專利名稱：用于半導(dǎo)體處理反應(yīng)器的噴頭電極設(shè)計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請要求2001年8月8日在美國提交的臨時申請No.60/311,048的優(yōu)先權(quán)；該申請的全部內(nèi)容被包含于此以供參考。本發(fā)明涉及一種用于提高在半導(dǎo)體處理反應(yīng)器中的熱均勻性的噴頭電極組件。具體來說，本發(fā)明涉及使用柔性導(dǎo)熱靜電卡子來可移動地卡住一個背板或散熱片的電極板。本發(fā)明還涉及一種利用該噴頭電極組件處理例如晶片這樣的半導(dǎo)體基片的方法。
背景技術(shù)：
真空處理腔通常通過把處理氣體提供到該真空腔以及把一個射頻電場施加到該氣體上而用于化學(xué)汽相淀積(CVD)以及蝕刻基片上的材料。例如，平行板、變換器耦合的等離子體(TCP，也被稱為ICP)以及電子回旋共振(ECR)反應(yīng)器被公開于由本申請人所擁有的美國專利No.4,340,462、4,948,458和5,200,232中。在處理過程中，該基片被基片支架在該真空腔內(nèi)定位。常規(guī)的基片支架包括機械卡子和靜電卡子(ESC)，其在處理過程中把一個基片夾在一個基座上。該基座可以形成一個電極和散熱器。機械卡子和ESC基片支架的例子在由本申請人擁有的美國專利No.5,262,029,5、740,016和5,671,116以及在美國專利No.6,292,346中公開。采用電極的形式的基片支架可以把射頻(RF)功率提供到該腔體，例如在美國專利No.4,579,618中公開。
靜電卡子通過產(chǎn)生在基片和該卡子之間的靜電吸引力而把一個基片固定到一個基座上。一個電壓被施加到在ESC中的一個或多個電極，從而分別在該基片和電極中感應(yīng)相反極性的電荷。該相反電荷把該基片拉向該基座，從而保持該基片。
在一種單極設(shè)計中，該ESC包括一個電極、工件和它們之間的電介質(zhì)。在用于一個單極ESC的普通操作模式中，該電極連接到一個DC電源的負(fù)極。該工件通過等離子體連接到“地”。在該方案中，在把該工件暴露于等離子體或其他返回路徑之前，該工件不被固定地夾持。
在二極結(jié)構(gòu)中，該ESC可以夾持該工件而不需要等離子體；該ESC的第二極提供返回路徑。該結(jié)構(gòu)使用直流電源的正負(fù)電勢來夾持該工件。
一個三極ESC包含三個極。內(nèi)部的兩個極類似于二極結(jié)構(gòu)，并且被用于夾持該工件。外部的極可以被用作為一個等離子體屏蔽或工件偏置拾取點(pickup point)。美國專利No.5,572,398公開一種使用容納在一個非極性基底上的分離正負(fù)電極的三極靜電夾子。
多極ESC使用定相到該電極的每個極的交流或直流電。施加到該電極的電壓定相允許快速地夾持和釋放。多極型ESC所需的供料和控制電路比單極、二極或三極結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。該多級結(jié)構(gòu)被用于使得在工件上累積的電荷最小化并且還有助于減小釋放(de-clamping)的問題。
在處理例如晶片這樣的半導(dǎo)體基片中所用的材料和處理是對溫度極其敏感的。在基片中的過度溫度波動可能損害系統(tǒng)性能并且損害所獲得的半導(dǎo)體器件的特性。
為了促進(jìn)在該基片和基片支架之間的傳熱，通常在嘗試使用非常大的靜電力或物理作用力來使得晶片表面最大程度上與該基片支架的支承表面實際接觸。但是，由于該晶片和該支架之間的表面粗糙性，使得當(dāng)兩個表面被壓在一起時，相互之間僅僅建立點接觸；即，小的空隙(空穴)占據(jù)該界面的大部分區(qū)域。在低壓處理條件下，該界面被抽氣并且該空穴變?yōu)檎婵?，這是非常好的熱絕緣體。因此，在兩個表面之間的熱傳遞被主要限制為點接觸。
為了提高在處理過程中在基片上的溫度均勻性，例如氦氣這樣的高導(dǎo)熱性的惰性氣體被泵送到形成于該基片和支承表面之間的空隙。該傳熱氣體作為在該基片和基片支架之間比真空更加有效的傳熱介質(zhì)。
