用于減少介電蝕刻中微粒污染的密封彈性材料粘合的Si電極等的制作方法

專利名稱：用于減少介電蝕刻中微粒污染的密封彈性材料粘合的Si電極等的制作方法
用于減少介電蝕刻中微粒污染的密封彈性材料粘合
的Si電極等
背景技術：
從60年代中期以來，集成半導體電路已經變成大多數電子系統 的主要部件。這些小型電子設備可包括數以千計的晶體管和其他電 路，它們組成微型計算機中央處理單元的存儲和邏輯子系統以及其 他集成電路。這些芯片的低成本、高可靠性和速度使得它們變成現 代數字電子設備中普遍存在的結構。
集成電路芯片的制造通常開始于高純度、單晶體的稱為"晶片" 的半導體基片(如硅或鍺)的薄的、拋光的切片。每個晶片經受一 系列物理和化學處理步驟，以在該晶片上形成各種不同的電路結 構。在制造過程中，使用各種技術將各種類型的薄膜沉積在晶片上， 如熱氧化以產生二氧化石圭薄膜，化學氣相沉積以產生珪、二氧化硅 和氮化珪薄膜，以及濺射或者其他，技術以產生其他金屬薄膜。
在該半導體晶片上沉積薄膜之后，通過摻雜工藝將選取的雜質 取代入半導體晶格而產生半導體唯一的電氣屬性。接著，利用光敏 或者輻射敏感材料(稱為抗蝕劑)的薄層均勻地涂覆摻雜的硅晶片。
然后，使用通常所說的光刻工藝將小的幾何圖案轉移到該抗蝕劑 上，該圖案限定電路中的電子路徑。在光刻工藝過程中，集成電路 圖案可繪制在玻璃板上(稱為"掩模")，然后光學縮小、投影以及 轉移到光敏涂層上。
隨后，通過已知的蝕刻工藝將光刻抗蝕劑圖案轉移到下面的半 導體材料的結晶表面。通過將蝕刻或者沉積氣體輸入該真空室并且
向該氣體施加射頻(RF)場以將該氣體激發為等離子狀態的方式， 真空處理室常用于基片上材料的蝕刻和化學氣相沉積(CVD )。
一個反應性離子蝕刻系統通常由蝕刻室組成，其具有i殳置在其 中的上部電極或陽極和下部電極或陰極。陰極相對于該陽極或者容 器壁負向偏置。待蝕刻晶片由適當的掩模覆蓋并且直接設置在陰極 上。將化學反應氣體，如CF4、 CHF3、 CC1F3、 HBr、 Cb和SF6或其 與02、 N2、 He或Ar的混合物引入蝕刻室并通常保持在毫托范圍內的 壓力下。上部電極提供有氣孔，其4吏得氣體均勻地通過該電極散入 該室。在陽極和陰極之間建立的電場將使反應性氣體電離以形成等 離子。通過與該反應性離子的化學反應以及撞擊該晶片表面的粒子 的動量轉移而蝕刻該晶片表面。由這些電極產生的電場將離子吸引 到陰4及，偵J尋4立子在主要垂直的方向才童擊該表面，從而該工藝產生 清晰的垂直蝕刻側壁。
通常考慮到多功能性，可通過將兩個或者多個不相似的構件利 用化學相容和/或導熱粘結劑粘合來制造蝕刻反應器電極。在許多兩 個構件之間具有粘合線或者層的蝕刻反應器中，包括噴頭電極組 件，其中內部電才及和外部電極粘合到襯墊構件，或多重粘合層結合 電極和/或加熱元件或組件，粘合材料會暴露于反應室中。另外，粘 合材料會被等離子和由等離子生成的自由基直接攻擊而蝕刻掉。
因此，防止粘合材料的腐蝕，或至少顯著減緩腐蝕速率，從而 使電極和其相關粘合材料在用于半導體蝕刻工藝時獲得延長的和 可接受的工作壽命，且沒有明顯降低等離子處理系統的性能或者工 作可靠性，是有必要的。

發明內容
根據一個實施方式，用于在半導體基片處理中使用的等離子反
應室的電才及組件包"^舌具有粘合表面的辟于墊構件；在一側具有下部 表面和在另一側具有粘合表面的內部電才及；在一側具有下部表面和
在另 一側具有粘合表面的外部電才及；其中至少 一個電才及具有法蘭， 該法蘭在另一個電才及的下部表面的至少一部分下面延伸。
根據進一步實施方式，對于在半導體基片處理中使用的等離子 反應室有用的電極組件包括具有粘合表面的襯墊構件，該襯墊構 件具有至少一個凹坑，用于容納粘合材料；在一側具有下部表面和 在另一側具有粘合表面的電極；其中，該粘合材料局限在該至少一 個凹i亢內。
根據另一個實施方式，電極組件進一步包括具有粘合表面的 襯墊構件，該襯墊構件具有至少一個凹坑，以用于容納粘合材料； 在一側具有下部表面和在另一個側具有粘合表面的電極;至少一個 墊片，用于在該襯墊構件的粘合表面和該電極之間保持間隙；以及 該襯墊構件的粘合表面和該電極之間的粘合材料。
