幹法刻蝕設備反應腔的上部電極的製作方法
2023-10-05 19:57:54
專利名稱：幹法刻蝕設備反應腔的上部電極的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體集成電路中的幹法刻蝕設備的反應腔。
背景技術：
幹法刻蝕是半導體集成電路製造中一種常見的刻蝕方法，其原理是利用等離子體放電來去除矽片表面的材料。圖1顯示了一種現有的幹法刻蝕設備的反應腔。在腔體10 之上為上部電極11，在腔體11之中有下部電極12，矽片13放置於下部電極12之上。通常採用C(碳)、SiC(碳化矽)、Si(矽)、石英(SiO2,氧化矽)等材料製造上部電極11。在真空環境的腔體10內通入反應氣體，通過加射頻電源形成等離子，等離子體去刻蝕吸附在下部電極的矽片，形成需要的圖形。在幹法刻蝕過程中，上部電極11周邊會粘上許多生成物或顆粒111，造成矽片製品良率低下，所以需要定期清掃上部電極11。等離子體也刻蝕上部電極11，使它變薄，首先在中間部位產生凹陷處110，影響刻蝕速率和均勻性。到一定程度上部電極11還可能發生碎裂。所以必須定期更換上部電極11。隨著矽片尺寸的增加，上部電極11的尺寸也被迫增大、變厚，對上部電極11的品質要求也越高，價格也會倍增。因此如何以最小成本使用上部電極11成為一項值得研究的問題。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種幹法刻蝕設備反應腔的上部電極，可以延長上部電極的清掃時間和使用壽命。為解決上述技術問題，本發明幹法刻蝕設備反應腔的上部電極，採用碳、碳化矽、 矽、和/或石英材料製造，在所述上部電極內部嵌入金屬，或者在所述上部電極表面覆蓋金
jM ο進一步地，所述金屬為條狀或板狀。本發明幹法刻蝕設備反應腔的上部電極可以減少或避免反應生成物粘附在上部電極周圍，延長上部電極使用壽命，加快刻蝕速率。
圖1是現有的幹法刻蝕設備反應腔的示意圖；圖2 圖4是本發明所述上部電極的各個實施例的示意圖。圖中附圖標記說明10為腔體；11為上部電極；110為凹陷處；111為生成物或顆粒；112為條狀金屬； 12為下部電極；13為矽片。
具體實施方式
傳統的幹法刻蝕設備反應腔的上部電極，就是採用碳、碳化矽、矽、和/或石英材料製造的一整塊。本發明在傳統上部電極的基礎上進行了改進，或者在上部電極內部嵌入金屬，或者在上部電極表面覆蓋金屬。當在上部電極的表面覆蓋(貼敷)金屬時，優選在上部電極的上表面(即遠離腔體一側的表面)覆蓋。如果在上部電極的下表面(即腔體內壁的頂部)覆蓋金屬，或者在上部電極內部嵌入的金屬與工藝腔連通時，則要防止該金屬與工藝腔的氣體發生反應。在上部電極內部嵌入或表面覆蓋的金屬，最常見的是條狀、板狀，當然還可以是任意形狀。當射頻電磁波經過上部電極時，這些在上部電極內部嵌入或表面覆蓋的金屬會感應出額外的電磁場，這會帶來如下有益效果其一，額外的電磁場讓等離子體遠離上部電極，這可以減少或避免刻蝕反應生成物質粘附在上部電極周圍，從而減少工藝腔體內的顆粒、改善刻蝕均勻性、提高產品質量、 提高產品良率、延長平均清掃時間。其二，額外的電磁場讓等離子體遠離上部電極，這可以保護上部電極不受或少受等離子體的刻蝕，減少或避免上部電極凹陷的速度，達到延長上部電極使用壽命、減低產品缺陷、提高產品質量的效果。其三，額外的電磁場讓等離子體遠離上部電極，更加靠近下電極，等離子體的下移可以加快刻蝕速率、提高產量。