一些ESC設(shè)備被設(shè)計為使得傳熱氣體逸出到周圍的低壓環(huán)境中(即，反應(yīng)腔)的可能性最小化。在該設(shè)備中的支承表面可以具有直徑約等于該晶片的直徑的圓周上升緣以及覆蓋該下方基座的支承表面的柔性電路。該柔性電路通常為容納在一個柔性介電材料中的導(dǎo)電材料。該導(dǎo)電材料被構(gòu)圖以形成靜電電極。該介電材料使得該導(dǎo)電材料與其他導(dǎo)電部件相絕緣并且還作為一個墊圈。一旦該晶片被夾住，則在該晶片和該邊緣之間產(chǎn)生一個氣體密封圈。這樣，在該邊緣處從晶片下方泄漏的導(dǎo)熱氣體被最小化。一個包含用于夾住基片的唇緣密封圈的靜電基片支架在本申請人所擁有的美國專利No.5,805,408中公開。包含柔性電路的靜電基片支架在美國專利No.6,278,600和6,033,478中公開。
如上文所述，可以通過背面的氦氣壓力和靜電夾持技術(shù)獲得適當(dāng)?shù)木瑴囟瓤刂?。但是，除了晶片溫度控制之外，對于過程可重復(fù)性和一致性來說希望執(zhí)行與活動進(jìn)程化學(xué)物質(zhì)相接觸的所有反應(yīng)器表面的溫度控制。各種上電極加熱和冷卻設(shè)計已經(jīng)被開發(fā)并且用于半導(dǎo)體處理裝置中，例如平行板電介質(zhì)蝕刻器。具有改進(jìn)的溫度均勻性的反應(yīng)腔部件在由本申請人所擁有的美國專利No.6,123,775中公開。
如在圖1中示意地示出，在一些現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計中，該上電極板150通過墊圈120壓在溫控散熱板110上。該電極150是從中央到其邊緣具有均勻的厚度的平盤。通過把加熱或冷卻的流體循環(huán)通過在該板內(nèi)的通道114而保持該散熱板的溫度。該散熱板具有用于把氣體提供到該處理腔的處理氣體供應(yīng)通道134。然后該氣體被通過氣室140排出，并且通過在該電極中的排氣孔(未示出)，最終把該處理氣體排放到該反應(yīng)腔。根據(jù)該設(shè)計，在由外圍機械卡子160直接施加作用力的位置處建立電極150和散熱板110之間的大部分熱接觸。該技術(shù)的優(yōu)點是作為一個可消耗部分的電極板與該散熱板相分離。但是，其缺點是在該電極和散熱板之間的有限周邊接觸導(dǎo)致在該電極中從中央到邊緣的溫度不均勻性。
如圖2中所示，有限的熱接觸的該中央到邊緣的溫度不均勻性問題已經(jīng)在使用可以接合或焊接到主要電極250的背板220的設(shè)計中解決。該電極板/背板組件使用夾持螺栓264保持與散熱板210相接觸。與以前的例子相同，通過在該板內(nèi)的通道214循環(huán)流動的加熱或冷卻流體而保持該散熱板210的溫度。該散熱板還具有處理氣體供應(yīng)通道234，用于把氣體提供到處理腔。該氣體被通過一個或多個水平分離的氣室240而分布，并且通過在背板和該電極(未示出)中的散氣孔254，以均勻地把該處理氣體分散到該反應(yīng)腔。但是，由于整個組件(電極板250和背板220)變?yōu)橐粋€可消耗部分，這樣的方法的實現(xiàn)是昂貴的。在由本申請人共同擁有的美國專利No.5,569,356中公開一種電極夾持組件，其中該電極被機械地和可移動地附著到該背板。
相應(yīng)地，需要一種經(jīng)濟的電極設(shè)計，其提供改進(jìn)的熱均勻性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種電極方案，其通過把柔性材料置于兩個接口之間而促進(jìn)在背板和噴頭電極板之間的熱傳遞。該柔性材料與兩個相鄰的表面的表面不規(guī)則性相一致并且提供更好的熱接觸。該噴頭電極包括一個靜電卡子，其通過施加在該靜電板和電極板之間的壓力而改進(jìn)熱接觸。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，用于把電極板保持在一個半導(dǎo)體處理腔中的裝置包括具有電極板接收表面的背板；置于該電極板接收表面上的靜電保持裝置，該靜電保持裝置具有一個電極板支承表面；具有面對要被處理的基片的下表面和上接觸表面的電極板；以及與該電極的外圍相嚙合并且把該上接觸表面壓在該電極板支承表面上的機械夾持部件。
