專利名稱：長壽命可消耗氮化硅-二氧化硅等離子處理部件的制作方法
長壽命可消耗氮化硅-二氧化硅等離子處理部件
背景技術：
等離子處理設備用來通過使用包括蝕刻、物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積 (CVD)、離子注入和抗蝕劑去除處理基片。一種在等離子處理中使用的等離子處理設備包括 含有上部和下部電極的反應室。該電極之間的RF生成的等離子產(chǎn)生高能離子和中性物質(zhì)， 其在該反應室內(nèi)蝕刻該晶片襯底和室部件。

發(fā)明內(nèi)容
提供一種增加等離子蝕刻室清潔之間的平均時間和室部件壽命的方法。在該室中 一次一個等離子蝕刻半導體基片，同時使用至少一個暴露于離子轟擊和/或離子化鹵素氣 體的、燒結的氮化硅部件。該氮化硅部件由大約80wt%和大約95wt%之間的高純度氮化硅 以及大約5wt%和大約20襯％之間的燒結輔料組成。該燒結輔料由高純度二氧化硅組成。提供一種等離子處理室?；瑠A持件在處理室內(nèi)部支撐基片。燒結的氮化硅部件 具有鄰近該基片的暴露表面。該部件由大約80wt%和大約95襯％之間的高純度氮化硅和 大約5wt%和大約20襯％之間的燒結輔料組成。該燒結輔料由高純度二氧化硅組成。氣體 供應源將工藝氣體提供到該處理室內(nèi)部。能量源將能量提供到該處理室內(nèi)部并將該工藝氣 體激發(fā)為等離子態(tài)用以處理該基片。該部件將該基片的表面上的金屬污染物在等離子處理 期間最小化至低于100X IOki原子/cm2。提供一種減少等離子處理期間硅基片的表面上金屬污染物的方法。硅基片設在等 離子處理設備的反應室中的基片支撐件上。該等離子處理設備包括一個或多個燒結的氮化 硅部件。該氮化硅部件由大約80wt%和大約95wt%之間的高純度氮化硅和大約5wt%和大 約20襯％之間的燒結輔料組成。該燒結輔料由高純度二氧化硅組成。將工藝氣體引入該反 應室。由工藝氣體生成等離子。利用該等離子處理該硅基片。提供一種制造等離子蝕刻室中暴露于離子轟擊和/或等離子腐蝕的等離子蝕刻 室處理部件的方法?；旌戏勰┏煞?，其由大約80wt%和大約95襯％之間的高純度氮化硅和 大約5wt%和大約20襯％之間的二氧化硅組成。由該粉末成分形成成形部件。同時施加熱 和壓力而使成形部件致密。提供一種等離子處理部件。該部件包括燒結的氮化硅部件，其中該部件由大約 80wt%和大約95wt%之間的高純度氮化硅和大約5wt%和大約20wt%之間的燒結輔料組 成。該燒結輔料由高純度二氧化硅組成。


圖1說明用于等離子處理設備的噴頭電極總成和基片支撐件的實施例的一部分。圖2A-2B說明用于等離子處理設備、圍繞該熱邊緣環(huán)基片支撐件的一部分。圖3說明處理室中等離子處理之后、含有氮化硅部件和氧化鎂燒結輔料的硅晶片 的表面上的金屬污染物。圖4說明處理室中等離子處理之后、含有氮化硅部件和二氧化硅燒結輔料的硅晶片的表面上的金屬污染物。圖5A和5B說明包含多種量的二氧化硅作為燒結輔料的石英和氮化硅部件的磨損速率。
具體實施例方式隨著集成電路器件的物理尺寸和運行電壓持續(xù)減小，與其相關的制造成品率變得 對顆粒和金屬雜質(zhì)污染物更加敏感。因此，制造具有更小物理尺寸的集成電路器件要求顆 粒和金屬污染物的水平低于之前認為能夠接受的水平。集成電路器件的制造包括使用等離子蝕刻室，其能夠蝕刻光刻膠掩模限定的所選 擇的層。該處理室構造為接收處理氣體(即，蝕刻化學制劑)，同時將射頻(RF)功率施加到 該處理室的一個或多個電極。為具體的工藝控制該處理室內(nèi)的壓強。