等离子加工系统中的改进的上电极板的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于等离子加工系统的改进的上电极，其中，与上组件耦合的电极板的设计和制造可以在基本上对电极板造成最小腐蚀的条件下便利地提供加工气体的气体注入。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于等离子加工系统的改进的构件，更具体地，涉及在引入加工气体的等离子加工系统中使用的上电极。
技术介绍
在半导体工业中的集成电路(IC)的制造中，一般在等离子体反应器内用等离子产生和辅助产生从衬底上去除材料或在衬底上沉积材料所必须的表面化学反应。通常地，通过在真空条件下将电子加热到具有足以维持与所施加的生产气体之间的电离碰撞的能量，在等离子体反应器中形成等离子体。并且，被加热的电子可以具有足以维持分解碰撞的能量，因此，选择预定条件(即，加工室压力、气体流速等)下的特定气体组，以产生适于加工室内进行的特定工艺(即，从衬底上去除材料的蚀刻工艺和将材料添加到材料上的沉积工艺)的带电物质组或化学反应物质组。虽然要在衬底表面上完成等离子加工系统的功能(即，材料蚀刻、材料沉积等)必须形成带电物质(离子等)组或化学反应物质组，但加工室内部的其它构件表面暴露于物理和化学活性等离子中，并同时受到腐蚀。等离子加工系统中的暴露构件的腐蚀会导致等离子加工性能逐渐劣化并最终使系统彻底失效。为了减少由于暴露于加工等离子体中而受到的损害，用保护性的阻挡层涂敷可能会暴露于加工等离子中的等离子加工系统的构件。例如，可以将由铝制成的构件阳极化，以产生更加耐受等离子的氧化铝的表面层。在另一例子中，可以将由硅、石英、氧化铝、碳或碳化硅等制成的可消耗或可替换的构件插入加工室内，以保护如果频繁更换成本会更高的较贵重的构件的表面。并且，所选择的表面材料要能减少将有害污染物、杂质等引入加工等离子中或在衬底上形成的器件中。在两种情况下，由于保护性阻挡层的完整性或保护性阻挡层的制造的完整性问题而导致的保护性涂层的不可避免的失效，以及可替换构件的可消耗的性质，都要求对等离子加工系统进行频繁的维护。这种频繁的维护会产生与等离子加工停机和新装等离子加工室构件相关的成本，这种成本可能会过高。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于等离子加工系统的改进的上电极，其中，上电极的设计和制造可以便利地克服上述缺点。本专利技术的目的在于提供一种被配置为与等离子加工系统的上组件耦合的电极板，该电极板包括用于将电极板耦合到上组件上的第一表面；与第一表面相对、包含被配置为面对等离子加工系统中的加工等离子的等离子表面和用于与等离子加工系统匹配的匹配表面的第二表面；和周缘。电极板还包括一个或多个气体注入孔，其中各个气体注入孔包含用于接收加工气体的入口区域和用于将加工气体与等离子加工系统耦合的出口区域，该出口区域包含注入表面。电极板还包括多个用于为了将电极板固定到上组件上而接收固定器件的固定接收件。电极板还包括与第一表面耦合、被配置为接收加工气体、并被配置为将加工气体分配到一个或多个气体注入孔的压气空腔。电极板还包括与电极板的第一表面耦合、并被配置为用上组件密封电极板的第一密封特征部分。电极板还包括诊断端口、和与电极板的第一表面耦合并被配置为用上组件密封诊断端口的第二密封特征部分。诊断端口可以包含入口空腔和包含内表面的出口通孔。电极板还包括在面对加工等离子的电极板的多个暴露表面上形成的保护性阻挡层。本专利技术的另一目的在于，电极板的多个暴露表面可以包含电极板的第二表面的等离子表面。另外，暴露表面还可以包含一个或多个气体注入孔中的出口区域的注入表面和诊断端口中的出口通孔的内表面。