本發(fā)明的靜電保持裝置可以包括第一介電層、置于所述第一介電層下方的導(dǎo)電層以及置于所述導(dǎo)電層下方的第二介電層。該第一和第二介電層由柔性材料所構(gòu)成，例如硅酮或聚酰亞胺。該靜電保持裝置的導(dǎo)電層可以包括鋁、銅、鈦、鎢、鉬、鎳、銀、金、銥、鉑、釕、氧化釕、石墨、氮化鈦、氮化鈦鋁、碳化鈦或其組合。
該靜電保持裝置可以具有0.005至0.015英寸的厚度，并且可以具有二極或多極設(shè)計。最好，該靜電保持裝置可以進(jìn)一步包括一個電阻加熱元件，以提供該電極板的電阻加熱。根據(jù)一個優(yōu)選實施例，該電極板可以包括一個噴頭電極和背板，并且靜電保持裝置可以包括至少一個氣體端口，用于把一種處理氣體提供到等離子體反應(yīng)腔。該電極板可以包括單晶硅、石墨或碳化硅。最好，該靜電保持裝置的面積與該上接觸表面的面積的比率大于80％。
本發(fā)明還涉及組裝等離子體反應(yīng)腔的噴頭電極組件。該方法包括設(shè)置具有電極板接收表面的背板，并且一個靜電保持裝置具有粘合到該電極板接收表面的的上表面，該靜電保持裝置具有與該上表面相對的電極板支承表面。該方法進(jìn)一步包括把具有上和下表面的一個噴頭電極設(shè)置為使得該上表面面對該靜電保持裝置的下表面；把一個機械夾持部件與該噴頭電極的外圍相嚙合，并且把該噴頭電極的上表面的外圍部分壓在該靜電保持裝置的下表面的外圍部分上；以及把電壓提供到該靜電保持裝置，以把該噴頭電極的上表面的內(nèi)部部分靜電吸引到該靜電保持裝置的下表面的內(nèi)部部分上。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方法，該靜電保持裝置可以包括第一柔性介電層、置于所述第一柔性介電層下方的導(dǎo)電層以及置于所述導(dǎo)電層下方的第二柔性介電層，具有電極板支承表面的第二柔性介電層，使得當(dāng)該噴頭電極板被靜電附著到該電極板支承表面時，該電極板支承表面與上接觸表面相一致。該方法還包括設(shè)置背板、靜電保持裝置和噴頭電極，使其包含把處理氣體提供到該等離子體反應(yīng)腔的至少一個處理氣體端口。根據(jù)一種優(yōu)選方法，該靜電保持裝置可以進(jìn)一步包括提供噴頭電極板的電阻加熱的加熱元件。
本發(fā)明還提供一種處理在等離子體反應(yīng)腔中例如單晶片這樣的半導(dǎo)體基片的方法。該方法包括把一個半導(dǎo)體基片傳送到該等離子體反應(yīng)腔；把處理氣體提供到該等離子體反應(yīng)腔；把一個電壓提供到一個靜電保持裝置，以在該基片的處理過程中把一個電極板靜電地吸引到一個電極板支承表面上；以及把電源提供到該電極，使得處理氣體形成用于處理該基片的上表面的等離子體。該方法可以被用于蝕刻例如二氧化硅層這樣的在該基片上的一個材料層。該方法還可以被用于在該基片上淀積一個材料層。該方法還包括把電能提供到在該靜電保持裝置，以在該基片的處理過程中加熱該電極板。


從下文結(jié)合附圖對優(yōu)選實施例的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的各個特征和優(yōu)點將變得更加清楚，其中相同的參考標(biāo)號表示相同的部件圖1示出使用一個卡子把現(xiàn)有的電極板附著到一個背板的現(xiàn)有技術(shù)。
圖2示出使用接合或焊接把現(xiàn)有的電極板附著到一個背板的現(xiàn)有技術(shù)。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的靜電噴頭電極裝置的截面視圖。
圖4示出在圖3中所示的ESC元件的詳細(xì)示圖。
圖5示出一種組合的ESC元件/加熱器元件。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及一種用于例如等離子體蝕刻器這樣的半導(dǎo)體處理裝置的經(jīng)濟的噴頭電極設(shè)計。該噴頭設(shè)計可以通過提供在該噴頭電極中的熱均勻性、低成本和改進(jìn)的處理一致性而克服現(xiàn)有的組件的缺點。例如，該噴頭設(shè)計可以通過把一種柔性材料置于兩個界面之間而改進(jìn)背板和噴頭電極板之間的熱傳遞。在施加壓力之下，該柔性材料與該電極板的表面不規(guī)則性相一致，對該背板提供更好的熱接觸，并且改進(jìn)在該電極上的溫度一致性。包含柔性材料的靜電保持裝置被用于提供靜電力，其吸引該電極板為與該背板進(jìn)行熱接觸。根據(jù)本發(fā)明一個實施例，該噴頭電極板最初使用一個機械卡子與該背板相接觸，并且通過激勵該靜電保持裝置而與該背板進(jìn)行良好的熱接觸。
