專利名稱：一種用于等離子體蝕刻室的邊環(huán)裝置部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型大體涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，其涉及等離子體蝕刻室中的邊環(huán)裝置。
背景技術(shù)：
等離子體蝕刻室通常用于蝕刻半導(dǎo)體基底上形成的一層或多層膜。在蝕刻期間， 所述基底由所述室中的基底支撐物支撐?；字挝锿ǔ０ㄒ粋€夾持裝置。邊環(huán)(edge ring)通常安裝在所述基底支撐物的周圍(即所述基底周圍)，以便將等離子體限定在所述基底上的空間，和/或保護(hù)所述基底支撐物免受所述等離子體的腐蝕。所述邊環(huán)，有時也稱對焦環(huán)，可能是易耗蝕(即消耗)部件。導(dǎo)體和絕緣體邊環(huán)在已進(jìn)入公共領(lǐng)域的、專利號分別為 5，805，408 ；5，998，932，6，013，984，6，039，836 和 6，383，931 的美國專利中描述了。光刻技術(shù)可以用于在所述基底表面形成幾何圖案。在光刻工藝過程中，諸如集成電路圖案之類的圖案往往是從掩模或者中間掩模上凸出來，并且轉(zhuǎn)印到形成于所述基底表面上的光敏(例如光刻膠)涂層上。反過來，等離子體蝕刻能夠?qū)⑿纬捎诠饪棠z層的所述圖案轉(zhuǎn)印到形成于所述基底上的一層或多層膜上，所述基底位于所述光刻膠層下方。在等離子體蝕刻過程中，向低壓氣體(或氣體混合物)照射射頻(RF)電磁射線， 從而在所述基底的所述表面上方形成等離子體。通過調(diào)整所述基底的電位，等離子體內(nèi)的充電離子能夠被引導(dǎo)撞擊所述基底的所述表面，從而將所述表面上的物質(zhì)(例如原子)去除。使用與將要蝕刻的物質(zhì)能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體進(jìn)行等離子體蝕刻，可以取得較好的效果。所謂的“反應(yīng)離子蝕刻”綜合了所述等離子體的高能撞擊效果和反應(yīng)氣體的化學(xué)蝕刻效果。在所述基底的側(cè)邊(例如斜緣)或下邊可能沉積有害的蝕刻副產(chǎn)品。雖然在隨后的加工過程中沉積的副產(chǎn)品可能揮發(fā)，但對于加工生產(chǎn)仍有不利影響。為了使產(chǎn)量最大化， 就期望減少所述基底斜緣和下邊的聚合物堆積。

實用新型內(nèi)容本實用新型描述了一種用于等離子體蝕刻室中的邊環(huán)裝置，所述邊環(huán)裝置包括介電耦合環(huán)和導(dǎo)電邊環(huán)，所述介電耦合環(huán)適于包繞所述等離子體蝕刻室中的基底，所述導(dǎo)電邊環(huán)被支撐在介電耦合環(huán)上，以便被支撐在所述基底支撐物上的基底比所述導(dǎo)電邊環(huán)要凸出一部分。本實用新型提供的一種用于等離子體蝕刻室中的邊環(huán)裝置部件，其中介電耦合環(huán)
4適于包繞所述等離子體蝕刻室中的基底支撐物，導(dǎo)電邊環(huán)適于包繞并且被支撐在所述介電耦合環(huán)上，以便被支撐在所述基底支撐物上的基底比所述導(dǎo)電邊環(huán)凸出一部分。所述介電耦合環(huán)，其具有內(nèi)圓柱表面，其直徑在11.6至11.7英寸之間，高度在 0. 49至0. 50英寸之間；外圓柱表面，其直徑在13. 2至13. 3英寸之間，高度在0. 39至0. 40 英寸之間，并且與所述內(nèi)圓柱表面同軸；下表面，其與所述外圓柱表面的中心軸垂直，并從所述外圓柱表面的下邊緣延伸直至所述內(nèi)圓柱表面的下邊緣；上表面，其與所述外圓柱表面的所述中心軸垂直，并從所述外圓柱表面的上邊緣向內(nèi)延伸；環(huán)形凸出部分，其從所述內(nèi)圓柱表面的上邊緣向外延伸，并從所述上表面的內(nèi)邊緣向上延伸，所述環(huán)形凸出部分的高度在0. 09至0. 11英寸之間，寬度在0. 04至0. 05英寸之間；和/或所述導(dǎo)電邊環(huán)，其具有內(nèi)圓柱表面，其直徑在11. 7至11. 8英寸之間，高度在 0. 095至0. 105英寸之間；外圓柱表面，其直徑在13. 35至13. 45英寸之間，高度在0. 10至 0. 11英寸之間，并與所述內(nèi)圓柱表面同軸；下表面，其與所述內(nèi)圓柱表面的中心軸垂直，并從所述內(nèi)圓柱表面的下邊緣向外延伸，延伸距離在0. 7至0. 8英寸之間；上表面，其與所述外圓柱表面的中心軸垂直，并從所述外圓柱表面的上邊緣向內(nèi)延伸，延伸距離在0. 5至0. 6 英寸之間；第一環(huán)形表面，其寬度在0. 