根據進一步實施方式，用于在半導體基片處理中使用的等離子 反應室電極組件包括具有粘合表面的襯墊構件；在一側具有下部 表面和在另一側具有粘合表面的電極；其中，該電極具有用于容納 粘合材料的凹坑，和位于外部邊緣的、用于接收過多粘合材料的凹槽。
才艮據另一個實施方式，用于在基片處理中4吏用的等離子反應室 的電極組件包括具有粘合表面的襯墊構件；在一側具有下部表面 和在另一側具有粘合表面的外部電;f及環；其中，該外部電^ L的粘合 表面包4舌多個凹^亢。
才艮據另一個實施方式，制造用于在半導體基片處理中4吏用的等
離子反應室的電極組件的方法包括提供具有粘合表面的襯墊構 件；提供在 一側具有下部表面和在另一側具有粘合表面的內部電 極；以及將粘合材料施加到該內部電極和該襯墊構件的粘合表面， 其中該粘合材料的邊緣延伸到該內部電極的外部邊緣的1.0到 3.0mm內。


圖l示出用于蝕刻基片的等離子反應器的噴頭電極組件的剖視圖。
圖2示出圖l的噴頭電核^H/f牛的一部分的剖一見圖。
圖3示出圖2的噴頭電極組件的一部分的剖^L圖，包括頂部電 才及、襯墊構件和外部電才及構件。
圖4示出圖3的外部電極的一部分的剖^L圖。
圖5示出噴頭電才及的一部分的剖^L圖，具有按照一個實施方式 的彈性材料粘合劑。
圖6示出圖5的噴頭電極的一部分的剖視圖，具有按照另一個實 施方式的彈性材料粘合劑。
圖7示出該噴頭電才及的一部分的俯4見圖，具有按照進一步實施 方式的彈性材料粘合劑。
圖8示出該噴頭電極的一部分的俯^L圖，具有按照進一步實施 方式的彈性材料粘合劑。
圖9示出按照進一步實施方式，多個外部電才及和4于墊構件的界 面剖^L圖。
圖10示出該圖9的多個外部電才及的一部分的俯^L圖。
圖11示出按照另一個實施方式的噴頭電4及組件的一部分的剖視圖。
圖12示出按照進一步實施方式的噴頭電才及組件的一部分的剖 視圖，在該內部電極和該外部電極的界面具有互鎖構造。
圖13示出按照另一個實施方式的噴頭電極組件的一部分的剖 視圖，在該內部電極和該外部電極的界面具有互鎖構造。
圖14示出按照進一步實施方式的噴頭電極組件的一部分的剖視圖。
圖15示出按照另 一 個實施方式的噴頭電才及組件的 一 部分的剖視圖。
圖16示出按照進一步實施方式的噴頭電極組件的一部分的剖 視圖。
圖i7示出按照另一個實施方式的噴頭電才及iiU牛的一部分的剖視圖。
具體實施例方式
圖1示出用于蝕刻基片的等離子反應器的噴頭電極組件100的 一部分的剖^L圖。如圖1所示，該噴頭電4及組件100包括頂部電極 110、熱控制構件112和頂板114。該頂部電極110包括內部電極120,
和固定于該內部電極120的可選的^N"墊構^f牛140。 i亥坤于墊構^牛140可 包括內部襯墊構件124和可選的外部襯墊構件132。該頂板114可形 成該等離子處理i殳備可移除頂壁，如等離子蝕刻室。該頂部電才及IIO 優選地包括內部電極構件120和可選的外部電極構件130。該內部電 極構件120優選地是圓柱形板并且可由單晶石圭制成。
如圖1所示，該噴頭電極組件100通常與靜電卡盤(未示) 一起 使用，該靜電卡盤具有平的底部電極，晶片支撐在該底部電極上， 在該頂部電杉U10下面間隔l到2cm。 一個這才羊的等離子處理系統的 例子是平刊4反類型反應器，如Exelan⑧介電蝕刻系統，由Fremont, Calif的Lam Research Corporation制造。這種夾緊裝置通過供應背面 氦(He)壓力而提供該晶片的溫度控制，其控制該晶片和該卡盤之 間的熱傳遞速率。
該頂部電極110是消耗零件，必須定期更換。在一個優選實施 方式中，該頂部電極110是提供有多個隔開的氣體排出通道116的噴 頭電極，其大小和分布適于提供處理氣體，該處理氣體被該電極激 發并且在該電極110下方的反應區域102內(圖3)形成等離子。
該內部電才及120優選地是平面圓盤，從中央(未示)到外部邊 纟彖121的厚度一致。通過水出口/入口連接件4吏水在冷卻通道中循環。 由 一堆間隔的石英環組成的等離子限制環150圍繞頂部電初UIO的 外部圓周。該限制環150的目的和功能是在反應器中產生壓差并且 增加反應室壁和該等離子之間的電阻，由此將等離子限制在該上部 和下部電4及之間。
通過該頂板114中 一個或者多個通道將來自氣體供應源的處理 氣體提供到電極IIO。然后通過一個或者多個垂直隔開的的擋板和 經過該電才及110中的氣體分配孔116的路徑分配該氣體，以將該處理 氣體均勻地分散入反應區域102內。