當將所需要的RF功 率施加到該電極時，激活室中的工藝氣體從而產(chǎn)生等離子。因此生成該等離子以執(zhí)行所選 擇的半導體晶片的層的所需要的蝕刻。該等離子蝕刻條件產(chǎn)生對暴露于等離子的處理室表面的顯著的離子轟擊。這個離 子轟擊，結合等離子化學制劑和/或蝕刻副產(chǎn)物，可對處理室的等離子暴露表面產(chǎn)生顯著 的腐蝕、侵蝕和侵蝕_腐蝕。結果，通過物理和/或化學攻擊去除表面材料，包括腐蝕、侵蝕 和/或侵蝕_腐蝕。這個攻擊產(chǎn)生多種問題，包括較短的部件壽命、增加部件成本、顆粒污 染、晶片上過渡金屬污染物和工藝漂移。具有相對較短的壽命的部件稱作可消耗的。如果 可消耗部件的壽命短，那么持有成本就高?？上暮推渌考母g會在等離子處理室中 生成顆粒污染物。另外，集成電路制造期間半導體晶片表面上的顆粒污染物的控制對于得到可靠的 器件和獲得高成品率是必不可少的。處理設備(如等離子處理設備)是顆粒污染物的來 源。對于新一代半導體技術，極大地降低所期望的、在該等離子室中蝕刻操作過程中晶片表 面上的金屬污染物等級。對于金屬的5X IOki原子/cm2的晶片上金屬污染物規(guī)范是等離子 蝕刻反應室中半導體器件制造當前技術水平的要求。金屬污染物的示例包括鋁、鋇、鈣、鈰、 鉻、銅、鎵、銦、鐵、鋰、鎂、鎳、鉀、鈉、鍶、錫、鈦、釩、釔、鋅或鋯。圖1說明用于等離子處理設備的噴頭電極總成10的示范實施例，在該設備中處理 半導體基片，例如硅晶片。該噴頭電極總成10包括噴頭電極，包括頂部電極12、固定于該頂 部電極12的襯墊構件14和熱控板16。包括底部電極和靜電卡緊電極(例如，靜電卡盤) 的基片支撐件18(圖1只示出其一部分)設在該等離子處理設備的真空處理室中、該頂部 電極12下方。經(jīng)受等離子處理的基片20以靜電方式卡緊在該基片支撐件18的頂部支撐 表面22上。在所說明的實施例中，該噴頭電極的頂部電極12包括內(nèi)部電極構件24和可選的 外部電極構件26。該內(nèi)部電極構件24是優(yōu)選地圓柱形板(例如，由硅組成的板)。該內(nèi)部 電極構件24的直徑小于、等于或大于待處理晶片，例如，如果該板由硅制成，則高達12英寸 (300mm)。在優(yōu)選實施例中，該噴頭電極總成10足夠大以處理大基片，如直徑300mm或更大 的半導體晶片。對于300mm晶片，該頂部電極12直徑至少300mm。然而，該噴頭電極總成的 尺寸可設為處理其他晶片尺寸或非圓形的基片。在所說明的實施例中，該內(nèi)部電極構件24比該基片20寬。對于處理300mm晶片，提供該外部電極構件26以將該頂部電極12的直徑從大約15英寸擴展到大約17英寸。該 外部電極構件26可以是連續(xù)構件(例如，連續(xù)多晶硅環(huán))，或分段構件(例如，包括2-6個 布置為環(huán)形構造的獨立分段，如由硅制成的分段)。在包括多個分段的外部電極構件26的 頂部電極12的實施例中，這些分段優(yōu)選地具有邊緣，這些邊緣彼此重疊以保護下面的粘合 材料不會暴露于等離子。該內(nèi)部電極構件24優(yōu)選地包括多個氣體通道28，其延伸通過并對應該襯墊構件 14中形成的多個氣體通道30，用以將工藝氣體噴射到等離子處理室中、位于該頂部電極12 和該基片支撐件18之間的間隔中。襯墊構件14包括多個集氣室32，以將工藝氣體分別分 配到該內(nèi)部電極構件24和襯墊構件14中的氣體通道28和30。硅是優(yōu)選的用于該內(nèi)部電極構件24和該外部電極構件26的等離子暴露表面的材 料。高純度單晶硅最小化等離子處理期間的基片污染并且在等離子處理過程中平滑磨損， 由此使得顆粒最少?？