DE10083204B3

DE10083204B3 - Plasmaprozesskammer und Bearbeitungsverfahren darin

Info

Publication number: DE10083204B3
Application number: DE10083204T
Authority: DE
Inventors: Jerome Hubacek
Original assignee: Lam Research Corp
Current assignee: Lam Research Corp
Priority date: 1999-09-23
Filing date: 2000-09-11
Publication date: 2012-10-18
Anticipated expiration: 2020-09-12
Also published as: WO2001022479A1; AU7477800A; US20020123230A1; JP2003510813A; JP3768882B2; TW544721B; KR20010080530A; KR100504614B1; US6451157B1; DE10083204T1

Abstract

Plasmaprozesskammer vom Parallelplattentyp, wobei ein einzelner Halbleiterwafer auf einer unteren Elektrode gehalten ist und eine obere Elektrode eine Duschkopfelektrode (10; 42) aus Silizium umfasst, wobei eine siliziumhaltige Ablenkplatte (22a) als Teil eines Gasverteilungssystems vorgesehen ist, wobei das Gasverteilungssystem die Duschkopfelektrode (10; 42) und eine Ablenkkammer beinhaltet, wobei die siliziumhaltige Ablenkplatte (22a) eine siliziumhaltige Oberfläche aufweist, wobei die siliziumhaltige Oberfläche gegenüber der Duschkopfelektrode (10; 42) in der Ablenkkammer beabstandet angebracht ist, wobei die Duschkopfelektrode (10; 42) eine Vielzahl voneinander beabstandeter Gasentladungsdurchgänge aufweist, wobei die Gasentladungsdurchgänge geeignet sind, ein Prozessgas zuzuführen, welches durch die Duschkopfelektrode (10; 42) energetisch angeregt wird und ein Plasma unterhalb der Duschkopfelektrode (10; 42) in der Reaktionskammer (24) ausbildet, wobei sich die siliziumhaltige Ablenkplatte (22a) hinter der Duschkopfelektrode (10; 42) befindet und eine Sichtlinie zwischen der siliziumhaltigen Ablenkplatte (22a) und dem Plasma durch die Gasentladungsdurchgänge existiert, so dass im Plasma...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Plasmaprozesskammern mit Reaktionskammern, die zur Herstellung von Halbleitersubstraten wie etwa Wafern mit integrierten Schaltkreisen benutzt werden, und insbesondere Weiterentwicklungen der in den Reaktionskammern eingesetzten Gasverteilungssysteme. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Reduzierung von Partikel- und/oder Metallkontaminationen während der Bearbeitung eines Substrats in einer solchen Plasmaprozesskammer.
Die Halbleiterprozessierung umfaßt Prozesse wie etwa Chemical Vapor Deposition (CVD) zur Ablagerung von Metall, dielektrischem und halbleitendem Material, Ätzen solcher Schichten, Veraschung von Maskenschichten aus Photoresist und so weiter. Im Fall des Ätzens wird zum Ätzen von Metall, dielektrischem und halbleitendem Material üblicherweise Plasmaätzen eingesetzt. Ein Parallelplatten-Plasmareaktor umfaßt typisch eine Gaskammer mit ein oder mehreren Ablenkplatten, einer Duschkopf-Elektrode durch die Ätzgas durchtritt, einen den Siliziumwafer auf einer unteren Elektrode tragenden Sockel, eine RF-Energiequelle und eine Gasinjektionsquelle zur Einleitung von Gas in die Gaskammer.
Duschkopfelektroden zur Plasmabearbeitung von Halbleitersubstraten sind in den US-Patenten Nr. 5,074,456 ; 5,472,565 ; 5,534,751 und 5,569,356 offenbart.
Unter den genannten Patenten zeigt US 5 472 565 A eine Duschkopfelektrode aus Silizium, die eine Vielzahl beabstandeter Gasentladungsdurchgänge aufweist.
Unter den genannten Patenten zeigt US 5 074 456 A eine Duschkopfelektrodenvorrichtung, umfassend ein Paar Ablenkplatten, eine einen Duschkopf bildende Elektrodenscheibe mit Öffnungen, ein als Rückenplatte ausgebildetes Glied mit einem zentralen Reaktionsgaszulauf und mit Kühlkanälen. Die Elektrodenscheibe kann dabei beispielsweise aus einem siliziumhaltigen Material bestehen. An der Rückenplatte ist ein Unterstützungsring mit einem nach außen weisenden Flansch befestigt, wobei ein erster Isolierring den Flansch des Unterstützungsrings umgreift und ein zweiter Isolierring den ersten Isolierring nach außen hin abschirmt. Der Unterstützungsring und die Rückenplatte umfassen einen Ablenkraum, in den die beiden Ablenkplatten eingelassen sind. Dabei sind die Ablenkplatten flächig mit ihren Hauptflächen mit der Rückenplatte und mit ihren Seitenrändern mit dem Unterstützungsring in direktem Kontakt. Der Ablenkraum wird durch die Elektrodenscheibe, die von außen auf eine aus Unterstützungsring und Ablenkplatte gebildete Fläche montiert ist, von einer Reaktionskammer abgegrenzt.
Andere Duschkopfelektroden-Gasverteilungssysteme sind in den US-Patenten Nr. 4,209,357 ; 4,263,088 ; 4,270,999 ; 4,297,162 ; 4,534,816 ; 4,579,618 ; 4,590,042 ; 4,593,540 ; 4,612,077 ; 4,780,169 ; 4,854,263 ; 5,006,220 ; 5,134,965 ; 5,494,713 ; 5,529,657 ; 5,593,540 ; 5,595,627 ; 5,614,055 ; 5,716,485 ; 5,746,875 und 5,888,907 offenbart.
Unter den genannten Patenten offenbart das Patent US 4,534,816 eine Einzelwafer-Plasmaätzkammer, wobei der Aufbau der oberen Elektrode eine Elektrode aus rostfreiem Stahl, Aluminium oder Kupfer und eine Ablenkplatte aus leitfähigem Material oder gesintertem Graphit umfaßt.
Unter den genannten Patenten zeigt US 5 593 540 A eine Plasmaprozesskammer, bei der ein Halbleiterwafer auf einer unteren Elektrode gehalten ist und eine obere Elektrode eine Duschkopfelektrode umfasst, die aus einer Elektrodenplatte aus amorphem Kohlenstoff und einer Kühlplatte aus Aluminum besteht und die eine Vielzahl voneinander beabstandeter Gasentladungsdurchgänge aufweist. In einem Gasverteilungssystem sind gegenüber der Duschkopfelektrode zwei mit Öffnungen versehene Ablenkplatten ebenfalls aus Aluminium angeordnet, durch die ein Pozessgas hindurchtritt, bevor es durch die Gasentladungsdurchgänge in eine Reaktionskammer tritt und das Prozessgas durch die Duschkopfelektrode zu einem Plasma energetisch angeregt wird.
