用于优化的等离子室接地电极总成的设备制造技术

公开一种配置为为等离子处理系统的等离子处理室提供接地路径的电极总成。该设备包括配置为暴露于等离子的电极。该设备还包括设置在该电极上面的加热板，其中该加热板配置为加热该电极。该设备进一步包括设在该加热板上面的冷却板，其中该冷却板配置为冷却该电极。该设备还包括等离子室盖，配置为将等离子限制在该等离子室中，其中该等离子室盖包括接地。该设备进一步包括夹紧环，配置为将该电极、该加热板和该冷却板固定到该等离子室盖，该夹紧环进一步配置为提供从电极到室盖的接地路径。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及基片制造工艺，更具体地，涉及用于优化的 等离子室电极总成的设备。
技术介绍
在基片，例如半导体基片或玻璃面板(如在平面显示器制造中 所使用)的处理过程中，往往使用到等离子。例如，作为基片处理 的一部分，将基片分为多个模片或者矩形区域，其中每个将会成为 集成电路。然后，将在一系列步骤中处理基片，在这些步骤中有选择地去除(蚀刻)和沉积材料。将晶体管门关键尺寸(CD )控制在 几个纳米的数量级是最优先的，因为目标门长度的每个纳米的偏差 会直接影响到这些装置的运行速度和/或运转性能。在一个示例性的等离子工艺中，在蚀刻之前在基片上涂上石更化的感光剂(如，光刻力交掩才莫)。然后有选才奪地去除该^更4b的感光剂的多个区域，导致下面的暴露出来。然后将基片i殳在该等离子处理 室中称为卡盘的(例如，单极、双极电极、机械的等)基片支撑件 上。然后将一组适当的等离子气体流入该室，并激发形成等离子以 蚀刻具有特定几何图案的暴露的基片区域。现在参考图l,示出电容耦合等离子处理系统的简图。通常，在接地电极106和供电的下部电极(卡盘)105之间保持等离子。第一RF发生器134产生等离子并且控制等离子密度，而第二RF发生器 138产生偏置RF,通常用来控制DC偏置以及离子轰击能量。进一 步连接到源RF发生器134和偏置RF发生器138的是匹配网 络136，其试图将RF功率源的阻抗与等离子110匹配。此夕卜，为了获 得需要的压力以保持等离子IIO，通常是用泵lll来将空气/人等离子 室102排出。另外，可凭4昔限制环103将等离子110限制在卡盘105和 接地电4及106之间，该限制环103可控制等离子110内的压力。通过 去除限制环103可以增加和减少两个邻近限制环之间的间距或间 隙，通常通过利用凸4仑环来完成。气体分配系统122通常由一些包 含等离子处理气体的气并瓦组成(例如，C4F8、 C4F6、 CHF3、 CH2F3、 CF4、 HBr、 CH3F、 C2F4、 N2, 02、 Ar、 Xe、 He、 H2、 NH3、 SF6、 BCI3、 Cl2、 WF6等)。通常，为了获得整个基片表面基本上均勻的蚀刻剂气体分配， 接地电极通常包括穿孔或小孔，形成喷头结构，等离子气体可通过 其进入等离子室。在一般的构造中，电极总成通常包括室盖(为了 在该等离子室中牢固地连接电极组件)，冷却板和加热4反(为了防 止等离子气体反应穿孔或小孔中发生)，背板(为了将电极与加热 一反和冷却^反绝^象，同时仍留出该加热^反、冷却^反和该^妄;也电才及之间的热传递路径)，以及接地电极自身(为了将等离子气体分布到整 个基片表面，并且为通电电极提供RF返回接地路径)。现在参考图2，示出一般的电极总成结构的简图。室盖212通常 配置为与该等离子室紧密配合以保持用于等离子处理的基本上真 空的环境。通常，室盖212包括顶板212b和环形一庄212a，该环形斗庄 突入该等离子室(未示)并且提供环形表面，冷却板208或加热一反 206可连接到该表面上。环形桩212a进一步被凹槽围绕(由环形桩 212a和顶4反212b限定)，其中通常凹槽内"i殳有垫圈214。在一种结构 中，电才及分总成(依次包括冷却板208、力口热才反206、背^反204和接地电极202 )利用第 一组金属紧固件组装成或者层叠为单体结构， 然后作为 一个单元利用第二组金属紧固件连4妄到环形状212a ，以组 装该电一及总成。冷却板208由冷却系统通过冷却，该冷却板系统通过该冷却板208内的空腔循环流体。另外，该流体可以是液体(例如，水等)或者气体 (例如，空气等)。液体或者空气可以是水冷的以产生更好的冷却 效果并且可以循环以得到更高的效率。