該內部電極構件120的直徑可以小于、等于或者大于4寺處理的 晶片，例如，如果該板是由單晶硅制成，可高達300mm，這是目前 可以獲得的單晶硅的最大直徑。為了適應處理300mm晶片，該外部
英寸。該外部電極構件130可以是連續構件(例如，多晶硅構件， 如環)，或分段的構件(例如，排列成環結構的2-6個分開的片段， 如單晶硅片段)。該內部電極構件120優選地包括多重氣體通道116, 用于爿夸處理氣體噴入該頂部電才及110下面的等離子反應室。
單晶石圭是用于該內部電4及構 <牛120和該外部電才及構件130的等 離子暴露表面的優選材料。高純度單晶硅使得在等離子處理過程中 基片的污染最小，因為其l又向該反應室引入最小凄t量的不受歡迎的 成分并且在等離子處理過程中磨損平滑，由此使得微粒最少。可以 用作該頂部電極110等離子暴露表面的其他材料包括，例如，SiC、 SiN和AlN。
在構造中，該噴頭電極組件100對于處理大的基片是足夠大的， 如直徑300mm的半導體晶片。對于300mm晶片，該頂部電極110直 徑至少是300mm。然而，該噴頭電極組件100的大小可以設定為處 理其他晶片尺寸或具有非圓形構造的基片。
圖2示出圖1的噴頭電極組件的一部分的剖視圖。如圖2所示， 該噴頭電才及組件100包4舌該內部電極120、該內部坤十墊構件124、該 外部電4及130、該外部電4及外部坤十墊構件132和該等離子限制環150。
該襯墊構件140是由該內部4十墊構件124和可選地外部襯墊構 件132組成。在這樣的構造中，該內部電極構件120與該內部襯墊構 4牛124共同延伸，以及該外部電極構4牛130與該周圍的^H"墊構件132 共同延伸。然而，該內部^)"墊構件124可以延伸超出該內部電才及構 件120從而可使用單個襯墊構件140 (圖3)以支撐該內部電極構件120和該夕卜部電才及構4牛130。該內部電才及構4牛120和該外部電才及構4牛 130優選地利用彈性粘合材料160連接到該內部和外部村墊構件 124、 132。該內部襯墊構件124包括與該內部電極構件120的氣體通 道116對準的氣體通道126，用以將氣體流輸入該等離子處理室。內 部襯墊構件124的氣體通道126的直徑通常為大約0.04英寸，而該內 部電才及120的氣體通道116的直徑通常為大約0.025英寸。
該內部^j"墊構^牛124和外部坤于墊構4牛132優選i也由與用于在該
等離子處理室處理半導體基片的處理氣體化學相容的材料制成，其 具有的熱膨脹系數與該電極材料密切匹配，和/或導電且導熱。可用 來制做該內部襯墊構件124的優選的材料包括，但不限于，石墨和 SiC。
該內部和該外部電才及120、 130可分別通過導熱和導電彈'性粘合 材泮+160 (圖3)連4妻到該內部斗于墊構件124和外部坤于墊構件132。該
部電才及IIO和該襯墊構件140之間相對移動。該粘合材料160還可以 在該內部和該外部電4及120、 130和該內部4于墊構件124和外部襯墊 構件132之間傳遞熱和電能。在共有美國專利No. 6, 073， 577中描述 了使用彈性粘合材料160將電極組件100表面粘合起來，其通過引用 整體結合在這里。
該內部襯墊構件124和該外部襯墊構件132優選地利用適當的 緊固件連接到該熱控制構件112，該緊固件可以是螺桿、螺栓等。 例如，螺栓(未示)可以插入該熱控制構件112中的孔并擰入該襯 墊構件140中的螺紋孔中。該熱控制構件112包括撓曲部分152并且 優選地由機器加工金屬材料制成，如鋁、鋁合金等。該頂板114優 選i也由鋁或者鋁合金制成。等離子限制環150示為在該噴頭電才及纟且 件100的夕卜面。在共有美國專利No.5，534,751描述了一個合適的等離
子限制組件，其包4舌垂直可調節的等離子限制環150,其通過引用 整體結合在這里。
圖3示出該圖2的噴頭電極組件的一部分的剖視圖，包括頂部電 才及IIO，其具有內部電極120、襯墊構件140和外部電極130。該內部 電才及120和該外部電才及130分別具有下部或等離子暴露表面123、 139,和上部或粘合表面125、 141。該4t墊構件140具有下部或粘合 表面127和上部或熱控制表面116。如圖3所示，將該彈性粘合材料 160施加并包含在該內部電極120的上部表面125、該外部電極130的