04至0. 05英寸之間，與所述內(nèi)圓柱表面的所述中心軸垂直，并從所述內(nèi)圓柱表面的上邊緣向外延伸；截頭圓錐表面，其張角在119°至121° 之間，寬度在0. 20至0. 22英寸之間，與所述內(nèi)圓柱表面同軸，并從所述第一環(huán)形表面的外邊緣向上和向外延伸至所述上表面的內(nèi)邊緣；第二環(huán)形表面，其寬度在0. 06至0. 075英寸之間，與所述外圓柱表面的所述中心軸垂直，并從所述外圓柱表面的下邊緣向內(nèi)延伸；圓柱表面，其高度在0. 085至0. 095英寸之間，與所述外圓柱表面同軸，并從所述第二環(huán)形表面的內(nèi)邊緣延伸至所述下表面的外邊緣。本實用新型提供的另一種用于等離子體蝕刻室中的邊環(huán)裝置部件，其中介電耦合環(huán)適于包繞所述等離子體蝕刻室中的基底支撐物，導(dǎo)電邊環(huán)適于包繞并且被支撐在所述介電耦合環(huán)上，以便被支撐在所述基底支撐物上的基底比所述導(dǎo)電邊環(huán)要凸出一部分。所述介電耦合環(huán)，其具有內(nèi)圓柱表面，其直徑在11.6至11.7英寸之間，高度在 0. 39至0. 40英寸之間；外圓柱表面，其直徑在13. 2至13. 3英寸之間，高度在0. 39至0. 40 英寸之間，并且與所述內(nèi)圓柱表面同軸；下表面，其與所述外圓柱表面的中心軸垂直，并從所述外圓柱表面的下邊緣延伸至所述內(nèi)圓柱表面的下邊緣；上表面，其與所述外圓柱表面的所述中心軸垂直，并從所述外圓柱表面的上邊緣延伸至所述內(nèi)圓柱表面的上邊緣；和/ 或所述導(dǎo)電邊環(huán)，其具有內(nèi)圓柱表面，其直徑在11. 6至11. 7英寸之間，高度在 0. 095至0. 105英寸之間；外圓柱表面，其直徑在13. 35至13. 45英寸之間，高度在0. 10至 0. 11英寸之間，并與所述內(nèi)圓柱表面同軸；下表面，其與所述內(nèi)圓柱表面的中心軸垂直，并從所述內(nèi)圓柱表面的下邊緣向外延伸，延伸距離在0. 8至0. 9英寸之間；上表面，其與所述外圓柱表面的中心軸垂直，并從所述外圓柱表面的上邊緣向內(nèi)延伸，延伸距離在0. 5至0. 6 英寸之間；第一環(huán)形表面，其寬度在0. 09至0. 10英寸之間，與所述內(nèi)圓柱表面的所述中心軸垂直，并從所述內(nèi)圓柱表面的上邊緣向外延伸；截頭圓錐表面，其張角在119°至121° 之間，寬度在0. 2至0. 22英寸之間，與所述內(nèi)圓柱表面同軸，并從所述第一環(huán)形表面的外邊緣向上和向外延伸至所述上表面的內(nèi)邊緣；第二環(huán)形表面，其寬度在0. 06至0. 075英寸之間，與所述外圓柱表面的所述中心軸垂直，并從所述外圓柱表面的下邊緣向內(nèi)延伸；圓柱表面，其高度在0. 085至0. 095英寸之間，與所述外圓柱表面同軸，并從所述第二圓環(huán)表面的內(nèi)邊緣延伸至所述下表面的外邊緣。本實用新型提供的用于等離子體蝕刻室中的邊環(huán)裝置部件包括被安裝的導(dǎo)電邊環(huán)和介電耦合環(huán)，以便介電耦合環(huán)包繞基底支撐物，并且導(dǎo)電邊環(huán)由介電耦合環(huán)支撐。導(dǎo)電邊環(huán)能夠減少基底的邊緣和下邊的副產(chǎn)品沉積，加強基底的等離子體蝕刻一致性，和/或減少等離子體蝕刻室部件的磨損。介電耦合環(huán)對減少導(dǎo)電邊環(huán)與基底支撐物之間的射頻耦合和有害電弧能發(fā)揮作用。附圖簡述


圖1是平板等離子體蝕刻室的示意圖。圖2A是根據(jù)一種實施方式所圖示的安裝在平板等離子體蝕刻室里的基底支撐物上的邊環(huán)裝置。圖2B是根據(jù)另一種實施方式所圖示的安裝在平板等離子體蝕刻室中基底支撐物上的邊環(huán)裝置。圖3所示是根據(jù)圖2A所示的介電耦合環(huán)的俯視圖。圖4所示是按圖3中的線A方向所做的截面圖。圖5所示是圖2A中的導(dǎo)電邊環(huán)的俯視圖。圖6所示是按圖5中的線D方向所做的截面圖。圖7所示是按圖5中的線C方向所做的截面圖。圖8所示是圖2B中的介電耦合環(huán)的俯視圖。圖9所示是按圖8中的線A方向所做的截面圖。
圖10所示是圖2B中的導(dǎo)電邊環(huán)的俯視圖。
圖11是按
圖10中的線B方向所做的截面圖。
具體實施方式