这个流体转而通过一组管道 泵到外部热对流源，如热交换器，然后返回到该卡盘。加热板206 通常包括一组电阻元件，当向这组元件提供电流时，这些元件输出 热量。与冷却板208相结合，加热板206允许等离子气体温度保持在 制法参数内，从而大体上维持蚀刻质量和基片产量。背板204通常 由石墨制成，背板大体上提供纵贯接地电极202的温度均一性。然而，背板204通常由相对软的材料制成(例如，石墨等)。因 此，为了与螺纹金属紧固件正确地配合，往往需要螺旋线圈插入物。 螺旋线圈通常是内螺紋插入物，用于在任何可能造成螺紋损伤的装 备中产生更强的螺紋。然而，使用具有不同热膨月长率的不同才才并+由 于其反复受热和冷却可能导致在电极总成中形成缺陷。热膨胀系数 (a)通常定义为温度每升高一个单位，长度上的分数增加。确切 的定义依赖于是在精确的温度(实际的a)上指定或者是在温度范 围内(平均a)指定。前者可能与长度-温度图的切线的斜率有关， 而后者可能取决于这个曲线上两点之间弦的斜率。通常，该电才及总成的金属部分(例如，冷却板208、加热板206、 螺栓等)具有一般比该电极总成的非金属部分(例如，背板等)更 高的a。例如，与具有较小a (例如6.5x 1(r6K-1)的石墨(一般用于 背板204)相比，铝(一般用于冷却板208、加热板206、 接地电极 202、金属紧固件等中)通常具有相对大的a (例如，ZS.lxlO-6K-1 )。 即，温度每增加一个单位，铝的膨胀可高达石墨的四倍。然而，利用金属紧固件将电极总成组装为单体结构，该金属紧固件贯穿多个 不同的部件(例如，冷却板、加热板、背^反、接地电才及等)，并因 此具有最小的在组件之间的横向和纵向运动。因此，温度的反复循环会对背板204施压并因此损坏背板，并因此产生石墨孩i粒，其会 污染等离子室。通常，横轴平行于基片表面，而纵轴垂直于基片表 面。另外，在电极分总成中使用金属紧固件也会增加电弧》文电的可 能。电弧通常是高功率密度短电路，其具有微型爆炸的效果。当电 弧发生在目标材并午或者室固定装置的表面或者在表面附近时，会造 成重大的损害，如局部融化。等离子电弧通常是由低等离子阻抗导 致的，其产生稳、定增加的电流。如果这个电阻足够^氐，那么电流^)夺 无限增加(仅受到电源和阻抗的限制)，进而产生短3各，其中发生 全部能量转移。这个会导致对基片以及等离子室的损伤。例如，因 为RF电荷从通电电极向接地电极排走，次级放电会发生于金属紧固 件，特别是跨过穿孔或小孔。此外，大量的金属紧固件也使得组装、对准、替换和/或安装电 极分总成出现问题。例如，紧固件公差可能相对紧密(例如，1/1000" 英寸等)。然而，在电极总成重复地暴露于等离子和/或温度循环之 后，实际的公差会减小(公差收缩)。例如，污染物会才齐进螺旋线 圈，或者紧固件孔尺寸减少等。所以，在不^吏用多个工具的情况下 (例如，螺丝刀，《垂子，楔子等)，难以以安全的方式去除电才及总 成而不造成对电极总成本身的损坏。例如，石墨是相对脆的材料。 然而，如果需要使用锤子从背板取出冷却板或加热板，会对石墨造 成极大损害。另夕卜，由于大多数通用的电极总成通常不包括专门的RF返回路 径，所以接地的电气特性会在接连的基片和交替的制法之间变化， 取决于电极总成磨损或者所使用的等离子气体的电特性。通常，在 电极总成中使用的大部分材料是导电的。然而，确切的接地返回路 径会发生物理上的转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电极总成，配置为为等离子处理系统的等离子处理室提供接地路径，包括：　电极，配置为暴露于等离子；　加热板，设在所述电极上面，其中所述加热板配置为加热所述电极；　冷却板，设在所述加热板上面，其中所述冷却板配置为冷却所述电极；　等离子室盖，配置为将所述等离子限制在所述等离子室中，其中所述等离子室盖包括接地；　夹紧环，配置为将所述电极、所述加热板和所述冷却板固定到所述等离子室盖，所述夹紧环进一步配置为提供从所述电极到所述室盖的所述接地路径。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿诺德霍洛坚科，安瓦尔侯赛因，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]