Unter den genannten Patenten zeigt US 5 006 220 A eine Plasmaprozesskammer mit einer oberen Elektrode und einer unteren Elektrode, wobei die obere Elektrode mit Gasentladungsdurchgängen versehen sein kann und aus Kohlenstof mit einer Beschichtung aus Siliziumkarbid besteht.
Bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen ist das Ätzen von Öffnungen wie Kontakten und Vias in dielektrischem Material eine übliche Aufgabe. Das dielektrische Material umfaßt dotiertes Siliziumoxid wie etwa fluoriertes Siliziumoxid (FSG), undotiertes Siliziumoxid wie etwa Siliziumdioxid, Silikatgläser wie etwa Bor-Phosphor-Silikatglas (BPSG) und Phosphor-Silikatglas (PSG), dotiertes und undotiertes thermisch aufgewachsenes Siliziumoxid, dotiertes und undotiertes TEOS-abgeschiedenes Siliziumoxid etc.. Die dielektrischen Dotierstoffe umfassen Bor, Phosphor und/oder Arsen. Das Dielektrikum kann eine leitende oder halbleitende Schicht wie etwa polykristallines Silizium, Metalle wie etwa Aluminium, Kupfer, Titan, Wolfram, Molybdän oder deren Legierungen, Nitride wie etwa Titannitrid, Metallsilicide wie etwa Titansilicid, Kobaltsilicid, Wolframsilicid, Molybdänsilicid etc., überdecken. Eine Plasmaätztechnik, bei der ein Parallelplatten-Plasmareaktor zur Ätzung von Öffnungen in Siliziumoxid eingesetzt wird, ist durch das US-Patent Nr. 5,013,398 offenbart.
Das US-Patent Nr. 5,736,457 beschreibt einfache und doppelte „Damaszener” („damascene”)-Metallisierungsprozesse. Bei der „Einfach-Damaszener”-Lösung werden Vias und Leiterbahnen in separaten Schritten gebildet, wobei ein Metallisierungsmuster entweder für Leiter oder für Vias in die dielektrische Schicht geätzt wird, eine Metallschicht in die geätzten Gräben oder Via-Löcher gefüllt wird und überschüssiges Metall durch „Chemical Mechanical Planarization” (CMP) oder einen Rückätz-Prozeß entfernt wird. Bei der „Doppel-Damaszener”-Lösung werden die Metallisierungsmuster für die Vias und die Leiterbahnen in eine dielektrische Schicht geätzt und die geätzten Gräben und Via-Löcher in einem einzigen Schritt der Metallfüllung und Entfernung überschüssigen Metalls mit Metall gefüllt.
JP 02 150 024 A zeigt eine aus einem Basismaterial bestehende Plasmaverteilerplatte, die aus einem gesinterten Körper hergestellt ist. Die zu einer Prozesskammer zeigende Seite der Plasmaverteilerplatte weist eine Schutzummantelung auf. Die Schutzummantelung besteht im Wesentlichen aus dem gleichen Material wie die Plasmaverteilerplatte und ist chemisch behandelt, so dass sie eine starke Adhäsion zu der Plasmaverteilerplatte aufweist und gegenüber dem Prozessgas resistent ist. An der der Prozesskammer abgewandten Seite der Plasmaverteilerplatte befindet sich eine flächige Elektrode, die mit einer Stromquelle außerhalb der Apparatur verbunden ist. Nachteilig ist, dass die Verteilerplatte nicht zum Einbau in einer Ablenkkammer eines Duschkopf-Gasverteilungssystems geeignet ist.
US 5 919 332 zeigt eine Plasmaprozessanlage, im Wesentlichen bestehend aus mehreren Ablenkplatten mit Öffnungen, einem Zulaufrohr für Prozessgas, einer Elektrodenscheibe und einem Versiegelungsring. Die Ablenkplatten sind dabei in einem isolierten Gehäuse befestigt. Durch das Zurohr wird das Prozessgas direkt in die Ablenkplatten geleitet. Zwischen den Ablenkplatten befinden sich Spalte, die eine Verteilung des Gases innerhalb der Ablenkplattensektion erlauben. Das Gas strömt weiter zu der Elektrodenscheibe, in der ebenfalls Öffnungen angordnet sind, so dass die Elektrodenscheibe einen Duschkopf definiert. Das Gas strömt weiter durch die Öffnungen hindurch in eine Prozesskammer, in der eine Wafer auf einem Zentrierring von diesem gehalten angeordnet ist. Um die Elektrodenscheibe ist eine Kühlplatte aus Aluminium vorgesehen.
EP 0 779 645 A2 zeigt eine zylindrische Prozesskammer, die von Seitenwänden, einer scheibenförmigen Halbleiterdecke und einem Boden begrenzt wird. Im Inneren der Prozesskammer ist auf dem Boden eine Waferhalterung angeordnet, die einen Wafer hält. Durch in der Halbleiterdecke angeordnete Gaseinlässe kann Prozessgas in die Prozesskammer strömen. In der Halbleiterdecke sind ferner Einlässe verteilt angeordnet, die das Prozessgas in der Prozesskammer verteilen. In der Halbleiterdecke ist ein Siliziumwafer angeordnet, der Gasdurchlässe aufweist. Eine zentrale Gaszuleitung speist zunächst den Raum in der Halbleiterdecke mit Prozessgas, wobei das Prozessgas durch die Gasdurchlässe strömt, um dann durch die Gaseinlässe in die Prozesskammer zu strömen. Oberhalb der Halbleiterdecke ist in einem isolierenden Antennenhalter eine induktive Antenne angeordnet. Durch Induktion durch die Antenne wird das Prozessgas in den Plasmazustand versetzt.
EP 0 843 348 A2 zeigt eine Abdeckanordnung mit einer Basisplatte, in der ein bevorzugt aus Aluminium oder einer Aluminiumkeramik bestehender Duschkopf und eine Ablenkplatte angeordnet sind, wobei durch gleichmäßig im Zentrum des Duschkopfes verteilte Löcher ein Prozessgas auf einen unter dem Duschkopf angeordneten Wafer geleitet wird.
Es ist die Aufgabe der Erfindung zur Steigerung der Wafer-Produktionseffizienz eine metall- und/oder partikelbedingte Kontamination zu verringern und die Zeit zwischen Naßreinigungsschritten zu vergrößern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Plasmaprozesskammer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.