在平板等離子體蝕刻室中，通過淋浴頭電極供應(yīng)工藝氣體，由基底支撐物支撐的半導(dǎo)體基底用等離子體蝕刻，所述等離子體通過向所述淋浴頭電極和/或基底支撐物供應(yīng)射頻能產(chǎn)生，等離子體一致性受所述基底支撐物與所述等離子體之間的射頻耦合影響。為改善所述等離子體一致性，邊環(huán)裝置可以設(shè)置成包繞所述等離子體蝕刻室中的所述基底支撐物。所述邊環(huán)裝置包括被安裝的導(dǎo)電邊環(huán)和介電耦合環(huán)，以便所述介電耦合環(huán)包繞所述基底支撐物，并且所述導(dǎo)電邊環(huán)由所述介電耦合環(huán)支撐。所述導(dǎo)電邊環(huán)能夠減少所述基底的邊緣和下邊的副產(chǎn)品沉積，加強所述基底的等離子體蝕刻一致性，和/或減少等離子體蝕刻室部件的磨損。所述介電耦合環(huán)對減少所述導(dǎo)電邊環(huán)與所述基底支撐物之間的射頻耦合和有害電弧能發(fā)揮作用。所述邊環(huán)裝置能夠并入感應(yīng)耦合、螺旋形、電子回旋共振、平板或其他種類等離子體蝕刻室。例如，可以在變壓器耦合等離子體(TCP )反應(yīng)器，或者電子回旋共振(ECR)反應(yīng)器中產(chǎn)生高密度等離子體。變壓器耦合等離子體反應(yīng)器可以從加利福尼亞州弗里蒙特的朗姆研究公司(LAM Research Corporation )獲得，其中射頻能源可以被感應(yīng)耦合到所述反應(yīng)器中。已進(jìn)入公共領(lǐng)域的、專利號為5，948，704的美國專利公開了一種可以提供高密度等離子體的高流量等離子體反應(yīng)器的一個實例，公開的這些內(nèi)容作為參考并入本實用新型中。平板反應(yīng)器、電子回旋共振(ECR)反應(yīng)器和變壓器耦合等離子體(TCP )反應(yīng)器在已進(jìn)入公共領(lǐng)域的、專利號分別為4，340，462 ；4, 948，458 ；5, 200，232和5，820，723的美國專利中公開了，這些公開的內(nèi)容作為參考并入本實用新型中。舉例而言，在諸如雙頻等離子體蝕刻室等平板蝕刻室中可以產(chǎn)生等離子體，所述雙頻等離子體蝕刻室在已進(jìn)入公共領(lǐng)域的、專利號為6，090, 304的美國專利中有描述，該專利公開的內(nèi)容作為參考并入本實用新型中。優(yōu)選的平板等離子體蝕刻室是包含上部淋浴頭電極和基底支撐物的雙頻電容耦合等離子體反應(yīng)器。為闡述清楚起見，在此參考平板型等離子體蝕刻室對所述邊環(huán)裝置的實施方式進(jìn)行描述。平板等離子體蝕刻室在
圖1中進(jìn)行了圖示說明。所述等離子體蝕刻室100包括室 110、進(jìn)口負(fù)載鎖112和可選出口負(fù)載鎖114，其進(jìn)一步的細(xì)節(jié)在已進(jìn)入公共領(lǐng)域的、專利號為6，824，627的美國專利中有描述，該專利的全部內(nèi)容作為參考并入本實用新型中。所述負(fù)載鎖112和114(假如有)包括運送設(shè)備，所述運送設(shè)備將諸如晶片等基底從供應(yīng)器162運送通過所述室110，并運出到晶片接收器164。負(fù)載鎖泵176能夠向負(fù)載鎖 112和114提供所期望的真空壓強。諸如渦輪泵類的真空泵172適合將所述室中的壓強保持在所期望的水平。在等離子體蝕刻過程中，控制所述室壓，并將其優(yōu)選保持在一個足以保持等離子體狀態(tài)的水平。室壓太高可能導(dǎo)致蝕刻停止，而室壓太低則可能導(dǎo)致等離子體熄滅。在中等密度的等離子體反應(yīng)器中，例如平板反應(yīng)器中，優(yōu)選所述室壓保持在低于大約200毫乇(例如低于100毫乇或者低于50毫乇)(“大約”在這里指士 10 % )。所述真空泵可以連接到所述反應(yīng)器壁的出口，并且能用閥173進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便控制所述室內(nèi)的壓強。優(yōu)選地，當(dāng)蝕刻氣體流入所述室內(nèi)時，所述真空泵能夠?qū)⑺鍪覂?nèi)的壓強保持在200毫乇以下。所述室110包括含有上電極125(例如淋浴頭電極)的上電極裝置120和基底支撐物150。所述上電極裝置120安裝在上殼體130中。機構(gòu)132能讓所述上殼體130垂直移動，以調(diào)節(jié)所述上電極125和所述基底支撐物150之間的間隙。蝕刻氣源170可以連接到所述殼體130上，以便將包含一種或多種氣體的蝕刻氣體輸送到所述上電極裝置120中。在一種優(yōu)選的蝕刻室中，所述上電極裝置包括氣體配給系統(tǒng)，其能用于將反應(yīng)和/或者運載氣體輸送到接近基底表面的區(qū)域。氣體配給系統(tǒng)能包含一個或多個氣體環(huán)、注射器和/或淋浴頭(例如淋浴頭電極)，氣體配給系統(tǒng)在已進(jìn)入公共領(lǐng)域的、專利號分別為6，333，272 ；6, 230，651 ；6, 013，155和5，824，605的美國專利中公開了，這些公開的內(nèi)容作為參考并入本實用新型中。