CN102810770B - 实现等离子体刻蚀腔体与阴极之间电连接的接地器件 - Google Patents

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Abstract

一种实现等离子体刻蚀腔体与阴极之间电连接的接地器件，该器件结构设置在等离子体刻蚀腔体内，该器件结构包含RF接地垫圈、O形密封圈和交叠结构，所述的RF接地垫圈设置在等离子体刻蚀腔体内壁的垫圈槽内，所述的O形密封圈设置在RF接地垫圈的一侧或两侧，所述的交叠结构设置在O形密封圈与气体通道之间，在所述电接触面与气体通道之间构成一转折的缝隙。本发明使得等离子体刻蚀腔体与阴极的电位值相等，从而有效地控制RF功率分配，获得稳定的RF分布。

Description

实现等离子体刻蚀腔体与阴极之间电连接的接地器件
技术领域
本发明涉及一种半导体设备，尤其涉及一种实现等离子体刻蚀腔体与阴极之间电连接的接地器件。
背景技术
如图1所示，是等离子体刻蚀腔体的剖面结构示意图，图中的虚线OO’是整个腔体器件的轴心，腔体内的器件多为圆柱体或圆环体设置，在等离子体刻蚀腔体100中（如图1所示），下电极5设置在基座支撑件/台7（同时也作为冷却台）上，下电极5作为阴极，下电极5上设置有静电夹盘3，而待刻蚀的基片1设置在静电夹盘3上，阴极通入高频射频（RF）功率，可以与上电极电容耦合，在两个电极间产生交变电场，这个电场可以电离通入刻蚀反应腔100的反应气体从而形成等离子体。基座（包含静电夹盘3、下电极5和基座支撑件/台7）与反应腔内壁之间构成气体通道，利用等离子体对基片1进行刻蚀，反应后的等离子体通过等离子体密封装置11（同时作为排气装置），经过排气区域8排出刻蚀反应腔。下电极射频屏蔽件9（可包含9a和9b，9 a和9b之间电连接）设置在下电极5、基座支撑件/台7和腔体之间的空隙内，下电极射频屏蔽件9与阴极电连接，下电极射频屏蔽件9b是环形圈，螺钉或螺栓51用于固定下电极射频屏蔽件9b，下电极射频屏蔽件9a，9b都是导体材料，如铝。上下电极间的电场分布决定了等离子浓度的分布，也就决定了刻蚀速率的分布。RF功率除了会耦合到上电极之外也会有部分功率耦合或传导到其它接地的部件，如接地的刻蚀反应腔侧壁13和刻蚀反应腔侧壁的支撑部13a，或其它刻蚀反应腔内的接地的环，如环绕上电极的接地环（upper ground ring）。RF功率分配到不同的接地部件是会随着阴极到刻蚀反应腔内不同的部件的阻抗变化而变化的，而这些阻抗会随着温度、气体种类、等离子浓度、电接触不良、射频频率、谐波成分等多种因素的变化而变化，这些会不停变化的阻抗会造成刻蚀反应腔内RF分布的变化，也就会造成等离子浓度不停变化，所以很难进行调试获得均一的处理效果。要获得稳定的电场分布就要尽量将不可控的上述因素进行控制。
发明内容
本发明提供了一种实现等离子体刻蚀腔体与阴极之间电连接的接地器件，实现RF稳定的电连接到刻蚀反应腔内壁。
为了达到上述目的，本发明提供一种实现等离子体刻蚀腔体与阴极之间电连接的接地器件，该接地器件设置在等离子体刻蚀腔体内，由导电材料构成，该接地器件的一端固定并电连接到反应腔体中的阴极，该阴极连接到射频电源，该接地器件的另一端固定到接地的反应腔内壁，该接地器件和反应腔内壁构成一个电接触面，该接地器件包含一个垫圈沟槽，一个RF接地垫圈位于该垫圈沟槽中以提高该接地器件和反应腔内壁在电接触面上的导电能力，还包括一个O形密封圈设置在RF接地垫圈的一侧或两侧。
所述的RF接地垫圈用螺钉固定。
所述的RF接地垫圈为具有弹性的金属片或金属弹簧，或弹性导体。
所述的RF接地垫圈为铜合金或铝。
所述的RF接地垫圈为导电橡胶。
所述的RF接地垫圈的垫圈沟槽内镀有导电涂覆层。
所述的RF接地垫圈的垫圈槽内镀有镍或金。
所述的O形密封圈为氟橡胶或硅氟橡胶。
所述的实现等离子体刻蚀腔体与阴极之间电连接的接地器件还包含交叠结构， 所述的交叠结构设置在O形密封圈与气体通道之间，在所述电接触面与气体通道之间构成一转折的缝隙。
一种等离子处理器，所述等离子处理器包括一个反应腔，反应腔内包括一个基座和一个反应气体分布装置，基座内包括一与射频电源连接的阴极，一个导电材料制成的接地部件固定在基座与反应腔内壁间，其中一端与阴极电连接，另一端与反应腔内壁在一个电接触界面上固定并实现电连接，所述电接触面上的至少一侧包括一个垫圈沟槽，垫圈沟槽内放置有弹性的导电垫圈，在导电垫圈与处理器内反应气体流通区域之间还包括气密装置。
所述弹性导电垫圈是由具有弹性的金属材料制得，沟槽内层镀有包含镍或金的涂层。
本发明使得等离子体刻蚀腔体与阴极的电位值相等，从而有效地控制RF功率分配，获得稳定的RF分布。
附图说明
图1是背景技术中等离子体刻蚀腔体的剖面结构示意图。
图2是本发明提供的一种实现等离子体刻蚀腔体与阴极之间电连接的接地器件的结构示意图。
具体实施方式
以下具体说明本发明的较佳实施例：