Eine siliziumhaltige Ablenkplatte verringert die Partikel- und/oder Metallkontamination während der Bearbeitung eines Halbleiter-Substrats. Die Ablenkplatte ist so zum Einsatz innerhalb einer Ablenkkammer eines Duschkopf-Gasverteilungsystems angepasst, daß eine siliziumhaltige Oberfläche der Ablenkplatte an dem Duschkopf angrenzt und ihn verkleidet. Die Ablenkplatte kann im wesentlichen aus Silizium oder einer Siliziumverbindung wie etwa Siliziumkarbid bestehen. Ein bevorzugtes Ablenkplattenmaterial ist Siliziumkarbid mit einer Reinheit von mindestens 99,999% und/oder einer Durchlässigkeit von 10–30%. Die Siliziumkarbid-Ablenkplatte kann vollständig aus nicht-gesintertem Siliziumkarbid, gesintertem Siliziumkarbid, dickem CVD-Siliziumkarbid, gesintertem Siliziumkarbid mit einer CVD-Beschichtung aus Siliziumkarbid, Graphit mit Siliziumkarbid-Beschichtung, durch Reaktion synthetisiertes Siliziumkarbid oder einer Kombination daraus bestehen.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführung kann die siliziumhaltige Prall- oder Ablenkplatte als einlegbarer Ersatz für eine Aluminium-Ablenkplatte benutzt werden. In einer Verwirbelungs- oder Ablenkkammer eingebaut, kann die siliziumhaltige Ablenkplatte Durchgänge zur Durchleitung von Prozeßgas aufweisen, wobei die Öffnungen gegenüber Öffnungen im Duschkopf versetzt sind. Zur Ausbildung eines abgeschlossenen Raums zwischen der siliziumhaltigen Ablenkplatte und der Aluminium-Ablenkplatte kann die siliziumhaltige Ablenkplatte einen Rand entlang ihres Aussenumfangs aufweisen.
Die siliziumhaltige Ablenkplatte ist Teil eines Gasverteilungssystems einer Plasma-Prozeßkammer, wobei das Gasverteilungssystem eine Duschkopfelektrode umfaßt und die siliziumhaltige Ablenkplatte so in einer Ablenkkammer angebracht ist, daß die siliziumhaltige Ablenkplatte der Duschkopfelektrode gegenüberliegt und eine entgegengesetzte Seite der siliziumhaltigen Ablenkplatte einer Aluminium-Ablenkplatte gegenüberliegt. In einer solchen Anordnung ist die siliziumhaltige Ablenkplatte geeignet, Metallkontaminationen während der Plasmabearbeitung eines in der Kammer befindlichen Halbleitersubstrats um mindestens eine Größenordnung zu verringern, verglichen mit Metallkontaminationen unter gleichen Prozeßbedingungen bei Benutzung einer Aluminium-Ablenkplatte anstelle der siliziumhaltigen Ablenkplatte.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Reduzierung von Partikel- und/oder Metallkontaminationen bei der Bearbeitung eines Substrats in einer erfindungsgemäßen Reaktionskammer, wobei ein Gasverteilungssystem einen Duschkopf, eine Ablenkkammer, durch die ein Prozeßgas zu dem Duschkopf strömt, und eine in der Ablenkkammer angeordnete, siliziumhaltige Ablenkplatte umfaßt, umfassend die Einbringung eines Halbleitersubstrats in die Reaktionskammer, die Einleitung von Prozeßgas in die Ablenkkammer, die Durchströmung des Prozeßgas durch die siliziumhaltige Ablenkplatte in einen Raum zwischen der siliziumhaltigen Ablenkplatte und dem Duschkopf mit nachfolgender Durchströmung des Duschkopfs ins Innere der Reaktionskammer, und die Bearbeitung des Halbleitersubstrats mit dem den Duschkopf durchströmenden Prozeßgas.
Erfindungsgemäß ist der Duschkopf als Duschkopfelektrode ausgebildet, welche das sie durchströmende Prozeßgas in einen Plasmazustand anregt. Dieses Verfahren kann das Ätzen einer Schicht auf dem Halbleitersubstrat durch Anlegen einer RF-Spannung an die Duschkopfelektrode umfassen, so daß das Prozeßgas ein mit der exponierten Oberfläche des Halbleitersubstrats in Kontakt stehendes Plasma bildet. Beispielsweise kann das Halbleitersubstrat einen Silizium- oder Galliumarsenid-Wafer umfassen und das Verfahren kann ein trockenes Ätzen einer dielektrischen, halbleitenden oder leitenden Schicht auf dem Wafer umfassen. Alternativ dazu kann das Verfahren die Ablagerung einer Materialschicht auf dem Wafer beinhalten. Falls der Duschkopf eine mit einem temperaturgeregelten Glied verbundene Duschkopfelektrode umfaßt, kann das Verfahren eine Wärmeableitung von der Duschkopfelektrode durch Kühlmitteldurchfluß durch das temperaturgeregelte Glied beinhalten. Im Falle des Ätzens können Öffnungen durch exponierte Bereiche einer dielektrischen Schicht des Substrats hindurch bis zu einer elektrisch leitenden oder halbleitenden Schicht des Substrats geätzt werden. Beispielsweise kann der Ätzschritt als Teil eines Prozesses zur Herstellung einer Damaszener-Struktur ausgeführt sein. Ferner kann das Verfahren einen Austausch einer Aluminium-Ablenkplatte eines Gasverteilungssystems mit der siliziumhaltigen Ablenkplatte beinhalten.
Die Ziele und Vorteile der Erfindung können durch Lesender folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen verstanden werden, wobei:
1 eine seitliche Schnittansicht eines Duschkopfelektroden-Aufbaus für eine erfindungsgemäße Einzelwafer-Bearbeitung zeigt;
2 eine seitliche Schnittansicht eines Elastomer-gebundenen Duschkopfelektroden-Aufbaus entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
3 eine seitliche Schnittansicht eines Teils des Aufbaus gemäß 2 zeigt.
Zum besseren Verständnis der Erfindung bezieht sich die nachfolgende detaillierte Beschreibung auf die anliegenden Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben sind. Zudem sind die Bezugszeichen zur Identifizierung entsprechender Elemente in den Zeichnungen durchgängig die gleichen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können Kontaminationen von Halbleitersubstraten während einer Bearbeitung in einer einen Duschkopf zur Verteilung von Prozeßgas umfassenden Plasmareaktionskammer wesentlich verringert werden. Ein Beispiel einer solchen Plasmareaktionskammer ist ein Reaktor vom Parallelplattentyp, wobei ein einzelner Halbleiterwafer auf einer unteren Elektrode gehalten ist und eine obere Elektrode eine Duschkopfelektrode umfaßt. Während der Bearbeitung in solchen Reaktoren greift Plasma die Duschkopfelektrode und andere innere Teile der Reaktorkammer an. In einem Parallelplattenreaktor, bei dem das Plasma auf eine schmale, durch einen einen Randring aus Silizium aufweisenden Wafer auf einem elektrostatischen Halter („ESC”), eine Duschkopfelektrode und eine gestapelte Anordnung von Quarz-Begrenzungsringen definierte Zone begrenzt ist, wurde überraschend festgestellt, daß die an die Siliziumduschkopfelektrode angrenzende Aluminium-Ablenkplatte in einem zur Begründung einer Metall- und Partikelkontamination des Wafers ausreichenden Maße von dem Plasma angegriffen wird.
