專利名稱：用于半導(dǎo)體處理室的室襯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及半導(dǎo)體制造，并特別涉及應(yīng)用于半導(dǎo)體處理室的室襯。
在半導(dǎo)體制造中，等離子蝕刻通常用于蝕刻電導(dǎo)體及絕緣材料。等離子蝕刻的一個(gè)問題是當(dāng)許多晶片在室內(nèi)處理時(shí)，經(jīng)過一段時(shí)間，在處理室的壁上會(huì)生成薄膜。這種薄膜累積物可造成兩個(gè)方面問題中的每一種。第一，薄膜可使壁面剝落并把顆粒摻入到室內(nèi)。由于集成電路裝置的器件尺寸繼續(xù)減小，處理過程中允許該顆粒存在的程度急劇地下降。因此，處理期間避免出現(xiàn)顆粒變得更加重要了。第二，薄膜可改變射頻接地路徑并因此影響所獲得的晶片。不希望發(fā)生這些情況中的任一種，并給出了需要對(duì)處理室進(jìn)行濕式清潔操作的信息，在這種操作中物理地擦凈處理室的壁面以除去薄膜累積物。
在商業(yè)的半導(dǎo)體制造中，處理室的濕式清潔法不是首選的，因?yàn)樗栌秒x線處理模式而因此降低了生產(chǎn)量。在為避免濕式清潔需求的努力中，一些處理室采用了襯來保護(hù)處理室的壁面。襯的應(yīng)用是有利的，因?yàn)楫?dāng)薄膜累積物出現(xiàn)在壁上時(shí)，襯可以最短的停工時(shí)間容易地被替換。
通常圓柱形襯被應(yīng)用在處理室內(nèi)，但是，至少具有兩個(gè)主要缺點(diǎn)。第一個(gè)缺點(diǎn)是這種襯整個(gè)地位于真空中，因?yàn)檎婵罩械臒醾鲗?dǎo)差而缺乏充分的熱聯(lián)系。結(jié)果，當(dāng)射頻電源循環(huán)地開和關(guān)時(shí)，襯的溫度顯著地波動(dòng)。這種溫度波動(dòng)導(dǎo)致晶片處理中所不希望的變化。第二個(gè)缺點(diǎn)是難于在真空中做到與襯進(jìn)行電連接，這種連接可提供滿意的射頻接地返回路徑。通常為此目的使用的材料，例如不銹鋼螺釘、銅條帶及銅鈹合金指針，因?yàn)樗鼈儾荒茉谔幚硎覂?nèi)與活性材料共存，即等離子化學(xué)作用，所以會(huì)在晶片上產(chǎn)生污染。
從上述觀點(diǎn)看，需要一種用于半導(dǎo)體處理室的室襯，它能提供熱穩(wěn)定性，充分的射頻接地返回路徑以及具有最短停工時(shí)間的可操作性。
概括地講，本發(fā)明通過提供一種上室襯滿足了這一需求，該襯的結(jié)構(gòu)能提供熱穩(wěn)定性，格柵設(shè)計(jì)起到射頻接地返回路徑作用，并為清潔而易于移去。本發(fā)明還提供了一種半導(dǎo)體制造用的處理室，該處理室含有本發(fā)明的上室襯。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于半導(dǎo)體制造的處理室。該處理室含有具有內(nèi)表面的外殼，內(nèi)表面構(gòu)成一個(gè)室，在處理半導(dǎo)體晶片期間，該室被抽成真空。處理室還含有具有等離子約束屏的上室襯，等離子約束屏具有多個(gè)孔隙。外側(cè)壁從等離子約束屏向上延伸。外法蘭從外側(cè)壁向外延伸以使外法蘭延伸至處理室外并伸入大氣壓力下的空間。上室襯最好還含有從等離子約束屏向上延伸的內(nèi)側(cè)壁。等離子約束屏、內(nèi)及外側(cè)壁和外法蘭最好互相構(gòu)成一個(gè)整體。處理室仍含有保護(hù)外殼內(nèi)表面的下室襯，該下室襯不被上室襯所覆蓋。
在一個(gè)優(yōu)先實(shí)施例中，等離子約束屏具有構(gòu)成內(nèi)圓周及外圓周的環(huán)形結(jié)構(gòu)。在這個(gè)優(yōu)先實(shí)施例中，外及內(nèi)側(cè)壁是圓柱形的。圓柱形外側(cè)壁從外圓周向上延伸一個(gè)第一距離，并最好是基本上垂直于等離子約束屏。圓柱形內(nèi)側(cè)壁從內(nèi)圓周向上延伸一個(gè)第二距離，第二距離比第一距離短，并最好是基本上垂直于等離子約束屏。如果需要，圓柱形內(nèi)側(cè)壁可含有內(nèi)法蘭，內(nèi)法蘭朝內(nèi)延伸的方面實(shí)際上與外法蘭延伸的方向相反。
