[发明专利]用于避免异常放电和等离子体聚集的绝缘体结构

说明书

一种绝缘体，用于包括上电极、下电极和反应腔室的加工设备，该绝缘体适于被布置在上电极周围，该绝缘体包括：适于面向反应腔室的底端部；和面向上电极的侧壁的侧壁，其中，绝缘体的底端部的边缘部分径向向内延伸，以形成突出部分，使得突出部分覆盖上电极的底表面的边缘以及介于上电极的侧壁和绝缘体的侧壁之间的间隙。

技术领域

本发明大体上涉及一种在半导体或液晶板制造工艺中使用的设备，具体地涉及一种等离子体沉积或刻蚀设备。

背景技术

作为半导体或液晶板制造工艺的一部分，通常使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)和等离子体增强原子层沉积(PEALD)工艺在诸如半导体衬底的工件的图案化表面上沉积一个或多个薄膜。典型地通过将前驱体气体或气体混合物引入包含工件的腔室中来完成这些工艺。通常经由位于腔室顶部的喷淋板向下引导前驱体气体或气体混合物。

发明内容

图1示出了示例性PECVD设备1的总视图，该总视图示出了绝缘体结构。在图1中，上电极12和屏蔽板13通过一个或多个螺钉25相互固定，在上电极12和屏蔽板13之间设置O形环14。上电极12由绝缘体34以一定的间隙外围地(例如周向地)围绕。腔室壁11、上电极12的底端部和绝缘体34的底端部部分地限定了真空(反应)腔室10。通常，如图1所示，绝缘体34的底表面的边缘的位置被设置成在垂直于上电极12的底表面或下电极5的顶表面的方向上比上电极12的底表面的边缘的位置高3毫米或更多。

在沉积过程中，倾向于在上电极12的底端部的边缘、绝缘体34的底端部的边缘以及上电极12的侧壁和绝缘体34的侧壁之间的间隙附近发生异常放电和等离子体聚集。已经发现，那些边缘或间隙附近的这种异常放电和等离子体聚集实际上对将在衬底表面上沉积的薄膜的质量具有负面影响。图2示出了示例性PECVD设备的一部分的示意性放大图，其中，示出了在沉积过程中的异常放电和等离子体聚集60的区域以及正常放电(常规放电)70的区域以及鞘层(例如离子鞘层)80的区域。

已经发现，这种现象的发生至少在很大程度上是由于沿着从上电极12的底表面的边缘到绝缘体34的底表面的边缘的垂直方向上的位置的骤变(即3毫米或更多)引起，或由上电极12的侧壁和绝缘体34的侧壁之间的间隙引起，该间隙通常是必需的，以在沉积过程中补偿上电极12和/或绝缘体34的侧壁在较高温度下的膨胀。

本文描述的实施例的一个目的是提供一种绝缘体结构34(以及上电极12的边缘的形状)，其能够有效地减少或最小化在这些边缘和/或间隙周围的这种异常放电和等离子体聚集的发生，并由此减少对将沉积的薄膜的质量的负面影响。

一方面，提供了一种绝缘体，用于包括上电极、下电极和反应腔室的加工设备，该绝缘体适于被布置在上电极周围，该绝缘体包括：适于面向反应腔室的底端部；和面向上电极的侧壁的侧壁，其中，绝缘体的底端部的边缘部分径向向内延伸，以形成突出部分，使得该突出部分覆盖上电极的底表面的边缘以及介于上电极的侧壁与绝缘体的侧壁之间的间隙。

在一些实施例中，提供了一种加工设备，包括：上电极；下电极；工件支承件；反应腔室；和布置在上电极周围的绝缘体，该绝缘体包括：适于面向反应腔室的底端部；和面向上电极的侧壁的侧壁，其中，绝缘体的底端部的边缘部分径向向内延伸，以形成突出部分，使得该突出部分覆盖上电极的底表面的边缘以及介于上电极的侧壁与绝缘体的侧壁之间的间隙。

为了概述本发明的多个方面以及在相关技术上实现的一个或多个优点，本公开描述了一些目的和优点。当然，应当理解，根据任何具体实施例，不一定可以实现所有或任何这种目的或优点。因此，例如，该领域的技术人员将意识到，本发明可以以实现或优化如本文所教导的一个优点或一组优点的方式来体现或执行，而不必实现如本文可能教导或建议的一个或多个其它目的或优点。本发明的其它方面、特征和优点将从下面的详细描述中变得显而易见。