所述上電極125優(yōu)選包含淋浴頭電極，其包括氣孔(未圖示)以便于配給氣體。所述淋浴頭電極可以包括一個或者多個垂直間隔設(shè)置的折流板，其能夠促使按所期望的方式配給蝕刻氣體。所述上電極和所述基底支撐物可以由任何合適的材料制成，這些材料如石墨、硅、碳化硅、鋁(例如陽極化處理的鋁)或其組合。熱傳輸液體源174能連接到所述上電極裝置120上，另一個熱傳輸液體源能連接到所述基底支撐物150上。圖2A和2B分別圖示了兩種實施方式中包括邊環(huán)裝置270的基底支撐物250的細(xì)節(jié)。所述基底支撐物250可以包括一個靜電夾盤(ESC)(未圖示)，以便在靜電環(huán)境下，夾持位于所述基底支撐物250的上表面255(支撐表面)上的基底。所述基底支撐物250可以由射頻源和附隨電路(未圖示)供電，以提供RF匹配等。所述基底支撐物250優(yōu)選受控溫度，并且能可選地包括加熱裝置(未圖示)。所述基底支撐物250適合支撐所述支撐表面 255上的諸如型號為200mm或者300mm的晶片等單一半導(dǎo)體基底。所述基底支撐物250優(yōu)選包含向所述基底210下面供應(yīng)氦氣的通道，以便在等離子體蝕刻期間，所述基底210冷卻到能足以防止所述基底上的光刻膠燃燒的程度。通過向基底和基底支撐物表面之間的空間供應(yīng)壓縮氣體以控制基底溫度的方法在已進(jìn)入公共領(lǐng)域的、專利號為6，140，612的美國專利中公開了，這些公開的內(nèi)容作為參考并入本實用新型中。如圖2A所示實施方式中，介電耦合環(huán)285被支撐在所述基底支撐物250的法蘭表面260上，使用或者不使用機械或者粘著緊固物都可以。導(dǎo)電邊環(huán)280被支撐在所述介電耦合環(huán)觀5的上表面上。所述介電耦合環(huán)觀5的凸出部分310安置在所述基底支撐物250 和所述導(dǎo)電邊環(huán)280之間?；?10可以被支撐/夾持在支撐表面255上。為了減少所述基底支撐物250暴露給所述等離子體中的離子/反應(yīng)物的機會，優(yōu)選所述基底支撐物的尺寸使所述基底210比所述基底支撐表面250和所述凸出部分310要凸出，并且至少覆蓋所述導(dǎo)電邊環(huán)觀0的輻射狀內(nèi)部觀1。所述導(dǎo)電邊環(huán)280可以由半導(dǎo)或者導(dǎo)電材料，如硅(例如單晶硅或者多晶硅)或碳化硅(例如化學(xué)氣相沉積碳化硅)制備。由于直接暴露于所述等離子體中，所述導(dǎo)電邊環(huán)280優(yōu)選由高純度材料制備。所述導(dǎo)電邊環(huán)280可以電浮或者電耦合于直流地。圖3和4是所述介電耦合環(huán)的優(yōu)選實施方式。所述介電耦合環(huán)觀5由環(huán)形體320 和環(huán)形凸出部分310組成。所述介電環(huán)285可以在所述環(huán)形體320中可選地有軸向延伸階梯孔330用于接收撿拾銷(pick-up pin)。根據(jù)圖4，所述介電耦合環(huán)285有內(nèi)圓柱表面321，其直徑在11. 6至11. 7英寸之間，高度在0. 49至0. 50英寸之間；外圓柱表面323，其直徑在13. 2至13. 3英寸之間，高度在0. 39至0. 40英寸之間，并且與所述內(nèi)圓柱表面321同軸；下表面322，其與所述外圓柱表面323的中心軸垂直，并從所述外圓柱表面323的下邊緣延伸至所述內(nèi)圓柱表面321的下邊緣；上表面324，其與所述外圓柱表面323的中心軸垂直，并從所述外圓柱表面323的上邊緣向內(nèi)延伸；環(huán)形凸出部分310，其從所述內(nèi)圓柱表面321的上邊緣向外延伸，并從所述上表面324的內(nèi)邊緣向上延伸；所述環(huán)形凸出部分310，其高度在0. 09至0. 11英寸之間， 寬度在0. 04至0. 05英寸之間。所述環(huán)形凸出部分310的上邊緣有寬度最多為0. 01英寸的、角度為45°的斜面。 所述介電環(huán)觀5的所有其它邊緣可以是呈合適半徑(例如0. 01,0. 02和0. 05英寸)的圓形?？蛇x階梯孔330由上圓柱穿孔331和下圓柱穿孔332組成，上圓柱穿孔331和下圓柱穿孔332同軸。所述穿孔331和332的中心軸和所述介電耦合環(huán)觀5的所述中心軸平行， 并且與所述介電耦合環(huán)觀5的所述中心軸的徑向距離在6. 1至6. 2英寸之間。所述上圓柱穿孔331的直徑在0. 40至0. 45英寸之間，從所述上表面3M測量其深度在0. 