电容耦合等离子体处理装置中的喷头电极组件制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电容耦合等离子体处理装置中的喷头电极组件，具体涉及用在电容耦合等离子体处理装置中包括传热板的喷头电极组件。该传热板具有独立可控的气体容积空间，该气体容积空间可被增压以局部控制加热器构件和冷却构件之间的热导率，使得可在喷头电极组件的暴露于等离子体的表面上形成均匀的温度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种电容耦合等离子体处理装置中的喷头电极组件，具体涉及用在电容耦合等离子体处理装置中包括传热板的喷头电极组件。该传热板具有独立可控的气体容积空间，该气体容积空间可被增压以局部控制加热器构件和冷却构件之间的热导率，使得可在喷头电极组件的暴露于等离子体的表面上形成均匀的温度。【专利说明】电容耦合等离子体处理装置中的喷头电极组件
本专利技术涉及等离子体处理装置，其中传热板用来控制被支撑在电容耦合等离子体处理装置中的喷头电极组件的温度均匀性。
技术介绍
半导体衬底(“衬底”)制造往往包括将衬底暴露于等离子体以允许等离子体的反应性组分修改该衬底的表面，例如，从衬底表面的无保护区域移除材料。由等离子体制造工艺导致的衬底特征依赖于工艺条件，该工艺条件包括等离子体特性和衬底温度。例如，在一些等离子体工艺中，衬底表面上的临界尺寸(即，特征宽度)可能每摄氏度衬底温度改变约一纳米。应当知道，在其它条件相同的衬底制造工艺之间，衬底温度的差异会导致不同的衬底表面特征。因此，在等离子体处理过程中，衬底温度的变化可引起不同衬底间的工艺结果的偏差。另外，中心到边缘的衬底温度变化可对每个衬底的裸片良率产生不利影响。衬底制造中的总体目标是要优化每个衬底的裸片良率以及要以尽可能相同的方式制造通用型的每个衬底。为了满足这些目标，必须控制影响横贯(across)单个衬底的等离子体处理特性和通用型的不同衬底之间的等离子体处理特性的制造参数。因为等离子体组分的反应性与温度成比例，所以衬底的温度和暴露于等离子体的表面(plasma exposedsurface)的温度可对横贯衬底的等离子体处理结果和在不同衬底之间的等离子体处理结果有很大的影响。因此，在等离子体制造工艺中存在对改进温度控制的持续需求。
技术实现思路
此处所公开的是等离子体处理室的喷头电极组件，其包括喷头电极、被构造来支撑所述喷头电极的温度受控的顶板、被设置在所述温度受控的顶板和所述喷头电极之间的加热器板、以及传热板。所述传热板被设置在所述喷头电极和所述温度受控的顶板之间，其中所述传热板包括多个独立可控的气体容积空间(volume)，所述多个独立可控的气体容积空间中的每一个被限定为与所述多个独立可控的气体容积空间中的其它气体容积空间流体地隔离，使得所述多个独立可控的气体容积空间中的任意给定的一个内的气压不影响所述多个独立可控的气体容积空间中的任何其它气体容积空间内的另一气压。另外，此处所公开的是电容耦合等离子体处理装置，其包括真空室、适于接收半导体衬底的下电极组件、以及如上所述的喷头电极组件。至少一个真空端口被设置在所述真空室的底壁中，且被连接到能够操作来使所述真空室维持在预定真空压强下的至少一个真空泵。气体源通过所述喷头电极组件将工艺气体供应给所述真空室且RF能量源被配置来将所述工艺气体激励成等离子体状态。进一步地，此处所公开的是在电容耦合等离子体处理装置中处理半导体衬底的方法。该方法包括将半导体衬底置于所述真空室内的所述下电极组件的上表面上。所述传热板中的每一个独立可控的气体容积空间被维持在预定压强以产生横贯所述喷头电极的暴露于等离子体的表面的理想温度分布。横贯所述喷头电极的所述暴露于等离子体的表面的温度被确定且每一个独立可控的气体容积空间中的压强被调节以补偿沿所述喷头电极的所述暴露于等离子体的表面的温度梯度。工艺气体从气体供应源被供应到所述真空室中，所述气体被激励成等离子体状态，且接着用所述等离子体蚀刻所述半导体衬底。【专利附图】【附图说明】图1描绘了根据本文所描述的电极组件的优选实施方式可以使用的示例性等离子体处理装置。图2A、B示出了喷头电极组件的优选实施方式的剖面图。图3A、B示出了传热板的示例性实施方式。【具体实施方式】本文所公开的是电容耦合等离子体处理装置的喷头电极组件，现在将参考本专利技术的如附图所示的一些优选实施方式详细描述该喷头电极组件。