上室襯最好安裝在處理室內(nèi)，以使第一射頻密封墊與外法蘭的上表面接觸，而第二射頻密封墊與外法蘭的下表面接觸。當(dāng)上室襯由陽極化的鋁制成時(shí)，第一及第二射頻密封墊分別與外法蘭的上及下表面部分接觸，這些部分實(shí)際上是未陽極化的。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用于半導(dǎo)體制造的處理室中的室襯。該室襯含有具有多個(gè)孔隙的等離子約束屏。最好與等離子約束屏構(gòu)成一體的外側(cè)壁從等離子約束屏向上延伸。最好與外側(cè)壁構(gòu)成一體的外法蘭從外側(cè)壁向外延伸。外法蘭的結(jié)構(gòu)延伸至處理室的內(nèi)真空區(qū)域之外并伸入大氣壓力下的空間。室襯最好還含有從等離子約束屏向上延伸的內(nèi)側(cè)壁。內(nèi)側(cè)壁最好與等離子約束屏構(gòu)成一體。
在一個(gè)優(yōu)先實(shí)施例中，等離子約束屏具有構(gòu)成內(nèi)圓周及外圓周的環(huán)形結(jié)構(gòu)。在這個(gè)優(yōu)先實(shí)施例中，外及內(nèi)側(cè)壁是圓柱形的。圓柱形的外側(cè)壁從外圓周向上延伸一個(gè)第一距離并最好是基本上垂直于等離子約束屏。圓柱形的內(nèi)側(cè)壁從內(nèi)圓周向上延伸一個(gè)第二距離，第二距離比第一距離短，并最好是基本上垂直于等離子約束屏。如果需要，圓柱形的內(nèi)側(cè)壁可含有內(nèi)法蘭，內(nèi)法蘭向內(nèi)延伸的方向?qū)嶋H上與外法蘭的延伸方向相反。
室襯最好用陽極化的鋁制成。為使室襯被電接地至處理室的外殼，外法蘭的上及下表面具有容納射頻密封墊的區(qū)域，該區(qū)域?qū)嶋H上是未陽極化的。
本發(fā)明的室襯，即上室襯，具有幾個(gè)顯著的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)橥夥ㄌm在處理室外延伸并伸入大氣中，使用已知的射頻密封墊材料，室襯可被電接地至處理室的外殼而不會(huì)在晶片上產(chǎn)生污染。通過增大襯的導(dǎo)熱率，外法蘭也使室襯具有熱穩(wěn)定性。這減小了室襯中在射頻電源循環(huán)地開及關(guān)時(shí)產(chǎn)生的溫度波動(dòng)。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是連續(xù)的射頻密封墊可用于把外法蘭與處理室的外殼電聯(lián)接。使用連續(xù)的射頻密封是有利的，因?yàn)樗仁褂梅稚⒌穆菟芴峁└玫碾姎饨佑|。還有的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是室襯的整體式，即一體式，結(jié)構(gòu)使襯易于從處理室取出并易清潔。利用室襯可被取出及清潔的方便性從而通過減少停工時(shí)間可有助于增加晶片的產(chǎn)量。
應(yīng)理解的是上面的概要說明及下面的詳細(xì)說明僅是示范性的及解釋性的，并不對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，如權(quán)利要求中所述。
與本說明結(jié)合并構(gòu)成其中一部分的附圖和解釋本發(fā)明原理的描述共同圖解闡明了本發(fā)明的示范實(shí)施例。


圖1為表示具有根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的室襯的半導(dǎo)體處理室的剖面的簡(jiǎn)圖。
圖2a更詳細(xì)地圖解說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的室襯的內(nèi)側(cè)壁結(jié)構(gòu)。