20至0. 21 英寸之間。所述下圓柱穿孔332的直徑在0. 20至0. 25英寸之間，從所述下表面322測量其深度在0. 18至0. 20英寸之間。所述階梯孔330的邊緣與所述上表面324，以及所述階梯孔330的邊緣與所述下表面322有一個寬度大約為0. 01英寸，角度為45°的斜面。[0047]為使來源于所述耦合環(huán)觀5的微塵污染降到最小，可以在室溫下，用20wt%的氫氟酸(HF)可選地蝕刻所述耦合環(huán)觀5的暴露表面。圖5-7所示是所述導(dǎo)電邊環(huán)的優(yōu)選實施方式。所述導(dǎo)電邊環(huán)280有內(nèi)圓柱表面 540，其直徑在11. 7至11. 8英寸之間，高度在0. 095至0. 105英寸之間；外圓柱表面520，其直徑在13. 35至13. 45英寸之間，高度在0. 10至0. 11英寸之間，并與所述內(nèi)圓柱表面540 同軸；下表面530，其與所述內(nèi)圓柱表面MO的中心軸垂直，并從所述內(nèi)圓柱表面MO的下邊緣向外延伸，延伸距離在0.7至0.8英寸之間；上表面510，其與所述外圓柱表面520的中心軸垂直，并從所述外圓柱表面520的上邊緣向內(nèi)延伸，延伸距離在0. 5至0. 6英寸之間；第一環(huán)形表面550a，其寬度在0. 04至0. 05英寸之間，與所述內(nèi)圓柱表面540的中心軸垂直，并從所述內(nèi)圓柱表面討0的上邊緣向外延伸；截頭圓錐表面550b，其張角在119°至 121°之間，寬度在0. 20至0. 22英寸之間，與所述內(nèi)圓柱表面MO同軸，從所述第一環(huán)形表面550a的外邊緣向上和向外延伸至所述上表面510的內(nèi)邊緣；第二環(huán)形表面560a，其寬度在0. 065至0. 075英寸之間，與所述外圓柱表面520的所述中心軸垂直，并從所述外圓柱表面520的下邊緣向內(nèi)延伸；圓柱表面560b，其高度在0. 085至0. 095英寸之間，與所述外圓柱表面520同軸，并從所述第二環(huán)形表面560a的內(nèi)邊緣延伸至所述下表面530的外邊緣。 所述導(dǎo)電邊環(huán)280可以可選地有一個統(tǒng)一直徑在0. 29至0. 31英寸之間的通孔570用于接收撿拾銷。所述通孔570的中心軸與所述外圓柱表面520的所述中心軸平行，并且與所述外圓柱表面520的所述中心軸之間的徑向距離在6. 1至6. 2英寸之間。所述導(dǎo)電邊環(huán)觀0的所有邊緣可以呈有合適半徑的圓形，所述合適半徑如0. 005、 0. 01,0. 02和0. 03英寸。為使來源于所述導(dǎo)電邊環(huán)觀0的微塵污染降到最小，所述導(dǎo)電邊環(huán)可以用酸可選地蝕刻。根據(jù)圖2A和圖3-7，當(dāng)所述導(dǎo)電邊環(huán)280與所述耦合環(huán)285安置在所述基底支撐物250上時，兩者是同軸的。所述通孔570與所述階梯孔330，假如有，是同軸的。所述表面550a和530之間的所述導(dǎo)電邊環(huán)觀0的厚度與所述環(huán)形凸出部分310(所述表面311與 3M之間)的高度基本相等。所述導(dǎo)電邊環(huán)280的制備材料優(yōu)選導(dǎo)電材料，如摻硼單晶硅。 當(dāng)所述導(dǎo)電邊環(huán)安裝在所述介電耦合環(huán)上時，所述導(dǎo)電邊環(huán)的所述第一環(huán)形表面與所述介電耦合環(huán)的所述凸出部分的上表面是共延的。在優(yōu)選的實施方式中，所述導(dǎo)電邊環(huán)觀0的所述內(nèi)圓柱表面540接觸或者靠近所述介電耦合環(huán)285的所述凸出部分310，并且所述介電耦合環(huán)285的所述內(nèi)圓柱表面321接觸或者靠近所述基底支撐物250的外邊緣。本實用新型所使用的“靠近”意指所述導(dǎo)電邊環(huán)觀0與所述介電耦合環(huán)觀5之間的間隙(例如環(huán)形間隙)或者所述介電耦合環(huán)觀5和所述基底支撐物250之間的間隙小于大約0. 01英寸，較優(yōu)選小于約0. 005英寸。所述介電耦合環(huán)觀5的所述表面311與所述導(dǎo)電邊環(huán)觀0的所述表面550a優(yōu)選位于很靠近所述基底210的下邊。所述表面311和所述表面550a優(yōu)選基本位于同一平面， 并被設(shè)置成位于所述基底210凸出于支撐表面255的那部分的下面。適于用作所述介電耦合環(huán)觀5的材料包括陶瓷材料，例如氧化硅(例如石英)或氧化鋁以及聚合材料，例如Vespel 和Kapton 系列材料或類似材料。介電耦合環(huán)觀5 優(yōu)選用石英制備。