用于减少介电蚀刻中微粒污染的密封弹性材料粘合的Si电极等的制作方法

专利名称：用于减少介电蚀刻中微粒污染的密封弹性材料粘合的Si电极等的制作方法
用于减少介电蚀刻中微粒污染的密封弹性材料粘合
的Si电极等
背景技术：
从60年代中期以来，集成半导体电路已经变成大多数电子系统 的主要部件。这些小型电子设备可包括数以千计的晶体管和其他电 路，它们组成微型计算机中央处理单元的存储和逻辑子系统以及其 他集成电路。这些芯片的低成本、高可靠性和速度使得它们变成现 代数字电子设备中普遍存在的结构。
集成电路芯片的制造通常开始于高纯度、单晶体的称为"晶片" 的半导体基片(如硅或锗)的薄的、抛光的切片。每个晶片经受一 系列物理和化学处理步骤，以在该晶片上形成各种不同的电路结 构。在制造过程中，使用各种技术将各种类型的薄膜沉积在晶片上， 如热氧化以产生二氧化石圭薄膜，化学气相沉积以产生珪、二氧化硅 和氮化珪薄膜，以及溅射或者其他，技术以产生其他金属薄膜。
在该半导体晶片上沉积薄膜之后，通过掺杂工艺将选取的杂质 取代入半导体晶格而产生半导体唯一的电气属性。接着，利用光敏 或者辐射敏感材料(称为抗蚀剂)的薄层均匀地涂覆掺杂的硅晶片。
然后，使用通常所说的光刻工艺将小的几何图案转移到该抗蚀剂 上，该图案限定电路中的电子路径。在光刻工艺过程中，集成电路 图案可绘制在玻璃板上(称为"掩模")，然后光学缩小、投影以及 转移到光敏涂层上。
随后，通过已知的蚀刻工艺将光刻抗蚀剂图案转移到下面的半 导体材料的结晶表面。通过将蚀刻或者沉积气体输入该真空室并且
向该气体施加射频(RF)场以将该气体激发为等离子状态的方式， 真空处理室常用于基片上材料的蚀刻和化学气相沉积(CVD )。
一个反应性离子蚀刻系统通常由蚀刻室组成，其具有i殳置在其 中的上部电极或阳极和下部电极或阴极。阴极相对于该阳极或者容 器壁负向偏置。待蚀刻晶片由适当的掩模覆盖并且直接设置在阴极 上。将化学反应气体，如CF4、 CHF3、 CC1F3、 HBr、 Cb和SF6或其 与02、 N2、 He或Ar的混合物引入蚀刻室并通常保持在毫托范围内的 压力下。上部电极提供有气孔，其4吏得气体均匀地通过该电极散入 该室。在阳极和阴极之间建立的电场将使反应性气体电离以形成等 离子。通过与该反应性离子的化学反应以及撞击该晶片表面的粒子 的动量转移而蚀刻该晶片表面。由这些电极产生的电场将离子吸引 到阴4及，偵J寻4立子在主要垂直的方向才童击该表面，从而该工艺产生 清晰的垂直蚀刻侧壁。
通常考虑到多功能性，可通过将两个或者多个不相似的构件利 用化学相容和/或导热粘结剂粘合来制造蚀刻反应器电极。在许多两 个构件之间具有粘合线或者层的蚀刻反应器中，包括喷头电极组 件，其中内部电才及和外部电极粘合到衬垫构件，或多重粘合层结合 电极和/或加热元件或组件，粘合材料会暴露于反应室中。另外，粘 合材料会被等离子和由等离子生成的自由基直接攻击而蚀刻掉。
因此，防止粘合材料的腐蚀，或至少显著减緩腐蚀速率，从而 使电极和其相关粘合材料在用于半导体蚀刻工艺时获得延长的和 可接受的工作寿命，且没有明显降低等离子处理系统的性能或者工 作可靠性，是有必要的。

发明内容
根据一个实施方式，用于在半导体基片处理中使用的等离子反
应室的电才及组件包"^舌具有粘合表面的辟于垫构件；在一側具有下部 表面和在另一侧具有粘合表面的内部电才及；在一侧具有下部表面和
在另 一侧具有粘合表面的外部电才及；其中至少 一个电才及具有法兰， 该法兰在另一个电才及的下部表面的至少一部分下面延伸。
根据进一步实施方式，对于在半导体基片处理中使用的等离子 反应室有用的电极组件包括具有粘合表面的衬垫构件，该衬垫构 件具有至少一个凹坑，用于容纳粘合材料；在一側具有下部表面和 在另一侧具有粘合表面的电极；其中，该粘合材料局限在该至少一 个凹i亢内。
根据另一个实施方式，电极组件进一步包括具有粘合表面的 衬垫构件，该衬垫构件具有至少一个凹坑，以用于容纳粘合材料； 在一侧具有下部表面和在另一个侧具有粘合表面的电极;至少一个 垫片，用于在该衬垫构件的粘合表面和该电极之间保持间隙；以及 该衬垫构件的粘合表面和该电极之间的粘合材料。
根据进一步实施方式，用于在半导体基片处理中使用的等离子 反应室电极组件包括具有粘合表面的衬垫构件；在一侧具有下部 表面和在另一側具有粘合表面的电极；其中，该电极具有用于容纳 粘合材料的凹坑，和位于外部边缘的、用于接收过多粘合材料的凹槽。
