TW200830404A - Plasma chamber cathode and outer ring of silicon material - Google Patents

Description

200830404 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明一般是關於一種石夕材料製電聚腔室陰極 及，Π广㈣是關於一種简製電裝腔室陰: 及外衣’其中陰極構造為容易依陽極形變而變形 導體晶圓電漿製程中使用的陽極及陰極（即電壓 藉此減少工作中的不良率並增加生產效率。 【先前技術】

=國專利中請號1G_2GG5_嶋324揭露—種陰極基板 “製造方法’其中陰極電極層、絕緣層及閘極（練 electrode)層依序層疊於基板±，碳基（；5墨）發射 形於絕緣層中的孔的底部，閘極孔單元職形於閘極層;。 閘極孔單元包含複數個開口，其個別面積小於絕緣層 中的孔的開口面積。每個開口密集成形’優選為均勻地、 密集地恰好成形在絕緣層的孔上，與懿（石墨）發射哭 相對。 〇 口 亦即，在半導體晶圓的蝕刻製程中使用的陰極材料包 含彈性體黏合（elastQme卜bQnded)的石墨及碎。石墨由 碳構成。碳本身具有增加電流的性f，但是造成晶圓表面 上的微粒。其結果是碳不但增加了不良率、減少了產出率 也降低了通過陽極與陰極的電漿的質與量。 陰極最好是只由矽構成。但是矽的性質為撓性低且不 易夂幵y。為此，當與矽結合的陽極因氣體壓力而變形時， 陰極不會配合陽極變形。與陽極及陰極結合的銷可能因陰 200830404 極的損壞而脫離並毀損。 、仏成嘁粒並能配合陽極的形變輕易變形。 【發明内容】 〔技術問題〕 一本發明是做為解決發生m技術巾的前述問 。一，而言’陰極的材料包含彈性體黏合㈣及石墨、 墨及彈性體使晶圓表面/ 主 使通過陰極的電r的量下降粒因此，使產出降低且 r Nif 了只时形成陰極並彌補只时做為單—材料會因 :性“不能變形的事實，在陰財形成一圓形板槽及; I板及環被嵌人板槽及環槽中，藉此在槽與板、環^ 形成空間部分。陰極因空間部分而 的陽極之形變而輕易變形。、’、、"σ至陰極 、，口此，本發明的目的是在藉由移除可能出現的微 增加晶圓製程的產出率同時維持彈性。 a " 〔有利的效果〕 f發明是關於-種由單一石夕材料製成的電鹱腔 招^ 製程中所用的陰極及外環中 方現有陰極及外環是以石墨製成，與晶圓不同，因此降低 產出率且使通過陰極的電漿量下降。 - 在本發明中陰極是只由石夕形成，且在陰極中 形槽。板及外環被嵌入槽中以在槽與板、環之 衣 設的間隙。因此，不只陰極及環 疋 預 及衣具有蜂性且能消除可能出 7 200830404 現的微粒。故’本發明有利於增加 【實施方式】 半導體晶圓製程的產 出0 本發明的結構及操作將說明如下。 在本發明中，陰極（10)的頂部形成有 。板（60)及環（7〇)被嵌入板槽盥十 衣才曰 衣槽中，依此在陰極（1 (Π 的槽、環槽與板（60)、環（7〇)之門^々# v ;之間形成空間部分。因此， 陰極（10)可依以銷（11〇)與陰極n „ ^ ^ ^ ^ 、U^(10)結合的陽極（120)之形 變輕易變形而不產生微粒。