In einem typischen, eine Ablenkplattenanordnung aufweisenden Duschkopf tritt das Prozeßgas in einen abgeschlossenen Raum ein und durchströmt vor dem Austritt durch den Duschkopf eine oder mehrere Ablenkplatten. Bei einer eine solche Anordnung aufweisenden Plasma-Prozeßkammer wurde festgestellt, daß das Plasma die an den Duschkopf angrenzende Ablenkplatte in der Umgebung der Löcher des Duschkopfs angreift. Mit der Zeit bildet sich ein Erosionsmuster (identisch mit dem Lochmuster im Duschkopf) auf der Unterseite der Ablenkplatte mit der Folge, daß Aluminium in das Innere der Plasmakammer eintritt und ein schlecht entfernbares Polymer bildet. Für den Fall einer Oxid-Ätzkammer, bei der das Prozeßgas Fluor ist, verbindet sich beispielsweise das Aluminium mit dem Fluor zu einem AIF enthaltenden Polymer. Bei zunehmendem Aluminium in dem Polymer wird das Polymer dichter, was zu Partikeln und Flocken in der Ätzkammer führt. Solche Partikel werden als „Adder” bezeichnet, wenn sie auf prozessierten Wafern gefunden werden. Da solche Adder defekte integrierte Schaltungen verursachen können, ist es wünschenswert, die Anzahl der Adder auf einem prozessierten Wafer zu minimieren. Zur Erreichung einer hohen Produktionseffizienz ist es zudem weiterhin wünschenswert, die Zeitspanne zu maximieren, nach der ein Plasmareaktor einem „nassen” Reinigungsprozess zur Wiederherstellung der Prozeßreproduzierbarkeit unterzogen werden muß. Das heißt, obwohl es üblich ist, einen Plasma-Reinigungsschritt bei jedem Wafer-Prozeßkreis durchzuführen, daß nach Prozessierung einer bestimmten Anzahl von Wafern der Aufbau von Nebenprodukten im Reaktor zu einer Prozeßdrift aus dem Prozeßfenster heraus führt. Während einer solchen Nassreinigung ist es notwendig, die Produktion auszusetzen und das Innere der Kammer chemisch zu reinigen.
Bezüglich der Erfindung hat sich überraschend herausgestellt, daß (1) die Anzahl der eine Fehlfunktion verursachenden oder die Ausbeute der prozessierten Wafer ungünstig beeinflussenden Partikel signifikant reduziert werden kann, daß (2) eine Kontamination durch Aluminium um mindestens eine Größenordnung, vorzugsweise um mindestens zwei Größenordnungen verringert werden kann, und/oder daß (3) die Zeit zwischen zur wiederholbaren Waferprozessierung notwendigen Naßreinigungen um mindestens 100%, vorzugsweise um 200% oder mehr, beispielsweise von 4000 RF-Minuten (im Fall der Aluminium-Ablenkplatten) auf 12.000 oder mehr RF-Minuten („RF-Minuten” bezieht sich auf die totale Zeitspanne, in der Wafer im Plasma bis zum nächsten Naßreinigungsschritt prozessiert werden), verlängert werden kann. Solche höchst vorteilhaften Ergebnisse können durch den Einsatz einer an den Duschkopf angrenzenden, siliziumhaltigen Ablenkplatte erzielt werden. Die Duschkopfanordnung kann in jeder Art von Halbleiter-Bearbeitungsgerät eingesetzt werden, bei dem es verlangt wird, Prozeßgas über einem Halbleitersubstrat zu verteilen. Solche Geräte umfassen CVD-Systeme, Verascher, kapazitiv gekoppelte Plasmareaktoren, induktiv gekoppelte Plasmareaktoren, ECR-Reaktoren und ähnliches.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist, wie in 1 gezeigt, die siliziumhaltige Ablenkplatte in einer Duschkopfelektrode 10 eines Einzelwafer-Ätzgeräts integriert. Eine solche Duschkopfelektrode 10 wird üblicherweise zusammen mit einem elektrostatischen Halter eingesetzt, wobei der Halter eine flache Bodenelektrode aufweist, auf der der Wafer in einem Abstand von 1 bis 2 cm unterhalb der Elektrode 10 angeordnet ist. Solche Halteranordnungen ermöglichen eine Temperaturkontrolle des Wafers durch Beaufschlagung der Rückseite des Wafers mit Heliumdruck, durch welchen die Rate des Wärmetransports zwischen dem Wafer und dem Halter gesteuert wird.
Die in 1 gezeigte Duschkopfelektroden-Anordnung ist ein Verschleißteil, welches periodisch ersetzt werden muß. Da die Elektrodenanordnung mit einem temperaturgeregelten Glied verbunden ist, kann die Oberfläche der Außenkante der Siliziumelektrode 10 zum einfachen Wechsel durch Indium, welches einen Schmelzpunkt von 156°C aufweist, mit einem Graphit-Tragring 12 verbunden sein. Die Elektrode kann jedoch auch durch andere Methoden wie etwa einer Elastomerverbindung festgelegt sein, wie weiter unten in Verbindung mit 2 und 3 erläutert wird.
Die in 1 gezeigte Elektrode 10 ist eine plane Scheibe mit gleichmäßiger Dicke vom Mittelpunkt bis zum Rand, und ein äußerer Flansch auf Ring 12 ist durch einen Aluminium-Klemmring 16 an ein temperaturgeregeltes, Wasser-Kühlkanäle 13 aufweisendes Glied 14 aus Aluminium geklammert. Wasser wird mittels Wassereinlaß/auslaß-Anschlüsse 13a durch die Kühlkanäle 13 geleitet. Ein Plasma-Begrenzungsring 17 besteht aus einem Stapel von zueinander beabstandeten Quarzringen, die den Außenumfang der Elektrode 10 umgeben. Der Plasma-Begrenzungsring 17 ist mit einem kreisförmigen, dielektrischen Ring (z. B. aus Quarz) 18 verschraubt, welcher wiederum mit einem dielektrischen Gehäuse 18a verschraubt ist. Zweck und Funktion des Begrenzungsrings 17 ist die Erzeugung einer Druckdifferenz zwischen den Wänden der Reaktionskammer und dem Plasma, wodurch das Plasma zwischen den oberen und unteren Elektroden eingegrenzt wird. Ein sich radial einwärts erstreckender Flansch des Klemmrings 16 greift an dem äußeren Flansch des Graphit-Tragrings 12 an. Somit wird kein Klemmdruck direkt auf die exponierte Oberfläche der Elektrode 10 ausgeübt.