圖2b更詳細(xì)地圖解說明了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的室襯的內(nèi)側(cè)壁結(jié)構(gòu)。
圖3a所示為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的室襯的三維視圖。
圖3b所示為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的室襯的三維視圖。
圖4a為本發(fā)明的室襯的等離子約束屏的頂部俯視簡(jiǎn)圖。圖中等離子約束屏的區(qū)域130用虛線標(biāo)示。
圖4b表示的是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的等離子屏上的小孔。小孔造在整個(gè)等離子約束屏上；但為易于解釋，小孔只表示在等離子約束屏的有限區(qū)域內(nèi)，即圖4a中用虛線標(biāo)示的區(qū)域130。
圖4c表示的是造在根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的等離子約束屏上的孔隙?？紫对煸谡麄€(gè)等離子約束屏上，但為易于解釋，孔隙只表示在等離子約束屏的有限區(qū)域內(nèi)，即圖4a中用虛線標(biāo)示的區(qū)域130。
圖5表示的是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的室襯安裝在處理室中的方式。
圖6為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的陽極化鋁制成的室襯的外法蘭上表面的頂部俯視圖。外法蘭的上表面具有實(shí)際上未陽極化的電接觸區(qū)域。
現(xiàn)將參考附圖中說明的例子來介紹本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施例。
圖1為表示具有根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的室襯的半導(dǎo)體處理室的剖面的簡(jiǎn)圖。如圖1中所示，處理室100，例如高密度等離子蝕刻室，包含具有口部102a及102b的外殼102。外殼102的內(nèi)表面構(gòu)成室104，在晶片處理期間，室104由與口部102b聯(lián)接的真空泵106抽成真空。在處理晶片期間，通過口部102a裝入室104的晶片108被布置在靜電卡盤及殼件110的上方。如技術(shù)人員所熟知的，把由底部聚焦環(huán)114支持的聚焦環(huán)112插入于晶片108的周圍。外殼102的內(nèi)表面被上襯116及下襯118聯(lián)合覆蓋，其詳情在下面的討論中陳述。
上襯116包含外法蘭116a、外側(cè)壁116b、等離子約束屏116c及內(nèi)側(cè)壁116d。等離子約束屏116c具有多個(gè)孔隙116e并把等離子約束在室104的上區(qū)域，即等離子屏116c上方的室104部分，如下面將更詳細(xì)描述那樣。外側(cè)壁116b從等離子約束屏116c向上延伸并且通常與外殼102的內(nèi)表面相一致。如此，外側(cè)壁116b收集了晶片處理期間產(chǎn)生的聚合物殘?jiān)⒊蔀楦采w在外殼上的外殼102內(nèi)表面部分的保護(hù)板。外法蘭116a從外側(cè)壁116b向外延伸，于是外法蘭116a的實(shí)體部分延伸出室104外并進(jìn)入大氣壓力下的空間。內(nèi)側(cè)壁116d從等離子約束屏116c向上延伸并提高了與晶片108的耦合效率，如下面將更詳細(xì)解釋的那樣。通常與外殼102內(nèi)表面相一致的下襯118收集了晶片處理期間產(chǎn)生的聚合物殘?jiān)⒁虼顺蔀楦采w在外殼上的外殼102內(nèi)表面部分的保護(hù)板。