第一圖為改良的習用陰極的叫 ^ 日7 面圖。第二圖：本發明 一較佳實施例之剖面圖。第二 乐—圖·根據本發明的陰極較佳 、、、口 δ狀悲之立體圖。第四圖·妒诚 木Μ圓·根據本發明的外環之較佳結 口狀悲：立體圖。第五圖：根據本發明的較佳實施例之立 體圖。第=圖··根據本發明另—型式外環結構之立體圖。 現在泮細說明本發明。 -參第-圖’-般蝕刻製程包含在腔室内提供HF氣體， 糟由對以銷（11G)(时未示）結合的陽極（12())與陰極（1〇) 的上下電極提供電㈣成通過陽極（i2Q)與陰極（⑻通孔 ⑽的電漿，並使用電漿選擇性地移除晶圓表面所欲移除 的部分。 ^極⑽是以黏合在—起的卯如）及石墨（圖構成 H因其έΒ色的電子特性而被使賴為陰極（1G)的材料 但部有產出率低的缺點，因為在晶圓表面會形成微粒， 故不良率高且生產率低。 陰極（1〇)只由矽構成。如第一圖所示，陽極（120)的材 200830404 料為銘。鋁具有即使在低壓及低溫下亦容易彎曲的機械性 質。若碟狀陰極只由矽構成，陽極（120)會因流入腔室内的 H.F氣體壓力而波動。 藉由銷C110)與陽極底部結合的陰極（1〇)因矽的性質 彈性係數極低且因此不會配合陽極（12〇)變形。故，結合陽 極（120)與陰極（1〇)的銷（u〇)會損壞或產生空隙，造成對 陽極（120)或陰極（1〇)的傷害。

為了克服這個問題，在本發明中，在陰極（丨〇 )的頂部 形成複數個環槽（20)與一板槽（3〇)，其中依預設距離在單 晶材料製的圓形矽板中密集地設置複數個通孔（4〇)，如第 一圖所不。裱槽（2〇)與板槽（3〇)分別具有預設的寬度及深 度，且每個通孔（4〇)具有固定的直徑與厚度。 这是因為若環槽與板槽是成形在陰極頂部上，由於環 /、I彳曰之間的空間及板與板槽之間的空間，陰極（1 〇)便 ㈣，陽極⑽）彎曲。然而在關製輕中，腔室内需要相 If工、，因此’若在陰極（1G)中形成環槽及板槽，因為真 加且真空壓力降低而可能減少氣體的移動且降低 為了解決這個問題’形成有與陰 ==板⑽與環⑽，板⑽與環⑽的二;t (70)；,!^^ )人板槽騎槽中，並使其安置於其中。 再者’如第二、四圖所示，板⑽與環 旱邊板槽與環槽。因此，雖然板⑽與環⑽被 200830404 板=與環槽並安置於其中，在板⑽）與板槽之間以及環（Μ) /、裒4曰之間疋義出預設空間部分，藉此陰極配合陽極彎曲 時使彎曲更加容易。 ^、換言之，陽極（120)與陰極（10)是使用一般的連接方法 •藉銷（110)結合在一起。故由於陰極的板槽與環槽的空間部 刀陰極（10)可配合陽極（120)的形變而變形。再者，環（) 與板（60)被嵌入並安置在環槽（2〇)與板槽（3〇)形成的空間 馨中因此可旎使現有腔室内的最佳真空壓力的變化減到最 小0 外環（80)被置於陰極（1〇)的外圍處並做為將通過陽極 (120)的R.F氣體導入陰極（1〇)並將R.F氣體釋放到外面。 外環（80)是由單晶材料的矽及複晶材料的矽製成。在這種 丨月形下，面積為4〇〇 π時難以使用複晶材料的矽將外環做為 碟狀。 單晶材料的矽為一體成形，而與陰極較低部分連接的 •複曰曰材料的矽是分別成形，因此彼此互相結合形成一個環。 外裱（80)成形的位置的形狀為環繞著陰極（10)的外圍。R.F 氣體的壓力集中在陽極（120)的中心，藉此陽極（120)的中 心出現彎曲’接著位於陰極外圍的外環（80)也出現彎曲。 因此’複數個外環板槽（90)類似陰極（10)的板（60)環 繞地成形在外環（80)頂部表面上，同時圍成像陰極（10)的 環槽（20) —樣的完整環形。外環板（1〇〇)被嵌入外環板槽 (90)中。 如第五圖所示，陰極（1〇)與外環（8〇)被結合到陽極 10 200830404 (120)。板（60)與環（70)被嵌入陰極（1〇)的槽且外環（8〇)成 形在陰極（10)的外圍處，外環板（1〇〇)亦被嵌入並安置於外 %(8〇)上’且陽極（12〇)位於陰極（1〇)及外環（8〇)上。因此 ’成形在陰極（10)與外環（8〇)中的銷槽（5〇)藉由複數個銷 (110)被牢牢固定住。 經由上述製程，H.F氣體被注入陽極（丨2〇)中。為了對 抗陽極（120)因H· F氣體壓力的彎曲現象，只由極低彈性的 矽製成的陰極（1〇)與外環（8〇)，由於陰極（1〇)與外環 的板與板槽之間、環與環槽之間的空間部分而能配合陽極 (120)的形變而變形。 板與板槽之間、環與環槽之間的空間部分形成的程3 為不影響現有腔室、内的真空壓力。 此外’如第六圖所示，在外環（8g)的頂部表面可連句 >、圓形小槽⑽），而不用在基板中形成槽及板，以得』 水s效果。連‘小槽（j 30)群是位於外環頂部表面周圍的 二彼此依預設距離隔開’ &，外環(8〇)可因小槽⑴ γ產垩“ 内的真空壓力變化減至最小