Prozeßgas aus einer Gasversorgung wird durch ein zentrales Loch 20 in dem temperaturgeregelten Glied 14 zu der Elektrode 10 geführt. Das Gas wird dann durch eine oder mehrere vertikal beabstandete Ablenkplatten 22 verteilt und durchströmt (nicht dargestellte) Verteilungslöcher in der Elektrode 10 zur gleichmäßigen Verbreitung des Prozeßgases in der Reaktionskammer 24. Um eine bessere Wärmeleitung zwischen der Elektrode 10 und dem temperaturgeregelten Glied 14 zu ermöglichen, kann Prozeßgas zur Füllung offener Zwischenräume zwischen gegenüberliegenden Oberflächen des temperaturgeregelten Gliedes 14 und dem Tragring 12 zugeführt werden. Zudem erlaubt die Verbindung der Gasführung 27 mit einer (nicht dargestellten) Gasführung in dem kreisförmigen Ring 18 oder dem Begrenzungsring 17 eine Überwachung des Gasdrucks in der Reaktionskammer 24. Um den Druck des Prozeßgases zwischen dem temperaturgeregelten Glied 14 und dem Tragring 12 zu erhalten, ist eine erste O-Ring-Dichtung 28 zwischen einer inneren Oberfläche des Tragrings 12 und einer gegenüberliegenden Oberfläche des temperaturgeregelten Gliedes 14 sowie eine zweite O-Ring-Dichtung 29 zwischen einem äußeren Bereich einer oberen Oberfläche des Tragrings 12 und einer gegenüberliegenden Oberfläche des Gliedes 14 vorgesehen.
Um das Vakuum in der Kammer 24 zu erhalten, sind weitere O-Ringe 30, 32 zwischen dem temperaturgeregelten Glied 14 und einem zylindrischen Glied 18b sowie zwischen dem zylindrischen Glied 18b und dem Gehäuse 18a vorgesehen.
Hierbei besteht die untere Ablenkplatte 22a aus Silizium oder einer Siliziumverbindung wie etwa Siliziumkarbid und/oder ist mit Silizium oder einer Siliziumverbindung wie etwa Siliziumkarbid beschichtet. Das Silizium kann einkristallines oder polykristallines Silizium von hoher Reinheit wie etwa 99,999% oder mehr sein. Das Siliziumkarbid kann hochreines, kommerziell hergestelltes Siliziumkarbid sein, wie es etwa als CVD-Siliziumkarbid-Material von Herstellern wie Morton International Inc. aus Woburn, Massachusetts, Sanzo Metal Inc. aus Tamani, Japan, NGK Insulator Ltd. aus Nagoya, Japan erhältlich ist, oder gesintertes Siliziumkarbid-Material, wie es von Cercom Inc. aus Vista, Kalifornien, Carborundum Inc. aus Costa Mesa, Kalifornien und Ceradyne Inc. aus Costa Mesa, Kalifornien erhältlich ist. Durch Graphitkonversion unter Benutzung von Siliziumdampf hergestelltes Siliziumkarbid ist von Poco Graphite Inc. aus Decatur, Texas erhältlich.
Zusätzlich zu Silizium und Siliziumkarbid umfaßt weiteres geeignetes, aber weniger bevorzugtes aluminiumfreies Material, welches in der unteren Ablenkplatte und/oder anderen Teilen des Gasverteilungssystems eingesetzt oder auch nicht eingesetzt werden kann, nichtoxidische Keramik wie etwa Siliziumnitrid, Borkarbid, Bornitrid etc., oxidisches Material wie etwa Quarz, Siliziumoxid etc., Thermoplasten wie etwa „VESPEL”, „PEEK”, „TEFLON” etc. und hochreines Graphit. Jedoch können Ablenkplatten aus elektrisch nicht leitfähigem Material in einer zum Ätzen benutzten Duschkopfelektrode zu subtilen Unterschieden in der RF-Charakteristik des Ätzgerätes führen, wogegen Ablenkplatten aus Graphit aggressiv durch bei Ätzung von Dielektrika eingesetztes Sauerstoffplasma angegriffen werden, was zu Problemen mit Partikeln und hoher Abnutzung des Graphits führt. Im Gegensatz dazu führt das Sputtern von Silizium- und Siliziumkarbid-Ablenkplatten durch das Plasma zur Erzeugung von Silizium oder Silizium und Kohlenstoff, welche beide reichlich auf dem zu bearbeitenden Wafer und im Ätzgas vorhanden sind. Ferner zeigen Silizium und Siliziumkarbid gute Abnutzungseigenschaften in einer solchen Plasmaumgebung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die untere Ablenkplatte aus hochreinem Siliziumkarbid, zum Beispiel von mindestens 99,999% Reinheit, bestehen. Ein aus Kostenhinsicht besonders bevorzugtes Silizumkarbid ist eine nichtgesinterte Form von Siliziumkarbid, die durch Graphitkonversion hergestellt wird, wobei ein geformtes Stück Graphit mit Siliziumdampf bei Temperaturen von etwa 1600°C unter Umformung des Graphits in Siliziumkarbid reagiert. Das Ausgangsgraphit ist vorzugsweise ein feinkörniges Graphit von hoher Reinheit und geringer Durchlässigkeit. Als Ergebnis der Umwandlung in Siliziumkarbid durch den Siliziumdampf kann das massive Siliziumkarbid eine Durchlässigkeit von 10% bis 30%, beispielsweise etwa 20%, aufweisen. Falls gewünscht, kann das Siliziumkarbid mit einer Schicht von CVD-SiC beschichtet werden. Das auf diese Weise behandelte SiC zeigt eine thermische Leitfähigkeit in der Größenordnung von 80 W/m·K bei Raumtemperatur, eine Druckfestigkeit von mindestens etwa 551,584 MPa (80.000 psi), eine Bruchfestigkeit von mindestens etwa 2,1 MPa·m^–2 und eine Zugfestigkeit von mindestens etwa 103,4 MPa (15.000 psi).
Die Silizium- oder Siliziumkarbid-Ablenkplatte kann als einsetzbares Austauschteil für bestehende Aluminium-Ablenkplatten oder als Teil irgendeines Gasverteilungssystems ausgebildet sein, wenn es gewünscht ist, eine diesem bestimmten Teil zuordenbare Kontamination zu reduzieren. Beispielsweise kann die siliziumhaltige Ablenkplatte als einsetzbares Austauschteil für die Aluminium-Ablenkplatte eines Exelan^® oder eines 4520XLE^®, welche beide von der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung, der LAM Research Corporation, hergestellt werden, eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäße siliziumhaltige Ablenkplatte sorgt für eine verringerte Partikelkontamination, eine verringerte Metallkontamination und eine erhöhte Produktionseffizienz aufgrund der verlängerten Zeiträume zwischen Naßreinigungen. Solche Verbesserungen werden möglich, weil Silizium und Siliziumkarbid wiederstandsfähiger und weniger kontaminierend sind als eine Aluminium-Ablenkplatte. Das heißt, insofern die untere Ablenkplatte sich unmittelbar hinter der Duschkopfelektrode befindet, existiert eine Sichtlinie zwischen ihr und dem Plasma durch die Löcher in der Duschkopfelektrode. Im Plasma erzeugte Ionen werden durch die Duschkopf-Löcher auf die Ablenkplatte beschleunigt, wodurch sie ein Sputtern der Ablenkplatte bewirken. Als eine Folge wird die Plasmakammer mit Aluminium und anderen in der Standard-Aluminium-Ablenkplatte enthaltenen Spurenmetallen kontaminiert. Sobald die Kammer mit Aluminium bedeckt ist, kombiniert sich das Aluminium mit dem während des Plasma-Ätzvorgangs erzeugten Polymer unter Bildung eines staub- oder flockenartigen Polymers, welches sich auf den Wafer in der Kammer legen kann. Solche Partikeldefekte verringern die Ausbeute des Wafers. Die erfindungsgemäßen Silizium- und Siliziumkarbid (SiC)-Ablenkplatten übertrafen Ablenkplatten aus Aluminium (Al), Graphit, pyrolytischem Graphit, SiC-beschichtetem Graphit, Vespel^® und Quarz in einer oder mehrerer der in der folgenden Tabelle aufgeführten Kategorien.

