[發(fā)明專利]用于等離子處理設備的噴頭電極總成

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200880022333.7
• 申請日: 2008-06-05
• 公開（公告）號: CN101720363A
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發(fā)明（設計）人: 托馬斯·R·史蒂文森;安東尼·德拉列拉;紹拉·烏拉爾
• 申請（專利權）人: 朗姆研究公司
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455;C23C16/00
• 代理公司: 上海華暉信康知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 31244
• 代理人: 樊英如

背景技術

在半導體材料處理領域，例如，包括真空處理室的半導體材料處理設備中，包括真空處理室的半導體材料處理設備用來執(zhí)行各種工藝，如在基片上的各種材料的蝕刻和沉積，以及抗蝕劑剝除。隨著半導體技術發(fā)展，減小晶體管尺寸要求晶片工藝和工藝設備具有比以往更高等級的精度、可重復性和清潔度。存在多種類型的用于半導體處理的設備，包括使用等離子的應用，如等離子蝕刻、等離子增強化學氣相沉積(PECVD)和抗蝕劑剝除。這些工藝所需要類型的設備包括多個設在等離子室內的部件并且必須在那種環(huán)境中起作用。等離子室內部的環(huán)境包括暴露于等離子、暴露于蝕刻劑氣體以及熱循環(huán)。用于這樣的部件的材料必須適于經(jīng)受該室內的環(huán)境條件，并且對于許多晶片的處理也一樣，其中對于每個晶片可能包括多個工藝步驟。為了實現(xiàn)較高效費比，這種部件往往必須經(jīng)受成百上千的晶片循環(huán)同時保持其功能性和清潔度。通常，對于產(chǎn)生顆粒的部件的容忍度極低，即便只有極少并且不大于幾個納米的顆粒。對于選取用于等離子處理室內部的部件也需要以最佳效費比方式滿足這樣要求。?

發(fā)明內容

噴頭電極總成的示例性實施例包括適于安裝在真空室內部并由射頻(RF)能量通電的噴頭電極；連接到噴頭電極的墊板；通過多個緊固件在該墊板的多個接觸點連接到該墊板的熱控制板；和至少一個導熱且導電的墊圈，在該接觸點將該墊板和該熱控制板?分開。?

一種控制等離子蝕刻的方法的示例性實施例包括通過該噴頭電極總成將工藝氣體提供至該等離子蝕刻室，該工藝氣體流進該噴頭電極和其上支撐半導體基片的底部電極之間的間隙；以及通過向該噴頭電極施加RF功率并將該工藝氣體激勵成等離子態(tài)來蝕刻該等離子蝕刻室中的半導體基片，其中該噴頭電極的溫度由該熱控制板憑借通過該至少一個導熱且導電墊圈增強的熱傳遞來控制。在該方法中，可使用上述的噴頭電極總成的示例性實施例。?

噴頭電極總成的另一示例性實施例包括適于安裝在真空室內部的噴頭電極；在該噴頭電極的多個接觸點連接到該噴頭電極的熱控制板；和至少一個導熱且導電墊圈在這些接觸點將該噴頭電極和該熱控制板分開以及將形成在該熱控制板中的鄰近的集氣室分開。?

附圖說明

圖1說明半導體材料等離子處理設備的噴頭電極總成的示例性實施例。?

圖2是圖1所示的該噴頭電極總成一部分的放大視圖。?

圖3說明圖2所示的該噴頭電極總成包括分界墊圈的部分。?

圖4是圖1所示的該噴頭電極總成另一包括分界墊圈的部分的放大視圖。?

圖5示出鋁墊板的頂部表面，以及圖6示出熱控制板的環(huán)形突出部的底部表面當在這些表面之間具有墊圈材料的情況下在真空處理室中使用這些部件之后的情況。?

圖7和8示出對于該熱控制板和墊板之間沒有墊圈以及使用墊圈材料，墊板溫度和處理時間的關系。?

圖9A至9D以及10A到10D示出使用鋁墊板、在該熱控制板和墊板(圖9A至9D)之間具有有墊圈材料以及沒有墊圈材料(圖10A至10D)的情況的蝕刻速率曲線。?

圖11是按照另一實施例噴頭電極總成的一部分的放大視圖。?

圖12說明圖11所示的該噴頭電極總成包括分界墊圈的部分。?

具體實施方式

用于半導體基片(如硅晶片)的等離子處理設備包括等離子蝕刻室，其用在半導體器件制造工藝中以蝕刻如半導體、金屬和電介質材料。例如，電介質蝕刻室可用來蝕刻如二氧化硅或氮化硅材料。在蝕刻工藝期間，該蝕刻室的部件受熱以及冷卻，并因此經(jīng)受熱應力。對于加熱的噴頭電極總成的主動加熱的部件，這個溫度循環(huán)會導致顆粒生成增加。?

具有加熱器以防止噴頭電極低于最低溫度的噴頭電極總成在共有美國專利公布No.2005/0133160A1中描述，并特此通過引用結合所公開的全部內容。該加熱器與熱控制板配合，與形成等離子蝕刻室頂壁的溫度受控頂板熱傳遞。?

圖1描述平行板電容耦合等離子室(真空室)噴頭電極總成100的一半，包括頂部電極103和可選的固定于該頂部電極103的墊板102、熱控制板101和頂板111。熱力壅塞(Thermal?choke)112可提供在該熱控制板101的上表面。該頂部電極103設在支撐了半導體基片162(例如，半導體晶片)的基片支撐件160的上方。?