才艮据另一个实施方式，用于在基片处理中4吏用的等离子反应室 的电极组件包括具有粘合表面的衬垫构件；在一側具有下部表面 和在另一侧具有粘合表面的外部电;f及环；其中，该外部电^ L的粘合 表面包4舌多个凹^亢。
才艮据另一个实施方式，制造用于在半导体基片处理中4吏用的等
离子反应室的电极组件的方法包括提供具有粘合表面的衬垫构 件；提供在 一侧具有下部表面和在另一側具有粘合表面的内部电 极；以及将粘合材料施加到该内部电极和该衬垫构件的粘合表面， 其中该粘合材料的边缘延伸到该内部电极的外部边缘的1.0到 3.0mm内。


图l示出用于蚀刻基片的等离子反应器的喷头电极组件的剖视图。
图2示出图l的喷头电核^H/f牛的一部分的剖一见图。
图3示出图2的喷头电极组件的一部分的剖^L图，包括顶部电 才及、衬垫构件和外部电才及构件。
图4示出图3的外部电极的一部分的剖^L图。
图5示出喷头电才及的一部分的剖^L图，具有按照一个实施方式 的弹性材料粘合剂。
图6示出图5的喷头电极的一部分的剖视图，具有按照另一个实 施方式的弹性材料粘合剂。
图7示出该喷头电才及的一部分的俯4见图，具有按照进一步实施 方式的弹性材料粘合剂。
图8示出该喷头电极的一部分的俯^L图，具有按照进一步实施 方式的弹性材料粘合剂。
图9示出按照进一步实施方式，多个外部电才及和4于垫构件的界 面剖^L图。
图10示出该图9的多个外部电才及的一部分的俯^L图。
图11示出按照另一个实施方式的喷头电4及组件的一部分的剖视图。
图12示出按照进一步实施方式的喷头电才及组件的一部分的剖 视图，在该内部电极和该外部电极的界面具有互锁构造。
图13示出按照另一个实施方式的喷头电极组件的一部分的剖 视图，在该内部电极和该外部电极的界面具有互锁构造。
图14示出按照进一步实施方式的喷头电极组件的一部分的剖视图。
图15示出按照另 一 个实施方式的喷头电才及组件的 一 部分的剖视图。
图16示出按照进一步实施方式的喷头电极组件的一部分的剖 视图。
图i7示出按照另一个实施方式的喷头电才及iiU牛的一部分的剖视图。
具体实施例方式
图1示出用于蚀刻基片的等离子反应器的喷头电极组件100的 一部分的剖^L图。如图1所示，该喷头电4及组件100包括顶部电极 110、热控制构件112和顶板114。该顶部电极110包括内部电极120,
和固定于该内部电极120的可选的^N"垫构^f牛140。 i亥坤于垫构^牛140可 包括内部衬垫构件124和可选的外部衬垫构件132。该顶板114可形 成该等离子处理i殳备可移除顶壁，如等离子蚀刻室。该顶部电才及IIO 优选地包括内部电极构件120和可选的外部电极构件130。该内部电 极构件120优选地是圓柱形板并且可由单晶石圭制成。
如图1所示，该喷头电极组件100通常与静电卡盘(未示) 一起 使用，该静电卡盘具有平的底部电极，晶片支撑在该底部电极上， 在该顶部电杉U10下面间隔l到2cm。 一个这才羊的等离子处理系统的 例子是平刊4反类型反应器，如Exelan⑧介电蚀刻系统，由Fremont, Calif的Lam Research Corporation制造。这种夹紧装置通过供应背面 氦(He)压力而提供该晶片的温度控制，其控制该晶片和该卡盘之 间的热传递速率。
该顶部电极110是消耗零件，必须定期更换。在一个优选实施 方式中，该顶部电极110是提供有多个隔开的气体排出通道116的喷 头电极，其大小和分布适于提供处理气体，该处理气体被该电极激 发并且在该电极110下方的反应区域102内(图3)形成等离子。
该内部电才及120优选地是平面圆盘，从中央(未示)到外部边 纟彖121的厚度一致。通过水出口/入口连接件4吏水在冷却通道中循环。 由 一堆间隔的石英环组成的等离子限制环150围绕顶部电初UIO的 外部圆周。该限制环150的目的和功能是在反应器中产生压差并且 增加反应室壁和该等离子之间的电阻，由此将等离子限制在该上部 和下部电4及之间。
通过该顶板114中 一个或者多个通道将来自气体供应源的处理 气体提供到电极IIO。然后通过一个或者多个垂直隔开的的挡板和 经过该电才及110中的气体分配孔116的路径分配该气体，以将该处理 气体均匀地分散入反应区域102内。