Eigenschaft	elektrisch	Kontamination	physikalisch	Partikel
SiC	gut	am besten	gut	am besten
Al	am besten	am schlechtesten	am besten	schlecht
Graphit	gut	gut	marginal	schlecht
pyrolytisches Graphit	gut	gut	marginal	schlecht
SiC-beschichtetes Graphit	gut	gut	gut	schlecht
Vespel^®	schlecht	gut	schlecht	gut
Silizium	marginal	gut	marginal	unbekannt
Quarz	schlecht	gut	schlecht	unbekannt

Bei einem Vergleich einer Aluminium-Ablenkplatte mit einer siliziumhaltigen Ablenkplatte zeigten Wafer, die in einer Plasmakammer mit einer Duschkopfelektrode mit siliziumhaltiger Ablenkplatte geätzt wurden, im Durchschnitt die Hälfte oder weniger „Adder” (zum Beispiel Partikel) im Vergleich zu gleichen Prozeßreaktoren bei Einsatz einer Aluminium-Ablenkplatte. Ferner benötigte, bei Vergleich von in RF-Minuten gemessener Zeit zwischen zur Wiederherstellung der Prozeßwiederholbarkeit notwendigen Naßreinigungen, der Plasma-Ätzreaktor mit siliziumhaltiger Ablenkplatte für einen Zeitraum von 15.000 RF-Minuten oder sogar 25.000 bis über 29.000 RF-Minuten keine Naßreinigung, verglichen mit nur 4.000 RF-Minuten für die Aluminium-Ablenkplatte. Eine solch dramatische Verbesserung der Produktionseffizienz macht die siliziumhaltige Ablenkplatte zu einem höchst wirtschaftlichen Austauschteil für existierende Aluminium-Ablenkplatten.
Da die Elektrodenanordnung ein Verschleißteil ist, ist es wünschenswert, für die mit dem Plasma in Kontakt stehenden Teile der Elektrodenanordnung nichtkontaminierende Materialien zu benutzen. Abhängig von der Chemie des Prozeßgases sind solche Materialien vorzugsweise aluminiumfreie, leitende, halbleitende oder isolierende Materialien, umfassend Glas, keramisches und/oder Polymermaterial ebenso wie einkristallines oder polykristallines Silizium, Quarz, Karbide von Silizium, Bor, Titan, Tantal, Niob und/oder Zirkon, Nitride von Silizium, Bor, Titan, Tantal und/oder Zirkon, Oxide von Silizium, Bor, Titan, Tantal, Niob und/oder Zirkon, Silicide von Titan, Wolfram, Tantal und/oder Kobalt, pyrolytisches Graphit, Diamant etc. Material aus Silizium, Kohlenstoff, Stickstoff und/oder Sauerstoff sind für Oberflächen in Plasmareaktionskammern besonders bevorzugt.
Die Elektrode besteht vorzugsweise aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie etwa eine plane Elektrodenscheibe aus Silizium (zum Beispiel einkristallinem Silizium), Graphit oder Siliziumkarbid, die eine konstante Dicke von der Mitte bis zu einem Außenrand aufweist. Jedoch können auch Elektroden mit nicht konstanter Dicke, aus anderem Material und/oder ohne Gasverteilungslöcher mit einer erfindungsgemäßen Elektrodenanordnung benutzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Elektrode aus einer Duschkopfelektrode mit einer Vielzahl von beabstandeten Gasentladungsdurchgängen, die ihrer Größe und Anordnung nach geeignet sind, ein Prozeßgas zuzuführen, welches durch die Elektrode energetisch angeregt wird und ein Plasma unterhalb der Elektrode in der Reaktionskammer ausbildet.
2 zeigt eine Duschkopfelektrodenvorrichtung 40, durch die die in 1 gezeigte, durch die Elektrode 10 und den Tragring 12 ausgebildete Elektrodenanordnung ersetzt werden kann. Die Elektrode 40 unterscheidet sich von der durch Indium verbundenen Anordnung aus 1 darin, daß die Elektrode 42 mittels einer Elastomerverbindung 46, welche in einer Ausnehmung 48 gemäß 3 angeordnet sein kann, mit dem Tragring 44 verbunden ist. Die Ausnehmung 48 erstreckt sich kontinuierlich um den Tragring 44 zwischen einer inneren Wand (nicht dargestellt) und einer äußeren Wand 50 des Tragrings 44. Jede Wand 50 kann so dünn wie möglich, z. B. etwa 762 µm (30 tausendstel Zoll) breit, sein, was dem Elastomer die Ausformung einer dünnen Schicht (z. B. 2 μm Dicke für den Fall, daß das Elastomer Füllmaterial in der Größe von 0,7 μm bis 2 μm umfaßt) in dem Kontaktbereich mit jeder Wand 50 und einer dicken Schicht (z. B. etwa 63,5 μm (0,0025 Zoll)) in der Ausnehmung 48 ermöglicht. Die durch die Wände gebildete Ausnehmung kann äußerst flach sein, z. B. 50,8 μm (2 tausendstel Zoll) tief, was eine sehr dünne Elastomerverbindung mit ausreichender Festigkeit zur adhäsiven Bindung der Elektrode an den Tragring ermöglicht und dennoch eine Bewegung der Elektrode relativ zu dem Tragring während einer Temperaturänderung der Elektrodenanordnung gestattet. Zudem können die Wände der Ausnehmung die Elastomerverbindung vor einem Angreifen durch die Plasmaumgebung im Reaktor schützen.
