[发明专利]等离子体反应室用硅部件

说明书

本申请是申请号为03811282.5、申请日为2002003年3月21日、发明名称为“等离子体反应室用硅部件”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及加工半导体材料的等离子体反应室用硅部件。本发明还涉及生产和使用硅部件的工艺。

背景技术

在半导体材料加工领域，真空处理室被用于材料的蚀刻和基体上材料的化学气相沉积(CVD)。使处理气体流入加工室，同时对处理气体施加能量，例如射频(RF)场，以便产生等离子体。

图1中表示了在共同转让的美国专利No.6376385中公开的单晶片蚀刻机用组合件中的上电极(或“喷头式电极”)10。上电极10通常和静电卡盘一起使用，静电卡盘包括下电极(未示出)，在上电极10下面，晶片支承在下电极上。

电极组合件是必须定期更换的可消耗件。由于电极组合件被固定在温度控制元件上，为了便于更换，上电极10的外缘的上表面接合到支承环12上。支承环12的外法兰由夹圈16夹紧到具有水冷通道13的温度控制元件14上。通过进水/出水口13a、13b，水在冷却通道13中循环。等离子体约束环17环绕上电极10。等离子体约束环17固定到介电圆环18上，介电圆环18固定在介电外壳18a上。等离子体约束环17引起反应器中的压差，并增大反应室壁和等离子体之间的电阻，从而把等离子体集中到上电极10和下电极之间。

来自气源的处理气体通过温度控制元件14中的开孔20，被提供给上电极10。处理气体被散布通过一个或多个挡板22，并经过上电极10中的气体流动通道(未示出)，从而把处理气体分散到反应室24中。为了增强从上电极10到温度控制元件14的热传导，可供给处理气体填充温度控制元件14和支承环12的相对表面之间的空隙。另外，与圆环18或约束环17中的气体通道(未示出)相连的气体通道27允许在反应室24中监视压力。为了在温度控制元件14和支承环12之间的压力下保持处理气体，在支承环12的一个表面和元件14的相对表面之间设置密封垫28，在支承环12的上表面和元件14的相对表面之间设置密封垫29。为了保持反应室24中的真空环境，在元件14和元件18b之间，在元件18b和外壳18a之间设置另外的密封垫30、32。

在这种平行板等离子体反应器中，待加工的晶片放置在下电极上，在下电极和平行于下电极的上电极之间产生RF等离子体。上电极由石墨制成。但是，如美国专利No.6376977中所述，在等离子体蚀刻过程中，石墨上电极的微粒会掉落到反应室中正在加工的晶片上，从而污染所述晶片。

另外，还用单晶硅材料制成平行板等离子体反应器的上电极。但是，如美国专利No.6376977中所述，在上电极的制造过程中，重金属杂质会附着于单晶硅上。当随后在半导体器件加工中，使用由单晶硅材料制成的上电极时，金属杂质会导致污染问题。

美国专利No.5993597公开由于等离子体蚀刻期间，电极表面上的应力和微裂纹的缘故，用硅制成的等离子体蚀刻电极会产生尘埃。

考虑到加工半导体材料的高纯净度要求，需要金属杂质含量降低，并且能够减少加工过程中由这种金属杂质导致的半导体材料的污染的半导体加工设备的部件，例如电极。

发明内容

提供供半导体加工设备之用的硅部件。所述硅部分降低了在硅中具有高移动性的金属杂质的浓度。所述硅部件可用在等离子体加工室中，以便降低，最好使半导体加工过程中，由这样的金属杂质引起的半导体基体的污染达到最小。

生产硅部件的方法的一个优选实施例包括从硅材料切下硅板。在切割过程中，金属杂质附着于硅板的切割面上。至少处理硅板的切割面，以便从硅板除去金属杂质。

金属杂质可包括在硅中移动性高的金属。金属杂质主要来源于用于从硅材料切下硅板的切割工具。最好在金属杂质获得足以从硅板的切割面迁移到切割面区域之外的足够时间之前，处理硅板。所述处理除去包含在切割面区域中的金属杂质。在优选实施例中，硅板的切割面上的金属杂质的浓度可被降低到较低水平。

在一个优选实施例中，硅部件是硅电极或硅电极组合件。在另一优选实施例中，硅电极用在半导体加工设备的喷头(showerhead)中。

附图说明

结合附图，根据下面的详细说明，将更易于理解本发明的优选实施例，其中：

图1是图解说明喷头式电极组合件的一个实施例的横截面图。

图2是图解说明包括平面硅电极的电极组合件的一个实施例的横截面图。

图3图解说明阶梯式硅电极的一个实施例。