该内部电极构件120的直径可以小于、等于或者大于4寺处理的 晶片，例如，如果该板是由单晶硅制成，可高达300mm，这是目前 可以获得的单晶硅的最大直径。为了适应处理300mm晶片，该外部
英寸。该外部电极构件130可以是连续构件(例如，多晶硅构件， 如环)，或分段的构件(例如，排列成环结构的2-6个分开的片段， 如单晶硅片段)。该内部电极构件120优选地包括多重气体通道116, 用于爿夸处理气体喷入该顶部电才及110下面的等离子反应室。
单晶石圭是用于该内部电4及构 <牛120和该外部电才及构件130的等 离子暴露表面的优选材料。高纯度单晶硅使得在等离子处理过程中 基片的污染最小，因为其l又向该反应室引入最小凄t量的不受欢迎的 成分并且在等离子处理过程中磨损平滑，由此使得微粒最少。可以 用作该顶部电极110等离子暴露表面的其他材料包括，例如，SiC、 SiN和AlN。
在构造中，该喷头电极组件100对于处理大的基片是足够大的， 如直径300mm的半导体晶片。对于300mm晶片，该顶部电极110直 径至少是300mm。然而，该喷头电极组件100的大小可以设定为处 理其他晶片尺寸或具有非圓形构造的基片。
图2示出图1的喷头电极组件的一部分的剖视图。如图2所示， 该喷头电才及组件100包4舌该内部电极120、该内部坤十垫构件124、该 外部电4及130、该外部电4及外部坤十垫构件132和该等离子限制环150。
该衬垫构件140是由该内部4十垫构件124和可选地外部衬垫构 件132组成。在这样的构造中，该内部电极构件120与该内部衬垫构 4牛124共同延伸，以及该外部电极构4牛130与该周围的^H"垫构件132 共同延伸。然而，该内部^)"垫构件124可以延伸超出该内部电才及构 件120从而可使用单个衬垫构件140 (图3)以支撑该内部电极构件120和该夕卜部电才及构4牛130。该内部电才及构4牛120和该外部电才及构4牛 130优选地利用弹性粘合材料160连接到该内部和外部村垫构件 124、 132。该内部衬垫构件124包括与该内部电极构件120的气体通 道116对准的气体通道126，用以将气体流输入该等离子处理室。内 部衬垫构件124的气体通道126的直径通常为大约0.04英寸，而该内 部电才及120的气体通道116的直径通常为大约0.025英寸。
该内部^j"垫构^牛124和外部坤于垫构4牛132优选i也由与用于在该
等离子处理室处理半导体基片的处理气体化学相容的材料制成，其 具有的热膨胀系数与该电极材料密切匹配，和/或导电且导热。可用 来制做该内部衬垫构件124的优选的材料包括，但不限于，石墨和 SiC。
该内部和该外部电才及120、 130可分别通过导热和导电弹'性粘合 材泮+160 (图3)连4妻到该内部斗于垫构件124和外部坤于垫构件132。该
部电才及IIO和该衬垫构件140之间相对移动。该粘合材料160还可以 在该内部和该外部电4及120、 130和该内部4于垫构件124和外部衬垫 构件132之间传递热和电能。在共有美国专利No. 6, 073， 577中描述 了使用弹性粘合材料160将电极组件100表面粘合起来，其通过引用 整体结合在这里。
该内部衬垫构件124和该外部衬垫构件132优选地利用适当的 紧固件连接到该热控制构件112，该紧固件可以是螺杆、螺栓等。 例如，螺栓(未示)可以插入该热控制构件112中的孔并拧入该衬 垫构件140中的螺紋孔中。该热控制构件112包括挠曲部分152并且 优选地由机器加工金属材料制成，如铝、铝合金等。该顶板114优 选i也由铝或者铝合金制成。等离子限制环150示为在该喷头电才及纟且 件100的夕卜面。在共有美国专利No.5，534,751描述了一个合适的等离
子限制组件，其包4舌垂直可调节的等离子限制环150,其通过引用 整体结合在这里。
图3示出该图2的喷头电极组件的一部分的剖视图，包括顶部电 才及IIO，其具有内部电极120、衬垫构件140和外部电极130。该内部 电才及120和该外部电才及130分别具有下部或等离子暴露表面123、 139,和上部或粘合表面125、 141。该4t垫构件140具有下部或粘合 表面127和上部或热控制表面116。如图3所示，将该弹性粘合材料 160施加并包含在该内部电极120的上部表面125、该外部电极130的