外法蘭116a的作用是把上襯116從處理期間處于真空狀態(tài)下的室104中取出并與大氣相接觸。借助于外法蘭116a與大氣相接觸，使上襯116的導(dǎo)熱率提高，這是因?yàn)榇髿庵械臒醾鲗?dǎo)比在真空中的效率更高。這種導(dǎo)熱率的提高使上襯116具有熱穩(wěn)定性，使得當(dāng)射頻電源循環(huán)地開和關(guān)時(shí)，上襯116的溫度不會(huì)因來自等離子的熱流通而顯著地波動(dòng)。除形成熱穩(wěn)定性外，外法蘭11 6a還能使襯116被電接地至外殼102而不污染晶片108。特別是，通過把外法蘭116a置于兩個(gè)射頻密封墊之間，可使襯116電氣被電接地至外殼102，如下面將更詳細(xì)地描述那樣。因?yàn)橥夥ㄌm116a延伸至室外，射頻密封墊不暴露在室104內(nèi)的等離子化學(xué)作用下。因此，即使射頻密封墊是由在室104內(nèi)與等離子化學(xué)作用不能相容的材料制成的，也不會(huì)對(duì)晶片產(chǎn)生污染。
圖2a更詳細(xì)地說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的上襯116的內(nèi)側(cè)壁116d的構(gòu)造。如圖2a中所示，靜電卡盤及殼件110(在圖1中它通常表示為單獨(dú)的部件)含有靜電卡盤120(它具有背側(cè)冷卻及壓力單元)、下絕緣體124及電極罩102’(它是外殼102的延伸部分)。當(dāng)射頻電源被施加在靜電卡盤120上時(shí)，射頻電源必須有效地被上引通過晶片108。內(nèi)側(cè)壁116d作為靜電卡盤120的屏蔽(例如法拉第屏蔽)，并因此防止了射頻電源與等離子及其它損耗路徑產(chǎn)生耦合。結(jié)果，內(nèi)側(cè)壁11d有利地提高了與晶片108的耦合效率。如圖2a中所示，內(nèi)側(cè)壁116d的頂部的位置略低于晶片108。然而，這個(gè)相對(duì)位置是可改變的，所以內(nèi)側(cè)壁116d的頂部可與晶片108平齊或略高于它。
圖2b更詳細(xì)地說明了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的上襯116′的內(nèi)側(cè)壁116d′的構(gòu)造。在這一實(shí)施例中，內(nèi)側(cè)壁116d′含有內(nèi)法蘭116f。如圖2b中所示，內(nèi)法蘭116f從內(nèi)側(cè)壁116d′朝著靜電卡盤及殼件110向內(nèi)延伸。相對(duì)于圖1中所示的內(nèi)側(cè)壁116d，內(nèi)側(cè)壁116d′可更有效地隔絕射頻損耗，因?yàn)橥ㄟ^插入聚焦環(huán)112，內(nèi)法蘭116f阻止了射頻電源與等離子的任何實(shí)際耦合。相對(duì)于圖2a中所示的底部聚焦環(huán)114，圖2b中所示的聚焦環(huán)114′的構(gòu)造已作了改進(jìn)以適應(yīng)內(nèi)法蘭116f。
圖3a所示為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的上襯116的三維視圖。如圖3a中所示，等離子約束屏116c具有構(gòu)成內(nèi)圓周及外圓周部分的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。在這一簡(jiǎn)化的圖示中，為清楚起見，等離子約束屏116上的孔隙(見圖1的例子)被略去。外側(cè)壁116b是圓柱形的和從等離子約束屏116c向上延伸并在屏116c的外圓周上延伸一個(gè)第一距離。內(nèi)側(cè)壁116d是圓柱形的和從等離子約束屏116c向上延伸并在屏116c的內(nèi)圓周上延伸一個(gè)第二距離，第二距離比第一距離短。外側(cè)壁116b及內(nèi)側(cè)壁116d最好是基本上垂直于等離子約束屏116c。