118中
可以預、知，該^H"墊構4牛140可以延伸超出該內部電才及120的外部 邊緣121，從而可使用單個襯墊構件140替代如圖2所示的內部襯墊 構件124和外部4于墊構件132。該內部電4及120的外部邊^彖121通常是 垂直的，如圖3所示。然而，可以預泮牛，該內部電才及120的外部邊纟彖 121可具有非垂直的方位。
該外部電才及130具有內部邊全彖131和外部邊鄉彖133。該外部電招^
外部電才及130的外部邊纟彖133面向該等離子限制環150。該外部電招^ 130的內部邊緣131和外部邊緣133通常是垂直的。然而，可以認識 到，正如此處所描述的，該內部邊^彖131和該外部邊鄉彖133可具有非
垂直的方4立。
如圖3所示，該外部電極130的內部邊鄉彖131和外部邊鄉彖133可包 」括內部表面135和外部表面137，其朝向該外部電才及130的下部表面 139傾斜。該內部和外部表面135、 137連同該外部電極130的下部表
大的深度。該外部電才及130的內部表面135可以描述為臺階111，如在
共有美國專利No.6，824，627中描述的，其通過引用整體結合在這里。 提供該臺階111以控制等離子處理過程中在暴露的下部表面123、139 附近形成的等離子密度。該臺階111優選地大體排列在該下部電極的 邊緣環(未示)上方并且設置為恰好在該晶片邊緣的外側。該內部
如圖3所示，該粘合材料160或彈性粘合材并+通常施加在該內部 和外部電4及120、 130的上部或粘合表面125、 141和/或該^H"墊構件140 的下部或粘合表面127的至少一個上。在該粘合材料160施加到該粘 合表面125、 127、 141的至少一個上之后，可以組裝這些零件從而 將這些粘合表面125、 127、 141壓在一起。在上面描述的電4及110和 襯墊構件140的例子中，該電極110可以保持在固定裝置中并且該固 定裝置的塑料銷可用來引導該襯墊構件140與該電極110精確接觸。 開始，可用輕微的壓力如手的壓力來將彈性體或粘合材料160涂到 整個將要形成的連接處。在該彈性體或粘合材料160涂好后，在烘 焙該粘合劑過程中可向該電極110施加靜態載荷。
該粘合劑可以在空氣或者保護性氣體環境中在環境溫度或者 高溫下烘焙。例如，該組件100可設置在烤爐中并且加熱到低溫以
描述的該頂部電4及110和該襯墊構件140的例子中，需要將溫度保持 為寸氐于60。C，例如45。到50。C,持續適當的時間，例如3到5小時。 在烘六咅粘合劑以形成該彈性連接之后，冷卻該iEH牛100并且去除該 遮蔽材沖+。進一步，取決于該組件運4于的需要，可執4于任何額外的 清除和/或進一步的制造步驟，如在真空爐中除氣。
可以i人識到，通常，如圖3所示，將這些粘合表面125、 127、 141 (即，該內部電才及120和該外部電才及130連同該內部襯墊構件124 和該外部襯墊構件132 )壓在一起^吏得該彈性粘合材料160填充該內 部和外部電才及120、 130和該#于墊構件124之間的間隙或者空間118。
另夕卜，該粘合材料160通常部分i真充該內部電極120的內部邊纟彖121 和該外部電極130的內部邊^彖131之間的外部電極間隙129。然而， 該彈性粘合材料160暴露于直接等離子蝕刻同時受到由等離子產生 的自由基的攻擊，會導致該彈性粘合材料160損壞和/或粘合劑損失， 以及鋁(Al)球體孩t粒的生成。
在等離子處理過程中，該彈性體粘合的電極可以保持在高工作 溫度、高功率密度和長RF時間。因此，具有如這里描述的噴頭或電 極組件110的蝕刻工具廣泛用于半導體晶片蝕刻工藝。這種類型電 極的廣泛成功使用主要歸因于這種電極具有導電性和高導熱性。更 具體地，這些高傳導性主要由于在該彈性粘合材料160中使用A1微 粒(其表現為微觀的A1球)作為填充體(該填充體通常是由鋁合金 制成的4分末狀材料)，其統稱為A14分末或A1J求體。然而，當該彈性 體或粘合材料160在晶片蝕刻過程中被等離子蝕刻光時，Al微粒不 可避免地,人該A1填充體脫落。結果，AH鼓粒會落入產 品晶片表面， 導致基于A1球體的缺陷。另外，已經發現A1球體缺陷很可能在相反 的蝕刻條件中形成，如先進的65nm蝕刻才支術，并且要求在蝕刻該晶 片中進行長時間的干洗。
