專利名稱：用于等離子加工裝置的噴淋頭電極組件的制作方法
背景技術(shù)：
等離子加工裝置被用于通過包括蝕刻、物理蒸氣沉積(PVD)、化學(xué)蒸氣沉積(CVD)、離子注入以及抗蝕劑去除的技術(shù)加工基片。在等離子加工中采用的一種類型的等離子加工裝置包括含有上電極和下電極的反應(yīng)室。在電極之間形成電場(chǎng)將工藝氣體激勵(lì)成等離子狀態(tài)以在反應(yīng)室內(nèi)加工基片。

發(fā)明內(nèi)容
提供了一種半導(dǎo)體基片加工裝置的噴淋頭電極組件，以及一種用于支撐半導(dǎo)體基片加工室內(nèi)的噴淋頭電極的溫控板。
用于支撐半導(dǎo)體加工室內(nèi)的噴淋頭電極的溫控板的優(yōu)選實(shí)施方式包括適于可拆除地連接在溫控上板上的金屬外部；以及適于可拆除地連接在噴淋頭電極和上板上的金屬內(nèi)部。所述溫控板的內(nèi)部在上板和噴淋頭電極之間提供熱和電通路。
用于等離子加工裝置的噴淋頭電極組件的優(yōu)選實(shí)施方式包括上板，噴淋頭電極，以及溫控板。溫控板連接在噴淋頭電極和上板上，使得溫控板的中部可相對(duì)于上板移動(dòng)。至少一個(gè)熱橋設(shè)置在溫控板的中部和上板之間。所述熱橋在噴領(lǐng)頭電極和上板之間提供熱和電通路。
熱橋優(yōu)選包括潤(rùn)滑材料，從而可以在溫控板和上板的相對(duì)表面之間產(chǎn)生滑動(dòng)以及提供導(dǎo)熱和導(dǎo)電。
另一優(yōu)選實(shí)施方式提供了一種在半導(dǎo)體基片加工室內(nèi)加工半導(dǎo)體基片的方法，其包括(a)將基片放置在半導(dǎo)體基片加工裝置的等離子室內(nèi)的基片支撐件上，所述基片支撐件包括下電極；(b)利用根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式的噴淋頭電極組件將工藝氣體供給到等離子室內(nèi)；(c)從噴淋頭電極組件和基片之間的等離子室內(nèi)的工藝氣體中產(chǎn)生等離子；(d)利用等離子加工基片；(e)終止產(chǎn)生等離子；以及(f)從等離子室中取出基片。噴淋頭電極組件優(yōu)選包括加熱器。在另一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述方法包括在步驟(e)之后啟動(dòng)加熱器以向噴淋頭電極供熱，從而將噴淋頭電極保持在所需溫度，和/或在步驟(a)-(f)過程中啟動(dòng)加熱器以向噴淋頭電極供熱。


圖1表示用于等離子加工裝置的噴淋頭電極組件和基片支撐件的優(yōu)選實(shí)施方式的一部分。
圖2是不帶有上盤的噴淋頭電極組件的優(yōu)選實(shí)施方式的頂部透視圖。
圖3表示在電源和噴淋頭電極組件的加熱器之間的示意性的電連接。
具體實(shí)施例方式
圖1表示用于加工半導(dǎo)體基片如硅晶片的等離子加工裝置的噴淋頭電極組件10的優(yōu)選實(shí)施方式。噴淋頭電極組件10(在圖1中僅示出一半)包括具有上電極20和固定在上電極20上的任選的襯墊元件40的噴淋頭電極、溫控板58以及上板80。上板80可形成等離子加工裝置例如等離子蝕刻室的可拆除上壁。
包括下電極和任選的靜電夾緊電極的基片支撐件15(在圖1中僅示出了一部分)在等離子加工裝置的真空加工室內(nèi)位于上電極20的下方。承受等離子加工的基片16通過機(jī)械方式或靜電夾緊在基片支撐件15的上支撐面17上。
