe)10006200**鋰(Li)<50<50<577鎂(Mg),20000<103，600鉬(Mo)<50<50**鎳(Ni)1200150<1010鉀(K)60012002008,000鈉(Na)26,0004,700180160,000鈥(Ti)<502,900<100<畫鋅(Zn)13,00083,000<100100同樣，試-驗(yàn)了各種類型的潔凈室擦布以確定在材料和織物結(jié)構(gòu)方面最優(yōu)的纟察布。在該測試中，用異丙醇、超純凈水或酸;容液濕潤每一種纟察布。然后，對該濕潤的纟察布進(jìn)行ICP-MS分析以測量濕潤區(qū)域上金屬元素的量。表l包含用酸溶液濕潤的兩種纟察布的結(jié)果。與非潔凈室擦布相比，100級的擦布產(chǎn)生了更少的金屬元素，也就是"i兌，更耐酸溶液。根據(jù)該結(jié)果，在一個優(yōu)選實(shí)施方式中，使用潔凈室擦布，比如由VWRLabShop(位于伊利諾伊州的巴達(dá)維亞)7>司生產(chǎn)的1OO級耐酸性潔凈室4察布，其是由具有密封邊并洗過的編織聚酯纖維制成的。盡管已經(jīng)描述了各種實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)理解，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來講，可以進(jìn)行的變種和修改是顯而易見的。例如，可以3兆過或重復(fù)圖1中的一些步-驟。這種變種和修改將一皮認(rèn)為是在所附權(quán)利要求的權(quán)限和范圍內(nèi)。2權(quán)利要求1.一種清潔用于在等離子體室中產(chǎn)生等離子體并包含暴露于等離子體的硅表面的電極組件的方法，該方法包括用硝酸溶液預(yù)清潔液槽的內(nèi)襯層和該液槽內(nèi)用于懸掛該電極組件的元件，其中該硝酸溶液包含小于10％的硝酸；使用該預(yù)清潔過的元件在該液槽的該預(yù)清潔過的內(nèi)襯層中懸掛該電極組件；將該電極組件浸入該液槽的該預(yù)清潔過的內(nèi)襯層所容納的超純凈水中或用該超純凈水清潔該電極組件；從該液槽的該預(yù)清潔過的內(nèi)襯層移除該電極組件；以及通過用包含氫氟酸、硝酸、乙酸和水的酸溶液接觸該硅表面，從該硅表面除去污染物，其中該電極組件包含具有多個出氣口的噴淋頭電極。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該液槽包含超聲波槽，該方純凈水超聲清潔該電才及組件。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該液槽的該內(nèi)村層包含聚乙烯。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該液槽中用于懸掛該電極組件的該元件包含聚四氟乙烯。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中用硝酸溶液進(jìn)行的該預(yù)清潔包括用該硝酸溶液擁4式、用超純凈水漂洗、用異丙醇纟條拭和用超純凈水漂洗。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括使用用異丙醇濕潤的擦布接觸該石圭表面或者將該電極組件浸入槽內(nèi)容納的異丙醇中。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包含用硝酸溶液預(yù)清潔包含該異丙醇的該槽，其中該硝酸溶液包含小于10%的硝酸。8.才艮據(jù)斥又利要求1所述的方法，其中用酸溶液接觸該石圭表面包括4吏用用i吏溶液濕潤的纟察布4妾觸該石圭表面。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中才喿作員使用用該酸溶液濕潤的100級耐S吏纟察布4妻觸該石圭表面，其中該才喿作員戴著100級腈內(nèi)手套和聚氯乙烯外手套。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括用超純凈水沖洗該電才及組件。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括吹干該電極組件，在真空干燥箱中烘干該電極組件和用硝酸溶液預(yù)清潔該真空干燥箱中用于支撐該電極組件的元件，其中該硝酸溶液包含小于10%的硝酸。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括用硝酸溶液預(yù)清潔用于將該電極組件傳送到潔凈室的槽，其中該硝酸溶液包含小于10%的硝酸；以及在該預(yù)清潔過的槽中將該電極組件傳送到潔凈室，在該潔凈室中用包含氫氟酸、硝酸、乙酸和水的該酸溶液4妄觸該石圭表面。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在強(qiáng)力沖洗步驟中，用硝酸溶液預(yù)清潔容納該電才及組件的器具，其中該硝酸溶液包含小于10%的硝酸，此夕卜，其中該器具包含頂蓋，具有連^^妄到至少一個用于該強(qiáng)力沖洗的加壓清潔流體供應(yīng)的一個或多個進(jìn)口；以及下部部分，具有排水裝置且該電極組件置于其中；以及用異丙醇溶液或超純凈水強(qiáng)力沖洗該預(yù)清潔過的器具中支撐的該電極組件，其中該強(qiáng)力沖洗包括通過該一個或多個進(jìn)口向該器具供應(yīng)加壓清潔流體，而且其中該強(qiáng)力沖洗清潔該電極組件的氣孔和表面。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該電極組件包含彈性體粘著于硅電極的鋁支撐構(gòu)件。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中該鋁支撐構(gòu)件包含板或環(huán)。16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中被除去的污染物是從由Al、Ca、Mg、Na、K、Ni、Fe、Zn、Ti及其組合構(gòu)成的纟且中才兆選出來的。17.一艮據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該酸溶液包含體積比為0.25到1%的氣氣酸、體積、比為10到40%的>5宵酉吏,口體禾口、比為10到20%的乙酸。18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中用于該預(yù)清潔的該硝酸溶液包含約2%的；肖酸和平衡水。19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括從該硅表面除去黑硅。20.—種清潔用于在等離子體室中產(chǎn)生等離子體并包含暴露于等離子體的石圭表面的電招j且-f牛的方法，該方法包凌舌用硝酸溶液預(yù)清潔用于定位該電極組件以便該硅表面朝下的夾具，其中該硝酸溶液包含小于10%的硝酸；在該夾具上》文置該電才及組件以1更該石圭表面朝下；以及通過用包含氫氟酸、硝酸、乙酸和水的酸溶液4妄觸該石圭表面，A人該朝下的^圭表面除去污染物。全文摘要清潔電容耦合等離子體反應(yīng)器電極并減少表面粗糙度，以便清潔過的電極滿足表面污染物規(guī)范并提高產(chǎn)量的系統(tǒng)而有效的方法。預(yù)清潔該清潔過程中使用的工具有助于防止待清潔電極的污染。文檔編號H01L21/3065GK101652837SQ200880010414公開日2010年2月17日申請日期2008年3月27日優(yōu)先權(quán)日2007年3月30日發(fā)明者尹遙波,洪·希赫,琳達(dá)·蔣,約翰·E·多爾蒂,阿芒·阿沃揚(yáng),順·杰克遜·吳申請人:朗姆研究公司