118中
可以预、知，该^H"垫构4牛140可以延伸超出该内部电才及120的外部 边缘121，从而可使用单个衬垫构件140替代如图2所示的内部衬垫 构件124和外部4于垫构件132。该内部电4及120的外部边^彖121通常是 垂直的，如图3所示。然而，可以预泮牛，该内部电才及120的外部边纟彖 121可具有非垂直的方位。
该外部电才及130具有内部边全彖131和外部边乡彖133。该外部电招^
外部电才及130的外部边纟彖133面向该等离子限制环150。该外部电招^ 130的内部边缘131和外部边缘133通常是垂直的。然而，可以认识 到，正如此处所描述的，该内部边^彖131和该外部边乡彖133可具有非
垂直的方4立。
如图3所示，该外部电极130的内部边乡彖131和外部边乡彖133可包 」括内部表面135和外部表面137，其朝向该外部电才及130的下部表面 139倾斜。该内部和外部表面135、 137连同该外部电极130的下部表
大的深度。该外部电才及130的内部表面135可以描述为台阶111，如在
共有美国专利No.6，824，627中描述的，其通过引用整体结合在这里。 提供该台阶111以控制等离子处理过程中在暴露的下部表面123、139 附近形成的等离子密度。该台阶111优选地大体排列在该下部电极的 边缘环(未示)上方并且设置为恰好在该晶片边缘的外侧。该内部
如图3所示，该粘合材料160或弹性粘合材并+通常施加在该内部 和外部电4及120、 130的上部或粘合表面125、 141和/或该^H"垫构件140 的下部或粘合表面127的至少一个上。在该粘合材料160施加到该粘 合表面125、 127、 141的至少一个上之后，可以组装这些零件从而 将这些粘合表面125、 127、 141压在一起。在上面描述的电4及110和 衬垫构件140的例子中，该电极110可以保持在固定装置中并且该固 定装置的塑料销可用来引导该衬垫构件140与该电极110精确接触。 开始，可用轻微的压力如手的压力来将弹性体或粘合材料160涂到 整个将要形成的连接处。在该弹性体或粘合材料160涂好后，在烘 焙该粘合剂过程中可向该电极110施加静态载荷。
该粘合剂可以在空气或者保护性气体环境中在环境温度或者 高温下烘焙。例如，该组件100可设置在烤炉中并且加热到低温以
描述的该顶部电4及110和该衬垫构件140的例子中，需要将温度保持 为寸氐于60。C，例如45。到50。C,持续适当的时间，例如3到5小时。 在烘六咅粘合剂以形成该弹性连接之后，冷却该iEH牛100并且去除该 遮蔽材冲+。进一步，取决于该组件运4于的需要，可执4于任何额外的 清除和/或进一步的制造步骤，如在真空炉中除气。
可以i人识到，通常，如图3所示，将这些粘合表面125、 127、 141 (即，该内部电才及120和该外部电才及130连同该内部衬垫构件124 和该外部衬垫构件132 )压在一起^吏得该弹性粘合材料160填充该内 部和外部电才及120、 130和该#于垫构件124之间的间隙或者空间118。
另夕卜，该粘合材料160通常部分i真充该内部电极120的内部边纟彖121 和该外部电极130的内部边^彖131之间的外部电极间隙129。然而， 该弹性粘合材料160暴露于直接等离子蚀刻同时受到由等离子产生 的自由基的攻击，会导致该弹性粘合材料160损坏和/或粘合剂损失， 以及铝(Al)球体孩t粒的生成。
在等离子处理过程中，该弹性体粘合的电极可以保持在高工作 温度、高功率密度和长RF时间。因此，具有如这里描述的喷头或电 极组件110的蚀刻工具广泛用于半导体晶片蚀刻工艺。这种类型电 极的广泛成功使用主要归因于这种电极具有导电性和高导热性。更 具体地，这些高传导性主要由于在该弹性粘合材料160中使用A1微 粒(其表现为微观的A1球)作为填充体(该填充体通常是由铝合金 制成的4分末状材料)，其统称为A14分末或A1J求体。然而，当该弹性 体或粘合材料160在晶片蚀刻过程中被等离子蚀刻光时，Al微粒不 可避免地,人该A1填充体脱落。结果，AH鼓粒会落入产 品晶片表面， 导致基于A1球体的缺陷。另外，已经发现A1球体缺陷很可能在相反 的蚀刻条件中形成，如先进的65nm蚀刻才支术，并且要求在蚀刻该晶 片中进行长时间的干洗。