噴淋頭電極的上電極20優(yōu)選包括內(nèi)電極元件22以及任選的外電極元件24。內(nèi)電極元件22優(yōu)選是圓柱形板(例如單晶硅)。如果所述板由目前可以得到的最大直徑的單晶硅材料制成，內(nèi)電極元件22的直徑可以小于、等于或大于待加工的晶片的直徑，例如達(dá)到12英寸(300mm)。為了加工300mm的晶片，設(shè)置外電極元件24以將上電極20的直徑從大約15英寸擴(kuò)大到大約17英寸。外電極元件24可以是連續(xù)元件(舉例來說是多晶硅元件，如一環(huán))，或者是分段元件(舉例來說是在環(huán)結(jié)構(gòu)上布置的2-6個(gè)單獨(dú)的片段，例如單晶硅的片段)。在上電極20包括多個(gè)片段的外電極元件24的實(shí)施方式中，所述片段優(yōu)選具有相互重疊的邊緣以防止下面的結(jié)合材料暴露在等離子下。內(nèi)電極元件22優(yōu)選包括用于將工藝氣體噴入上電極20和下電極15之間等離子反應(yīng)室的空間內(nèi)的多個(gè)氣體通道23。
單晶硅是用于內(nèi)電極元件22和外電極元件24的等離子暴露表面的優(yōu)選材料。高純度的單晶硅在僅有最少量的不合乎要求的成分導(dǎo)入反應(yīng)室時(shí)使等離子加工過程中的基片污染降到最小，同時(shí)還使等離子加工過程中的磨損光滑，由此使顆粒降到最小?？杀挥糜谏想姌O20的等離子暴露表面的備選材料包括例如SiC、SiN、AIN和Al2O3。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，噴淋頭電極組件10足夠大以加工較大的基片，例如具有300mm直徑的半導(dǎo)體晶片。對(duì)于300mm的晶片，上電極20的直徑至少是300mm。但是，噴淋頭電極組件的尺寸可以被設(shè)計(jì)成加工具有非圓結(jié)構(gòu)的其它尺寸的晶片或基片。
襯墊元件40優(yōu)選包括墊板42和墊環(huán)44。在該實(shí)施方式中，內(nèi)電極元件22與墊板42共同延伸，并且外電極元件24與環(huán)繞的墊環(huán)44共同延伸。但是，墊板42可以延伸超出內(nèi)電極元件，使得可以采用單個(gè)墊板支撐內(nèi)電極元件和分段的外電極元件。內(nèi)電極元件22和外電極元件24優(yōu)選通過結(jié)合材料例如靜電結(jié)合材料連接在襯墊元件40上。墊板42包括與內(nèi)電極元件22上的氣體通道23對(duì)齊的氣體通道43以使氣體流入加工室內(nèi)。氣體通道43通常具有大約0.04英寸的直徑，并且氣體通道23通常具有大約0.025英寸的直徑。
墊板42和墊環(huán)44優(yōu)選由與被用于在等離子加工室內(nèi)加工半導(dǎo)體基片的工藝氣體化學(xué)相容的材料制成，所述材料具有與電極材料的熱膨脹系數(shù)嚴(yán)格匹配的熱膨脹系數(shù)，和/或是導(dǎo)電并導(dǎo)熱的。可被用于制成襯墊元件40的優(yōu)選材料包括但不局限于石墨和SiC。
上電極20可利用導(dǎo)熱和導(dǎo)電彈性體結(jié)合材料連接在墊板42和墊環(huán)44上，所述材料接納熱應(yīng)力并在上電極20與墊板42和墊環(huán)44之間傳遞熱能和電能。例如，在共同擁有的美國(guó)專利No.6,073,577中描述了采用彈性體將電極組件的表面結(jié)合在一起，該專利在此全部引入作為參考。
墊板42和墊環(huán)44優(yōu)選利用適當(dāng)?shù)木o固件連接在溫控板58上，所述緊固件可以是螺栓、螺釘?shù)鹊?。例如螺?未示出)可以插入溫控板58的孔內(nèi)并擰入襯墊元件40的螺紋開口內(nèi)。
參照?qǐng)D1和圖2，溫控板58包括金屬內(nèi)部，其包括具有上表面60的成形板59，以及在上表面上具有第一傳熱表面62的突起61和具有第二傳熱表面64的第二突起63。在其它優(yōu)選實(shí)施方式中，溫控板58可包括多于兩個(gè)的突起，例如三個(gè)或更多的突起。溫控板58利用緊固件連接在上板80上，所述緊固件延伸穿過上板上過大的開口(未示出)并伸入第一突起61的表面62和第二突起63的表面64上的螺紋開口65內(nèi)(圖2)。溫控板58還包括容納緊固件的螺紋開口117以可拆除地將溫控板58連接在墊板42上。上板80上過大的開口在緊固件周圍提供間隙，使得溫控板58可以相對(duì)于上板滑動(dòng)以適應(yīng)溫控板相對(duì)于上板的熱膨脹的不匹配。