由于面對要被處理的半導(dǎo)體基片(例如晶片)的噴頭電極的溫度可能通過改變處理化學(xué)物質(zhì)或通過局部地改變在該晶片上的氣體密度而間接地影響該處理結(jié)果，則對反應(yīng)器設(shè)計希望在該噴頭電極上控制和保持適當(dāng)?shù)臏囟染鶆蛐浴＿@在窄間隙(1至2cm)的平行板電介質(zhì)等離子體蝕刻反應(yīng)器中特別有利。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的靜電噴頭電極組件300的截面視圖。該裝置位于一個半導(dǎo)體基片處理系統(tǒng)中，例如平行板電介質(zhì)等離子體蝕刻器(未示出)。該靜電噴頭電極組件300包括一個上板310，例如水冷鋁或不銹鋼板；溫控背板(散熱板)320，例如高純度碳化硅背板；以及電極板350，例如單晶硅電極板。盡管該電極板可以被通電，但是上板310和電極板350被示出為相對于地電勢。該背板320被通過上板310的上夾持螺栓312保持壓在該上板上。該背板包括一個電極接收表面328，其與該電極板350同平面。如圖所示，該背板320可以具有凹陷，以把該電極350容納在該凹陷內(nèi)。該電極板具有一個上接觸表面358a和下表面358b，其被暴露在該處理腔中。
該電極350最好包括例如單晶硅、石墨或碳化硅這樣的導(dǎo)電材料，其具有從中央到外邊緣的均勻厚度。但是具有不均勻厚度和/或包含不同材料的電極還可以被用于根據(jù)本發(fā)明的電極組件。在一個優(yōu)選實施例中，該電極是具有多個分離的氣體釋放通道354的噴頭電極，其具有適用于提供由該電極通電的處理氣體的尺寸和分布，以在該電極下方的反應(yīng)腔中形成等離子體。
還參見圖4，該裝置進(jìn)一步包括一個靜電保持裝置，例如ESC元件330。該ESC元件330包括嵌入在柔性介電材料332a、332b的薄層之間的一個薄的柔性導(dǎo)電元件(金屬箔)336。ESC元件330被沿著接觸表面338a置于該背板的電極接收表面328上，該ESC元件還具有一個相對的電極支承表面338b。該ESC元件330的接觸表面338a通過粘合層(未示出)接合到背板的電極接收表面328上。該導(dǎo)電元件336通過經(jīng)導(dǎo)線管316連接到一個直流電源(未示出)，該導(dǎo)線管316隔著電絕緣體318穿過該背板和上板。在壓力下，該柔性介電材料與該電極板的表面不規(guī)則性相一致，并且促進(jìn)該背板和電極板之間的熱傳遞。
電極板350可移動地通過例如機械卡子360這樣的任何適當(dāng)技術(shù)保持壓在背板320上。機械卡子360包括圓周夾持環(huán)362以及多個圓周間隔的夾持螺栓364。當(dāng)嚙合時，該夾持環(huán)362與該電極板的圓周相嚙合，并且把該電極板的上接觸表面358a壓在ESC元件330的電極支承表面338b上。
置于電極和背板之間的薄柔性材料的使用需要足夠的壓力來使得該柔性介電材料與該電極的接觸表面358a上存在的表面不規(guī)則性相一致，以提供在該電極和背板之間的更好的傳熱。使用一個靜電卡子產(chǎn)生壓力。相應(yīng)地，通過使用靜電力，電極板350被牢固地保持在該背板320上。通過采用在嵌入柔性介電材料332a，332b的薄層之間的薄導(dǎo)電元件336上的高直流電壓而實現(xiàn)該表面之間的靜電夾持。當(dāng)來自外部電源的電壓被施加到導(dǎo)電元件336時，在該薄導(dǎo)電元件的電極支承表面和電極板350之間產(chǎn)生靜電力。該靜電力把該電極板吸引為與ESC元件緊密接觸。在靜電感應(yīng)的壓力下，該柔性介電材料與該電極的上接觸表面358a的表面不規(guī)則性相一致。當(dāng)直流電壓被施加到ESC元件時，該電極板和背板將保持良好的熱接觸?？梢酝ㄟ^除去直流電壓以及分離機械卡子360而從該背板上除去該電極板。