通常，Al球体微粒是由等离子直接攻击该弹性体或粘合材料 160或者由等离子攻击该弹性体或粘合材料160生成的自由基所产 生的。在该粘合材料160的直接等离子攻击中，残留在该内部电核_
于这些残余物暴露于直4妻的线上等离子(direct inline plasma )而被 等离子蚀刻。或者，弹性粘合材料160的自由基攻击是由该弹性粘 合材料160受到由该等离子生成的自由基的攻击而产生的。然而， 这些自由基并不在这些等离子带电离子的方向上移动。另外，这些 自由基比这些离子的寿命更长。因此， 一旦其保持孤电子和能量， 自由基可随机地移动到任何地方。所以，该自由基具有很大的可能
性去攻击该弹性体或粘合材料160,导致粘合材料损失以及A1微粒 生成。
图4示出图3的外部电极130的一部分的剖-现图。如图4所示，该 外部电极130优选地由多个片,殳134组成，其中这些片l殳134利用弹 性粘合材并牛16(^皮此连4妾。该多个片l殳134允i午在该处理区域102中 进4亍的半导体基片处理过程中该外部电极130的膨月长。在处理过程 中，热量乂人该内部电极120和该外部电极130传递到该内部4寸垫构件 124和外部衬垫构件132，然后经由热传导传递到该顶板114。
图5示出图l的喷头电才及的一部分的剖碎见图，其所具有的弹性材 料粘合剂含有边缘排斥粘合剂(edge exclusion bond )。如图5所示， 精确分散的弹性粘合材料160被沉积在该内部和外部电极120、 130 的粘合表面125, 141和/或该4t垫构^f牛140的粘合表面127，并JU义 填充该内部和外部电4及120、 130和该衬垫构件140之间的间隙或空 间118的一部分。该津奇确分散的粘合材并+防止过多的粘合材料160 填充该外部电极间隙129。另外，可以认识到，不仅是该外部电极 间隙129没有弹性粘合材料160，而且在该外部电极间隙129 (包括 该内部和外部电才及120、 130的外部边桑彖121和内部边*彖131 )附近 的该内部电才及120以及该外部电才及130和该内部4十垫构件124的粘 合表面125、 141也没有过多的粘合材料160。
图6示出图5的喷头电极组件100的一部分的剖视图，其具有边 纟彖朝卜斥区i或粘合剂(edge exclusion zone band )。如图6所示,在该内 部电极120、该外部电极130和该衬垫构件140之间精确分散的弹性 粘合材料160,可避免弹性粘合材料160过多或溢出到该粘合区域外 部的区域或表面。在使用中，对于直径至少300mm的顶部电极110， 该粘合才才并牛160具有外部边^彖162,其if巨离该外部电极间隙129伊C选 为l到3mm，更优选为JI巨离该外部电才及间隙129约l到1.5mm。另夕卜， 可以预估，该粘合材料160的外部边缘162优选为距离该内部电极
120的夕卜部边纟彖121,以及i亥夕卜部电极130的内部边全彖131和夕卜部边纟彖 133，约l到3mm。另外，可以i人识到该粘合材料160的外部边^彖162 更优选地距离该内部电极130的外部边缘121以及该外部电极130的 内部边缘131和外部边缘133约l到1.5mm。
图7示出具有精确分散的弹性粘合材料160的内部电极120的一 部分的进一步实施方式的俯视图。如图7所示，该粘合材料160的外 部边缘162优选地距离该外部边缘121约l到3mm，更优选地距离该 内部电极120的外部边缘121大约l到1.5mm。
图8示出用于并奇确分散粘合材料160的单个或者多部分外部电 极130的一部分的俯视图，其中该粘合表面202是不规则形状。例如， 等离子反应器或室中的该外部电极130实际上通常是环形(即，环)， 具有通常不规则外形，不规则到该外部电极130的边缘131、 133彼 此不成直角并且也不互相平行的程度。因此，为了获得所需的边缘 排斥粘合剂，该粘合表面202可包4舌多个凹i亢200，用于容纳该弹性 粘合材冲+160的一部分。该多个凹坑200优选地策略性地i殳置在该粘 合表面202上，并且可以具有任何适当的形状和构造。该凹坑202在 构造上优选地以大约O. 1到1.0mm深度204下凹。然而，可以i人识到， 该凹坑202可具有任何合适的剖面构造。在该粘合过程中，该凹坑 202通过防止粘合材冲+160的外部边*彖162 (图7)相对于该电才及130 的外部边缘131延伸出所需位置来控制粘合材料160的外流。