捎糜谠擁敳侩姌O12的等離子暴露表面的替代材料包括，例如SiC或 A1N。在所說明的實施例中，該襯墊構件14包括襯板34和襯環(huán)36，圍繞襯板34的周緣 延伸。在該實施例中，該內(nèi)部電極構件24與該襯板34共同延伸，該外部電極構件26與該 圍繞的襯環(huán)36共同延伸。然而，該襯板34可延伸超出該內(nèi)部電極構件24從而單個襯板可 用來支撐該內(nèi)部電極構件24和該分段的外部電極構件26。該內(nèi)部電極構件24和該外部電 極構件26優(yōu)選地通過粘合材料連接到該襯墊構件14。該襯板30和襯環(huán)36優(yōu)選地由與用來在該等離子處理室中處理半導體基片的工藝 氣體化學相容的材料制成，并且是導熱導電的?？捎糜谥谱髟撘r墊構件14的合適材料的示 例包括鋁、鋁合金、石墨和SiC。該頂部電極12可利用合適的導熱導電彈性粘合材料連接到該襯板34和襯環(huán)36， 該材料可承受熱應力并且在該頂部電極12和該襯板34和襯環(huán)36之間傳輸熱能和電能。使 用彈性材料將電極總成的表面粘合在一起在共有美國專利No. 6，073，577中描述，其全部 內(nèi)容通過引用結合在這里。在用于處理大基片(如300mm晶片)的電容耦合RF等離子反應器，除了接地電極， 還可使用次級接地。例如，基片支撐件18可包括底部電極，其在一個或多個頻率提供RF能 量，工藝氣體可通過噴頭電極12 (接地的上電極)提供到該室的內(nèi)部。次級接地(位于基 片支撐件18中底部電極外部)可包括電氣接地部分，其通常在包含該待處理基片20的平 面延伸但被熱邊緣環(huán)38隔開。熱邊緣環(huán)38可由導電或半導電材料組成，其可在等離子生 成過程中變熱。另外，等離子限制環(huán)總成40可提供在襯板34和襯環(huán)36的外面。該等離子限制環(huán) 總成40和次級接地可幫助將該等離子限制在該頂部電極12和該基片支撐件18之間的間 隔中。RF電容耦合等離子反應器中使用的等離子限制環(huán)和次級接地的詳細描述可在共同轉 讓的美國專利No. 5，534，751和6，744，212中找到，特此通過引用結合這兩者。在限制等離 子的情況下，室壁幾乎不會或者根本不產(chǎn)生污染物。因此，受限的等離子提供一定程度的清 潔，這是非受限等離子所不能提供的。例如，限制環(huán)總成40可由石英組成。圖2A和2B是圖1中圍繞熱邊緣環(huán)38的區(qū)域A的放大視圖。為了控制基片20上 蝕刻速率一致性并使該基片中心處蝕刻速率與該基片邊緣處的速率匹配，基片邊界條件優(yōu)選地設計為保證縱貫該基片關于該基片邊緣的化學暴露、工藝壓力和RF場強的連續(xù)性。在 當前的設計中，熱邊緣環(huán)38實現(xiàn)為圍繞該基片20安裝。為了最小化基片污染物，該熱邊緣 環(huán)38由與該晶片本身相容的材料制成。例如，熱邊緣環(huán)材料可包括硅、石墨、碳化硅等。熱邊緣環(huán)38覆蓋設在基片支撐件18的外緣上的耦合環(huán)42。該用于耦合環(huán)42的 材料選擇為使得該基片20邊緣處的RF場強逐漸變小以增強蝕刻速率一致性。例如，耦合 環(huán)42可由陶瓷(例如石英)或?qū)w材料制成。圍繞熱邊緣環(huán)38的是由電介質(zhì)材料組成的熱邊緣環(huán)蓋44。熱邊緣環(huán)蓋44覆蓋聚 焦環(huán)46，該聚焦環(huán)將等離子限制在該基片20上方的區(qū)域并可由石英組成。