如圖3a中所示，外側(cè)壁116b具有晶片裝入口126及3個(gè)判斷口128。晶片裝入口126使能利用機(jī)器人臂把晶片裝入室104或從其中取出(見圖1)，因此，晶片裝入口126必須足夠大，以適應(yīng)晶片及機(jī)器人臂。在這種限制下，晶片裝入口126的尺寸應(yīng)保持最小，以避免破壞晶片上方的等離子外形。判斷口128可用于監(jiān)視室104內(nèi)的(加工)處理狀況。例如，利用判斷口128探測(cè)室104內(nèi)的壓力或用于特殊處理中的光學(xué)檢測(cè)邊界點(diǎn)。如圖3a所示，判斷口128含有多個(gè)成六邊型分布的孔以約束室104內(nèi)的等離子。技術(shù)人員將理解判斷口128的數(shù)量及形狀兩者是可改變的，以適應(yīng)特殊處理的需要。
外法蘭116a從外側(cè)壁116b朝外地延伸并最好是基本垂直于它。如圖3a所示，外法蘭116a通常具有矩形的外形并具有數(shù)個(gè)切口及小孔以易于在處理室中安裝上襯116。對(duì)技術(shù)人員是明顯的，外法蘭116a的外形是可變的，以適應(yīng)其內(nèi)要使用上襯116的處理室。
圖3b所示為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的上襯116′的三維視圖。上襯116′含有內(nèi)側(cè)壁116d′，內(nèi)側(cè)壁116d′上具有從其上朝內(nèi)延伸的內(nèi)法蘭116f。內(nèi)法蘭116f從內(nèi)側(cè)壁116d’延伸的方向?qū)嶋H上和外法蘭116a從外側(cè)壁116b延伸的方向相反。內(nèi)法蘭116f最好基本上垂直于內(nèi)側(cè)壁116d′。如上描述的與圖2b有關(guān)的說明，內(nèi)法蘭116f使得內(nèi)側(cè)壁116d′在阻隔射頻損耗方面比圖3a中所示的內(nèi)側(cè)壁116d更有效。
圖4a-4c更詳細(xì)地說明了等離子約束屏116c上的孔隙116e。圖4a是等離子約束屏116c的頂部俯視圖，其中區(qū)域130用虛線標(biāo)示。圖4b說明的是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的等離子約束屏116c的區(qū)域130上的孔隙116e。如圖4b所示，孔隙116e通常是圓形的孔，它們一般呈六角型分布。圖4c說明的是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的等離子約束屏116c的區(qū)域130上的孔隙116e′。如圖4c中所示，孔隙116e′是環(huán)繞等離子約束屏呈徑向型分布的槽。槽的方位最好是其縱向軸線基本上垂直于等離子約束屏116c的內(nèi)及外圓周。應(yīng)理解的是，孔隙116e及116e′構(gòu)造在整個(gè)等離子約束屏116c上而不只是在屏116c的區(qū)域130上。技術(shù)人員都清楚，其它的格柵設(shè)計(jì)可以造在等離子約束屏116c上。再者，技術(shù)人員將理解格柵設(shè)計(jì)必須使其結(jié)構(gòu)能平衡等離子約束與氣體傳導(dǎo)率兩者相矛盾的要求。一方面，較小的孔隙可提供較好的等離子約束。另一方面，較大的孔隙提供了較好的氣體傳導(dǎo)率，它需要在室104(見圖1)的上區(qū)域中保持足夠的真空。通常，在等離子約束屏116c上具有約50％至約80％之間的開通面積的任何格柵設(shè)計(jì)都是可接受的。
圖5表示的是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的上襯116安裝于處理室100中的方式。如圖5所示，外法蘭116a被夾在氣體分配板132與外殼102的頂部表面之間。第一真空密封件133，例如O型圈，配置在外法蘭116a的頂部表面與氣體分配板132之間。第二真空密封件133配置在外法蘭116a底部表面與外殼102的頂部表面之間。第一射頻密封墊134配置在第一真空密封件133的直徑外邊并位于外法蘭116a的頂部表面與氣體分配板132之間。第二射頻密封墊134配置在第二真空密封件的直徑外邊并位于外法蘭116a的底部表面與外殼102的頂部表面之間。射頻密封墊134最好是連續(xù)的密封墊以便提供與外法蘭116a的頂部及底部表面的連續(xù)電接觸。頂板件136，它可包含射頻分配系統(tǒng)，配置在氣體分配板132的上方并與它電接地。