溫控板58還包括將內(nèi)部連接在外部上并具有凸緣68的彎曲部分66，所述凸緣68具有固定靠在上板80相對(duì)表面上的上表面70。第一傳熱表面62和第二傳熱表面64優(yōu)選具有環(huán)形結(jié)構(gòu)。第一突起61和第二突起63優(yōu)選具有大約0.25英寸-約0.75英寸的高度，大約0.75英寸-約1.25英寸的寬度。但是，第一突起61和/或第二突起63可以具有非環(huán)形結(jié)構(gòu)，例如弧形片段、多綿體、圓形、橢圓形或其它結(jié)構(gòu)。
溫控板58優(yōu)選由金屬材料例如鋁、鋁合金等制成。溫控板58優(yōu)選是金屬材料例如鋁或鋁合金的機(jī)械加工件。上板80優(yōu)選由鋁或鋁合金制成。上板80優(yōu)選包括一個(gè)或多個(gè)流道88，溫控流體優(yōu)選是液體流通穿過所述流道以將上板保持在所需溫度。
在半導(dǎo)體基片在加工室內(nèi)的加工過程中，通過從第一傳熱表面62、第二傳熱表面64并穿過上表面70的導(dǎo)熱使熱量從內(nèi)電極元件22和外電極元件24以及墊板42和墊環(huán)44被傳導(dǎo)到上板80的下表面82。換句話說，第一突起61和第二突起63還在內(nèi)電極元件22、外電極元件24、墊板42以及墊環(huán)44到上板80之間提供熱橋(thermal bridges)。這種在穿過溫控板58的間隔位置上的改進(jìn)的傳熱可以在穿過上電極20的徑向上獲得基本上均勻的溫度分布。
在噴淋頭電極組件10的操作過程中，溫控板58和上板80受熱并產(chǎn)生熱膨脹。從而，上板80和溫控板58可以相對(duì)滑動(dòng)。這種滑動(dòng)會(huì)磨損上板80和/或溫控板58相互接觸的表面(例如溫控板58中部的一個(gè)或多個(gè)表面)并產(chǎn)生從接觸表面上落下的顆粒例如鋁顆粒。這些活動(dòng)的顆粒會(huì)污染反應(yīng)室內(nèi)的基片并由此降低工藝合格率。
已經(jīng)確定，可通過在相對(duì)表面之間放置具有潤(rùn)滑性能的材料使上板80和/或溫控板58相對(duì)表面的磨損降到最小。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，至少一層潤(rùn)滑材料90被放置在溫控板58的第一傳熱表面62和第二傳熱表面64與上板80的下表面82之間。
潤(rùn)滑材料90具有足夠的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性以從第一傳熱表面62和第二傳熱表面64到上板80提供足夠的傳熱和導(dǎo)電。提供這些特性的優(yōu)選的材料是可彈性變形的石墨材料，例如在市場(chǎng)上可從UCARCarbon Co.，Inc.，Cleveland，Ohio得到的“GRAFOIL”。潤(rùn)滑材料90是具有優(yōu)選大約0.010英寸-大約0.030英寸并且更優(yōu)選為大約0.015英寸厚度的墊圈。潤(rùn)滑材料90優(yōu)選是環(huán)形墊圈，每個(gè)墊圈被保持在第一傳熱表面62和第二傳熱表面64的每個(gè)上形成的相應(yīng)的環(huán)形槽內(nèi)。
潤(rùn)滑材料90優(yōu)選在反應(yīng)室內(nèi)避免暴露在等離子下。在優(yōu)選實(shí)施方式中，潤(rùn)滑材料90被布置在真空密封件之間，例如保持在溫控板58的第一傳熱表面62和第二傳熱表面64上間隔開的環(huán)形槽105內(nèi)的一對(duì)任選的O形環(huán)104。O形環(huán)104使?jié)櫥牧?0在等離子室內(nèi)與真空環(huán)境隔離并由此避免潤(rùn)滑材料暴露在等離子下。第一傳熱表面62和第二傳熱表面64優(yōu)選通過潤(rùn)滑材料90與上板80的下表面82間隔足夠的距離，使得沿第一傳熱表面62或第二傳熱表面64不存在金屬對(duì)金屬的滑動(dòng)接觸。