在上部電極內部或表面增加的金屬可以為任意金屬，優選為射頻環境下金屬內部產生的感應渦電流越小越好。這些金屬要能夠產生感應電磁場，產生的電磁場強度以保護上部電極為目的。下面示意性地給出本發明的一些實施例。請參閱圖2，這是本發明所述上部電極的一個實施例。在上部電極11的內部嵌入或表面覆蓋有數個條狀金屬112。這些條狀金屬112在圓形的上部電極11上大致呈現徑向分布(沿著圓的半徑分布)。請參閱圖3，這是圖2所示實施例的具體體現。上部電極11採用石英材料製造， 其直徑為400毫米，厚度為20毫米。在上部電極11的表面黏貼有8個金屬條112，為避免感應高電壓放電，所有金屬條112的表面都需要塗層絕緣材料。這些金屬條112長150毫米，寬10毫米，厚度0. 5毫米。成45度徑向分布於上部電極11，所有金屬條112的一端距離上部電極11的圓心均為25毫米。本實施例中，在上部電極11新增加的金屬條112表面塗一層絕緣材料，這是由於金屬在射頻環境下會產生感應電壓，該瞬間感應電壓很高，為了防止擊穿或擊壞上部電極， 所以在新增加的金屬表面塗一層絕緣材料。在其他實施例中，上部電極內部或表面新增加的金屬表面也可以採用同樣措施處理。請參閱圖4，這是本發明所述上部電極的一個實施例。在上部電極11的內部嵌入或表面覆蓋有數個條狀金屬112。這些條狀金屬112在圓形的上部電極11平行分布。圖2 圖4所示實施例均為示意，在上部電極11上可任意布置條狀或板狀金屬 112，只要其能對射頻感應出電磁場即可。本發明所述上部電極可以應用於所有幹法刻蝕設備。對於非幹法刻蝕設備，只要因為使用射頻而造成某些部件容易損耗的，也可以適用本發明。
權利要求
1.一種幹法刻蝕設備反應腔的上部電極，採用碳、碳化矽、矽、和/或石英材料製造，其特徵是，在所述上部電極內部嵌入金屬，或者在所述上部電極表面覆蓋金屬。
2.根據權利要求1所述的幹法刻蝕設備反應腔的上部電極，其特徵是，所述金屬為條狀或板狀。
3.根據權利要求1所述的幹法刻蝕設備反應腔的上部電極，其特徵是，在所述上部電極的上表面覆蓋金屬。
4.根據權利要求1所述的幹法刻蝕設備反應腔的上部電極，其特徵是，所述金屬表面塗有一層絕緣材料。
5.根據權利要求2所述的幹法刻蝕設備反應腔的上部電極，其特徵是，在所述上部電極內部嵌入或表面覆蓋條狀金屬，所述條狀金屬沿著圓形上部電極呈現徑向分布。
6.根據權利要求5所述的幹法刻蝕設備反應腔的上部電極，其特徵是，所述上部電極的直徑為400毫米，厚度為20毫米；在上部電極的表面黏貼有8個金屬條，這些金屬條長 150毫米，寬10毫米，厚度0. 5毫米。成45度徑向分布於所述上部電極，所有金屬條的一端距離上部電極的圓心均為25毫米。
7.根據權利要求2所述的幹法刻蝕設備反應腔的上部電極，其特徵是，在所述上部電極內部嵌入或表面覆蓋條狀金屬，所述條狀金屬在上部電極上平行分布。
全文摘要
本發明公開了一種幹法刻蝕設備反應腔的上部電極，採用碳、碳化矽、矽、和/或石英材料製造，在所述上部電極內部嵌入金屬，或者在所述上部電極表面覆蓋金屬。本發明可以減少或避免反應生成物粘附在上部電極周圍，延長上部電極使用壽命，加快刻蝕速率。
文檔編號H01J37/04GK102543644SQ20101059633
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月20日 優先權日2010年12月20日
發明者李順義 申請人:上海華虹Nec電子有限公司