[發明專利]用于等離子處理設備的噴頭電極總成

有效

• 申請號: 200980122153.0
• 申請日: 2009-05-22
• 公開（公告）號: CN102057471A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 湯姆·史蒂文森;拉金德爾·德辛德薩
• 申請（專利權）人: 朗姆研究公司
• 主分類號: H01L21/3065
• 分類號: H01L21/3065;H01L21/205;H05H1/34
• 代理公司: 上海勝康律師事務所 31263
• 代理人: 周文強;李獻忠

背景技術

在半導體器件處理領域，使用包括真空處理室的半導體材料處理設備來執行各種各樣的工藝，如在襯底上的多種不同材料的蝕刻和沉積，以及抗蝕劑剝除。隨著半導體技術發展，逐漸減小的器件尺寸(例如晶體管尺寸)要求晶片工藝和工藝設備具有更高程度的精度、可重復性以及清潔程度。已有各種不同類型的設備用于半導體處理，包括含有使用等離子的應用，如等離子蝕刻、等離子增強化學氣相沉積(PECVD)以及抗蝕劑剝除等。這些工藝所需的設備類型包括設在等離子室內的部件，并且在那種環境中能夠工作。等離子室內的環境可包括暴露于等離子、暴露于蝕刻劑氣體以及熱循環(thermal?cycling)。用于這樣的部件的材料必須適于經得起室中的環境條件，以及經得起處理許多晶片，對于每個晶片可能包括多個工藝步驟。為了性價比高，這樣的部件通常必須經得住幾百或幾千個晶片循環同時保持其功能性和清潔度。一般對產生顆粒的部件有極低的容忍度，即使這些顆粒非常少并且不超過數十個納米大。對于選擇用于等離子處理室內部的部件以最高性價比的方式滿足這些需要也是必要的。

發明內容

噴頭電極總成的一個實施方式包括噴頭電極，適于安裝在真空室內部并通過射頻(RF)能量供電；襯板，貼附于該噴頭電極；熱控板，通過多個緊固件在縱貫該襯板的多個接觸區域貼附于該襯板；以及接口構件，在該接觸區域隔開該襯板以及該熱控板，其中每個接口構件包括由顆粒緩解密封部界定在邊緣上的導熱導電墊圈部。

一種控制等離子蝕刻室中等離子蝕刻的方法的實施方式包括將工藝氣體通過該噴頭電極總成提供至該等離子蝕刻室，該工藝氣體流進該噴頭電極和底部電極之間的間隙，在該底部電極上支撐半導體襯底；以及通過將RF功率施加到該噴頭電極并將該工藝氣體激發成等離子態而在該等離子蝕刻室中蝕刻半導體襯底，其中該噴頭電極的溫度由該熱控板通過該接口構件的該導熱導電墊圈部的增強的熱傳導來控制。在該方法中，可以使用上面描述的該噴頭電極總成的實施方式。

噴頭電極總成的另一實施方式包括噴頭電極，適于安裝在真空室內部；熱控板，在縱貫該噴頭電極的多個接觸區域貼附于該噴頭電極，具有在位于該多個接觸區域之間的該熱控板和該噴頭電極之間的集氣室；以及接口構件，在每一個接觸區域處分開該噴頭電極以及該熱控板，其中每個接口構件包括被顆粒緩解密封部界定在邊緣上的導熱導電墊圈部。

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范性實施方式。

圖2是圖1所示的該噴頭電極總成的一部分的放大視圖，包括接口構件的一個實施方式。

圖3是接口構件的一個實施方式的示意圖。

圖4是接口構件的一個實施方式的俯視圖。

圖5A-5C說明接口構件的一個實施方式。

圖6是圖1所示的噴頭電極總成的一部分的放大視圖，包括接口構件的另一實施方式。

圖7說明按照另一實施方式的噴頭電極總成的一部分，包括接口構件的一個實施方式。

圖8是按照其他實施方式的噴頭電極總成的一部分的放大視圖，包括接口構件的另一實施方式。

具體實施方式

用于半導體襯底(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過程中以蝕刻如半導體、金屬以及電介質這樣的材料。例如，電介質蝕刻室可用來蝕刻如二氧化硅或氮化硅這樣的材料。在蝕刻工藝期間，該蝕刻室內的部件加熱并且冷卻，因此經受熱應力。對于受熱的噴頭組件的主動受熱的部件，這個溫度循環會導致增加顆粒產生。

具有加熱器以防止噴頭電極降到最低溫度以下的噴頭電極總成在共同所有的美國專利公開2005/0133160A1中描述過，特此通過引用結合其全部內容。該加熱器與熱控板配合，該熱控板與形成等離子蝕刻室頂壁的溫度受控頂板傳熱。

圖1描述平行板電容耦合等離子室(真空室)的噴頭總成100的一半，包括頂部電極103以及可選的固定于該頂部電極103的背襯構件102、熱控板101、以及頂板111。熱力壅塞112可提供在該熱控板的上表面101上。該頂部電極103設在襯底支撐件160上方，該襯底支撐件160支撐半導體襯底162(例如，半導體晶片)。

該頂板111可形成該等離子處理設備(如等離子蝕刻室)的可去除的頂壁。如所示，該頂部電極103可包括內電極構件105和可選的外電極構件107。該內電極構件105通常由單晶硅制成。如果，該內、外電極105、107可由整塊材料制成，如CVD碳化硅、單晶硅或其他合適的材料。