溫控板58優(yōu)選包括至少一個(gè)可操作地與溫控上板80配合以控制上電極20的溫度的加熱器。例如，在優(yōu)選實(shí)施方式中，所述加熱器被設(shè)置在溫控板58的上表面上并包括由第一突起61圍繞的第一加熱區(qū)72、在第一突起61和第二突起63之間的第二加熱區(qū)74、以及在第二突起63和彎曲部分66之間的第三加熱區(qū)76。加熱區(qū)的數(shù)量可改變，例如在其它實(shí)施方式中，加熱器可包括單個(gè)加熱區(qū)，兩個(gè)加熱區(qū)或多于三個(gè)加熱區(qū)。備選地是加熱器可設(shè)置在溫控板58的下表面上。
加熱器優(yōu)選包括具有布置在承受由加熱器實(shí)現(xiàn)的操作溫度的相對(duì)聚合材料層之間的耐加熱材料的層壓件。可采用的示意性的聚合材料是在市場(chǎng)上可從E.I.du Pont de Nemours and Company得到的以Kapton商標(biāo)銷售的聚酰亞胺。備選地是，加熱器是嵌入在溫控板上的電阻加熱器(例如是鑄造溫控板上的加熱部件或位于溫控板上形成的通道內(nèi)的加熱部件)。加熱器的另一實(shí)施方式包括安裝在溫控板的上表面和/或下表面上的電阻加熱部件?？梢酝ㄟ^傳導(dǎo)和/或輻射實(shí)現(xiàn)溫控板的加熱。
加熱材料可以具有任何適當(dāng)?shù)男褪揭詫?duì)第一加熱區(qū)72、第二加熱區(qū)74以及第三加熱區(qū)76提供溫度均勻的加熱。例如，層疊加熱器可具有常規(guī)或非常規(guī)型式的電阻加熱線路例如Z字形曲折線路、蛇形線路或同心型式。通過與溫控上板80的操作結(jié)合地利用加熱器加熱溫控板58，可以在噴淋頭電極組件10的操作過程中穿過上電極20提供所需的溫度分布。
位于第一加熱區(qū)72、第二加熱區(qū)74和第三加熱區(qū)76內(nèi)的加熱器部分可通過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)例如采用加熱和加壓、粘結(jié)、緊固等等被固定在溫控板58上。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，第一加熱區(qū)72、第二加熱區(qū)74和第三加熱區(qū)76通過電插座77串聯(lián)地電連接。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，加熱器包括具有適于在第一相位接收交流電流的第一電阻加熱器導(dǎo)體、適于在第二相位接收交流電流的第二電阻加熱器導(dǎo)體以及適于在第三相位接收交流電流的第三電阻加熱器導(dǎo)體的三個(gè)電路，其中第一、第二和第三相位相互異相120°。
如圖3所示，加熱器可從單個(gè)電源110接收電能。在優(yōu)選實(shí)施方式中，電源110與三個(gè)圓周間隔的柱例如容納在溫控板58的凸緣68上的開口93內(nèi)的柱95電連接。每個(gè)柱95都連接在導(dǎo)電體97上，所述導(dǎo)電體97穿過凸緣68延伸到接受器79，并與位于第三加熱區(qū)76的三相加熱器的相應(yīng)相位電接觸。第三加熱器76的三個(gè)相位通過電插座77與第二加熱器的三個(gè)對(duì)應(yīng)相位電連接，并且第二加熱器的三個(gè)相位通過電插座77與第一加熱器的三個(gè)相位電連接。