通常，Al球體微粒是由等離子直接攻擊該彈性體或粘合材料 160或者由等離子攻擊該彈性體或粘合材料160生成的自由基所產 生的。在該粘合材料160的直接等離子攻擊中，殘留在該內部電核_
于這些殘余物暴露于直4妻的線上等離子(direct inline plasma )而被 等離子蝕刻。或者，彈性粘合材料160的自由基攻擊是由該彈性粘 合材料160受到由該等離子生成的自由基的攻擊而產生的。然而， 這些自由基并不在這些等離子帶電離子的方向上移動。另外，這些 自由基比這些離子的壽命更長。因此， 一旦其保持孤電子和能量， 自由基可隨機地移動到任何地方。所以，該自由基具有很大的可能
性去攻擊該彈性體或粘合材料160,導致粘合材料損失以及A1微粒 生成。
圖4示出圖3的外部電極130的一部分的剖-現圖。如圖4所示，該 外部電極130優選地由多個片,殳134組成，其中這些片l殳134利用彈 性粘合材并牛16(^皮此連4妾。該多個片l殳134允i午在該處理區域102中 進4亍的半導體基片處理過程中該外部電極130的膨月長。在處理過程 中，熱量乂人該內部電極120和該外部電極130傳遞到該內部4寸墊構件 124和外部襯墊構件132，然后經由熱傳導傳遞到該頂板114。
圖5示出圖l的噴頭電才及的一部分的剖碎見圖，其所具有的彈性材 料粘合劑含有邊緣排斥粘合劑(edge exclusion bond )。如圖5所示， 精確分散的彈性粘合材料160被沉積在該內部和外部電極120、 130 的粘合表面125, 141和/或該4t墊構^f牛140的粘合表面127，并JU義 填充該內部和外部電4及120、 130和該襯墊構件140之間的間隙或空 間118的一部分。該津奇確分散的粘合材并+防止過多的粘合材料160 填充該外部電極間隙129。另外，可以認識到，不僅是該外部電極 間隙129沒有彈性粘合材料160，而且在該外部電極間隙129 (包括 該內部和外部電才及120、 130的外部邊桑彖121和內部邊*彖131 )附近 的該內部電才及120以及該外部電才及130和該內部4十墊構件124的粘 合表面125、 141也沒有過多的粘合材料160。
圖6示出圖5的噴頭電極組件100的一部分的剖視圖，其具有邊 纟彖朝卜斥區i或粘合劑(edge exclusion zone band )。如圖6所示,在該內 部電極120、該外部電極130和該襯墊構件140之間精確分散的彈性 粘合材料160,可避免彈性粘合材料160過多或溢出到該粘合區域外 部的區域或表面。在使用中，對于直徑至少300mm的頂部電極110， 該粘合才才并牛160具有外部邊^彖162,其if巨離該外部電極間隙129伊C選 為l到3mm，更優選為JI巨離該外部電才及間隙129約l到1.5mm。另夕卜， 可以預估，該粘合材料160的外部邊緣162優選為距離該內部電極
120的夕卜部邊纟彖121,以及i亥夕卜部電極130的內部邊全彖131和夕卜部邊纟彖 133，約l到3mm。另外，可以i人識到該粘合材料160的外部邊^彖162 更優選地距離該內部電極130的外部邊緣121以及該外部電極130的 內部邊緣131和外部邊緣133約l到1.5mm。
圖7示出具有精確分散的彈性粘合材料160的內部電極120的一 部分的進一步實施方式的俯視圖。如圖7所示，該粘合材料160的外 部邊緣162優選地距離該外部邊緣121約l到3mm，更優選地距離該 內部電極120的外部邊緣121大約l到1.5mm。
圖8示出用于并奇確分散粘合材料160的單個或者多部分外部電 極130的一部分的俯視圖，其中該粘合表面202是不規則形狀。例如， 等離子反應器或室中的該外部電極130實際上通常是環形(即，環)， 具有通常不規則外形，不規則到該外部電極130的邊緣131、 133彼 此不成直角并且也不互相平行的程度。因此，為了獲得所需的邊緣 排斥粘合劑，該粘合表面202可包4舌多個凹i亢200，用于容納該彈性 粘合材沖+160的一部分。該多個凹坑200優選地策略性地i殳置在該粘 合表面202上，并且可以具有任何適當的形狀和構造。該凹坑202在 構造上優選地以大約O. 1到1.0mm深度204下凹。然而，可以i人識到， 該凹坑202可具有任何合適的剖面構造。在該粘合過程中，該凹坑 202通過防止粘合材沖+160的外部邊*彖162 (圖7)相對于該電才及130 的外部邊緣131延伸出所需位置來控制粘合材料160的外流。