進而圍繞熱邊緣 環(huán)蓋44的是接地環(huán)蓋48。熱邊緣環(huán)蓋44保護該接地擴展部不受該等離子攻擊。例如，熱 邊緣環(huán)蓋44和接地環(huán)蓋48由石英組成。接地擴展部50可由鋁組成。如圖2B中所示，導電銷52和銷套管54可包含在熱邊緣環(huán)38和耦合環(huán)42內(nèi)。導 電銷52監(jiān)測等離子處理過程中基片支撐件18的靜電卡盤中的RF偏壓，其用來確定該等離 子的總體特性。例如，導電銷52可由碳化硅或任何導體材料組成。銷套管54圍繞導電銷 52并且電氣絕緣導電銷52。例如，銷套管54可由石英組成。石英可用作可消耗部件內(nèi)表面的材料。然而，在等離子室中，石英是RF壽命最短 的可消耗材料。等離子室的可消耗材料的更換和相關的清潔之間的平均時間(MTBC)根據(jù) 應用確定。目前，對于使用2300EXELANFLEX 電介質(zhì)蝕刻系統(tǒng)(由Fremont，California 的Lam Research Corporation制造)的高縱橫比觸點(HARC)應用的MTBC由石英部件的 更換來表示，大約250RF小時。鑒于前面所述，需要高密度的等離子處理室，其所具有可消 耗部件更耐腐蝕并且?guī)椭钚』幚淼木砻娴奈廴疚?例如，顆粒和金屬雜質(zhì))。已經(jīng)證明氮化硅是適于等離子處理部件的材料，如等離子處理室中使用的氣體分 配板、襯墊和聚焦環(huán)，如共有美國專利No. 5，993，594中所描述的。這種氮化硅部件可以各種不同的方式制作。例如，該氮化硅可使用包含高百分數(shù) 的alpha氮化硅的粉末在1500°C以上的溫度熱壓。在這種溫度的熱壓過程中，該alpha相 轉變?yōu)閎eta-改性，轉換和致密化取決于開始粉末的壓力、溫度和alpha/beta相比率。用于 氮化硅的燒結輔料可包括MgO、Y2O3> CeO2, ZrO2, A1203、Y3Al5O12 (釔鋁石榴石或YAG)以及可 以是別的稀土氧化物。該致密化可通過燒結工藝進行，如無壓力燒結、熱壓、熱等靜壓(HIP) 或氣壓燒結。相比熱等靜壓的氮化硅，該氣壓燒結的材料會表現(xiàn)出具有高縱橫比晶粒的更 粗糙的結構，相反壓緊的材料會具有更精細的、更加等軸的結構。該氣壓燒結可使用壓力高 達2MPa的氮氣進行，其中氮氣阻止氮化硅熱分解并允許使用更高的、用以致密化的燒結溫 度。熱壓的氮化硅可通過石墨感應受熱模片中施加熱量和單軸向壓力而形成，在施加15至 30MPa壓力、溫度在1650°C至1850°C的范圍持續(xù)1至4小時。另一技術包括在1700°C至 1800°C,0. IMPa的氮氣環(huán)境下燒制氮化硅成形部件。另一技術包括在成形之前將如MgO或 Y2O3的添加劑添加到硅，然后在大約1100°C和大約1450°c之間的溫度、氮氣氛圍下進行氮 化。盡管金屬氧化物燒結輔料(例如MgO)促進致密氮化硅部件的形成，但是它們會潛在地 在等離子處理過程中、在該硅晶片的表面上引起不能接受程度的金屬污染。熱壓形成的氮化硅部件(含有大約Iwt % MgO燒結輔料)安裝在 2300EXELAN FLEX 電介質(zhì)蝕刻系統(tǒng)中以確定等離子處理之后各種不同的金屬污染物的 表面濃度。這個材料是完全致密的并且通過將該高純度Si3N4粉末與含有Mg的化合物混合、然后在石墨模片中在1600°C以上的溫度下熱壓而制成。熱壓之后，從該熱壓的毛坯研磨部 件并且清潔以用于該蝕刻室用途。2300EXELAN FLEX 電介質(zhì)蝕刻系統(tǒng)中的測試包括使具有大約Iwt % MgO的氮化 硅部件經(jīng)受等離子環(huán)境大約50小時，然后確定硅晶片表面上的金屬元素的水平。