[發(fā)明專利]用于等離子體加工裝置的脆性部件的延性模式鉆孔方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410039878.6
• 申請(qǐng)日: 2014-01-27
• 公開（公告）號(hào): CN103963172B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 利華·李·黃;杜安·D·斯考特;約瑟夫·P·多恩池;杰米·本斯;艾米麗·P·斯坦塔;格雷戈里·R·貝滕科特;約翰·E·多爾蒂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 朗姆研究公司
• 主分類號(hào): B28D1/14
• 分類號(hào): B28D1/14
• 代理公司: 上海勝康律師事務(wù)所31263
• 代理人: 李獻(xiàn)忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及對(duì)等離子體加工裝置的部件進(jìn)行機(jī)械加工，并且更確切地說，涉及一種在等離子體加工裝置的部件中進(jìn)行延性模式鉆孔的方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體材料加工領(lǐng)域中，例如，使用包括真空加工腔室在內(nèi)的半導(dǎo)體材料加工裝置執(zhí)行不同的工藝，諸如在襯底上進(jìn)行蝕刻和使不同的材料沉積在襯底上以及抗蝕劑剝離。隨著半導(dǎo)體技術(shù)不斷發(fā)展，晶體管大小不斷縮減，這就需要在晶片處理和工藝設(shè)備方面有越來越高的準(zhǔn)確度、可重復(fù)性以及清潔度。存在不同類型的用于半導(dǎo)體加工的設(shè)備，所述半導(dǎo)體加工包括牽涉到使用等離子體的應(yīng)用，諸如等離子體蝕刻、反應(yīng)性離子蝕刻、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD）以及抗蝕劑剝離。這些工藝所需類型的設(shè)備包括被設(shè)置在等離子體腔室內(nèi)并且必須在該環(huán)境中運(yùn)行的部件。等離子體腔室內(nèi)部的環(huán)境可以包括暴露于等離子體、暴露于蝕刻劑氣體以及熱循環(huán)。用于這些部件的材料必須適合于承受所述腔室內(nèi)的環(huán)境條件，并且也必須適合于對(duì)許多晶片進(jìn)行加工，所述加工可以包括每塊晶片的多個(gè)工藝步驟。為了有成本效益，這些部件必須經(jīng)常要承受數(shù)百或數(shù)千次晶片循環(huán)，同時(shí)仍保持它們的功能性和清潔度。對(duì)于會(huì)產(chǎn)生顆粒的部件的容忍度一般極低，即使當(dāng)這些顆粒很少并且不大于幾十納米時(shí)也是如此。還需要被選用于等離子體加工腔室內(nèi)以通過最有成本效益的方式來滿足這些要求的部件。

為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，對(duì)形成例如噴頭電極的脆性（brittle）部件進(jìn)行機(jī)械加工操作，諸如進(jìn)行鉆孔，以便形成穿過噴頭電極的工藝氣體輸送孔。然而，在脆性部件中進(jìn)行鉆孔可能會(huì)在脆性部件的表面中產(chǎn)生小的幾乎看不見的微裂紋。這些微裂紋或亞表面損傷會(huì)因脆性材料斷裂而造成顆粒污染。

發(fā)明內(nèi)容

本文公開了一種使用切割工具在等離子體加工裝置的部件中進(jìn)行延性模式鉆孔的方法，其中所述部件由非金屬的硬而脆性（hard and brittle）材料制成。所述方法包括通過在鉆孔同時(shí)控制切割深度以在所述部件中鉆出每個(gè)孔，從而使得一部分脆性材料經(jīng)歷高壓相變并在切屑形成期間形成脆性材料的無定形部分。然后，從每個(gè)孔去除脆性材料的無定形部分，從而使得在所述部件中形成的每個(gè)孔的孔壁具有約0.2μm至0.8μm的因鉆孔所致的表面粗糙度（Ra）。

附圖說明

圖1圖示了半導(dǎo)體等離子體加工裝置的噴頭電極組件的一個(gè)實(shí)施方式。

圖2圖示了半導(dǎo)體等離子體加工裝置的一個(gè)替代性實(shí)施方式。

圖3A、3B圖示了可以包括根據(jù)本文所公開的延性模式鉆孔法所形成的孔的電介質(zhì)窗和氣體噴射器。

圖4圖示了由非金屬的硬而脆性材料制成的部件的亞表面損傷模型。

圖5圖示了將切割深度與單晶硅噴頭電極中延性模式鉆出的孔的孔壁的損傷深度相比較的圖表。

具體實(shí)施方式

本文公開了一種在等離子體加工裝置的部件中進(jìn)行延性模式鉆孔的方法，其中所述部件由非金屬的硬而脆性材料制成并且所述部件包括諸如氣體噴射孔之類的孔。如本文所用，硬而脆性材料意指適于用作半導(dǎo)體加工腔室中的部件的陶瓷材料、含硅（含單晶硅或多晶硅）材料或石英材料，并且更確切地說，意指包括石英、硅、碳化硅、氮化硅、氧化鋁、氮化鋁、碳化硼、氧化釔、氧化鋯、金剛石等在內(nèi)的材料。在正常條件下，半導(dǎo)體和陶瓷材料是硬而脆的，并且不容易發(fā)生塑性變形。用于等離子體加工裝置中的合適部件由諸如硅和碳化硅之類的陶瓷材料和石英材料形成，并且可以包括噴頭電極、氣體分配構(gòu)件以及氣體噴射器。

為了實(shí)現(xiàn)使這些硬而脆性材料發(fā)生塑性變形（即延性模式），優(yōu)選地使所述部件的一部分表面經(jīng)歷高壓相變。延性模式鉆孔可以利用通過對(duì)切割深度、進(jìn)刀速率、啄孔距離、鉆速以及施加于一部分部件上的壓力進(jìn)行控制而引起的小尺寸范圍的延性塑性響應(yīng)，使得所述部件的一部分硬而脆性材料的一部分經(jīng)歷高壓相變，以形成脆性材料的無定形部分，從而可以將脆性材料中發(fā)生塑性變形（無定形）的部分去除。將脆性材料中發(fā)生塑性變形的部分去除會(huì)形成部件中的每個(gè)孔，其中所述部件優(yōu)選地包括用于將工藝氣體輸送到等離子體加工裝置的加工區(qū)域中的多個(gè)孔。