[发明专利]用于等离子体处理腔的元件的石英表面的湿清洁方法

说明书

背景

半导体基材，如硅晶片在等离子体处理腔中通过包括沉积，干刻蚀和抗蚀剂剥离工艺在内的技术处理。将这些腔的元件表面暴露于等离子体和腐蚀气体并连续受其侵蚀。由于该暴露，这些元件被侵蚀并积聚副产物堆积物，需要更换或彻底清洁。最终，元件磨损和在腔中变得不可用。这些元件称作“消耗品”。因此，如果部件的寿命短，那么消耗品的成本高(即，部件成本/部件寿命)。

概述

提供了湿清洁用于等离子体处理腔(其中处理半导体基材)的元件的石英表面的方法。一个优选实施方案包括：a)将元件的至少一个石英表面与至少一种有效地从石英表面脱脂和除去有机污染物的有机溶剂接触；b)在a)之后，将石英表面与有效地从石英表面除去有机和金属污染物的弱碱性溶液接触；c)在b)之后，将石英表面与有效地从石英表面除去金属污染物的第一酸溶液接触；d)在c)之后，将石英表面与包含氢氟酸和硝酸的第二酸溶液接触以从石英表面除去金属污染物；和e)视需要重复d)至少一次。

用于等离子体处理腔(其中处理半导体基材)的元件的一个优选实施方案包括至少一个石英表面，其上的Al，Ca，Cr，Cu，Fe，Li，Mg，Ni，K，Na，Ti，Zn，Co和Mo的量是(×10¹⁰个原子/cm²)：Al≤300；Ca≤95；Cr≤50；Cu≤50；Fe≤65；Li≤50；Mg≤50；Ni≤50；K≤100；Na≤100；Ti≤60，Zn≤50，Co≤30和Mo≤30。

提供了抗蚀剂剥离装置的一个优选实施方案，其包括抗蚀剂剥离腔；可操作以产生等离子体和将反应性物种引入抗蚀剂剥离腔的远程等离子体源；和包括至少一个已被湿清洁的石英表面的导流板。

提供了等离子体处理腔的一个优选实施方案，其包括至少一个包括至少一个已被清洁的石英表面的元件，其中石英表面在等离子体处理腔中暴露于等离子体和/或工艺气体。

在等离子体处理腔中处理半导体基材的方法的一个优选实施方案包括：清洁至少一个元件的至少一个石英表面，将如此清洁的元件放在等离子体处理腔中使得该元件暴露于等离子体和/或工艺气体，所述等离子体处理腔包含半导体基材；和远离等离子体处理腔或在其内部将工艺气体激发成等离子体态以处理该基材。

附图的简要描述

图1描绘包括石英导流板的抗蚀剂剥离腔的示例性实施方案。

图2描绘基材的一个实施方案，该基材包括可在图1所示抗蚀剂剥离腔中处理的抗蚀剂。

图3描绘等离子体处理腔，其包括具有一个或多个石英表面的元件。

详细描述

在等离子体处理操作中，半导体基材，如硅晶片进行等离子体刻蚀工艺以从基材上除去材料，和/或进行沉积工艺，如化学蒸气沉积(CVD)和等离子体增强化学蒸气沉积(PECVD)工艺，以使材料在基材上沉积。刻蚀工艺从基材上除去金属，半导体和/或绝缘体材料，例如，介电材料。沉积工艺可在基材上沉积，例如，各种金属，如铝，钼和钨，和介电材料，如二氧化硅和氮化硅。

抗蚀剂剥离腔用于半导体器件制造工艺以从半导体基材上除去保护掩模，如抗蚀剂材料，如，有机光致抗蚀剂。也称作“灰化”的干剥离是一种在抗蚀剂剥离腔中进行以从半导体结构中除去抗蚀剂的等离子体刻蚀技术。

已经确认，等离子体刻蚀，沉积和/或抗蚀剂剥离工艺导致在等离子体腔中无机和有机污染物聚集在元件的石英(SiO₂)表面上，即，在由石英制成的元件的(如，整体元件)的表面上或在除了至少一种其它材料还包含石英的元件，例如，包括作为外层在下方基材上形成的石英涂层的元件的石英表面上。本文所用的术语“外表面”是指该元件的整个外表面，可包括一个或多个石英表面。外表面可包括至少一个不是石英的表面，例如，非涂覆表面。

具有石英表面的用于等离子体处理装置的元件包括，例如，介电窗，工艺气体注射器和/或注射环，观察孔，等离子体约束环，聚焦环和在基材支撑物上的基材周围的边缘环，和用于分配工艺气体的气体分配板和导流板。该元件可具有各种形状，包括板形，环形，圆盘形，圆柱形以及这些形状和其它形状的组合。