坯料的涂 覆光刻膠的硅晶片暴露于高縱橫比觸點(HARC)，蝕刻制法持續(xù)大約5分鐘。對于HARC蝕 刻制法，大約 100SCCM C4F6/ 大約 50SCCM C4F8/ 大約 100SCCM CH2F2/ 大約 50SCCM O2/ 大約 1000SCCM Ar組成的氣體混合物輸送到該工藝室，室壓大約35mTorr和大約40mTorr。施加 大約5000瓦特和大約6000瓦特之間的RF功率以利用C4F8/C4F6/CH2F2/02/Ar工藝氣體生 成等離子。完成之后，去除該測試晶片并且執(zhí)行無晶片自動清潔(WAC)室清潔制法大約30 秒。對于WAC清潔制法，大約300SCCM N2和大約3000SCCM O2輸送到該工藝室，室壓大約 600mTorro施加大約700瓦特的RF功率以利用N2/02工藝氣體生成等離子，以便從該處理 室內(nèi)部去除聚合物沉積。重復該HARC蝕刻制法后跟著WAC制法的順序直到該氮化硅部件 暴露于等離子環(huán)境大約50小時。選擇該HARC蝕刻制法和該WAC室清潔制法是因為在這些 等離子處理條件下石英容易受到腐蝕影響。當該氮化硅部件在等離子環(huán)境中暴露大約50RF小時之后，未涂覆的300mm硅測試 晶片坯料經(jīng)歷使用該HARC蝕刻制法的等離子處理大約5分鐘。等離子處理之后，該硅晶 片表面使用稀硝酸(HNO3)沖洗并由電感耦合等離子質(zhì)量光譜(ICP-MS)分析各種金屬污染 物(原子/cm2)的表面濃度。圖3說明對于300mm硅晶片坯料的各種金屬污染物的表面濃 度，該晶片在包含帶有MgO燒結輔料的等離子暴露的基于氮化硅部件的蝕刻系統(tǒng)中進行等 離子處理。如上所述，硅晶片表面上金屬元素的污染物水平(除了鋁)理想地是5X101(I原子 /cm2或更低。如圖3中可見，鎂的表面污染物超過100X IOltl原子/cm2。因此，對于某些應 用，使用帶有MgO燒結輔料的氮化硅部件會產(chǎn)生不是完全滿意的結果，因為硅晶片表 面上較高的鎂和其他污染物水平?！N減少硅晶片表面上金屬污染物的方法是使用不含有意添加鋁、鋇、鈣、鈰、鉻、 銅、鎵、銦、鐵、鋰、鎂、鎳、鉀、鈉、鍶、錫、鈦、釩、釔、鋅或鋯的燒結輔料。已確定基于高純度氮 化硅并含有高純度二氧化硅作為燒結輔料的等離子處理部件導致硅晶片表面上金屬元素 污染物水平降低。熱等靜壓形成的、含有10wt% 二氧化硅燒結輔料的氮化硅部件安裝在 2300EXELAN FLEX 電介質(zhì)蝕刻系統(tǒng)中以確定等離子處理之后各種金屬污染物的表面濃 度。用于制造該氮化硅部件的工藝步驟是(1)90份(wt%)高純度氮化硅粉末與10份 (wt% )高純度二氧化硅粉末在乙醇溶劑中混合；(2)蒸發(fā)該乙醇溶劑以形成干粉末混合 物；(3)將該粉末混合物裝入模片組并使得該混合的粉末經(jīng)受大約IOOMPa和大約120MPa 之間的單軸向干壓或冷等靜壓(CIP)以形成生坯預制件(即，未燒制的陶瓷體)；和(4)使 用玻璃封裝技術在大約1750°C和大約1900°C之間的溫度、在大約175MPa和大約225MPa的 施加壓力下熱等靜壓(HIP)該預制件持續(xù)大約60分鐘至大約120分鐘。在單軸向干壓或冷等靜壓中，該生坯預制件的密度不少于該理論密度的45%。熱 等靜壓之后，根據(jù)光學微結構，確定氮化硅部件的密度為該理論密度的大約95%或更高， 其中該氮化硅部件沒有孔。含有該二氧化硅燒結輔料的氮化硅部件總的金屬污染物低于5000ppm，優(yōu)選地低于lOOOppm，最優(yōu)選地低于lOOppm。該金屬污染物包括鋇、鈣、鈰、鉻、銅、
