等离子体加工设备的部件和在等离子体加工设备中刻蚀半导体基材的方法技术

本发明专利技术涉及等离子体加工设备的部件和在等离子体加工设备中刻蚀半导体基材的方法。具体的，本发明专利技术提供了表面精加工等离子体加工设备部件的方法。所述的部件包括至少一个暴露到等离子体中的表面。所述的方法包括机械抛光、化学刻蚀和清洗暴露到等离子体中的表面，以便获得所希望的表面形态。部件的石英玻璃密封表面也可用所述的方法精加工。可将相同部件暴露到等离子体中的表面和密封表面精加工到彼此不同的表面形态。

Component of plasma processing equipment and method for etching semiconductor substrate in plasma processing equipment

The present invention relates to a component of a plasma processing apparatus and a method of etching a semiconductor substrate in a plasma processing apparatus. In particular, the present invention provides a method for surface finishing of plasma processing equipment parts. The components include at least one surface exposed to the plasma. The method includes mechanical polishing, chemical etching, and cleaning to expose the surface in the plasma in order to obtain desired surface morphology. The quartz glass sealing surface of the component can also be refined by the method. The same components can be exposed to the surface and sealing surfaces in the plasma to be machined to different surface morphologies.

【技术实现步骤摘要】

和
技术介绍
等离子体加工设备用于进行各种工艺，其中包括由半导体、介电体和金属材料制得基材的等离子体刻蚀、物理气相沉积、化学气相沉 积(CVD)、离子注入和保护层去除等。等离子体加工设备包括暴露到等离子体环境中的各种部件。鉴于 希望提高加工产率，需要暴露到等离子体中的部件在这样的等离子体 环境中有降低的颗粒污染。
技术实现思路
提供了精加工石英玻璃表面的方法。这些方法可得到这样的石英 玻璃表面光洁度，以致当用于等离子体加工设备时可减少石英和金属 颗粒物的发生率以及分子金属污染。还提供具有这样的精加工石英玻 璃表面的部件。包含至少一个石英玻璃表面的部件表面精加工方法的一个优选实 施方案包括，机械抛光该部件的至少一个石英玻璃表面、化学刻蚀经 机械抛光的石英玻璃表面，以及清洗经刻蚀的石英玻璃表面以便从所 述表面上除去金属污染物。用所述方法的优选实施方案精加工的部件包含至少一个暴露到等 离子体中的石英玻璃表面。所述的部件还可包含至少一个未暴露到等 离子体中的石英玻璃表面，例如真空密封表面。部件的暴露到等离子 体中的表面可精加工到与未暴露到等离子体中的表面不同的表面形态。精加工的部件可用于等离子体加工设备，以减少基材的污染。部件表面精加工的方法优选在石英玻璃表面上获得低水平的金属污染程度。优选的，所述的部件用于等离子体加工设备时，它们可提供低的基材的金属颗粒物和分子金属污染。所述方法的优选实施方案可用于精加工以前在等离子体加工设备中暴露到等离子体中或以前未暴露到等离子体中的部件。还提供了在等离子体加工设备的等离子体室中刻蚀半导体基材的方法的优选实施方案，所述的设备包括一个或多个如上所述已精加工的部件。附图说明图1为浆料抛光的石英玻璃表面的SEM显微照片(1000倍)。图2为浆料抛光的和等离子体调整的石英玻璃表面的SEM显微照 片(1000倍)。图3为石英玻璃精加工工艺的第一优选实施方案的流程图。图4为石英玻璃精加工工艺的优选实施方案处理的石英玻璃表面 的SEM显微照片(1000倍)。图5表示按优选实施方案加工的石英玻璃窗("□，，)和浆料抛光 的石英玻璃窗(" ，，)在等离子体刻蚀过程中加到硅晶片中的颗粒物 数目之间的关系。图6表示未暴露到等离子体中的浆料抛光的石英玻璃部件("A")、已暴露到等离子体中的浆料抛光的石英玻璃部件("B")和按优选实施 方案加工的石英玻璃部件("C")上不同金属的数目，原子/厘米2。图7表示石英玻璃精加工过程的第二优选实施方案的流程图。图8表示石英玻璃部件的浆料研磨的密封表面。图9表示包含可用该石英玻璃精加工方法处理的暴露到等离子体中的和密封的表面的介电窗。