溫控板58優(yōu)選包括橫向氣流通道75以使工藝氣體可以從第一加熱區(qū)72上方的壓力通氣口橫向流動(dòng)到第二加熱區(qū)74上方的壓力通氣口，并從第二加熱區(qū)74上方的壓力通氣口流動(dòng)到第三加熱區(qū)76上方的壓力通氣口。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，多個(gè)氣體通道75延伸穿過第一突起61和第二突起63。氣體通道75的尺寸被設(shè)計(jì)成電插座77可以延伸穿過氣體通道75以使第一加熱區(qū)72、第二加熱區(qū)74和第三加熱區(qū)76電連接。氣體通道75優(yōu)選是足夠大以使工藝氣體可以在溫控板58的上表面上被分布，從而對(duì)流過連通溫控板和襯墊元件40之間的壓力通氣口的開口78的氣體提供基本上均勻的壓力分布。
上電極20可被電接地，或者備選地是可優(yōu)選通過射頻(RF)電源被供電。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，上電極20接地，并且電能以一個(gè)或多個(gè)頻率施加在下電極上以在等離子加工室內(nèi)產(chǎn)生等離子。例如，下電極可通過兩個(gè)獨(dú)立控制的射頻電源以2Mhz和27MHz的頻率被供電。在基片已經(jīng)被加工后(例如半導(dǎo)體基片已經(jīng)被等離子蝕刻)，對(duì)下電極的供電中斷以停止產(chǎn)生等離子。被加工的基片從等離子加工室內(nèi)被取出，并且另一個(gè)基片被放置在基片支撐件15上進(jìn)行等離子加工。在優(yōu)選實(shí)施方式中，當(dāng)向下電極的供電被中斷時(shí)加熱器被啟動(dòng)以對(duì)溫控板58進(jìn)行加熱并接著對(duì)上電極20進(jìn)行加熱。這樣，上電極20的溫度優(yōu)選被避免降至所需的最小溫度以下。上電極20的溫度優(yōu)選在連續(xù)的基片加工操作之間被保持為接近恒定溫度，使得基片被加工得更均勻，由此提高工藝合格率。電源110優(yōu)選是可控的，從而可以基于上電極20的實(shí)際溫度和所需溫度以所需電平和比率向加熱器供電。
噴淋頭電極組件10可包括一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器例如熱電偶以監(jiān)測(cè)上電極20的溫度。溫度傳感器優(yōu)選由控制從電源110向加熱器供電的控制器監(jiān)測(cè)。當(dāng)由溫度傳感器提供的數(shù)據(jù)表示上電極20的溫度處于預(yù)定溫度以下時(shí)，電源110可被控制器啟動(dòng)以向加熱器供電，從而可以將上電極20保持在預(yù)定溫度或預(yù)定溫度以上。
加熱器還可以在基片的等離子加工過程中被啟動(dòng)，即當(dāng)?shù)入x子在噴淋頭電極組件10和下電極之間產(chǎn)生時(shí)。例如，在采用相對(duì)較低的供電電平產(chǎn)生等離子的等離子加工操作過程中，加熱器被啟動(dòng)以將上電極20的溫度保持在所需溫度范圍內(nèi)。在采用相對(duì)較高的供電電平的其它等離子加工操作中例如電介質(zhì)材料的蝕刻加工過程中，上電極20的溫度通常在連續(xù)操作之間保持得足夠高，使得加熱器不需要為了防止上電極溫度降至最小溫度以下而被啟動(dòng)。
在圖3所示的實(shí)施方式中，溫控板58的彎曲部分66包括延伸到凸緣68的圓柱形壁。凸緣68例如通過分別插在上板80和凸緣68的對(duì)齊開口84，86內(nèi)的緊固件(例如螺栓、螺釘?shù)鹊?連接在上板80上(圖1)。凸緣68優(yōu)選具有環(huán)形結(jié)構(gòu)。彎曲部分66具有可適應(yīng)溫控板58相對(duì)于上板80熱膨脹和收縮的結(jié)構(gòu)。也就是說，彎曲部分66優(yōu)選具有被優(yōu)化的長(zhǎng)度-厚度比以適應(yīng)上板80和溫控板58的中部之間的橫向和軸向移動(dòng)并防止由此產(chǎn)生的對(duì)溫控板58的破壞。在橫向滑移的過程中，潤(rùn)滑材料90防止溫控板58的傳熱表面62和64以及上板80的下表面82磨損。通過設(shè)置彎曲部分66，可在凸緣68的上表面70和上板80的下表面82之間省去潤(rùn)滑材料。