圖2B所示的實施方式中，介電耦合環(huán)295被支撐在所述基底支撐物250的所述法蘭表面260上，可以使用或者也可以不使用機械或者粘著緊固物。導(dǎo)電邊環(huán)290被支撐在所述介電耦合環(huán)四5的上表面上。所述基底210可以被支撐/夾持在所述支撐表面255上。 為了減少所述基底支撐物250暴露給所述等離子體中的離子/反應(yīng)物的機會，要優(yōu)選所述基底支撐物250的尺寸，以便所述基底210比所述基底支撐表面255要凸出，并且至少覆蓋所述導(dǎo)電邊環(huán)四0的輻射狀內(nèi)部四1。所述導(dǎo)電邊環(huán)290可以由半導(dǎo)或者導(dǎo)電材料，如硅(例如單晶硅或者多晶硅)或碳化硅(例如化學(xué)氣相沉積碳化硅)制備。由于直接暴露于等離子體中，所述導(dǎo)電邊環(huán)四0 優(yōu)選由高純度材料制備。所述導(dǎo)電邊環(huán)290可以電浮直流接地，或者電耦合直流接地。圖8和9是所述介電耦合環(huán)的優(yōu)選實施方式。所述介電耦合環(huán)四5由環(huán)形體820 組成。根據(jù)圖9，所述介電耦合環(huán)295有內(nèi)圓柱表面921，其直徑在11. 6至11. 7英寸之間，高度在0. 39至0. 40英寸之間；外圓柱表面923，其直徑在13. 2至13. 3英寸之間，高度在0. 39至0. 40英寸之間，并且與所述內(nèi)圓柱表面921同軸；下表面922，其與所述外圓柱表面923的中心軸垂直，并從所述外圓柱表面923的下邊緣延伸至所述內(nèi)圓柱表面921的下邊緣；上表面924，其與所述外圓柱表面923的所述中心軸垂直，并從所述外圓柱表面923 的上邊緣延伸至所述內(nèi)圓柱表面921的上邊緣。所述介電環(huán)295的所有邊緣可以呈有合適半徑的圓形(如0. 01,0. 02,0. 035,0. 04 和0. 05英寸)。優(yōu)選地，所述上表面擬4和所述內(nèi)圓柱表面921之間的邊緣呈半徑為0. 04 英寸的圓形；所述下表面922和所述內(nèi)圓柱表面921之間的邊緣呈半徑為0. 035英寸的圓形；所述下表面922和所述外圓柱表面923之間的邊緣呈半徑為0. 02英寸的圓形；并且所述上表面擬4和所述外圓柱表面923之間的邊緣呈半徑為0. 02英寸的圓形。
圖10-11所示是所述導(dǎo)電邊環(huán)的優(yōu)選實施方式。所述導(dǎo)電邊環(huán)290有內(nèi)圓柱表面1140，其直徑在11. 6至11. 7英寸之間，高度在0. 095至0. 105英寸之間；外圓柱表面 1120，其直徑在13. 35至13. 45英寸之間，高度在0. 10至0. 11英寸之間，并與所述內(nèi)圓柱表面1140同軸；下表面1130，其與所述內(nèi)圓柱表面1140的中心軸垂直，并從所述內(nèi)圓柱表面1140的下邊緣向外延伸，延伸距離在0.8至0.9英寸之間；上表面1110，其與所述外圓柱表面1120的中心軸垂直，并從所述外圓柱表面1120的上邊緣向內(nèi)延伸，延伸距離在 0.5至0.6英寸之間；第一環(huán)形表面1150a，其寬度在0. 09至0. 10英寸之間，與所述內(nèi)圓柱表面1140的所述中心軸垂直，并從所述內(nèi)圓柱表面1140的上邊緣向外延伸；截頭圓錐表面1150b，其張角在119°至121°之間，寬度在0.20至0.22英寸之間，與所述內(nèi)圓柱表面 1140同軸，并從所述第一環(huán)形表面1150a的外邊緣向上和向外延伸至所述上表面1110的內(nèi)邊緣；第二環(huán)形表面1160a，其寬度在0. 065至0. 075英寸之間，與所述外圓柱表面1120的所述中心軸垂直，并從所述外圓柱表面1120的下邊緣向內(nèi)延伸；圓柱形表面1160b，其高度在0. 085至0. 095英寸之間，與所述外圓柱表面1120同軸，并從所述第二環(huán)形表面1160a 的內(nèi)邊緣延伸至所述下表面1130的外邊緣。所述導(dǎo)電邊環(huán)四0的所有邊緣可以呈有合適半徑的圓形，合適半徑如0. 005,0. 01,0. 02和0. 03英寸。 根據(jù)圖2B和圖8-11，當(dāng)所述導(dǎo)電邊環(huán)290與所述耦合環(huán)295安置在所述基底支撐物250上時，兩者是同軸的。所述導(dǎo)電邊環(huán)四0的制備材料優(yōu)選導(dǎo)電材料，如摻硼單晶硅。 在優(yōu)選的實施方式中，所述導(dǎo)電邊環(huán)290的所述內(nèi)圓柱表面1140接觸或者靠近所述基底支撐物250的外邊緣。本實用新型所使用的“靠近”意指所述導(dǎo)電邊環(huán)290與所述基底支撐物250之間的間隙(例如環(huán)形間隙)小于大約0. 01英寸，較優(yōu)選小于0. 005英寸。適于用作所述介電耦合環(huán)四5的材料包括陶瓷材料，例如氧化硅(例如石英)或