圖。如圖9所示，該多個外部電極130包括下部或等離子暴露表面139 和上部或粘合表面141。該外部電4及130由多個片,殳134ia成，其中
該上部法蘭136和下部法蘭138互相重疊，以保護下面的粘合材料 160在等離子處理過程中免于沿視線(line of sight)暴露在等離子或
由等離子生成的自由基。可以認識到，每個片段134可包括一個法 蘭136、 138或上部和下部法蘭136、 138都包含。
^口圖9所示，該上部法蘭136包4舌第一或上部垂直表面149、 7jc 平表面148和第二或下部垂直表面147。該下部法蘭138包括對應的 第一或上部垂直表面146、水平表面145和第二或下部垂直表面144。 該上部垂直表面146、 149形成上部間隙153，該水平表面145、 148 形成7jc平間隙l52，以及該下部垂直表面144、 147形成下部間隙151。 該重疊的邊纟彖136 、 138通過防止該粘合材料160免于沿 一見線暴露于 等離子或來自等離子的自由基，來保護該粘合材料160。如所示， 當組裝時，該多部分外部電極130的粘合表面141和該外部襯墊構件 132的粘合表面127優選地利用彈性粘合材料160填充。然而，該粘 合材沖+16(H又〗叉部分i真充該上部間隙153，而留下該7K平間隙152和 下部間隙151沒有粘合材沖+160。因此，在等離子處理過程中，該等 離子和自由基不能夠攻擊該粘合材料160，從而使得沒有粘合材料 160損失或A1球體生成。
圖IO示出圖9的多部分外部電才及130的一部分的示圖，在該上部 間隙153內包括該彈性粘合材料160。如圖10所示，該外部電極130 是由多個片段134組成，每個具有上部法蘭136和下部法蘭138。該 上部法蘭136和該下部法蘭1384皮此重疊以<呆護該粘合材并+160免受 直接等離子攻擊或免于生成由該等離子生成的自由基。如圖10所 示，由于該下部間隙151和該上部間隙153互相不對準，該等離子和 來自該等離子的自由基不包括沿視線暴露于該粘合材料160。
圖ll示出按照進一步實施方式，噴頭電極組件100的一部分的 剖4見圖。如圖11所示，該頂部電極110包括內部電極120、內部襯墊 構件124、外部電極構件130和外部襯墊構件132。該內部電極120和 該外部電極130每個具有下部表面123、 139，其暴露于該等離子區 域(未示)。如圖11所示，該彈性粘合材料160填充該內部電極120
的4'占合表面125和i亥內部4于墊才勾4牛124的津占合表面127的間隙，以及
表面143之間的間隙。該粘合材料160通常還填充該外部間隙129或 該內部電才及120和該外部電才及130之間的界面的一部分。該內部電核_ 120的外部邊纟彖121通常是垂直的，如圖11所示。
如圖11所示，該外部電才及130的內部邊全彖131包4舌下部法蘭152, 其從該外部電極130的內部表面180突出。該下部法蘭152包括水平 表面166，其從該外部電才及130的內部表面180且在該內部電才及120的 下部表面123的下方延伸。該下部法蘭152還包括內部表面135,將 該水平表面166與該外部電極130的下部表面139連接。該下部法蘭 152防止該等離子和來自該等離子的自由基在該外部間隙129內直 4妾到達該粘合材并牛160。
圖12示出按照另一個實施方式，噴頭電才及組件100的一部分的 剖4見圖，在該內部電極120和該外部電極130之間的界面或外部間隙 129中具有互鎖結構。如圖12所示，該內部電極120具有下部法蘭 156,以及該外部電4及130具有上部法蘭154,其中該上部法蘭158和 該下部法蘭158互相重疊形成互鎖構造。該上部法蘭154包4舌第一或 上部垂直表面180、 7jC平表面168和第二或下部垂直表面172。該下 部法蘭156包括對應的第一或上部垂直表面182、水平表面170和第 二或下部垂直表面174。該重疊的法蘭154、 156通過防止該粘合才才 料160沿^L線暴露于該等離子或來自該等離子的自由基來保護該粘 合材料160，其部分填充該外部間隙129的一部分。如圖12所示，該 下部法蘭156在該上部法蘭154下面延伸。然而，可以i人識到，在其 他替代實施方式中，該外部電極130的法蘭156可以在該內部電極 120的法蘭154下面延伸。還可以i人識到在如圖12所示的另 一替4戈實 施方式中，該外部電極130的下部垂直表面172可以延伸到該區域(未示)并且在i亥內部電極120的下部表面123下面形成臺階^)犬電擬^組件。