溫控板58利用延伸穿過上板80上的開口84并伸入在凸緣68上形成的開口86內(nèi)的適當(dāng)?shù)木o固件可拆除地連接在上板80上。在一種實(shí)施方式中，噴淋頭電極組件10包括連接在上板80的頂面122上的蓋板120。蓋板120對(duì)上板80上的開口頂端進(jìn)行密封，使得在這些開口內(nèi)的緊固件在加工裝置內(nèi)處于真空壓力下。但是，可以通過環(huán)繞開口86提供真空密封件(例如環(huán)繞包含開口86的部分設(shè)置O形環(huán)104)而省去蓋板。在圖2中，三個(gè)O形環(huán)提供了三個(gè)真空密封的部分，每個(gè)部分包含六個(gè)間隔布置的開口84。
在第一突起61和第二突起63中的每個(gè)都包括O形環(huán)104以在溫控板58和上板80之間提供真空密封區(qū)的溫控板58的實(shí)施方式中，如果螺栓的頂部沒有得到密封，則將上板80連接在溫控板58上的緊固件會(huì)在加工裝置中受到大氣壓力的作用。
可選擇地在溫控板58的凸緣68上設(shè)置多個(gè)圓周間隔定位的銷106。定位銷106的尺寸被設(shè)計(jì)成裝配在上板80的定位孔(未示出)內(nèi)以使溫控板58相對(duì)于上板80圓周并徑向?qū)R。
上板80優(yōu)選包括用于將工藝氣體導(dǎo)入上板80和溫控板58之間的一個(gè)或多個(gè)開放空間(壓力通氣口)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)氣流通道。例如，工藝氣體可以僅被供給到第一加熱器上方的控制通氣口并通過通道75被分布到氣體壓力通氣口。工藝氣體從上壓力通氣口穿過通道78流到下壓力通氣口，并隨后穿過墊板42上的氣體通道43以及內(nèi)電極元件22上的氣體通道23。氣體通道78的尺寸被設(shè)計(jì)成通過溫控板58提供所需的壓降。氣體通道78通?？删哂写蠹s0.3英寸的直徑。氣體通道78的數(shù)量和結(jié)構(gòu)優(yōu)選被選定為實(shí)現(xiàn)上電極20以上并穿過上電極20的均勻的氣體壓力以向等離子室內(nèi)提供均勻的氣體分布。噴淋頭電極組件10可選擇地包括在上和/或下壓力通氣口上的導(dǎo)流板以控制氣流的均勻性。
優(yōu)選通過使傳熱流體(液體或氣體)流過流道(多個(gè)流道)88控制上板80的溫度。上板80優(yōu)選為噴淋頭電極組件10提供電接地以及散熱器。
如圖2所示，開口114設(shè)置在溫控板58的凸緣68上作為設(shè)置在噴淋頭電極組件10的外部的等離子密封組件的控制桿的通路。在共同擁有的美國(guó)專利No.5,534,751中描述了包括可垂直調(diào)節(jié)的等離子密封環(huán)的適當(dāng)?shù)牡入x子密封組件，該專利在此全部引入作為參考。
盡管已經(jīng)參照本發(fā)明的具體實(shí)施方式
對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)描述，但對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是在不脫離附加的權(quán)利要求的范圍的前提下可以做出各種變化和修改并且采用等效部件。
權(quán)利要求
1.一種用于支撐半導(dǎo)體基片加工室內(nèi)的噴淋頭電極的溫控板，所述溫控板包括適于可拆除地連接在溫控上板上的金屬外部；以及適于可拆除地連接在噴淋頭電極和上板上的金屬內(nèi)部，所述內(nèi)部在上板和噴淋頭電極之間提供熱和電通路。
2.如權(quán)利要求1所述的溫控板，其特征在于，所述外部包括環(huán)形凸緣并且所述內(nèi)部包括成形板，所述外部通過彎曲部分與所述內(nèi)部相連。