氧化鋁以及聚合材料例如Vespel 和Kapton 等。所述介電耦合環(huán)295優(yōu)選用氧化鋁制備。雖然根據(jù)一些具體的實施方式對所述介電耦合環(huán)和所述導(dǎo)電邊環(huán)進(jìn)行了詳細(xì)闡述，但對其進(jìn)行的各種各樣的改變或者修改，以及所使用的等同方式，都不會背離所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍，這對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。
權(quán)利要求1.一種用于等離子體蝕刻室中的邊環(huán)裝置部件，其中介電耦合環(huán)適于包繞所述等離子體蝕刻室中的基底支撐物，導(dǎo)電邊環(huán)適于包繞并且被支撐在所述介電耦合環(huán)上，以便被支撐在所述基底支撐物上的基底比所述導(dǎo)電邊環(huán)凸出一部分，其特征在于所述介電耦合環(huán)，其具有內(nèi)圓柱表面，其直徑在11. 6至11. 7英寸之間，高度在0. 49 至0. 50英寸之間；外圓柱表面，其直徑在13. 2至13. 3英寸之間，高度在0. 39至0. 40英寸之間，并且與所述內(nèi)圓柱表面同軸；下表面，其與所述外圓柱表面的中心軸垂直，并從所述外圓柱表面的下邊緣延伸直至所述內(nèi)圓柱表面的下邊緣；上表面，其與所述外圓柱表面的所述中心軸垂直，并從所述外圓柱表面的上邊緣向內(nèi)延伸；環(huán)形凸出部分，其從所述內(nèi)圓柱表面的上邊緣向外延伸，并從所述上表面的內(nèi)邊緣向上延伸，所述環(huán)形凸出部分的高度在 0. 09至0. 11英寸之間，寬度在0. 04至0. 05英寸之間；和/或所述導(dǎo)電邊環(huán)，其具有內(nèi)圓柱表面，其直徑在11. 7至11. 8英寸之間，高度在0. 095至 0. 105英寸之間；外圓柱表面，其直徑在13. 35至13. 45英寸之間，高度在0. 10至0. 11英寸之間，并與所述內(nèi)圓柱表面同軸；下表面，其與所述內(nèi)圓柱表面的中心軸垂直，并從所述內(nèi)圓柱表面的下邊緣向外延伸，延伸距離在0. 7至0. 8英寸之間；上表面，其與所述外圓柱表面的中心軸垂直，并從所述外圓柱表面的上邊緣向內(nèi)延伸，延伸距離在0. 5至0. 6英寸之間；第一環(huán)形表面，其寬度在0. 04至0. 05英寸之間，與所述內(nèi)圓柱表面的所述中心軸垂直， 并從所述內(nèi)圓柱表面的上邊緣向外延伸；截頭圓錐表面，其張角在119°至121°之間，寬度在0. 20至0. 22英寸之間，與所述內(nèi)圓柱表面同軸，并從所述第一環(huán)形表面的外邊緣向上和向外延伸至所述上表面的內(nèi)邊緣；第二環(huán)形表面，其寬度在0. 065至0. 075英寸之間，與所述外圓柱表面的所述中心軸垂直，并從所述外圓柱表面的下邊緣向內(nèi)延伸；圓柱表面，其高度在0. 085至0. 095英寸之間，與所述外圓柱表面同軸，并從所述第二環(huán)形表面的內(nèi)邊緣延伸至所述下表面的外邊緣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的部件，其特征在于，所述介電耦合環(huán)進(jìn)一步包括位于所述上表面和所述下表面之間的階梯通孔，所述階梯通孔由上圓柱穿孔和下圓柱穿孔組成，所述上圓柱穿孔和所述下圓柱穿孔同軸；所述上圓柱穿孔和下圓柱穿孔的中心軸與所述介電耦合環(huán)的中心軸平行，并且與所述介電耦合環(huán)的所述中心軸的徑向距離在6. 1至6. 2英寸之間；所述上圓柱穿孔的直徑在0. 40至0. 45英寸之間，深度在0. 20至0. 21英寸之間；所述下圓柱穿孔的直徑在0. 20至0. 25英寸之間，深度在0. 18至0. 20英寸之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的部件，其特征在于，所述介電耦合環(huán)由石英或陶瓷材料或者聚合材料組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的部件，其特征在于，所述導(dǎo)電邊環(huán)進(jìn)一步包括統(tǒng)一直徑在 0. 29至0. 31英寸之間的通孔，其中所述通孔的中心軸與所述導(dǎo)電邊環(huán)的中心軸平行，并且與所述導(dǎo)電邊環(huán)的中心軸的徑向距離在6. 1至6. 2英寸之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的部件，其特征在于，所述導(dǎo)電邊環(huán)由摻硼單晶硅組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的部件，其特征在于，當(dāng)所述導(dǎo)電邊環(huán)安裝在所述介電耦合環(huán)上時，所述導(dǎo)電邊環(huán)的所述第一環(huán)形表面與所述介電耦合環(huán)的所述凸出部分的上表面是共延的。