圖13示出按照進一步實施方式，噴頭電才及組件100的一部分的 剖視圖，在該內部電極120和該外部電極130的界面或外部間隙129 中具有互鎖結構。如圖13所示，該內部電才及120i殳有下部法蘭156, 其具有第一或上部垂直表面182、 ？K平表面170和第二或下部垂直表 面174。該外部電極130包括內部表面180、水平表面168和延伸到該 外部電極130的下部表面139的內部表面135。如所示，該外部電極 130的內部表面135和該下部表面139形成臺階lll ，其可提供該晶片 邊緣(未示)的蝕刻速率均一性。
圖14示出的剖視圖的 一部分電極組件200按照另 一個實施方 式。該電才及纟且4牛200可以是內部電才及220和坤于墊構4牛230,或具有夕卜
分。如圖14所示，可使用該襯墊構件230的粘合表面227內至少一個 粘合材并牛凹坑280將電才及227和襯墊構件230互相連接。每個該粘合 材泮+凹坑280包4舌一對垂直表面284和上部水平表面282。
在使用中，該粘合材料160可以是任何合適的彈性材料。該粘 合材料160設置入該凹坑280中，該襯墊構件230壓在該電極220的粘 合表面225上。測量彈性粘合材料160的量，并且將其設置入該凹坑 280中從而該襯墊構件230的粘合表面227和該電極220的粘合表面 2254皮此接觸形成密封，其防止該彈性或粘合材料160擴張到該至少 一個凹坑280的夕卜面。
圖15示出按照進一步實施方式，電極組件200的一部分的剖—見 圖。如圖15所示，該襯墊構件230具有至少一個墊片281,其在熱循 環過程中在該襯墊構件230和該電極220之間保持有P艮的距離或間 隙283。該至少一個墊片281優選地是鋁線、桿、桿或金屬絲網，或
其^f也合適的材料。該至少一個墊片281還通過在該內部和外部電招^ 220粘合表面和該襯墊構件230之間保持有限的距離或間隙283來防
的微粒生成。
圖16示出按照另一個實施方式，電極組件200的一部分的剖禍L 圖。如圖16所示，該電極220包括凸臺290,其容納于該襯墊構件230 內的凹坑292中。該凸臺290包括該電極220的粘合表面225延伸的一 對垂直表面296和上部表面294。該凹》亢292包4舌下部表面298和一對 垂直表面299。如圖16所示，該彈性粘合材料160施加在該凹坑292 內和該凸臺290的頂部。這提供彈性連接，其在等離子處理過程中 不暴露于該等離子或由該等離子生成的自由基。另外，該粘合材料
間引入間隙或空間297。
圖17示出按照另一個實施方式，電極組件300的一部分的剖牙見 圖。該電才及組件300可以是內部電極220和4t墊構件230，或具有外
分。如圖17所示，該電極220包括凹坑310，用于容納粘合材料160。 該凹》亢310包4舌下部表面318和一對垂直表面312。該凹》亢310可還包 括外部凹槽320，其包括下部表面314和內部垂直表面316，其從該 下部表面314延伸到該凹i亢310的下部表面318。該外部凹槽320作為 在該互鎖構件的邊緣的容器以接收任何由于彈性粘合材料非均勻 分散而導致的過多彈性體或粘合材料160。或者，如果該電極組件 300是外部電才及環，該外部電才及環將包4舌內部和外部凹槽320。
已經根據優選的實施方式描述了本發明。然而，對于本領域的 技術人員來說，顯而易見，以不同于上述方式將本發明實現為具體 的形式而不背離本發明的精神是可能的。該優選實施方式是說明性 的，并且不應當認為是以任何方式限制。本發明的范圍是由所附權 利要求給出的，而不是前面的描述，并且意圖是將落入這些權利要 求范圍內的全部變化和等同方式包含在這里。
權利要求
1. 一種用于在半導體基片處理中使用的等離子反應室的電極組件，包括:襯墊構件，其具有粘合表面；內部電極，其具有在一側的下部表面和在另一側的粘合表面；外部電極，其具有在一側的下部表面和在另一側的粘合表面；和其中，該電極的至少一個設有法蘭，其在另一個電極的該下部表面的至少一部分下面延伸。