本专利技术提供一种等离子加工系统中的电极板的制造方法，该方法包括以下步骤制造电极板；阳极化电极板，以在电极板上形成表面阳极化层；加工电极板上的暴露表面，以去除表面阳极化层；以及在暴露表面上形成保护性阻挡层。本专利技术也可以选择性地包括加工除压气空腔、第一密封特征部分和第二密封特征部分以外的电极板的第一表面的步骤。本专利技术提供另一种等离子加工系统中的电极板的制造方法，该制造方法包括以下步骤制造电极板；遮住电极板上的暴露表面，以防止形成表面阳极化层；阳极化电极板，以在电极板上形成表面阳极化层；露出暴露表面；以及在暴露表面上形成保护性阻挡层。本专利技术还可以选择性地包括遮住其它非暴露的表面(例如，除压气空腔、第一密封特征部分和第二密封特征部分以外的电极板的第一表面)的步骤。本专利技术提供另一种等离子加工系统中的上电极用的电极板的制造方法，该制造方法包括以下步骤制造电极板；在暴露表面上形成保护性阻挡层。本专利技术还可以包括将用于制备接收保护性阻挡层的暴露表面的加工工艺和遮住工艺组合的步骤、和随后在暴露表面上形成保护性阻挡层的步骤。例如，可以在阳极化前遮住两个暴露表面，并且可以在阳极化之后加工两个表面，以产生其上形成保护性阻挡层的四个暴露表面。附图说明通过以下详细说明并结合以下附图，本专利技术的这些和其它优点将变得更加明显且更加易于理解。图1是包括包含根据本专利技术的实施例的电极板的上电极的等离子加工系统的简化框图；图2是根据本专利技术的实施例的用于等离子加工系统的电极板的平面图；图3是根据本专利技术的实施例的用于等离子加工系统的电极板的断面图；图4是根据本专利技术的实施例的用于等离子加工系统的电极板的匹配表面和等离子表面的剖视图；图5是根据本专利技术的实施例的用于等离子加工系统的电极板中的气体注入孔的剖视图；图6是根据本专利技术的实施例的用于等离子加工系统的电极板中的诊断端口的出口通孔的剖视图；图7表示根据本专利技术的实施例的用于等离子加工系统的电极板的加工方法； 图8表示根据本专利技术的另一实施例的用于等离子加工系统的电极板的制造方法；图9表示根据本专利技术的另一实施例的用于等离子加工系统的电极板的制造方法。具体实施例方式根据本专利技术的实施例，图1示出等离子加工系统1，该等离子加工系统包括等离子加工室10、上组件20、电极板24、用于支撑衬底35的衬底支持器30、和与真空泵(未示出)耦合以向等离子加工室内提供低压空气11的泵送管道40。等离子加工室10可以便于在邻近衬底35的加工空间12中形成加工等离子。等离子加工系统1可以加工各种衬底(即，200mm衬底、300mm衬底或更大的衬底)。在示例性实施例中，上组件20可以包括盖子、气体注入组件、和上电极阻抗匹配网络中的至少一个。例如，电极板24可以与RF源耦合，并便于等离子加工系统1的上电极的工作。在另一替代性实施例中，上组件20包括盖子和电极板24，其中电极板24保持为与等离子加工室10的电势相等的电势。例如，等离子加工室10、上组件20和电极板24可以电连接到地电位，并便于等离子加工系统1的上电极的工作。例如，等离子加工室10还可以包括用于保护等离子加工室10使其不受加工空间12中的加工等离子冲击的沉积罩14和光学观察口16。光学观察口16可以包含与光学窗口沉积罩18的后面耦合的光学窗口17，并且光学窗缘(flange)19可以配置为将光学窗口17耦合到光学窗口沉积罩18上。可以在光学窗缘19和光学窗口17之间、光学窗口17和光学窗口沉积罩18之间、以及光学窗口沉积罩18和等离子加工室10之间，设置诸如O形环的密封构件。光学窗口沉积罩18可以穿过沉积罩14中的开口70。例如，光学观察口16可以监视加工空间12中的加工等离子的光发射情况。