7.一種用于等離子體蝕刻室中的邊環(huán)裝置部件，其中介電耦合環(huán)適于包繞所述等離子體蝕刻室中的基底支撐物，導(dǎo)電邊環(huán)適于包繞并且被支撐在所述介電耦合環(huán)上，以便被支撐在所述基底支撐物上的基底比所述導(dǎo)電邊環(huán)要凸出一部分，其特征在于所述介電耦合環(huán)，其具有內(nèi)圓柱表面，其直徑在11. 6至11. 7英寸之間，高度在0. 39 至0. 40英寸之間；外圓柱表面，其直徑在13. 2至13. 3英寸之間，高度在0. 39至0. 40英寸之間，并且與所述內(nèi)圓柱表面同軸；下表面，其與所述外圓柱表面的中心軸垂直，并從所述外圓柱表面的下邊緣延伸至所述內(nèi)圓柱表面的下邊緣；上表面，其與所述外圓柱表面的所述中心軸垂直，并從所述外圓柱表面的上邊緣延伸至所述內(nèi)圓柱表面的上邊緣；和/或所述導(dǎo)電邊環(huán)，其具有內(nèi)圓柱表面，其直徑在11. 6至11. 7英寸之間，高度在0. 095至 0. 105英寸之間；外圓柱表面，其直徑在13. 35至13. 45英寸之間，高度在0. 10至0. 11英寸之間，并與所述內(nèi)圓柱表面同軸；下表面，其與所述內(nèi)圓柱表面的中心軸垂直，并從所述內(nèi)圓柱表面的下邊緣向外延伸，延伸距離在0. 8至0. 9英寸之間；上表面，其與所述外圓柱表面的中心軸垂直，并從所述外圓柱表面的上邊緣向內(nèi)延伸，延伸距離在0. 5至0. 6英寸之間；第一環(huán)形表面，其寬度在0. 09至0. 10英寸之間，與所述內(nèi)圓柱表面的所述中心軸垂直， 并從所述內(nèi)圓柱表面的上邊緣向外延伸；截頭圓錐表面，其張角在119°至121°之間，寬度在0. 2至0. 22英寸之間，與所述內(nèi)圓柱表面同軸，并從所述第一環(huán)形表面的外邊緣向上和向外延伸至所述上表面的內(nèi)邊緣；第二環(huán)形表面，其寬度在0. 065至0. 075英寸之間，與所述外圓柱表面的所述中心軸垂直，并從所述外圓柱表面的下邊緣向內(nèi)延伸；圓柱表面，其高度在0. 085至0. 095英寸之間，與所述外圓柱表面同軸，并從所述第二圓環(huán)表面的內(nèi)邊緣延伸至所述下表面的外邊緣。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的部件，其特征在于，所述介電耦合環(huán)由石英或陶瓷材料或聚合材料組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的部件，其特征在于，所述導(dǎo)電邊環(huán)由摻硼單晶硅組成。
專利摘要一種用于等離子體處理室中的邊環(huán)裝置，包括介電耦合環(huán)和導(dǎo)電邊環(huán)。在一種實施方式中，所述介電耦合環(huán)有從其內(nèi)邊緣向上輻射延伸的環(huán)形凸出部分。所述介電耦合環(huán)適于包繞等離子體處理室中的基底支撐物。所述導(dǎo)電邊環(huán)適于包繞所述介電耦合環(huán)的所述環(huán)形凸出部分。被支撐在所述基底支撐物上的基底比所述基底支撐物要凸出并覆蓋所述介電耦合環(huán)的所述環(huán)形凸出部分和所述介電邊環(huán)的一部分。在另一種實施方式中，所述介電耦合環(huán)有長方形的截面。所述介電耦合環(huán)和所述導(dǎo)電邊環(huán)適于包繞等離子體處理室中的基底支撐物。被支撐在所述基底支撐物上的基底比所述基底支撐物要凸出并覆蓋所述介電邊環(huán)的一部分。
文檔編號H01J37/32GK202205699SQ20102065838
公開日2012年4月25日 申請日期2010年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月1日
發(fā)明者特拉維斯·R·泰勒, 米格爾·A·薩爾達(dá)納, 邁克爾·C·凱洛格, 邁克爾·S·康 申請人:朗姆研究公司