3.如權(quán)利要求2所述的溫控板，其特征在于，所述成形板包括上表面和在上表面上的環(huán)形第一突起，所述第一突起包括適于向上板傳熱的第一傳熱表面以及任選的間隔布置的環(huán)形槽，所述環(huán)形槽被構(gòu)造成容納上板和第一傳熱表面之間任選的O形環(huán)。
4.如權(quán)利要求3所述的溫控板，其特征在于，所述成形板包括在上表面上并與所述第一突起徑向間隔的環(huán)形第二突起，所述第二突起包括適于向上板傳熱的第二傳熱表面以及任選的間隔布置的環(huán)形槽，所述環(huán)形槽被構(gòu)造成容納上板和第二傳熱表面之間任選的O形環(huán)。
5.如權(quán)利要求1所述的溫控板，其特征在于，所述內(nèi)部包括在上板和噴淋頭電極之間提供熱和電通路的至少一個(gè)熱橋。
6.如權(quán)利要求1所述的溫控板，其特征在于，所述外部包括適于裝配在上板上的定位開口內(nèi)以在溫控板和上板之間提供圓周和徑向定位的定位銷、適于容納延伸穿過上板底面的螺栓的螺紋開口、以及適于容納上板和溫控板之間任選的O形環(huán)的任選的槽。
7.如權(quán)利要求1所述的溫控板，其特征在于，還包括可操作地向噴淋頭電極供熱的至少一個(gè)加熱器。
8.如權(quán)利要求7所述的溫控板，其特征在于，所述加熱器包括在成形板的中心區(qū)域上的內(nèi)加熱部分和從成形板的中心區(qū)域向外的至少一個(gè)外加熱部分，所述內(nèi)加熱部分和外加熱部分通過至少一個(gè)電插座互連。
9.如權(quán)利要求7所述的溫控板，其特征在于，所述加熱器包括層壓件，所述層壓件包括在電介質(zhì)層之間的耐加熱材料。
10.如權(quán)利要求7所述的溫控板，其特征在于，所述加熱器包括三相加熱器。
11.如權(quán)利要求7所述的溫控板，其特征在于，所述加熱器包括具有適于在第一相位接收交流電流的第一電阻加熱器導(dǎo)體、適于在第二相位接收交流電流的第二電阻加熱器導(dǎo)體以及適于在第三相位接收交流電流的第三電阻加熱器導(dǎo)體的三個(gè)電路，所述第一、第二和第三相位相互異相120°。
12.如權(quán)利要求1所述的溫控板，其特征在于，還包括在內(nèi)部的相對(duì)側(cè)面之間延伸的氣體通道。
13.一種半導(dǎo)體基片加工裝置的噴淋頭電極組件，其包括上板；噴淋頭電極；連接在噴淋頭電極和上板上的溫控板，使得溫控板的中部可相對(duì)于上板移動(dòng)；以及在溫控板的中部和上板之間的至少一個(gè)熱橋，所述熱橋在噴淋頭電極和上板之間提供熱和電通路。
14.如權(quán)利要求13所述的噴淋頭電極組件，其特征在于，其包括至少兩個(gè)橫向間隔布置的熱橋。
15.如權(quán)利要求14所述的噴淋頭電極組件，其特征在于，每個(gè)熱橋包括在溫控板和上板之間提供導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性的一層潤(rùn)滑材料，所述潤(rùn)滑材料可選擇地位于包括至少一個(gè)O形環(huán)的真空密封件內(nèi)。
16.如權(quán)利要求15所述的噴淋頭電極組件，其特征在于，每個(gè)潤(rùn)滑材料層具有環(huán)形結(jié)構(gòu)并且其寬度從大約0.75英寸到大約1.25英寸。
17.如權(quán)利要求13所述的噴淋頭電極組件，其特征在于，還包括適于對(duì)溫控板進(jìn)行加熱的加熱器。
18.如權(quán)利要求17所述的噴淋頭電極組件，其特征在于，所述加熱器是三相加熱器。
19.如權(quán)利要求17所述的噴淋頭電極組件，其特征在于，所述加熱器包括層壓件，所述層壓件包括在相對(duì)的電介質(zhì)材料層之間的耐加熱材料。
20.如權(quán)利要求13所述的噴淋頭電極組件，其特征在于，所述上板包括至少一個(gè)流道，傳熱流體流過所述流道以控制上板的溫度。