2. 根據權利要求1所述的電極組件，其中該法蘭在該內部電極上 并且在該外部電4及的下部表面下面延伸。
3. 根據權利要求1所述的電極組件，其中該法蘭在該外部電極上 并且在該內部電極的下部表面下面延伸。
4. 根據權利要求1所述的電極組件，其中每個該電極包括法蘭， 以及該外部電4及的法蘭在該內部電極的法蘭下面延伸。
5. 根據權利要求1所述的電極組件，其中每個該電極包括法蘭， 以及該內部電才及的法蘭在該外部電才及的法蘭下面延伸。
6. 根據權利要求3所述的電極組件，其中該外部電極的內部表面 包括斜面，其從該法蘭延伸到該外部電極的下部表面。
7. 才艮才居4又利要求1所述的電招j且4牛，其中該外部電極包4舌多個片 段，形成外部電極環，并且在該多個片段的每個的界面具有重 疊表面。
8. 根據權利要求7所述的電極組件，其中該多個片段的每個的界 面進一步包4舌上部法蘭和下部法蘭。
9. 根據權利要求1所述的電極組件，進一步包含該內部和外部電 極的粘合表面和該襯墊構件之間的粘合材料，以及其中該至少 一個法蘭消除了從等離子區域到該粘合材料的視線。
10. 根據權利要求1所述的電極組件，其中該襯墊構件包括內部襯 墊構件和外部襯墊構件，以及進一步，其中該粘合表面是共同 延伸的。
11. 根據權利要求1所述的電極組件，其中該內部電極和該外部電 才及由-圭制成。
12. 根據權利要求1所述的電極組件，其中該襯墊構件是由石墨制成。
13. —種對于在半導體基片處理中使用的等離子反應室有用的電 極組件，包括具有粘合表面的襯墊構件，該襯墊構件具有至少一個凹 坑，用于容納粘合材料；電才及，其具有在一側的下部表面和在另一側的粘合表面；以及其中該粘合材料限制于該至少 一 個凹坑。
14. #4居4又利要求13戶斤述的電極會J/f牛，其中該電極具有凸臺，適 于容納在該襯墊構件的凹坑內。
15. —種電極組件，進一步包4舌具有粘合表面的4t墊構件，該碎t墊構件具有至少一個凹 坑，用于容納粘合材料；電極，其具有在一側的下部表面和在另一側的粘合表面； 至少一個墊片，以在該襯墊構件的粘合表面和該電才及之 間保持間隙；以及粘合材料，其在該4t墊構件的粘合表面和該電極之間。
16. —種用于在半導體基片處理中使用的等離子反應室的電極組 件，包括具有粘合表面的襯墊構件；電才及，其具有在一側的下部表面和在另一側的粘合表面；以及其中該電極具有凹坑以用于容納粘合材料，以及外部凹 槽，以接收過多的粘合材料。
17. 根據權利要求16所述的電極組件，其中該電極是外部電極環， 并且該凹坑包括內部凹槽和外部凹槽，以接收過多的粘合材 料。
18. —種用于在基片處理中使用的等離子反應室的電極組件，包 括具有粘合表面的襯墊構件； 夕卜部電才及多不，其具有在一4則的下部表面和在另一,'J的粘合表面；以及其中該外部電極的粘合表面包括多個凹坑。
19. 一種制造用于在半導體基片處理中使用的等離子反應室的電 才及組件的方法，包括提供具有粘合表面的襯墊構件；提供內部電極，其具有在一側的下部表面和在另一側的 津占合表面；以及將粘合材料施加到該內部電極和該襯墊構件的粘合表 面，其中該粘合材料的邊^彖延伸到該內部電才及的外部邊緣的 1.0到3.0mm內。
20. 4艮才居4又利要求19所述的方法，進一步包4舌具有在一側的下部 表面和在另 一側的粘合表面的外部電極，以及具有粘合表面的 外部襯墊構件，其中粘合材料的邊緣延伸到該外部電極的外部邊緣的1.0到3.0mm內，使得在該內部電極的外部邊緣和該 外部電極的內部邊緣之間的界面中沒有粘合材料。
21. 根據權利要求20所述的方法，其中該粘合材料是從該內部電 才及的外部邊纟彖1.0到1.5mm內。
全文摘要
一種用于半導體基片處理的等離子反應室的電極組件，其包含具有粘合表面的襯墊構件，具有在一側的下部表面和在另一側的粘合表面的內部電極，以及具有在一側的下部表面和在另一側的粘合表面的外部電極。至少一個上述電極具有法蘭，該法蘭在另一個電極的該下部表面的至少一部分下面延伸。
文檔編號H01L21/461GK101385127SQ200780005363
公開日2009年3月11日 申請日期2007年2月5日 優先權日2006年2月13日
發明者任大星, 埃里克·倫茨, 恩里科·馬尼, 雷恩·周 申請人:朗姆研究公司