在下面的描述中，许多具体细节被阐述以便提供对本专利技术的透彻理解。但显而易见的是，对本领域技术人员而言，这些实施方式可在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下被实施。另一方面，公知的工艺步骤和/或结构不会被详细描述以免不必要地模糊本专利技术。本文所使用的术语“约”应当解释为包括所列举的值上浮或下浮10%的值。图1描绘了可被用来实施本文所描述的组件的优选实施方式的示例性等离子体处理装置100。该等离子体处理装置是电容耦合等离子体处理真空室，其可产生等离子体。等离子体处理装置100包括真空室102，真空室102包括室壁103。室壁103的内表面优选地是阳极化铝和/或具有耐等离子体材料涂层，如热喷涂氧化钇涂层。真空室102包括提供在室壁103中的衬底传送狭缝118以传送半导体衬底进出真空室102。真空室102可包括具有暴露于等离子体的表面108的喷头电极组件104。喷头电极组件104可具有单件电极或多件电极。例如，喷头电极组件104可具有包括喷头电极板的单件构造，或者其可包括喷头电极板和外电极环。在后一种实施方式中，喷头电极板和外电极环可任选地通过接合材料(如弹性体材料)与其接合的或者用合适的紧固件紧固在一起的石墨或金属(比如铝)板支撑。喷头电极组件104可被设定尺寸以处理例如200mm的半导体衬底、300mm的衬底、甚或更大的衬底。喷头电极组件104的喷头电极板(包括多件构造中的外电极环)可以是硅(例如，单晶硅、多晶硅或无定形硅)或碳化硅的。装置100包括用于供应工艺气体给喷头电极组件104的气体源(未图示)。喷头电极组件104优选地由RF供应源106经由匹配网络供电。在另一实施方式中，喷头电极组件104的喷头电极板可接地以提供用于由包括在真空室102的衬底支撑件111中的下电极供应的功率的返回路径，如下所述。在图1所示的装置100的实施方式中，工艺气体被供应到真空室102中，在喷头电极组件104和被支撑在衬底支撑件111上的半导体衬底10之间形成的等离子体区域处。衬底支撑件111优选地包括通过静电夹持力将半导体衬底10固定在衬底支撑件111上的静电卡盘114 (“ESC”)。在实施方式中，ESC114可用作下电极且优选地被RF功率源116偏置(通常通过匹配网络)。ESC114的上表面115优选地具有与半导体衬底10大约相同的直径。在实施方式中，ESC114可进一步包括内嵌的温度控制模块，该温度控制模块包括多个通道(未图示)以提供加热/冷却区域。可以使用的示例性温度控制模块可在共同拥有的美国专利N0.8，083, 855中找到，在此通过参考将其全文并入。衬底支撑件111可进一步包括用于横贯喷头电极组件104的暴露于等离子体的表面108测量温度的至少一个温度传感器150。温度传感器150可以是激光干涉仪或者其它合适的传感器，且优选地被连接到用于处理由所述传感器获得的温度测量结果的控制器。在替代实施方式中，温度传感器150可被并入喷头电极组件104中。真空室102可包括连接到至少一个真空泵(未图示)的至少一个真空端口(未图示)。真空泵适于在真空室102内维持预定的真空压强。工艺气体和反应副产品通常朝由箭头110所示的方向被所述泵抽出。可以使用的示例性电容耦合等离子体反应室是双频等离子体蚀刻反应器(参见例如共同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体处理室的喷头电极组件，其包括：喷头电极；温度受控的顶板，其被构造来支撑所述喷头电极；加热器板，其被设置在所述温度受控的顶板和所述喷头电极之间；以及传热板，其被设置在所述喷头电极和所述温度受控的顶板之间，其中所述传热板包括多个独立可控的气体容积空间，所述多个独立可控的气体容积空间中的每一个与所述多个独立可控的气体容积空间中的其它气体容积空间流体地隔离，使得所述多个独立可控的气体容积空间中的任意给定的一个内的气压不影响所述多个独立可控的气体容积空间中的任何其它气体容积空间内的另一气压。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：南尚纪，拉金德尔·迪恩赛，赖安·拜斯，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US