上襯116及下襯118最好用鋁制成，并頂好是用陽極化的鋁。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)先實(shí)施例中，陽極化層的厚度約為2～3mm，通常它已足以防止鋁受到等離子化學(xué)作用的實(shí)際破壞。對(duì)于有關(guān)不會(huì)顯著破壞鋁的等離子化學(xué)作用的處理，技術(shù)人員將理解上襯116及下襯118可用未曾陽極化的鋁制成。上襯116及下襯118也可用鋁以外的材料制成，例如，包括碳化硅及聚酰亞胺材料。從處理加工的觀點(diǎn)看，碳化硅是理想材料，但制造成本昂貴。聚酰亞胺材料，例如特拉華州的威爾明頓的E.I.duPontde Nemours公司出售的VESPEL商標(biāo)材料，從處理加工的觀點(diǎn)看也是理想的，但不能提供可接受的射頻接地返回路徑。射頻密封墊134可用熟知的射頻密封墊材料制成，例如銅鈹合金。
當(dāng)上襯116由陽極化的鋁制成時(shí)，外法蘭116a最好具有實(shí)際上未陽極化的電接觸區(qū)。圖6是外法蘭116a的上表面的頂部俯視圖，其中除了用于電接觸的區(qū)138外，整個(gè)表面都已陽極化處理。如圖6中所示，電接觸區(qū)138具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)，用于接納連續(xù)的射頻密封墊。連續(xù)的射頻密封墊的一個(gè)例子就是射頻密封墊134，如圖5a所示，它是環(huán)形的。在外法蘭116a的下表面上也造有相似的電接觸區(qū)。射頻密封墊與外法蘭116a的上及下表面上的電接觸區(qū)138之間的接觸使上襯116電接地至外殼102及氣體分配板132。由于通過外法蘭116a使上襯116與外殼102及氣體分配板132電相聯(lián)而接地，等離子約束屏116c提供了射頻接地返回路徑并因此把等離子約束在室104的上區(qū)域內(nèi)。
上襯116及下襯118可根據(jù)熟知的金屬成形技術(shù)來制成。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)先實(shí)施例中，上襯116由鋁片利用旋壓技術(shù)制成，其中使用心軸來形成襯各部分的形狀，即外法蘭116a、外側(cè)壁116b、等離子約束屏116c、內(nèi)側(cè)壁116d或116d’，以及如果存在，還有內(nèi)法蘭116f。旋壓技術(shù)是理想的，因?yàn)樗峁┮惑w式上襯，在上襯中，上襯的上述部分互相聯(lián)接成一體而不用聯(lián)接件或其它的聯(lián)接技術(shù)，例如銅焊。下襯118最好也利用旋壓技術(shù)制成一體式的。
本發(fā)明的上襯可以單獨(dú)使用，或與此處描述的下襯結(jié)合使用，上襯適于作為具有頂部線圈、感應(yīng)耦合的等離子系統(tǒng)的處理室的工具，處理室的一個(gè)例子，如TCP9100商標(biāo)的等離子蝕刻反應(yīng)器，可從加利福尼亞州的弗里蒙特市的拉姆研究公司買到。再有，本發(fā)明的上襯，不論單獨(dú)使用或與下襯結(jié)合使用，可用于被構(gòu)造用來蝕刻導(dǎo)電的或絕緣的材料，例如多晶硅、金屬及氧化物，的處理空中。本發(fā)明的上襯，不論是單獨(dú)使用或與下襯結(jié)合使用，也可應(yīng)用于其它的半導(dǎo)體制造，例如淀積，設(shè)備中，在該設(shè)備中應(yīng)用了等離子而且射頻接地是重要的。