Die Abmessungen der Elektrodenanordnung können an die Erfordernisse der beabsichtigten Verwendung der Elektrodenanordnung angepaßt sein. Falls die Elektrode zur Bearbeitung eines 8-Zoll-Wafers eingesetzt wird, kann die Elektrode beispielsweise einen Durchmesser von etwas weniger als 228,6 mm (9 Zoll) aufweisen und der Tragring kann an dem Interface zwischen der Elektrode und dem Tragring eine Breite von etwas weniger als 12,7 mm (0,5 Zoll) haben. Zum Beispiel kann der Tragring an dem Interface einen Innendurchmesser von 203,2 mm (8 Zoll) und einen Außendurchmesser am Interface von 223,52 mm (8,8 Zoll) haben. In diesem Fall kann das Interface zwischen der Elektrode und dem Tragring eine Breite von etwa 10,16 mm (0,4 Zoll) und die Ausnehmung eine Breite von 8,636 mm (0,34 Zoll) haben, falls die Wände 0,762 mm (0,03 Zoll) breit sind.
Die Elastomerverbindung kann aus jedem geeigneten Elastomermaterial bestehen, wie etwa einem Polymermaterial, das mit Vakuumbedingungen kompatibel ist und einer thermischen Zersetzung bei hohen Temperaturen wie oberhalb 200°C widersteht. Das Elastomermaterial kann optional ein Füllmaterial aus elektrisch und/oder thermisch leitfähigen Partikeln oder oder ein anders geformtes Füllmaterial wie etwa ein Drahtnetz, gewobene oder nicht-gewobene leitfähige Fasern etc. umfassen. Polymermaterialien, die in einer Plasmaumgebung oberhalb von 160°C eingesetzt werden können, umfassen Polyimide, Polyketone, Polyetherketone, Polethersulfone, Polyethylenterephthalate, Fluorethylen-Propylen-Kopolymere, Zellulose, Triacetate, Silikone und Gummi. Beispiele von Elastomeren hoher Reinheit umfassen einkomponentige, bei Raumtemperatur aushärtende Klebstoffe, die von General Electric als RTV 133 und RTV 167 erhältlich sind, einen einkomponentigen, fließfähigen, durch Hitze (z. B. über 100°C) aushärtbaren Klebstoff, der von General Electric als TSE 3221 erhältlich ist, und ein zweikomponentiges, durch Mischung aushärtbares Elastomer, welches von Dow Corning als „SILASTIC” erhältlich ist. Ein besonders bevorzugtes Elastomer ist ein Polydimethylsiloxan enthaltendes Elastomer wie etwa ein katalytisch, z. B. Pt-katalytisch, aushärtbares Elastomer, das von Rhodia als V217 erhältlich ist, und das bei Temperaturen von 250°C und darüber stabil ist.
Für den Fall, daß das Elastomer elektrisch leitfähig ist, kann das elektrisch leitfähige Füllmaterial Partikel eines elektrisch leitfähigen Metalls oder einer Metalllegierung enthalten. Ein bevorzugtes Metall für den Einsatz in der Verunreinigungssensiblen Umgebung einer Plasma-Reaktionskammer ist eine Aluminiumlegierung wie etwa eine 5–20 Gewichts-% Silizium enthaltende, aluminiumbasierte Legierung. Zum Beispiel kann die Aluminiumlegierung 15 Gewichts-% Silizium enthalten. Um jedoch die Möglichkeit einer Kontamination durch Aluminium zu verringern, kann es gewünscht sein, ein Aluminium-freies elektrisch leitfähiges Füllmaterial wie etwa Silizium-Pulver oder Siliziumkarbid-Pulver zu verwenden. Einzelheiten der Elastomerverbindung können in dem der gleichen Anmelderin gehörenden Patents US 6,073,577 A gefunden werden, wobei deren gesamte Offenbarung hiermit durch Bezugnahme genannt ist.
Die siliziumhaltige Ablenkplatte kann für unterschiedliche Plasmaprozesse, umfassend Plasmaätzen von unterschiedlichen dielektrischen Schichten wie etwa dotiertes Siliziumoxid wie etwa fluoriertes Siliziumoxid (FSG), undotiertes Siliziumoxid wie etwa Siliziumdioxid, Spin-On-Glass (SOG), Silikatgläser wie etwa Bor-Phosphor-Silikatglas (BPSG) und Phosphor-Silikatglas (PSG), dotiertes und undotiertes thermisch aufgewachsenes Siliziumoxid, dotiertes und undotiertes TEOS-abgeschiedenes Siliziumoxid etc. eingesetzt werden. Die dielektrischen Dotierstoffe umfassen Bor, Phosphor und/oder Arsen. Das Dielektrikum kann eine leitende oder halbleitende Schicht wie etwa polykristallines Silizium, Metalle wie etwa Aluminium, Kupfer, Titan, Wolfram, Molybdän oder deren Legierungen, Nitride wie etwa Titannitrid, Metallsilicide wie etwa Titansilicid, Kobalsilicid, Wolframsilicid, Molybdänsilicid etc. überdecken. Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Gasverteilungssystem zum Plasmaätzen einer Damaszenerstruktur eingesetzt werden.
Das Plasma kann ein in unterschiedlichen Typen von Plasmareaktoren erzeugbares Hochdruck-Plasma sein. Solche Plasmareaktoren haben typisch Energiequellen, die RF-Energie, Mikrowellenenergie, Magnetfelder etc. zur Erzeugung des Hochdruckplasmas einsetzen. Beispielsweise könnte das Hochdruckplasma in einem Transformator-gekoppelten Plasmareaktor (TCP^TM), der auch als induktiv gekoppelter Plasmareaktor bezeichnet wird, einem Elektron-Zyklotron-Resonanz (ECR) Plasmareaktor, einem Helicon-Plasmareaktor oder ähnlichem erzeugt werden. Ein Beispiel eines Hochfluß-Plasmareaktors, der ein Hochdruckplasma erzeugen kann, ist in dem derselben Inhaberin gehörenden US-Patent Nr. 5,820,723 offenbart, wobei dessen Offenbarung hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Die vorliegende Erfindung ist unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden. Jedoch wird es für den Fachmann offensichtlich sein, daß die Erfindung in anderen als den beschriebenen Ausführungsformen realisiert werden kann, ohne den Kern der Erfindung zu verlassen. Die bevorzugte Ausführungsform dient der Beschreibung und sollte in keiner Weise als einschränkend angesehen werden. Die Reichweite der Erfindung wird durch die anliegenden Ansprüche angegeben, und sämtliche Abwandlungen und Äquivalente, die in den Bereich der Ansprüche fallen, sollen darin eingeschlossen sein.