〔產業應用性〕 ^ J 半導ίΓ月是關於單一矽材料的電f腔室陰極與外環。在 切體晶11的《製程中❹的陰 卜二在 與外環為石墨，不心日η μ 卜u現有陰極 、士， 小门於日曰®，使得晶圓表面上產峰料物 減少產出率並降低通過陰極的電漿量。 |生微粒， 而在本發明令，陰極只使 形成有環狀的環槽。板栌及产揭山：广且在陰極的頂部上 扳心及％槽肷有板與環 200830404 環與環槽之間形成預設間隙。是故， 性，並能消除可能出現的微粒。因此 半導體晶圓製程產出的優點。 只陰極與環具有彈 本發明具有能增加 200830404 【圖式簡單說明】 第一圖 第二圖 第三圖 第四圖 第五圖 第六圖

習用陰極變形的剖面圖 本發明較佳實施例之剖面圖 根據本發明的降 χψ Μ , ^ 〇較佳w合狀態之立體圈 根攄太^ ^的外環之較佳結合狀態之立葡 主要元件符號說明 〔本創作〕 :金5明較佳實施例之立體圖 根據本發明另一 镰訪日日Ί 一里式外環結構之立體圖

(10)陰極 (10b)石墨 (3 0)板槽 (5 0)銷槽 (70)環 (9 0 )外環板槽 (110)銷 (130)小槽 (10a)石夕 (20)環槽 U0)通孔 (60)板 (80)外環 (100)外環板 (12 0)陽極

Claims (1)

1. 200830404 十、申請專利範圍： ° h 一種陰極，係只切製成並使用在半導體㈣製程 中，該陰極包含： * 依預設距離密集成形在陰極表面上的通孔（4〇);及 《形在陰極頂部的環狀環槽及板槽，環槽及板槽只由 矽製成並與陽極緊密結合。 2. 如申請專利範圍第1JM的陰極，進一步包含分別被 癱嵌入並安置於板槽（30)和環槽（2〇)中的板（60)和環⑽’ —八中板（60)和1衣（7〇)具有密集成形其中的通孔⑽）， 其寬度與厚度小於板槽和環槽，並只由石夕一體成形。 3. 一種陰極用外環，係只由矽製成並使用在半導體蝕 刻製程中，外環包含： 牡千V®蚀 依預設距離密隼成、犯+ L 在木成形在外裱表面上的通孔（40);及 成形在外環中的外環板槽（90)， 人成ί::::!具有預設直徑，且由分別的複晶材料㈣黏 _合成早晶材料石夕的單—環形板製成。 4. 如申凊專利範圍第3 槽（90)，其中外環板（1〇是:見又及厗度小於外裱板 5 疋由早日日矽或複晶矽製成。 禋1丢極用外環，县口山a w ^ 刻製程中，外環包含： 夕4成並使用在半導體餘 依預設距離密集成形在 複數組成形在^陽表面中的通孔(4。”及 連續圓形小槽⑽），彼1^頂部表面周圍的中央的 彼此依規則的距離相間隔， 200830404 其t外環具有預設直徑，且由分別的複晶材料的矽黏 合成單晶材料矽的單一環形板製成。 6.如申請專利範圍第5項的外環，.其中圓形小槽（1 30) 並非大面積互通的構槽，但依直線成形。