例如，如圖3a及3b所示，外側(cè)壁116b的高度大于內(nèi)側(cè)壁116d及116d’的高度。具有別的結(jié)構(gòu)的處理室，例如具有可變高度的卡盤，對(duì)于把內(nèi)側(cè)壁116d或116d’的高度調(diào)整至與外側(cè)壁116b的相同或更高，它是理想的。另外，例如圖3a及3b中所示，外側(cè)壁116b及內(nèi)側(cè)壁116d及116d’是圓柱形的。對(duì)于技術(shù)人員來說是明顯的，外側(cè)壁116b和內(nèi)側(cè)壁116d及116d’可具有其它的形狀，例如錐形的。另外，外法蘭116a可以延伸以在外側(cè)壁116b與外殼102的內(nèi)表面之間形成更大的間隙。
本發(fā)明的上襯，對(duì)傳統(tǒng)的圓柱形室襯產(chǎn)生的射頻接地、熱穩(wěn)定及等離子約束的問題給出了精練而簡(jiǎn)單的解決辦法。外法蘭能使上襯電錨定在處理室的外殼上。結(jié)果，結(jié)合在上襯中的等離子約束屏為射頻系統(tǒng)提供了充電返回路徑，并因此把等離子約束在室的上部分之中。通過暴露在大氣中來增加襯的導(dǎo)熱率，外法蘭也使得上襯具有熱穩(wěn)定性。這有助于減小上襯中的溫度波動(dòng)，溫度波動(dòng)不利于晶片處理。此外，上襯的一體式制造使襯易于取去和清潔。通過減少停工時(shí)間而增加晶片產(chǎn)量來得利。
總之，本發(fā)明提供的室襯具有保護(hù)格柵、等離子約束屏及防射頻損耗屏的功能，以提高射頻電源與被處理晶片的耦合效率。此處依據(jù)幾個(gè)優(yōu)先實(shí)施例描述了本發(fā)明。從本發(fā)明的規(guī)格參數(shù)及實(shí)踐方面考慮的本發(fā)明其它實(shí)施例，對(duì)技術(shù)人員將是顯而易見的。例如，如上所述，室襯可制成多片的以代替此處所示和描述的一體式的。另外，如上所述，等離子約束屏的格柵設(shè)計(jì)可在此處所示和所述的基礎(chǔ)上改進(jìn)。以上描述的實(shí)施例及優(yōu)選特點(diǎn)應(yīng)視為示范例子，而本發(fā)明由所附的權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1.一種用于半導(dǎo)體制造的處理室，其特征在于，含有一具有內(nèi)表面的外殼，該內(nèi)表面構(gòu)成一個(gè)室，在半導(dǎo)體晶片處理期間，該室被抽真空；一具有帶多個(gè)孔隙的等離子約束屏的室襯，外側(cè)壁從所述等離子約束屏向上延伸，而外法蘭從所述外側(cè)壁向外延伸，所述外法蘭延伸至所述室外并伸入大氣壓力下的空間。
2.如權(quán)利要求1所述的處理室，其特征在于所述的室襯還含有從等離子約束屏向上延伸的內(nèi)側(cè)壁。
3.如權(quán)利要求2所述的處理室，其特征在于所述的等離子約束屏、內(nèi)及外側(cè)壁和外法蘭互相聯(lián)成一整體。
4.如權(quán)利要求2所述的處理室，其特征在于所述的等離子約束屏具有構(gòu)成內(nèi)圓周及外圓周的環(huán)形結(jié)構(gòu)，外側(cè)壁是圓柱形的，并從所述外圓周向上延伸一個(gè)第一距離，而內(nèi)側(cè)壁是圓柱形的并從內(nèi)圓周向上延伸一個(gè)第二距離，所述的第一距離比所述的第二距離長(zhǎng)。
5.如權(quán)利要求4所述的處理室，其特征在于所述的內(nèi)、外側(cè)壁基本上垂直于等離子約束屏。
6.如權(quán)利要求2所述的處理室，其特征在于所述的內(nèi)側(cè)壁含有內(nèi)法蘭，內(nèi)法蘭向內(nèi)延伸的方向基本上與外法蘭延伸的方向相反。
7.如權(quán)利要求1所述的處理室，其特征在于所述的第一射頻密封墊與外法蘭的上表面接觸，而第二射頻密封墊與外法蘭的下表面接觸。
8.如權(quán)利要求7所述的處理室，其特征在于所述的室襯由陽極化的鋁構(gòu)成，而第一及第二射頻密封墊分別與外法蘭的上及下表面的區(qū)域接觸，該區(qū)域?qū)嶋H上是未陽極化的。
9.一種用于半導(dǎo)體制造的處理室中的室襯，其特征在于，含有具有多個(gè)孔隙的等離子約束屏、從所述等離子約束屏向上延伸的外側(cè)壁、及從所述外側(cè)壁向外延伸的外法蘭，所述外法蘭的結(jié)構(gòu)延伸在處理室的內(nèi)真空區(qū)域之外并伸入大氣壓力下的空間。