鎵、銦、鐵、鋰、鎂、鎳、鉀、鈉、鍶、錫、鈦、釩、釔、鋅和鋯。如之前所描述的，2300EXELAN FLEX 電介質(zhì)蝕刻系統(tǒng)中的測試包括使具有 10wt%二氧化硅燒結輔料的氮化硅部件經(jīng)受等離子環(huán)境大約50小時，然后確定硅晶片表 面上金屬元素水平。涂覆光刻膠的硅晶片坯料暴露于高縱橫比觸點(HARC)蝕刻制法大約 5分鐘。完成之后，去除該測試晶片并執(zhí)行無晶片清潔(WAC)室清潔制法大約30秒。重復 這個順序直到該氮化硅部件暴露于等離子環(huán)境大約50小時。等離子處理之后，該硅晶片的表面利用稀硝酸(HNO3)沖洗并利用電感耦合等離子 質(zhì)量光譜(ICP-MS)分析金屬污染物的表面濃度(原子/cm2)。如圖4中可見，鎂的表面污 染物低于5X IOki原子/cm2。另外，盡管鈣、鋰和鈉超過該5X IOki原子/cm2污染物水平，但 是這些金屬的水平低于大約22X IOki原子/cm2。對比圖3和圖4的結果，含有10% SiO2燒 結輔料的氮化硅部件比含有MgO的氮化硅部件有顯著進步。熱等靜壓形成的、含有SiO2燒結輔料的氮化硅部件相比它們的石英對應物在暴露 于碳氟化合物/氫氟碳化合物和氧氣/氮氣等離子期間還表現(xiàn)出優(yōu)越的耐磨損屬性。此外， 確定含有大約10wt% SiO2燒結輔料的氮化硅表現(xiàn)出最低的磨損速率。含有大約5wt%、大 約IOwt %、大約20wt%和大約35wt% SiO2燒結輔料的基于氮化硅的部件(例如，銷套管) 通過玻璃封裝熱等靜壓形成。在金剛石研磨之后，該材料達到精密的公差，并且在清潔之 后，每個部件獨立設在2300EXELAN FLEX 中電介質(zhì)蝕刻系統(tǒng)并交替暴露于HARC蝕刻制 法大約5分鐘然后是WAC制法大約30秒，直到總的等離子暴露為大約18RF小時。在測試 過程中，該銷套管部件經(jīng)受離子轟擊和/或離子化鹵素氣體。該銷套管的磨損速率通過測 量Y方向的尺寸變化來確定，如圖5A中所示。該銷套管當高度磨損到只有新的銷套管的高 度的50%時替換，如圖5A中所示。在一個實施例中，該銷套管的高度范圍在大約5mm至大 約 15mm。如圖5B所示，含有大約5wt%至大約20wt%之間的SiO2的氮化硅銷套管部件提供 改善的等離子處理過程中的磨損速率，低于大約8ym/RF小時。石英部件(即，100% SiO2) 表現(xiàn)出最高的、大約13ym/RF小時的磨損速率。然而，含有大約10wt% SiO2的氮化硅部件 表現(xiàn)出磨損速率至少減半，大約6 μ m/RF小時。因此，利用含有大約5wt%和大約20襯％之 間(例如，大約8wt%和大約12wt%之間、大約9wt%和大約llwt%之間、大約IOwt% )的 SiO2的氮化硅部件替代石英可消耗部件可以將壽命從大約250RF小時延長超過兩倍至大約 800RF小時和大約1000RF小時之間。盡管前面已經(jīng)參照具體實施例來具體描述，但是對于本領域技術人員來說，顯然 在不背離權利要求的范圍的情況下，可進行各種不同的變化和修改。
權利要求
