[发明专利]用于电感耦合等离子体蚀刻反应器的气体分配喷头

权利要求书

1.一种用于电感耦合等离子体处理装置的陶瓷喷头，其中将支撑在衬底支撑件上的半导体衬底进行等离子体蚀刻，所述陶瓷喷头包括：

陶瓷材料制下板，其具有平面型的下表面和阶形的上表面，所述下板在其中央部分较厚且在其外部较薄，轴向延伸的气孔位于所述外部上的环形区域中并且在所述上表面和所述下表面之间延伸，真空密封表面位于所述下表面的外周处的所述外部上，并且所述上表面上的内外真空密封表面限定所述轴向延伸的气孔所在的所述环形区域；

陶瓷材料制环形上板，其具有平面型的上表面和下表面，多个径向延伸的气道从其外周向内延伸，并且多个轴向延伸的气道从其所述下表面延伸至所述径向延伸的气道；

所述环形上板被构造成围绕所述下板的所述中央部分并且覆盖所述下板的所述外部的所述上表面，以使所述上板的所述轴向延伸的气道与所述下板中的所述轴向延伸的气孔流体连通。

2.如权利要求1所述的陶瓷喷头，其中所述下板包括至少两排轴向延伸的气孔，每排具有20至50个所述轴向延伸的气孔。

3.如权利要求2所述的陶瓷喷头，其中所述下板具有大约20英寸的直径、在所述中央部分为大约1.5英寸的厚度且在所述外部为大约0.8英寸的厚度，所述两排气孔包括具有0.04英寸的直径且位于距所述下板的中心大约5英寸处的内排32个气孔以及具有大约0.04英寸的直径且位于距所述下板的所述中心大约6.5英寸处的外排32个气孔，并且所述密封表面定位在所述下表面的台阶上，所述台阶具有大约0.4英寸的深度以及大约1.2英寸的宽度。

4.如权利要求1所述的陶瓷喷头，其中所述上板包括具有大约0.125英寸的直径且相隔45°定位的至少8个径向延伸的气道、具有大约0.125英寸的直径且位于距所述上板的所述中心大约5.75英寸处的至少8个轴向延伸的气道、限定具有大约1.7英寸的宽度和大约0.015英寸至0.02英寸的深度的环形稳压室的环形凹部、以及围绕所述环形稳压室的内外O形圈槽，所述环形稳压室提供所述上板中的所述气道和所述下板中的所述气孔之间的流体连通。

5.如权利要求4所述的陶瓷喷头，其中所述上板还包括具有大约0.4英寸的直径且位于所述上板的所述上表面中的8对轴向延伸的安装孔、具有大约0.35英寸的直径且位于所述上板的外周上的平坦安装表面中的8对径向延伸的安装孔，每对所述安装孔的中心定位相隔大约1英寸。

6.如权利要求1所述的陶瓷喷头，其中所述上板和下板由高纯度氧化铝制成，并且所述下板的所述下表面包括覆盖除了所述密封表面之外的全部所述下表面的高纯度氧化钇涂层。

7.一种处理腔室，在所述处理腔室中处理半导体衬底；

衬底支撑件，在所述半导体处理期间所述半导体支撑在所述衬底支撑件上；

如权利要求1所述的陶瓷喷头，其形成所述腔室的介电窗；

天线，其能操作以电感耦合RF能量使其通过所述介电窗且进入所述腔室，从而在所述衬底支撑件和所述介电窗之间的腔室间隙中将处理气体激励成等离子体；以及

气体输送系统，其能操作以交替地供给包含蚀刻气体和沉积气体的处理气体至所述陶瓷喷头中的所述径向延伸的气道，使得所述环形稳压室中的所述蚀刻气体在200毫秒内更换成所述沉积气体或者所述环形稳压室中的所述沉积气体在200毫秒内更换成所述蚀刻气体，所述等离子体处理装置能操作以便以至少10μm/分钟的速率在所述半导体衬底上的硅材料中蚀刻开口。

8.如权利要求7所述的等离子体处理装置，其中所述蚀刻气体选自SF₆、NF₃和CF₄，并且所述沉积气体选自C₄F₈、C₄F₆、CH₂F₂、CHF₃、CH₃F。