图。如图9所示，该多个外部电极130包括下部或等离子暴露表面139 和上部或粘合表面141。该外部电4及130由多个片,殳134ia成，其中
该上部法兰136和下部法兰138互相重叠，以保护下面的粘合材料 160在等离子处理过程中免于沿视线(line of sight)暴露在等离子或
由等离子生成的自由基。可以认识到，每个片段134可包括一个法 兰136、 138或上部和下部法兰136、 138都包含。
^口图9所示，该上部法兰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。该下部法兰138包括对应的 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。 该上部垂直表面146、 149形成上部间隙153，该水平表面145、 148 形成7jc平间隙l52，以及该下部垂直表面144、 147形成下部间隙151。 该重叠的边纟彖136 、 138通过防止该粘合材料160免于沿 一见线暴露于 等离子或来自等离子的自由基，来保护该粘合材料160。如所示， 当组装时，该多部分外部电极130的粘合表面141和该外部衬垫构件 132的粘合表面127优选地利用弹性粘合材料160填充。然而，该粘 合材冲+16(H又〗叉部分i真充该上部间隙153，而留下该7K平间隙152和 下部间隙151没有粘合材冲+160。因此，在等离子处理过程中，该等 离子和自由基不能够攻击该粘合材料160，从而使得没有粘合材料 160损失或A1球体生成。
图IO示出图9的多部分外部电才及130的一部分的示图，在该上部 间隙153内包括该弹性粘合材料160。如图10所示，该外部电极130 是由多个片段134组成，每个具有上部法兰136和下部法兰138。该 上部法兰136和该下部法兰1384皮此重叠以<呆护该粘合材并+160免受 直接等离子攻击或免于生成由该等离子生成的自由基。如图10所 示，由于该下部间隙151和该上部间隙153互相不对准，该等离子和 来自该等离子的自由基不包括沿视线暴露于该粘合材料160。
图ll示出按照进一步实施方式，喷头电极组件100的一部分的 剖4见图。如图11所示，该顶部电极110包括内部电极120、内部衬垫 构件124、外部电极构件130和外部衬垫构件132。该内部电极120和 该外部电极130每个具有下部表面123、 139，其暴露于该等离子区 域(未示)。如图11所示，该弹性粘合材料160填充该内部电极120
的4'占合表面125和i亥内部4于垫才勾4牛124的津占合表面127的间隙，以及
表面143之间的间隙。该粘合材料160通常还填充该外部间隙129或 该内部电才及120和该外部电才及130之间的界面的一部分。该内部电核_ 120的外部边纟彖121通常是垂直的，如图11所示。
如图11所示，该外部电才及130的内部边全彖131包4舌下部法兰152, 其从该外部电极130的内部表面180突出。该下部法兰152包括水平 表面166，其从该外部电才及130的内部表面180且在该内部电才及120的 下部表面123的下方延伸。该下部法兰152还包括内部表面135,将 该水平表面166与该外部电极130的下部表面139连接。该下部法兰 152防止该等离子和来自该等离子的自由基在该外部间隙129内直 4妾到达该粘合材并牛160。
图12示出按照另一个实施方式，喷头电才及组件100的一部分的 剖4见图，在该内部电极120和该外部电极130之间的界面或外部间隙 129中具有互锁结构。如图12所示，该内部电极120具有下部法兰 156,以及该外部电4及130具有上部法兰154,其中该上部法兰158和 该下部法兰158互相重叠形成互锁构造。该上部法兰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。该下 部法兰156包括对应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。该重叠的法兰154、 156通过防止该粘合才才 料160沿^L线暴露于该等离子或来自该等离子的自由基来保护该粘 合材料160，其部分填充该外部间隙129的一部分。如图12所示，该 下部法兰156在该上部法兰154下面延伸。然而，可以i人识到，在其 他替代实施方式中，该外部电极130的法兰156可以在该内部电极 120的法兰154下面延伸。还可以i人识到在如图12所示的另 一替4戈实 施方式中，该外部电极130的下部垂直表面172可以延伸到该区域(未示)并且在i亥内部电极120的下部表面123下面形成台阶^)犬电拟^组件。