21.如權(quán)利要求13所述的噴淋頭電極組件，其特征在于，所述溫控板包括被構(gòu)造成適應(yīng)的不同的熱膨脹并在上板和溫控板之間提供導(dǎo)熱和導(dǎo)電的彎曲部分。
22.如權(quán)利要求13所述的噴淋頭電極組件，其特征在于，所述噴淋頭電極包括通過彈性連接結(jié)合在硅板上表面上的墊板。
23.如權(quán)利要求22所述的噴淋頭電極組件，其特征在于，所述墊板是石墨墊板。
24.如權(quán)利要求13所述的噴淋頭電極組件，其特征在于，所述溫控板是鋁或鋁合金的機(jī)械加工件。
25.如權(quán)利要求13所述的噴淋頭電極組件，其特征在于，所述上板利用延伸穿過上板上的開口的緊固件連接在溫控板上，所述噴淋頭電極組件可選擇地包括連接在上板的頂面上并密封所述開口的蓋板，從而所述緊固件在加工裝置內(nèi)受到真空壓力的作用。
26.如權(quán)利要求13所述的噴淋頭電極組件，其特征在于，所述上板利用延伸穿過上板上的開口并被擰入至少一個(gè)熱橋的螺紋開口內(nèi)的緊固件連接在溫控板上，每個(gè)熱橋包括在溫控板和上板之間提供真空密封的至少一個(gè)O形環(huán)，從而所述緊固件在加工裝置內(nèi)受到大氣壓力的作用。
27.如權(quán)利要求13所述的噴淋頭電極組件，其特征在于，所述上板利用延伸穿過上板上的開口的緊固件連接在溫控板上，所述開口的直徑大于緊固件的直徑以適應(yīng)上板和溫控板之間不同的熱膨脹。
28.如權(quán)利要求13所述的噴淋頭電極組件，其特征在于，所述至少一個(gè)熱橋包括在溫控板上的兩個(gè)間隔布置的環(huán)形突起，所述上板利用延伸穿過上板上的開口并伸入每個(gè)熱橋內(nèi)的緊固件連接在溫控板上，并且溫控板包括穿過所述突起的橫向延伸的氣體通道以及在溫控板位于熱橋橫向向內(nèi)和向外的相對(duì)表面之間的軸向延伸的氣體通道。
29.一種用于在半導(dǎo)體基片加工室內(nèi)加工半導(dǎo)體基片的方法，所述方法包括a)將基片放置在半導(dǎo)體基片加工裝置的等離子室內(nèi)的基片支撐件上，所述基片支撐件包括下電極；b)利用根據(jù)權(quán)利要求13所述的噴淋頭電極組件將工藝氣體供給到等離子室內(nèi)；c)從噴淋頭電極組件和基片之間的等離子室內(nèi)的工藝氣體中產(chǎn)生等離子；d)利用等離子加工基片；e)終止產(chǎn)生等離子；以及f)從等離子室中取出基片。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，所述噴淋頭電極組件還包括加熱器，所述方法還包括在步驟e)之后啟動(dòng)加熱器以向噴淋頭電極供熱，從而將噴淋頭電極保持在所需溫度。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，還包括在步驟a)-f)過程中啟動(dòng)加熱器以向噴淋頭電極供熱。
全文摘要
一種等離子加工裝置的噴淋頭電極組件(10)包括連接在噴淋頭電極(20)上的溫控板(58)、以及連接在溫控板(58)上的上板(80)。至少一個(gè)熱橋(61)設(shè)置在溫控板和上板的相對(duì)表面之間以在溫控板(58)和上板(80)之間導(dǎo)電和導(dǎo)熱。在熱橋(61)和上板(80)之間的潤(rùn)滑材料(90)使由于上板(80)和溫控板(58)之間的熱膨脹不同而產(chǎn)生的相對(duì)金屬面的磨損降至最小。由溫控板(58)支撐的加熱器與溫控上板(80)配合以將噴淋頭電極保持在所需溫度。
文檔編號(hào)H01L21/461GK1977068SQ200480041160
公開日2007年6月6日 申請(qǐng)日期2004年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月23日
發(fā)明者W·S·肯尼迪, D·E·雅各布 申請(qǐng)人:蘭姆研究公司