[发明专利]用于等离子处理设备的喷头电极总成

说明书

背景技术

在半导体材料处理领域，例如，包括真空处理室的半导体材料处理设备中，包括真空处理室的半导体材料处理设备用来执行各种工艺，如在基片上的各种材料的蚀刻和沉积，以及抗蚀剂剥除。随着半导体技术发展，减小晶体管尺寸要求晶片工艺和工艺设备具有比以往更高等级的精度、可重复性和清洁度。存在多种类型的用于半导体处理的设备，包括使用等离子的应用，如等离子蚀刻、等离子增强化学气相沉积(PECVD)和抗蚀剂剥除。这些工艺所需要类型的设备包括多个设在等离子室内的部件并且必须在那种环境中起作用。等离子室内部的环境包括暴露于等离子、暴露于蚀刻剂气体以及热循环。用于这样的部件的材料必须适于经受该室内的环境条件，并且对于许多晶片的处理也一样，其中对于每个晶片可能包括多个工艺步骤。为了实现较高效费比，这种部件往往必须经受成百上千的晶片循环同时保持其功能性和清洁度。通常，对于产生颗粒的部件的容忍度极低，即便只有极少并且不大于几个纳米的颗粒。对于选取用于等离子处理室内部的部件也需要以最佳效费比方式满足这样要求。 

发明内容

喷头电极总成的示例性实施例包括适于安装在真空室内部并由射频(RF)能量通电的喷头电极；连接到喷头电极的垫板；通过多个紧固件在该垫板的多个接触点连接到该垫板的热控制板；和至少一个导热且导电的垫圈，在该接触点将该垫板和该热控制板 分开。 

一种控制等离子蚀刻的方法的示例性实施例包括通过该喷头电极总成将工艺气体提供至该等离子蚀刻室，该工艺气体流进该喷头电极和其上支撑半导体基片的底部电极之间的间隙；以及通过向该喷头电极施加RF功率并将该工艺气体激励成等离子态来蚀刻该等离子蚀刻室中的半导体基片，其中该喷头电极的温度由该热控制板凭借通过该至少一个导热且导电垫圈增强的热传递来控制。在该方法中，可使用上述的喷头电极总成的示例性实施例。 

喷头电极总成的另一示例性实施例包括适于安装在真空室内部的喷头电极；在该喷头电极的多个接触点连接到该喷头电极的热控制板；和至少一个导热且导电垫圈在这些接触点将该喷头电极和该热控制板分开以及将形成在该热控制板中的邻近的集气室分开。 

附图说明

图1说明半导体材料等离子处理设备的喷头电极总成的示例性实施例。 

图2是图1所示的该喷头电极总成一部分的放大视图。 

图3说明图2所示的该喷头电极总成包括分界垫圈的部分。 

图4是图1所示的该喷头电极总成另一包括分界垫圈的部分的放大视图。 

图5示出铝垫板的顶部表面，以及图6示出热控制板的环形突出部的底部表面当在这些表面之间具有垫圈材料的情况下在真空处理室中使用这些部件之后的情况。 

图7和8示出对于该热控制板和垫板之间没有垫圈以及使用垫圈材料，垫板温度和处理时间的关系。 

图9A至9D以及10A到10D示出使用铝垫板、在该热控制板和垫板(图9A至9D)之间具有有垫圈材料以及没有垫圈材料(图10A至10D)的情况的蚀刻速率曲线。 

图11是按照另一实施例喷头电极总成的一部分的放大视图。 

图12说明图11所示的该喷头电极总成包括分界垫圈的部分。 

具体实施方式

用于半导体基片(如硅晶片)的等离子处理设备包括等离子蚀刻室，其用在半导体器件制造工艺中以蚀刻如半导体、金属和电介质材料。例如，电介质蚀刻室可用来蚀刻如二氧化硅或氮化硅材料。在蚀刻工艺期间，该蚀刻室的部件受热以及冷却，并因此经受热应力。对于加热的喷头电极总成的主动加热的部件，这个温度循环会导致颗粒生成增加。 

具有加热器以防止喷头电极低于最低温度的喷头电极总成在共有美国专利公布No.2005/0133160A1中描述，并特此通过引用结合所公开的全部内容。该加热器与热控制板配合，与形成等离子蚀刻室顶壁的温度受控顶板热传递。 

图1描述平行板电容耦合等离子室(真空室)喷头电极总成100的一半，包括顶部电极103和可选的固定于该顶部电极103的垫板102、热控制板101和顶板111。热力壅塞(Thermal choke)112可提供在该热控制板101的上表面。该顶部电极103设在支撑了半导体基片162(例如，半导体晶片)的基片支撑件160的上方。