該ESC元件330可以包括按照任何適當(dāng)?shù)姆绞皆O(shè)置的單個元件或多個元件。在一個優(yōu)選實施例中，該ESC元件330包括單個ESC元件，其被設(shè)置為使得該電極板的上接觸表面358a與該ESC元件330的電極支承表面338b同平面。但是，該電極支承表面面積與該上接觸表面的面積的比率可以同平面的情況，例如10至95％，大于50％，并且最好大于80％。希望在ESC元件和該電極之間具有同樣多的面接觸，以在兩個部件之間提供更高的壓力和更好的熱接觸。
實現(xiàn)這些目的的該電源和相關(guān)的電路是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的。例如，美國專利No.4,464,223公開把直流和射頻功率提供到ESC用于支承工件的具體細(xì)節(jié)。
根據(jù)一個優(yōu)選實施例上板310、背板320、ESC元件330和電極350分別包含通道或通路314、324、334和354，其允許來自一個處理氣體源(未示出)的處理氣體傳送到反應(yīng)腔380的內(nèi)部。
在操作中，該等離子體蝕刻氣體一般可以為碳氟化合物和/或氟代烴的混合物，例如CF4和CHF3，并且例如Ar和N2這樣的運載氣體被傳送到在該上板中的氣體通道314，并且分散在該上板和散熱板320之間的空隙中。該氣體分別通過在背板320、ESC元件330和電極板350中的一系列通道或通路324、334、354。按照這種方式，該處理氣體被均勻地分散在受到處理的晶片上，例如影響該晶片的均勻蝕刻。
該導(dǎo)電元件336最好為具有從5至500微米的均勻厚度的導(dǎo)電箔。該導(dǎo)電元件最好被遮蔽和蝕刻，以形成一個電極圖案。但是，該導(dǎo)電元件可以是任何適當(dāng)?shù)慕饘倩蛱沾蓪?dǎo)體，例如鋁、銅、鈦、鎢、鉬、鎳、銀、金、銥、鉑、釕、氧化釕、石墨、氮化鈦、氮化鈦鋁、碳化鈦或者其組合。
該柔性介電材料可以是適合真空處理的任何適當(dāng)?shù)碾娊^緣材料，例如RTV、Kapton、硅酮、聚酰亞胺、聚酮、聚醚酮、聚砜、聚碳酸酯、聚苯乙烯、尼龍、聚氯乙烯、聚丙烯、聚醚酮、聚醚砜、聚乙烯、對苯二酸鹽、氟乙烯、丙烯、共聚物、纖維素、甘油三醋酸酯、橡膠等等。形成共形層的適當(dāng)材料包括聚酰亞胺。聚酰亞胺具有足夠的彈性，以在靜電夾持壓力下略為形變，因此提供增強的熱傳遞。聚酰亞胺還提供良好的耐熱性和優(yōu)良的絕緣性。例如，聚酰亞胺具有從3000到3500V/密爾的高絕緣擊穿強度，其允許使用使得該靜電吸引力最大化的薄層。聚酰亞胺還具有超過100℃的溫度耐熱性最好具有超過200℃的溫度的耐熱性，允許使用該夾子用于高溫處理。最好，該共形介電材料還具有高導(dǎo)熱性，至少約為0.10W/mK，使得該電極板與該背板之間具有良好的熱接觸。該ESC元件330的厚度小于0.1，最好小于0.05，并且更好小于或等于0.01英寸。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，該ESC單元可以優(yōu)選地包含置于上方或下方并且與ESC導(dǎo)電單元電絕緣的加熱器單元，以均勻地加熱該電極板。參見圖5，其中示出一個組合的ESC元件/加熱器元件530。元件530包含夾在薄柔性介電層532a和532b之間的薄導(dǎo)電元件536。另外，該ESC元件進(jìn)一步包括埋在層532b下方的加熱器元件538。ESC元件530和電極板550還分別包括通道或通路534和554，用于把處理氣體傳送到該反應(yīng)腔。
適當(dāng)?shù)募訜崞麟姌O圖案的具體細(xì)節(jié)在由本申請人所擁有的美國專利No.5,880,922中示出，其主題內(nèi)容被包含于此以供參考。如果需要的話，該加熱器電極可以包含分為一個以上的加熱器區(qū)域的螺旋線圈。例如，一個加熱器可以包括一個內(nèi)部繞組，并且另一個加熱器可以包括一個外部繞組。該組合的ESC元件/加熱器元件可以被用于均勻地加熱該電極板到所需的溫度和/或在處理過程中補償在該電極板上的不均勻熱分布。該柔性介電層分布來自該加熱器的熱量，從而用于間接電阻加熱該電極板。最好，該電阻加熱元件包含尺寸對應(yīng)于在該電極板的尺寸的平面形狀，以在該電極板的背面上提供相對均勻的熱流通量。該組合ESC元件/加熱器元件的厚度最好為從0.005至0.015英寸之間。該電阻加熱元件與一個加熱器電源(未示出)相連接，以加熱該加熱器。