10.如權(quán)利要求9所述的室襯，其特征在于所述的還含有從等離子約束屏向上延伸的內(nèi)側(cè)壁。
11.如權(quán)利要求10所述的室襯，其特征在于所述的等離子約束屏、內(nèi)及外側(cè)壁和外法蘭互相聯(lián)成一整體。
12.如權(quán)利要求10所述的室襯，其特征在于所述的等離子約束屏具有構(gòu)成內(nèi)圓周及外圓周的環(huán)形結(jié)構(gòu)，外側(cè)壁是圓柱形的并從所述外圓周向上延伸一個(gè)第一距離，而內(nèi)側(cè)壁是圓柱形的并從內(nèi)圓周向上延伸一個(gè)第二距離，所述第一距離此所述第二距離長(zhǎng)。
13.如權(quán)利要求12所述的室襯，其特征在于所述的內(nèi)及外側(cè)壁基本上垂直于等離子約束屏。
14.如權(quán)利要求10所述的室襯，其特征在于所述的內(nèi)側(cè)壁含有內(nèi)法蘭，內(nèi)法蘭向內(nèi)延伸的方向基本上與外法蘭延伸的方向相反。
15.如權(quán)利要求9所述的室襯，其特征在于所述的室襯是由陽極化的鋁制成的，而外法蘭的上及下表面具有與射頻密封墊接觸的部分，該部分基本上是未陽極化的。
16.一種用于半導(dǎo)體制造的處理室中的室襯，其特征在于，含有具有多個(gè)孔隙的等離子約束屏、與所述等離子約束屏構(gòu)成一體并從該屏向上延伸的外側(cè)壁、與所述等離子約束屏構(gòu)成一體并從屏向上延伸的內(nèi)側(cè)壁、以及與所述外側(cè)壁構(gòu)成一體并從外側(cè)壁向外延伸的外法蘭，所述外法蘭的結(jié)構(gòu)延伸在處理室的內(nèi)真空區(qū)域之外并伸入大氣壓力下的空間。
17.如權(quán)利要求16所述的室襯，其特征在于所述的等離子約束屏具有構(gòu)成內(nèi)圓周及外圓周的環(huán)形結(jié)構(gòu)，外側(cè)壁是圓柱形的并從所述外圓周向上延伸一個(gè)第一距離，而內(nèi)側(cè)壁是圓柱形的并從內(nèi)圓周向上延伸一個(gè)第二距離，所述第一距離比所述第二距離長(zhǎng)。
18.如權(quán)利要求17所述的室襯，其特征在于所述的內(nèi)及外側(cè)壁基本上垂直于等離子約束屏。
19.如權(quán)利要求16所述的室襯，其特征在于所述的內(nèi)側(cè)壁含有內(nèi)法蘭，內(nèi)法蘭向內(nèi)延伸的方向基本上與外法蘭延伸的方向相反。
20.如權(quán)利要求16所述的室襯，其特征在于所述的室襯由陽極化的鋁構(gòu)成，而外法蘭的上及下表面具有與射頻密封墊接觸的區(qū)域，該區(qū)域基本上是未陽極化的。
全文摘要
公開了一種應(yīng)用于半導(dǎo)體處理室的室襯和一種含有該室襯的半導(dǎo)體處理室。處理室含有外殼,該外殼具有構(gòu)成室的內(nèi)表面,在處理半導(dǎo)體晶片期間,該室被抽成真空。室襯(116)含有具有多個(gè)孔隙(116e)的等離子約束屏(116c)。外側(cè)壁(116b)從等離子約束屏(116c)向上延伸。外法蘭(116a)從外側(cè)壁(116b)向外延伸使得外法蘭(116a)延伸至室外并伸入大氣壓力下的空間。室襯(116)最好還含有從等離子約束屏(116c)向上延伸的內(nèi)側(cè)壁(116d)。等離子約束屏(116c)、內(nèi)及外側(cè)壁(分別為116d及116b)和外法蘭(116a)最好互相聯(lián)成一整體。
文檔編號(hào)H01J37/32GK1333917SQ99815472
公開日2002年1月30日 申請(qǐng)日期1999年9月28日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月30日
發(fā)明者阿蘭·M·舍佩爾, 小威廉·M·鄧蒂, 邁克爾·巴恩斯 申請(qǐng)人:拉姆研究公司