Claims

Plasmaprozesskammer vom Parallelplattentyp, wobei ein einzelner Halbleiterwafer auf einer unteren Elektrode gehalten ist und eine obere Elektrode eine Duschkopfelektrode (10; 42) aus Silizium umfasst, wobei eine siliziumhaltige Ablenkplatte (22a) als Teil eines Gasverteilungssystems vorgesehen ist, wobei das Gasverteilungssystem die Duschkopfelektrode (10; 42) und eine Ablenkkammer beinhaltet, wobei die siliziumhaltige Ablenkplatte (22a) eine siliziumhaltige Oberfläche aufweist, wobei die siliziumhaltige Oberfläche gegenüber der Duschkopfelektrode (10; 42) in der Ablenkkammer beabstandet angebracht ist, wobei die Duschkopfelektrode (10; 42) eine Vielzahl voneinander beabstandeter Gasentladungsdurchgänge aufweist, wobei die Gasentladungsdurchgänge geeignet sind, ein Prozessgas zuzuführen, welches durch die Duschkopfelektrode (10; 42) energetisch angeregt wird und ein Plasma unterhalb der Duschkopfelektrode (10; 42) in der Reaktionskammer (24) ausbildet, wobei sich die siliziumhaltige Ablenkplatte (22a) hinter der Duschkopfelektrode (10; 42) befindet und eine Sichtlinie zwischen der siliziumhaltigen Ablenkplatte (22a) und dem Plasma durch die Gasentladungsdurchgänge existiert, so dass im Plasma erzeugte Ionen durch die Gasentladungsdurchgänge auf die siliziumhaltige Ablenkplatte (22a) beschleunigt werden, wodurch sie ein Sputtern der siliziumhaltigen Ablenkplatte (22a) bewirken.
Plasmaprozesskammer nach Anspruch 1, wobei die Plasmaprozesskammer ferner einen auf einem elektrostatischen Halter gehalterten Halbleiterwafer mit einer ringförmigen Kante aus Silizium und einen aus einer gestapelten Anordnung von Quarzringen gebildeten Plasmabegrenzungsring (17) umfasst.
Plasmaprozesskammer nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Duschkopfelektrode (10; 42) Teil einer Elektrodenanordnung ist, wobei die Elektrodenanordnung lösbar mit einem Kühlkanäle (13) aufweisenden temperaturgeregelten Glied (14) verbunden ist.
Plasmaprozesskammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die siliziumhaltige Ablenkplatte (22a) überwiegend aus Silizium oder Siliziumkarbid mit einer Reinheit von mindestens 99,999% besteht.
Plasmaprozesskammer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die siliziumhaltige Ablenkplatte (22a) vollständig aus einkristallinem Silizium, polykristallinem Silizium, nicht-gesintertem Siliziumkarbid, gesintertem Siliziumkarbid, massivem CVD-Siliziumkarbid, gesintertem Siliziumkarbid mit einer CVD-Beschichtung aus Siliziumkarbid, mit Siliziumkarbid beschichtetem Graphit, durch Reaktion synthetisiertem Siliziumkarbid oder aus einer Kombination davon besteht.
Plasmaprozesskammer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die siliziumhaltige Ablenkplatte (22a) durchgängige Öffnungen zur Durchleitung von Prozessgas aufweist, wobei die Öffnungen der siliziumhaltigen Ablenkplatte (22a) gegenüber Gasentladungsdurchgänge bildenden Öffnungen in der Duschkopfelektrode (10; 42) versetzt sind, wenn die siliziumhaltige Ablenkplatte (22a) in der Ablenkkammer angebracht ist.
Plasmaprozesskammer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die siliziumhaltige Ablenkplatte (22a) als untere Ablenkplatte in der mehrere Ablenkplatten (22, 22a) aufweisenden Ablenkkammer vorgesehen ist.
Plasmaprozesskammer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die siliziumhaltige Ablenkplatte (22a) vollständig aus nicht-gesintertem Siliziumkarbid-Material besteht.
Plasmaprozesskammer nach Anspruch 8, wobei das nicht-gesinterte Siliziumkarbid-Material überwiegend aus durch Reaktionssynthese von Siliziumdampf mit Kohlenstoff-Material gebildetem Siliziumkarbid besteht.
Plasmaprozesskammer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Duschkopfelektrode (10; 42) als plane Scheibe mit gleichmäßiger Dicke vom Mittelpunkt bis zum Rand ausgebildet ist.
Verfahren zur Reduzierung von Partikel- und/oder Metallkontaminationen während der Bearbeitung eines Substrats in einer Plasmaprozesskammer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend: Einbringen eines Halbleitersubstrats in die Reaktionskammer (24); Einleiten von Prozessgas in die Ablenkkammer, wobei das Prozessgas durch die siliziumhaltige Ablenkplatte (22a) in einen Raum zwischen der siliziumhaltigen Ablenkplatte (22a) und der Duschkopfelektrode (10; 42) strömt, gefolgt von Durchströmen der Duschkopfelektrode (10; 42) in das Innere der Reaktionskammer (24); und Bearbeiten des Halbleitersubstrats mit dem die Duschkopfelektrode (10; 42) durchströmenden Prozessgas.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das Halbleitersubstrat einen auf einem elektrostatischen Halter gehalterten Wafer mit einem Kantenring aus Silizium umfasst, wobei die Duschkopfelektrode (10; 42) das Prozessgas zu einem Plasma anregt, welches durch einen eine gestapelte Anordnung von Quarzringen umfassenden Plasmabegrenzungsring (17) begrenzt ist.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, ferner umfassend das Ätzen einer Schicht auf dem Halbleitersubstrat durch Anlegen einer RF-Spannung an die Duschkopfelektrode (10; 42), so dass das Prozessgas ein mit einer exponierten Oberfläche des Halbleitersubstrats in Kontakt stehendes Plasma ausbildet.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem das Halbleitersubstrat einen Silizium- oder Galliumarsenidwafer umfasst, und bei dem das Ätzen ein Plasmaätzen einer dielektrischen, halbleitenden oder leitenden Materialschicht auf dem Wafer umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, bei dem das Verfahren ein Abscheiden einer Materialschicht auf dem Halbleitersubstrat umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, bei dem die Duschkopfelektrode (42) durch ein Elastomer (46) mit einem temperaturgeregelten Glied verbunden ist, wobei das Verfahren die Ableitung von Wärme von der Duschkopfelektrode (42) mittels Kühlmitteldurchfluss durch das temperaturgeregelte Glied umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, bei dem die Ablenkkammer zwischen der siliziumhaltigen Ablenkplatte (22a) und einem Gaseinlass zur Einleitung des Prozessgases in die Ablenkkammer Aluminium-Ablenkplatten (22) umfasst, und wobei das Prozessgas vor der Durchströmung der siliziumhaltigen Ablenkplatte (22a) die Aluminium-Ablenkplatten (22) durchströmt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, bei dem das Prozessgas durch gegenüber Öffnungen in der Duschkopfelektrode (10; 42) versetzte Öffnungen in der siliziumhaltigen Ablenkplatte (22a) strömt, wobei der Versatz ausreichend ist, um eine Sichtlinie zwischen dem Plasma in der Reaktionskammer (24) und den Öffnungen in der siliziumhaltigen Ablenkplatte (22a) zu verhindern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, bei dem Öffnungen durch exponierte Bereiche einer dielektrischen Schicht des Substrats bis zu einer elektrisch leitenden oder halbleitenden Schicht des Substrats geätzt werden.
Verfahren nach Anspruch 19, bei dem der Ätzschritt als Teil eines Verfahrens zur Herstellung einer Damaszener-Struktur ausgeführt wird.