图13示出按照进一步实施方式，喷头电才及组件100的一部分的 剖视图，在该内部电极120和该外部电极130的界面或外部间隙129 中具有互锁结构。如图13所示，该内部电才及120i殳有下部法兰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。该外部电极130包括内部表面180、水平表面168和延伸到该 外部电极130的下部表面139的内部表面135。如所示，该外部电极 130的内部表面135和该下部表面139形成台阶lll ，其可提供该晶片 边缘(未示)的蚀刻速率均一性。
图14示出的剖视图的 一部分电极组件200按照另 一个实施方 式。该电才及纟且4牛200可以是内部电才及220和坤于垫构4牛230,或具有夕卜
分。如图14所示，可使用该衬垫构件230的粘合表面227内至少一个 粘合材并牛凹坑280将电才及227和衬垫构件230互相连接。每个该粘合 材泮+凹坑280包4舌一对垂直表面284和上部水平表面282。
在使用中，该粘合材料160可以是任何合适的弹性材料。该粘 合材料160设置入该凹坑280中，该衬垫构件230压在该电极220的粘 合表面225上。测量弹性粘合材料160的量，并且将其设置入该凹坑 280中从而该衬垫构件230的粘合表面227和该电极220的粘合表面 2254皮此接触形成密封，其防止该弹性或粘合材料160扩张到该至少 一个凹坑280的夕卜面。
图15示出按照进一步实施方式，电极组件200的一部分的剖—见 图。如图15所示，该衬垫构件230具有至少一个垫片281,其在热循 环过程中在该衬垫构件230和该电极220之间保持有P艮的距离或间 隙283。该至少一个垫片281优选地是铝线、杆、杆或金属丝网，或
其^f也合适的材料。该至少一个垫片281还通过在该内部和外部电招^ 220粘合表面和该衬垫构件230之间保持有限的距离或间隙283来防
的微粒生成。
图16示出按照另一个实施方式，电极组件200的一部分的剖祸L 图。如图16所示，该电极220包括凸台290,其容纳于该衬垫构件230 内的凹坑292中。该凸台290包括该电极220的粘合表面225延伸的一 对垂直表面296和上部表面294。该凹》亢292包4舌下部表面298和一对 垂直表面299。如图16所示，该弹性粘合材料160施加在该凹坑292 内和该凸台290的顶部。这提供弹性连接，其在等离子处理过程中 不暴露于该等离子或由该等离子生成的自由基。另外，该粘合材料
间引入间隙或空间297。
图17示出按照另一个实施方式，电极组件300的一部分的剖牙见 图。该电才及组件300可以是内部电极220和4t垫构件230，或具有外
分。如图17所示，该电极220包括凹坑310，用于容纳粘合材料160。 该凹》亢310包4舌下部表面318和一对垂直表面312。该凹》亢310可还包 括外部凹槽320，其包括下部表面314和内部垂直表面316，其从该 下部表面314延伸到该凹i亢310的下部表面318。该外部凹槽320作为 在该互锁构件的边缘的容器以接收任何由于弹性粘合材料非均匀 分散而导致的过多弹性体或粘合材料160。或者，如果该电极组件 300是外部电才及环，该外部电才及环将包4舌内部和外部凹槽320。
已经根据优选的实施方式描述了本发明。然而，对于本领域的 技术人员来说，显而易见，以不同于上述方式将本发明实现为具体 的形式而不背离本发明的精神是可能的。该优选实施方式是说明性 的，并且不应当认为是以任何方式限制。本发明的范围是由所附权 利要求给出的，而不是前面的描述，并且意图是将落入这些权利要 求范围内的全部变化和等同方式包含在这里。
权利要求
1. 一种用于在半导体基片处理中使用的等离子反应室的电极组件，包括:衬垫构件，其具有粘合表面；内部电极，其具有在一侧的下部表面和在另一侧的粘合表面；外部电极，其具有在一侧的下部表面和在另一侧的粘合表面；和其中，该电极的至少一个设有法兰，其在另一个电极的该下部表面的至少一部分下面延伸。