图IO为图9中所示的介电窗的部分放大图。图11表示包含可用该石英玻璃精加工方法处理的暴露到等离子体中的和密封的表面的气体注入器。具体实施例方式在各种材料例如半导体材料、介电材料和金属在等离子体加工设 备中的加工中，颗粒性能是一个值得关心的问题。附着在等离子体反 应器中加工的基材上的颗粒污染物可使产品的产率下降。在等离子体反应器中，颗粒污染物的一个来源是暴露到等离子体中的部件表面。包含暴露到等离子体中的表面的部件可通过包括烧结和/或机械 加工一个或多个部件表面的方法来制得。这些步骤使表面受到损坏， 使表面破裂和不连续。这些破裂是等离子体加工过程中产生颗粒的潜在来源。浆料抛光可降低颗粒的尺寸；但是，它不能消除颗粒。图1 为浆料抛光的石英玻璃介电窗表面的扫描电子显微镜(SEM)图。用其它 技术机械加工的石英玻璃表面有类似图l所示的损坏。还确定，石英玻璃制成的部件可安装在等离子体反应器中，并在 等离子体反应器中达到生产半导体基材的条件以前调整，以便减少基 材的与石英相关的颗粒物污染的发生率。在调整过程中，调整晶片可 安装在等离子体反应器中。等离子体通过刻蚀从暴露到等离子体中的 部件表面除去一些材料。暴露到等离子体中的表面优选具有减少石英 和金属颗粒物的形态。最后，通过调整处理除去足够数量的石英材料， 以便达到可接受的表面石英颗粒物水平。图2为经浆料抛光然后在等 离子体反应器中暴露于等离子体(50小时)进行调整的石英玻璃介电 窗表面的SEM显微照片。但是，调整处理需要损失许多生产时间，可能需要高达10天或更 长，以便在暴露到等离子体中的部件表面上产生适合用于等离子体加 工的表面光洁度。因此，这样的调整处理需要等离子体反应器大量的 时间停工，以便部件达到适合的颗粒性能。此外，调整处理需要相关 的费用，其中包括调整晶片的费用、操作人员监测费用和干预费用等。此外，需要在等离子体反应器中提供真空密封以防止在等离子体 加工室内形成空气流动路径的石英玻璃部件的表面，也就是密封表面(例如o型环密封表面)需要有这样的光洁度，以便提供适合的真空密封性能。这样的密封表面不是暴露到等离子体中的表面。但是，所需 的真空密封表面的光洁度可与所需的暴露到等离子体中的表面明显不 同。已确定，有暴露到等离子体中的表面和真空密封的表面的部件优 选在相同部件的不同位置上有明显不同的表面光洁度。图3表示石英玻璃表面精加工方法的第一优选实施方案的流程 图。可实施所述的方法，以精加工部件的一个或多个适用于等离子体 加工设备的石英玻璃表面。 一个或多个精加工的表面优选包括至少一个当该部件安装在等离子体反应器中时暴露到等离子体中的表面。部 件可为等离子体反应器的气体注入器、介电窗、电极、观察孔、边环、 聚焦环、限制环等。精加工石英玻璃方法的优选实施方案可用于精加工石英玻璃制得 的部件的石英玻璃表面，以及包含除石英玻璃以外的材料的部件的石 英玻璃表面(例如涂层)。所述的方法优选包括机械抛光、化学刻蚀和清洗步骤，以便在部 件上产生希望的表面光洁度。可用所述方法加工的部件可具有各种形 状，例如板形、盘形、环形(例如介电窗、观察孔、边环等)和圆柱形， 以及有不同形状组合的表面。部件可有各种尺寸。石英玻璃部件优选由火焰熔融的天然石英制成。火焰熔融的天然 石英通常以可加工成希望形状和尺寸的晶块(boules)形式存在。石 英玻璃例如也可为电弧熔融的天然石英或合成石英。在进行精加工处理以前，石英玻璃材料的任何金属的块体纯度水 平优选小于约10 ppm。在石英玻璃中的这一金属纯度可提供比表面金 属水平低得多的来自块体的金属水平。降低石英玻璃材料中的金属杂 质水平使颗粒和/或与金属有关的基材上缺陷的发生率下降。可用所述方法的优选实施方案精加工的石英玻璃部件可处于已机 械加工和/或已烧结的状态。例如，板形石英玻璃部件可从晶块上切割， 并机械加工成希望的形状。可用任何适合的方法例如金刚砂研磨等将 机械加工的和/或烧结的部件机械加工成希望的构造和表面条件。石英玻璃部件优选机械抛光到希望的表面光洁度。机械抛光优选 包括将部件的一个或多个表面浆料抛光到希望的表面光洁度。所述的 浆料可含有适合的研磨材料，例如包括氧化铝、碳化硅、金刚石、氧化铈、氧化锆等。研磨材料优选具有这样的粒度，以便在部件的浆料 抛光表面上产生希望的表面光洁度水平。的表面光洁度:或另一方面可获得;同"表面:4度。例如，'部件二 一个或多个暴露到等离子体中的表面可机械抛光到与未暴露到等离子 体中的一个或多个表面(例如密封表面)不同的表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体加工设备的部件，所述的部件包括：　至少一个具有第一算术平均粗糙度Ｒ↓［ａ］的暴露到等离子体中的石英玻璃表面；以及　至少一个有不同于第一算术平均粗糙度Ｒ↓［ａ］的第二算术平均粗糙度Ｒ↓［ａ］的真空密封石英玻璃表面。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MW柯赫尔鲍驰，JE道格赫缇，
申请(专利权)人：兰姆研究公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]