本發(fā)明的靜電夾持元件可以用各種方式來制造。例如通過均衡地把該組件層的預(yù)先組裝的疊層均衡地壓在一起而把所有具有金屬夾持電極和/或加熱器電極的電介質(zhì)柔性層同時接合在一起。另一個方法包括形成一個柔性介電層和導(dǎo)電層的疊層，在該導(dǎo)電層上的構(gòu)圖和蝕刻電極圖案，以形成一個靜電夾持元件，并且把該靜電夾持元件疊加在一個背板的電極接收表面上。
該導(dǎo)電元件可以通過任何適當(dāng)?shù)奶幚矶惶峁┰诮殡娙嵝员∑?。例如，鎢這樣的導(dǎo)電膏可以在聚酰亞胺薄片上印刷所需的圖案。另外，該導(dǎo)電元件層可以被淀積和隨后蝕刻，以提供夾持電極或加熱器電極的所需圖案。在導(dǎo)電元件層336和536的情況中，該圖案可以包括一個交替環(huán)，其具有與0.0008英寸厚的電介質(zhì)薄片的平面相垂直的高度以及與大約10mm的電介質(zhì)薄片的平面相平行的寬度，并且該環(huán)可以相距大約0.5mm的間隔。
通過允許該電極板和背板保持為可分離的部分，本發(fā)明的靜電夾持元件有利地減小上電極板的可消耗成本。另外，本發(fā)明的靜電夾持元件在該電極板和背板之間提供良好的熱傳遞，因此在處理過程中在上電極上提供良好的溫度均勻性。另外，本發(fā)明的靜電夾持元件對上電極保持良好的RF接地。
在多晶片處理或單晶片處理中，根據(jù)本發(fā)明的裝置對于例如等離子體蝕刻、淀積等等這樣的晶片處理是有用的。例如，該裝置可以用于蝕刻或淀積BPSG、例如熱二氧化硅或熱解氧化物這樣的氧化物以及光刻膠材料。
上文描述本發(fā)明的原理、優(yōu)選實施例和工作模式。但是，本發(fā)明不限于所討論的特定實施例。因此，上述實施例可以被作為說明性而不是限制性的，應(yīng)當(dāng)知道本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以對這些實施例作出各種變形而不脫離如下權(quán)利要求中所定義的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于在等離子體反應(yīng)腔中保持電極板的裝置，其中包括具有電極板接收表面的背板；置于所述電極板接收表面上的靜電保持裝置，該靜電保持裝置具有一個電極板支承表面；以及具有面對要被處理的基片的下表面和上接觸表面的電極板，該靜電保持裝置可以操作為把該上接觸表面壓在該電極板接收表面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中進(jìn)一步包括機械夾持部件，其嚙合該電極的外邊緣并且把該上接觸表面壓在該電極板支承表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該靜電保持裝置包括第一介電層、置于所述第一介電層下方的導(dǎo)電層以及置于所述導(dǎo)電層下方的第二介電層，該第一和第二介電層由柔性材料所構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中該第一和第二介電層包括硅酮或聚酰亞胺。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中該導(dǎo)電層包括鋁、銅、鈦、鎢、鉬、鎳、銀、金、銥、鉑、釕、氧化釕、石墨、氮化鈦、氮化鈦鋁、碳化鈦或其組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中進(jìn)一步至少一個延伸通過該第一介電層、導(dǎo)電層和第二介電層的處理氣體端口。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該靜電保持裝置具有0.005至0.015英寸的厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該靜電保持裝置具有二極或多極設(shè)計。