2. 根据权利要求1所述的电极组件，其中该法兰在该内部电极上 并且在该外部电4及的下部表面下面延伸。
3. 根据权利要求1所述的电极组件，其中该法兰在该外部电极上 并且在该内部电极的下部表面下面延伸。
4. 根据权利要求1所述的电极组件，其中每个该电极包括法兰， 以及该外部电4及的法兰在该内部电极的法兰下面延伸。
5. 根据权利要求1所述的电极组件，其中每个该电极包括法兰， 以及该内部电才及的法兰在该外部电才及的法兰下面延伸。
6. 根据权利要求3所述的电极组件，其中该外部电极的内部表面 包括斜面，其从该法兰延伸到该外部电极的下部表面。
7. 才艮才居4又利要求1所述的电招j且4牛，其中该外部电极包4舌多个片 段，形成外部电极环，并且在该多个片段的每个的界面具有重 叠表面。
8. 根据权利要求7所述的电极組件，其中该多个片段的每个的界 面进一步包4舌上部法兰和下部法兰。
9. 根据权利要求1所述的电极组件，进一步包含该内部和外部电 极的粘合表面和该衬垫构件之间的粘合材料，以及其中该至少 一个法兰消除了从等离子区域到该粘合材料的视线。
10. 根据权利要求1所述的电极组件，其中该衬垫构件包括内部衬 垫构件和外部衬垫构件，以及进一步，其中该粘合表面是共同 延伸的。
11. 根据权利要求1所述的电极组件，其中该内部电极和该外部电 才及由-圭制成。
12. 根据权利要求1所述的电极组件，其中该衬垫构件是由石墨制成。
13. —种对于在半导体基片处理中使用的等离子反应室有用的电 极组件，包括具有粘合表面的衬垫构件，该衬垫构件具有至少一个凹 坑，用于容納粘合材料；电才及，其具有在一側的下部表面和在另一側的粘合表面；以及其中该粘合材料限制于该至少 一 个凹坑。
14. #4居4又利要求13戶斤述的电极会J/f牛，其中该电极具有凸台，适 于容纳在该衬垫构件的凹坑内。
15. —种电极组件，进一步包4舌具有粘合表面的4t垫构件，该碎t垫构件具有至少一个凹 坑，用于容纳粘合材料；电极，其具有在一側的下部表面和在另一侧的粘合表面； 至少一个垫片，以在该衬垫构件的粘合表面和该电才及之 间保持间隙；以及粘合材料，其在该4t垫构件的粘合表面和该电极之间。
16. —种用于在半导体基片处理中使用的等离子反应室的电极组 件，包括具有粘合表面的衬垫构件；电才及，其具有在一侧的下部表面和在另一侧的粘合表面；以及其中该电极具有凹坑以用于容纳粘合材料，以及外部凹 槽，以接收过多的粘合材料。
17. 根据权利要求16所述的电极组件，其中该电极是外部电极环， 并且该凹坑包括内部凹槽和外部凹槽，以接收过多的粘合材 料。
18. —种用于在基片处理中使用的等离子反应室的电极组件，包 括具有粘合表面的衬垫构件； 夕卜部电才及多不，其具有在一4则的下部表面和在另一,'J的粘合表面；以及其中该外部电极的粘合表面包括多个凹坑。
19. 一种制造用于在半导体基片处理中使用的等离子反应室的电 才及组件的方法，包括提供具有粘合表面的衬垫构件；提供内部电极，其具有在一侧的下部表面和在另一侧的 津占合表面；以及将粘合材料施加到该内部电极和该衬垫构件的粘合表 面，其中该粘合材料的边^彖延伸到该内部电才及的外部边缘的 1.0到3.0mm内。
20. 4艮才居4又利要求19所述的方法，进一步包4舌具有在一侧的下部 表面和在另 一側的粘合表面的外部电极，以及具有粘合表面的 外部衬垫构件，其中粘合材料的边缘延伸到该外部电极的外部边缘的1.0到3.0mm内，使得在该内部电极的外部边缘和该 外部电极的内部边缘之间的界面中没有粘合材料。
21. 根据权利要求20所述的方法，其中该粘合材料是从该内部电 才及的外部边纟彖1.0到1.5mm内。
全文摘要
一种用于半导体基片处理的等离子反应室的电极组件，其包含具有粘合表面的衬垫构件，具有在一侧的下部表面和在另一侧的粘合表面的内部电极，以及具有在一侧的下部表面和在另一侧的粘合表面的外部电极。至少一个上述电极具有法兰，该法兰在另一个电极的该下部表面的至少一部分下面延伸。
文档编号H01L21/461GK101385127SQ200780005363
公开日2009年3月11日 申请日期2007年2月5日 优先权日2006年2月13日
发明者任大星, 埃里克·伦茨, 恩里科·马尼, 雷恩·周 申请人:朗姆研究公司