[发明专利]夹持式喷淋头电极总成

说明书

技术领域

本发明关于一种等离子处理室中的喷淋头(showerhead)电极总成，在所述等离子处理室中可生产半导体部件。

发明内容

根据一种实施方式，喷淋头电极总成包括夹持在垫板上的内电极和外电极，其中所述喷淋头电极总成形成电容耦合等离子处理室的上电极。所述内电极为圆形盘，有在其下表面的等离子体暴露面和在其上表面的安装面，所述下表面包括在所述盘外周的内部台阶和外部台阶。所述内部台阶的直径比所述外部台阶的直径小，所述外部台阶位于所述内部台阶和所述安装面之间。所述外部台阶配置为与夹持环向内延伸的法兰紧密配合，所述内部台阶配置为与所述外电极的内部台阶紧密配合，所述外电极环绕所述内电极，以使所述外电极的内锥面由所述等离子体暴露面的外缘延伸出来。所述安装面包括多个定位销凹槽(alignment pin recess)，所述定位销凹槽配置为容纳定位销，所述定位销的排布方式匹配垫板上定位销孔，所述盘通过所述夹持环固定并紧靠所述垫板，且所述盘包括加工气体出口，所述加工气体出口的排布方式匹配所述垫板上的气体供应孔。

所述外电极为圆环形板状，包括在其下表面的等离子体暴露面和在其上表面的安装面，所述上表面包括在内部台阶和外部台阶之间的平面环形面，所述等离子体暴露面包括内部和外部倾斜表面。在所述平面环形面上有多个在周向彼此间隔的销座(pocket)，其被配置为在其中容纳锁销(locking pin)，所述锁销适合将所述外电极夹持在垫板上。

根据另一个实施方式，电容耦合等离子处理室的喷淋头电极总成包括热控板、垫板、保护环、内电极、外电极和夹持环。所述热控板通过所述等离子体处理室的温度控制壁支撑，所述热控板直径大于在所述等离子体处理室中拟加工的晶圆直径，并包括在其下表面上的环形凸起，在所述环形凸起之间具有集气室。所述垫板通过所述热控板支撑，且其直径小于所述热控板直径，所述垫板有贯通的气体通道，并且在水平延伸孔内有凸轮锁(cam lock)。所述保护环环绕所述垫板，并且是可旋转到将其上的开孔对准至少一个凸轮锁。所述内电极有贯通的气体通道，其与所述垫板上的所述气体通道之间流体相通，所述内电极的外周包括内部台阶和外部台阶，所述外部台阶位于所述内部台阶和所述内电极的面对所述垫板的表面之间。所述夹持环有覆盖在所述内电极的所述外部台阶上的内法兰，可选在所述内法兰和所述外部台阶之间配置压缩环，所述夹持环包括垂直延伸的阶梯开口，所述阶梯开口对准所述垫板上的螺纹开口，所述阶梯开口上的紧固件将所述夹持环固定在所述垫板上，并在所述内电极的所述外部台阶上施加压力。所述外电极环绕所述内电极并包括垂直延伸的锁销，所述锁销与所述凸轮锁相啮合，所述外电极支撑所述保护环，通过将所述锁销从所述凸轮锁中移出即可拆除所述外电极。

附图简要说明

图1所示为喷淋头电极总成的截面图，所述喷淋头电极总成形成用于蚀刻基板的电容耦合等离子反应室中的带有保护环的上电极。

图2A所示为典型凸轮锁的三维视图，所述凸轮锁用于夹持图1中所示的反应室中的外电极。

图2B所示为图2A中的典型凸轮锁电极夹的截面图。

图3所示为用于图2A和2B中的凸轮锁夹中的典型柱头螺栓侧视图和装配图。

图4A所示为用于图2A和2B中的凸轮锁夹中的典型凸轮杆的侧视图和装配图。

图4B所示为图4A中的凸轮杆的一部分的典型刀具路径边界(cutter-path edge)的截面图。

图5A所示为带有机械夹持在垫板上的内电极和外电极的喷淋头电极总成的截面图，图5B所示为该喷淋头电极在另一个位置上的截面图，图5C为图5B的局部放大图。

图6A-D图示了所述内电极的细节。

图7A-G图示了所述外电极的细节。

图8A-D图示了夹持所述内电极的夹持环的细节。

图9A-F图示了带有热膨胀区域的夹持环的细节。

图10A-C图示了垫板的细节。

具体实施方式

集成电路芯片的生产通常开始于高纯度单晶半导体材料基板(如硅或锗)的抛光薄片，称为“晶圆”。每个晶圆经过一系列的物理和化学加工工序，所述加工工序在所述晶圆上形成各种电路结构。在生产过程中，可采用各种技术在所述晶圆上沉积各种薄膜，所述技术例如热氧化技术以产生二氧化硅膜，化学雾化沉积技术以产生硅、二氧化硅、氮化硅膜，以及喷溅或其他几乎以产生其他金属膜。