衬底支持器30还可以例如包括由波纹管(bellows)52围绕的垂直位移装置50，该波纹管与衬底支持器30和等离子加工室10耦合，并且被配置为密封垂直位移装置50使其不受等离子加工室本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于等离子加工系统的上电极，该上电极包括：电极板，该电极板包含用于将所述电极板耦合到上组件的第一表面、包含被配置为面对所述等离子加工中的加工空间的等离子表面和用于将所述电极板与所述等离子加工系统匹配的匹配表面的第二表面、周缘、和 与所述第一表面和所述第二表面耦合并被配置为将加工气体耦合到所述加工空间的一个或多个气体注入孔；和耦合到所述电极板的多个暴露表面上的保护性阻挡层，所述暴露表面包含所述等离子表面。

【技术特征摘要】
US 2002-9-30 10/259,7571.一种用于等离子加工系统的上电极，该上电极包括电极板，该电极板包含用于将所述电极板耦合到上组件的第一表面、包含被配置为面对所述等离子加工中的加工空间的等离子表面和用于将所述电极板与所述等离子加工系统匹配的匹配表面的第二表面、周缘、和与所述第一表面和所述第二表面耦合并被配置为将加工气体耦合到所述加工空间的一个或多个气体注入孔；和耦合到所述电极板的多个暴露表面上的保护性阻挡层，所述暴露表面包含所述等离子表面。2.根据权利要求1的上电极，其特征在于，所述电极板还包括与所述第一表面耦合、被配置为接收所述加工气体、并被配置为将所述加工气体分配到一个或多个气体注入孔的压气空腔。3.根据权利要求1的上电极，其特征在于，所述电极板还包括与所述第一表面耦合并被配置为将所述电极板密封到所述上组件的第一密封特征部分。4.根据权利要求1的上电极，其特征在于，所述电极板还包括用于将诊断系统耦合到所述等离子加工系统的诊断端口和用于将所述诊断端口密封到所述上组件上的第二密封特征部分。5.根据权利要求1的上电极，其特征在于，所述保护性阻挡层包含含有第III族元素和镧系元素中的至少一个的化合物。6.根据权利要求5的上电极，其特征在于，所述第III族元素包含钇、钪和镧中的至少一个。7.根据权利要求5的上电极，其特征在于，所述镧系元素包含铈、镝和铕中的至少一个。8.根据权利要求1的上电极，其特征在于，所述保护性阻挡层包含氧化钇(Y2O3)、Sc2O3、Sc2F3、YF3、La2O3、CeO2、Eu2O3和DyO3中的至少一个。9.根据权利要求1的上电极，其特征在于，所述气体注入孔包含入口区域和出口区域，其中所述出口区域包含注入表面。10.根据权利要求1的上电极，其特征在于，所述诊断端口包含入口空腔和出口通孔，其中所述出口通孔包含内表面。11.根据权利要求9的上电极，其特征在于，所述保护性阻挡层与所述气体注入孔的注入表面耦合。12.根据权利要求10的上电极，其特征在于，所述保护性阻挡层与所述固定接收件的所述内表面耦合。13.根据权利要求1的上电极，其特征在于，所述保护性阻挡层包含最小厚度，并且所述最小厚度沿所述暴露表面的至少一个是恒定值。14.根据权利要求1的上电极，其特征在于，所述保护性阻挡层包含可变厚度，所述可变厚度的范围为0.5～500微米。15.根据权利要求1的上电极，其特征在于，至少一个气体注入孔的直径为至少0.1mm。16.根据权利要求1的上电极，其特征在于，至少一个气体注入孔的长度为至少1.0mm。17.根据权利要求9的上电极，其特征在于，所述暴露表面还包含所述一个或多个气体注入孔的所述注入表面。18.根据权利要求10的上电极，其特征在于，所述暴露表面还包含所述诊断端口的所述内表面。19.根据权利要求1的上电极，其特征在于，所述电极板还包含金属。20.根据权利要求19的上电极，其特征在于，所述金属包含铝。21.根据权利要求1的上电极，其特征在于，所述第一表面包含阳极化层。22.根据权利要求1的上电极，其特征在于，所述压气空腔包含阳极化层。23.