一種增加等離子蝕刻室清潔之間的平均時間和室部件壽命的方法，包括在該室中一次一個等離子蝕刻半導體基片，同時使用至少一個暴露于離子轟擊和/或離子化鹵素氣體的、燒結的氮化硅部件，該氮化硅部件由大約80wt％和大約95wt％之間的高純度氮化硅和大約5wt％和大約20wt％之間的燒結輔料組成，該燒結輔料由高純度二氧化硅組成。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括在等離子蝕刻該半導體基片之前用該燒結 的氮化硅部件替換石英部件。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括在等離子蝕刻該半導體基片之前用該燒結 的氮化硅部件替換氮化硅部件。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中該部件是銷套管、限制環(huán)、熱邊緣環(huán)蓋或接地覆蓋 環(huán)的至少一個。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中該等離子蝕刻包括使用碳氟化合物和/或氫氟碳 化合物蝕刻氣體在電介質(zhì)材料中蝕刻開口。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中該高純度氮化硅和該高純度二氧化硅具有 IOOOppm至5000ppm之間、IOOppm至IOOOppm之間或低于IOOppm的金屬雜質(zhì)，該金屬雜質(zhì) 包括鋇、鈣、鈰、鉻、銅、鎵、銦、鐵、鋰、鎂、鎳、鉀、鈉、鍶、錫、鈦、釩、釔、鋅和鋯；該氮化硅部件 的密度是理論密度的大約95%或更多和/或沒有孔。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中蝕刻電介質(zhì)材料期間，清潔之間的平均時間在大 約800RF小時和大約1000RF小時之間。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括從該等離子蝕刻室去除該半導體基片；和等離子清潔該等離子蝕刻室內(nèi)部，其中該等離子清潔包括利用氧氣和/或氮氣生成等 離子以從該等離子蝕刻室內(nèi)部去除聚合物沉積，在蝕刻一個基片之后以及蝕刻另一基片之 間執(zhí)行等離子清潔。
9.一種等離子處理室，其包括基片夾持件，用以在處理室內(nèi)部內(nèi)支撐基片；燒結的氮化硅部件，具有鄰近該基片的暴露表面，其中該部件由大約80wt%和大約 95wt%之間的高純度氮化硅和大約5wt%和大約20wt%之間的燒結輔料組成，該燒結輔料 由高純度二氧化硅組成；氣體供應源，將工藝氣體提供到該處理室內(nèi)部；和能量源，將能量提供到該處理室內(nèi)部并將該工藝氣體激發(fā)為等離子態(tài)用以處理該基 片，其中該部件將該等離子處理期間該基片的表面上的金屬污染物最小化到低于100X IOki 原子/cm2。
10.根據(jù)權利要求9所述的等離子處理室，其中該部件將等離子處理期間該基片的表 面上的金屬污染物最小化至低于50X IOltl原子/cm2 ；該部件由大約80wt%和大約93襯％之 間的高純度氮化硅和大約7wt%和大約20襯％之間的燒結輔料組成。
11.根據(jù)權利要求9所述的等離子處理室，其中該部件將等離子處理期間該基片的表 面上的金屬污染物最小化至低于IOX IOki原子/cm2。
12.根據(jù)權利要求9所述的等離子處理室，其中該部件將等離子處理期間該基片的表2面上的金屬污染物最小化至低于5 X IOki原子/cm2。
13.根據(jù)權利要求9所述的處理室，其中該金屬污染物包括鋇、鈣、鈰、鉻、銅、鎵、銦、 鐵、鋰、鎂、鎳、鉀、鈉、鍶、錫、鈦、釩、釔、鋅和鋯。
14.根據(jù)權利要求9所述的處理室，其中該工藝氣體包括碳氟化合物和/或氫氟碳化合物。