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該靜電保持裝置進(jìn)一步包括一個電阻加熱元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該電極板包括一個噴頭電極和背板，并且該靜電保持裝置包括至少一個處理氣體端口，通過該端口可以把處理氣體提供到該等離子體反應(yīng)腔。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該電極板包括單晶硅、石墨或碳化硅。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該靜電保持裝置與該上接觸表面的至少80％的總表面面積相接觸。
13.一種組裝等離子體反應(yīng)腔的噴頭電極組件的方法，其中包括通過把一個靜電保持裝置的上表面接合到一個背板的下表面，從而把具有上和下表面的背板附著到該靜電保持裝置；把具有上和下表面的一個噴頭電極設(shè)置為使得該上表面面對該靜電保持裝置的下表面；把一個機械夾持部件與該噴頭電極的外圍相嚙合，并且把該噴頭電極的上表面的外圍部分壓在該靜電保持裝置的下表面的外圍部分上；以及把電壓提供到該靜電保持裝置，以把該噴頭電極的上表面的內(nèi)部部分靜電吸引到該靜電保持裝置的下表面的內(nèi)部部分上。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中該靜電保持裝置包括第一柔性介電層、置于所述第一柔性介電層下方的導(dǎo)電層以及置于所述導(dǎo)電層下方的第二柔性介電層，所述第二柔性介電層與該噴頭電極的上表面相一致。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中該背板、靜電保持裝置和噴頭電極包括把處理氣體提供到該等離子體反應(yīng)腔的至少一個處理氣體端口。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中該靜電保持裝置進(jìn)一步包括加熱該噴頭電極的電阻加熱元件。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中該靜電保持裝置與該噴頭電極之間的接觸面積比至少為80％。
18.一種處理在等離子體反應(yīng)腔中的半導(dǎo)體基片的方法，其中包括把一個半導(dǎo)體基片傳送到該等離子體反應(yīng)腔；把處理氣體通過一個噴頭電極提供到該等離子體反應(yīng)腔；以及把電壓提供到一個靜電保持裝置，其把該噴頭電極靜電夾持到一個溫控部件。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中該方法包括蝕刻在該半導(dǎo)體基片上的一個材料層。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中該方法包括蝕刻在該半導(dǎo)體基片上的二氧化硅層。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中該方法包括把一個材料層淀積在該半導(dǎo)體基片上。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中該方法包括把電能提供到在該靜電保持裝置中，以加熱該噴頭電極。
全文摘要
一種半導(dǎo)體處理腔的電極組件，其中通過改進(jìn)靜電夾持結(jié)構(gòu)而改進(jìn)在背板和噴頭電極之間的熱傳遞，該組件包括與該噴頭電極的表面相接觸的柔性材料。該噴頭電極通過與該噴頭電極的外邊緣相嚙合的機械夾持結(jié)構(gòu)可拆卸地附著到該背板上。該靜電夾持結(jié)構(gòu)與該噴頭電極共面，以改進(jìn)該背板和噴頭電極之間的導(dǎo)熱性。
文檔編號C23C16/509GK1663015SQ02818544
公開日2005年8月31日 申請日期2002年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月8日
發(fā)明者拉金德·丁德薩, 埃里克·蘭茲 申請人:蘭姆研究公司