根据权利要求1的上电极，其特征在于，所述匹配表面包含金属表面。24.一种用于等离子加工系统的电极板的制造方法，该方法包括以下步骤制造所述电极板，该电极板包含用于将所述电极板耦合到上组件的第一表面、包含被配置为面对所述等离子加工中的加工空间的等离子表面和用于将所述电极板与所述等离子加工系统匹配的匹配表面的第二表面、所述电极板的周缘、和与所述第一表面和所述第二表面耦合并被配置为将加工气体耦合到所述加工空间的一个或多个气体注入孔；和在多个暴露表面上形成保护性阻挡层，所述暴露表面包含所述等离子表面。25.根据权利要求24的电极板的制造方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤阳极化所述电极板，以在所述电极板上形成阳极化层；以及加工所述电极板上的所述暴露表面，以在所述暴露表面上形成所述保护性阻挡层之前去除所述表面阳极化层。26.根据权利要求24的电极板的制造方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤遮住所述电极板上的所述暴露表面；阳极化所述电极板，以在所述电极板上形成表面阳极化层；和在所述暴露表面上形成所述保护性阻挡层之前，露出所述暴露表面。27.根据权利要求24的电极板的制造方法，其特征在于，所述制造方法包含机械加工、铸造、抛光、锻造和研磨中的至少一种。28.根据权利要求24的电极板的制造方法，其特征在于，所述形成所述保护性阻挡层的步骤还包括抛光所述暴露表面的至少一个上的所述保护性阻挡层。29.根据权利要求24的电极板的制造方法，其特征在于，所述电极板还包含与所述第一表面耦合、被配置为接收所述加工气体、并被配置为将所述加工气体分配到一个或多个气体注入孔的压气空腔。30.根据权利要求24的电极板的制造方法，其特征在于，所述电极板还包括与所述第一表面耦合并被配置为将所述电极板密封到所述上组件的第一密封特征部分。31.根据权利要求24的电极板的制造方法，其特征在于，所述电极板还包括用于将诊断系统耦合到所述等离子加工系统的诊断端口和用于将所述诊断端口密封到所述上组件的第二密封特征部分。32.根据权利要求24的电极板的制造方法，其特征在于，所述气体注入孔包含入口区域和出口区域，其中所述出口区域包含注入表面。33.根据权利要求31的电极板的制造方法，其特征在于，所述诊断端口包含入口空腔、出口通孔，其中所述出口通孔包含内表面。34.根据权利要求32的电极板的制造方法，其特征在于，所述暴露表面还包含所述一个或多个气体注入孔的所述注入表面。35.根据权利要求33的电极板的制造方法，其特征在于，所述暴露表面还包含所述诊断端口的所述内表面。36.根据权利要求24的电极板的制造方法，其特征在于，所述电极板还包含金属。37.根据权利要求36的电极板的制造方法，其特征在于，所述金属包含铝。38.根据权利要求24的电极板的制造方法，其特征在于，所述保护性阻挡层包含含有第III族元素和镧系元素中的至少一个的化合物。39.根据权利要求38的电极板的制造方法，其特征在于，所述第III族元素包含钇、钪和镧中的至少一个。40.根据权利要求38的电极板的制造方法，其特征在于，所述镧系元素包含铈、镝和铕中的至少一个。41.根据权利要求24的电极板的制造方法，其特征在于，所述保护性阻挡层包含氧化钇(Y2O3)、Sc2O3、Sc2F3、YF3、La2O3、CeO2、Eu2O3和DyO3中的至少一个。42.根据权利要求24的电极板的制造方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：三枝秀仁，高濑均，三桥康至，中山博之，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]