如图2所示，本发明提供一种实现等离子体刻蚀腔体与阴极之间电连接的接地器件，该接地器件设置在等离子体刻蚀腔体内，该器件结构包含RF接地垫圈101、O形密封圈102和交叠结构103。
所述的RF接地垫圈101设置在等离子体刻蚀腔体内壁的垫圈槽内，并用螺钉固定。该RF接地垫圈101与下电极射频屏蔽件9电连接，提供稳定的导电通路，使得等离子体刻蚀腔体与阴极的电位值相等，从而有效地控制RF功率分配，获得稳定的RF分布。
所述的RF接地垫圈101为具有弹性的金属片或金属弹簧，如铜合金或铝，也可以是气体弹性导体，如导电橡胶。所述的垫圈槽内镀有导电涂覆层，可涂覆镍或金，以防止RF接地垫圈101被氧化而降低导电性能。
所述的O形密封圈102设置在RF接地垫圈101的一侧或两侧，该O形密封圈102设置在密封槽内，固定压紧。该O形密封圈102设置在RF接地垫圈101的两侧，提供气密以防止RF接地垫圈101和垫圈槽内的导电涂覆层被刻蚀腔体内的反应气体所腐蚀。
所述的O形密封圈102为能够耐腐蚀提供气密功能的橡胶材料，比如氟橡胶或硅氟橡胶。
如果RF接地垫圈101的一侧由其它气体部件（弹性材料，比如橡胶，形状与机械结构的结合接缝相匹配）来确保气密的话，也可以只在RF接地垫圈101的另一侧设置一个O形密封圈102。
所述的交叠结构103设置在O形密封圈102与气体通道之间，在所述电接触面与气体通道之间构成一转折的缝隙。
一种等离子处理器，所述等离子处理器包括一个反应腔，反应腔内包括一个基座和一个反应气体分布装置，基座内包括一与射频电源连接的阴极，一个导电材料制成的接地部件固定在基座与反应腔内壁间，其中一端与阴极电连接，另一端与反应腔内壁在一个电接触界面上固定并实现电连接，所述电接触面上的至少一侧包括一个垫圈沟槽，垫圈沟槽内放置有弹性的导电垫圈，在导电垫圈与处理器内反应气体流通区域之间还包括气密装置。
所述弹性导电垫圈是由具有弹性的金属材料制得，沟槽内层镀有包含镍或金的涂层。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种实现等离子体刻蚀腔体与阴极之间电连接的接地器件，该接地器件设置在等离子体刻蚀腔体内，由导电材料构成，该接地器件的一端固定并电连接到反应腔体中的阴极，该接地器件电连接阴极的一端是构成环形圈围绕阴极的，该阴极连接到射频电源，该接地器件的另一端固定到接地的反应腔内壁，该接地器件和反应腔内壁构成一个电接触面，其特征在于，该接地器件包含一个垫圈沟槽，一个弹性的RF接地垫圈（101）位于该垫圈沟槽中以提高该接地器件和反应腔内壁在电接触面上的导电能力，还包括O形密封圈（102）设置在RF接地垫圈（101）的一侧或两侧，该接地器件还包含交叠结构（103）， 所述的交叠结构（103）设置在O形密封圈（102）与气体通道之间，在所述电接触面与气体通道之间构成一转折的缝隙。
2.如权利要求1所述的实现等离子体刻蚀腔体与阴极之间电连接的接地器件，其特征在于，所述的RF接地垫圈（101）用螺钉固定。
3.如权利要求1所述的实现等离子体刻蚀腔体与阴极之间电连接的接地器件，其特征在于，所述的RF接地垫圈（101）为具有弹性的金属片。
4.如权利要求3所述的实现等离子体刻蚀腔体与阴极之间电连接的接地器件，其特征在于，所述的RF接地垫圈（101）为铜合金或铝。
5.如权利要求1所述的实现等离子体刻蚀腔体与阴极之间电连接的接地器件，其特征在于，所述的RF接地垫圈（101）为导电橡胶。
6.如权利要求1所述的实现等离子体刻蚀腔体与阴极之间电连接的接地器件，其特征在于，所述的RF接地垫圈（101）的垫圈沟槽内镀有导电涂覆层。
7.如权利要求6所述的实现等离子体刻蚀腔体与阴极之间电连接的接地器件，其特征在于，所述的RF接地垫圈（101）的垫圈沟槽内镀有镍或金。
8.如权利要求1所述的实现等离子体刻蚀腔体与阴极之间电连接的接地器件，其特征在于，所述的O形密封圈（102）为氟橡胶或硅氟橡胶。
9.一种等离子体处理器，所述等离子体处理器包括一个反应腔，反应腔内包括一个基座和一个反应气体分布装置，基座内包括一与射频电源连接的阴极，一个导电材料制成的接地器件固定在基座与反应腔内壁间，其中一端与阴极电连接，该接地器件电连接阴极的一端是构成环形圈围绕阴极的，另一端与反应腔内壁在一个电接触面上固定并实现电连接，其特征在于，所述电接触面上的至少一侧包括一个垫圈沟槽，垫圈沟槽内放置有弹性的导电垫圈，在导电垫圈与处理器内反应气体流通区域之间还包括O型密封圈，该接地器件还包含交叠结构（103）， 所述的交叠结构（103）设置在O形密封圈（102）与气体通道之间，在所述电接触面与气体通道之间构成一转折的缝隙。
10.如权利要求9所述的等离子体处理器，其特征在于，所述弹性导电垫圈是由具有弹性的金属材料制得，垫圈沟槽内层镀有包含镍或金的涂层。
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