15.一種減少等離子處理期間硅基片的表面上金屬污染物的方法，該方法包括 將硅基片設在等離子處理設備的反應室中的基片支撐件上，該等離子處理設備包括一個或多個燒結的氮化硅部件，該氮化硅部件由大約80wt%和大約95wt%之間的高純度 氮化硅和大約5wt%和大約20wt%之間的燒結輔料組成，該燒結輔料由高純度二氧化硅組 成；將工藝氣體引入該反應室； 由該工藝氣體生成等離子；和 利用該等離子處理該硅基片。
16.根據(jù)權利要求15所述的方法，其中該工藝氣體包括碳氟化合物和/或氫氟碳化合物。
17.根據(jù)權利要求15所述的方法，其中該一個或多個氮化硅部件是銷套管、限制環(huán)、熱 邊緣環(huán)蓋或接地覆蓋環(huán)。
18.根據(jù)權利要求15所述的方法，其中在利用該等離子處理該硅基片之后，該硅基片 的金屬表面濃度小于大約5 X IOki原子/cm2。
19.根據(jù)權利要求18所述的方法，其中該金屬包括鋇、鈣、鈰、銅、鎵、銦、鐵、鋰、鎂、鎳、 鉀、鈉、鍶、錫、鈦、釩、釔、鋅或鋯。
20.根據(jù)權利要求15所述的方法，其中處理該硅基片包括蝕刻。
21.一種制造等離子蝕刻室中暴露于離子轟擊和/或等離子腐蝕的等離子蝕刻室處理 部件的方法，包括混合粉末成分，其由大約80wt%和大約95wt%之間的高純度氮化硅和大約5wt%和大 約20wt %之間的二氧化硅組成； 由該粉末成分形成成形部件；和 同時施加熱和壓力而使成形部件致密。
22.根據(jù)權利要求21所述的方法，其中混合該粉末成分進一步包括 將該高純度氮化硅和該高純度二氧化硅在酒精溶劑中混合；和蒸發(fā)該酒精溶劑以形成干粉末混合物； 其中形成該成形部件進一步包括 將該干粉末混合物裝進模片組；和使該粉末混合物經(jīng)受在大約IOOMPa和大約120MPa之間的壓力下的單軸向壓或冷等靜 壓以形成生坯預制件；和其中同時施加熱和壓力而使成形部件致密進一步包括在大約1750°C和大約1900°C之間的溫度、大約175MPa和大約225MPa的壓力下使用玻 璃封裝熱等靜壓該生坯預制件持續(xù)大約60分鐘至大約120分鐘之間。
23.根據(jù)權利要求22所述的方法，其中該生坯預制件最小密度是理論密度的45%。
24.—種等離子處理部件，其包括燒結的氮化硅部件，其中該部件由大約80wt%和大約95wt%高純度氮化硅和大約 5wt %和大約20wt %之間的燒結輔料組成，該燒結輔料由高純度二氧化硅組成。
25.根據(jù)權利要求24所述的等離子處理部件，其中該部件是銷套管、限制環(huán)、熱邊緣環(huán) 蓋或接地覆蓋環(huán)。
全文摘要
提供一種增加等離子蝕刻室清潔之間的平均時間和室部件壽命的方法。半導體基片在該室中等離子蝕刻，同時使用至少一個暴露于離子轟擊和/或離子化鹵素氣體的、燒結的氮化硅部件。該燒結的氮化硅部件包括高純度氮化硅和由二氧化硅組成的燒結輔料。等離子處理室設為包括該燒結的氮化硅部件。一種減少等離子處理過程中該硅基片的表面上金屬污染物的方法提供包括一個或多個燒結的氮化硅部件的等離子處理設備。一種制造等離子蝕刻室中暴露于離子轟擊和/或等離子腐蝕的部件的方法，包括成形高純度氮化硅和二氧化硅組成的粉末成分并使該成形部件致密。
文檔編號H01L21/3065GK101889329SQ200880114683
公開日2010年11月17日 申請日期2008年10月27日 優(yōu)先權日2007年10月31日
發(fā)明者K·Y·拉曼努金, 吳尚華, 比利亞納·米琪杰爾治, 特拉維斯·R·泰勒, 穆昆德·斯里尼瓦桑, 鮑比·卡德霍達彥 申請人:朗姆研究公司;賽瑞丹公司