[发明专利]一种用于等离子处理腔室的石英组件及等离子体处理设备

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制程领域，具体地，涉及一种用于等离子处理腔室的石英组件及等离子体处理设备。

背景技术

传统的石英材料被广泛用于等离子体处理设备中，石英材料的两个最大的优点是可靠性高，成本低。高可靠性是指石英材料将不带金属的污染，它是由氧化硅(SiO2)制成。此外，比起常用于等离子体处理腔室内的其他材料(如硅和碳化硅等)，石英材料成本低得多。而石英材料的主要缺点在于其等离子阻抗较低，因此很容易在等离子体处理过程中被侵蚀。进而限制了其在等离子体处理腔室内的应用。

目前也有一些提高氧化硅材料的等离子阻抗的材料及方法。如专利号为US7718559B2的美国专利，将钇材料掺杂加入石英材料中，以加强其抗腐蚀性。也有将铝掺杂加入的石英材料中加强抗腐蚀性的方法。然而，这些材料的缺点是其导电性较低，从而影响了射频耦合的效果，不利于等离子体的刻蚀。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于等离子处理腔室的石英组件及等离子体处理设备。

根据本发明的一个方面，提供一种用于等离子处理腔室的石英组件，其特征在于，所述石英组件由氧化硅基材料制成，其中，所述氧化硅基材料包括：氧化硅材料，所述氧化硅材料所占的比例大于或等于总组分的50％；掺杂剂，所述掺杂剂包括导电性掺杂剂以及抗性掺杂剂，其中，所述导电性掺杂剂用以加强所述氧化硅材料的导电性，其所占比例小于总组分的20％，所述抗性掺杂剂用以加强所述氧化硅材料的等离子阻抗。

优选地，所述石英组件包括如下部件中的至少一个：聚焦环；以及保护环。

优选地，所述导电性掺杂剂由铟(In)、锡(Sn)中的任一种或多种组成。

优选地，所述抗性掺杂剂由钇(Y)、铝(Al)、铒(Er)、钬(Ho)、镝(Dy)、铪(Hf)、氟(F)中的任一种或多种组成。

优选地，所述掺杂剂为金属、合金或氧化物中的任一种。

优选地，所述氧化硅材料所占比例为总组分的50％，所述导电性掺杂剂所占比例为总组分的10％，所述抗性掺杂剂所占比例为总组分的40％。

优选地，所述氧化硅材料所占比例为总组分的50％，所述导电性掺杂剂所占比例为总组分的15％，所述抗性掺杂剂所占比例为总组分的35％。

优选地，所述氧化硅材料所占比例为总组分的60％，所述导电性掺杂剂所占比例为总组分的5％，所述抗性掺杂剂所占比例为总组分的35％。

根据本发明的另一个方面，还提供一种石英组件的制备方法，其包括如下步骤：a.将所述氧化硅材料、抗性掺杂剂以及导电性掺杂剂进行熔化混合；b.对混合后的材料进行冷凝形成石英组件。

优选地，所述步骤a还包括如下步骤：a1.对所述氧化硅材料进行热处理，使其熔化；a2.在等温条件下，加入所述抗性掺杂剂以及导电性掺杂剂。

优选地，所述步骤a还包括如下步骤：a1′.将所述氧化硅材料、抗性掺杂剂以及导电性掺杂剂同时进行热处理，使其全部熔化。

优选地，所述热处理的温度较所述氧化硅材料、抗性掺杂剂以及导电性掺杂剂中最高的熔点温度高100～200℃。

根据本发明的又一个方面，还提供一种等离子体处理设备，其包括：处理腔室；静电卡盘；所述静电卡盘位于所述处理腔室内，用于放置代加工晶片；其特征在于，还包括根据权利1至7中任一项所述的石英组件，所述石英组件安装于所述静电卡盘的外侧。

本发明通过提供一种用于等离子体腔室内的石英组件，所述石英组件由一种等离子阻抗良好且导电性可调的氧化硅基材料制成。所述氧化硅基材料在原先氧化硅材料中掺杂钇(Y)，铒(Er)，镝(Dy)，钬(Ho)，锡(Sn)，铪(Hf)等元素。其中一些添加物提高了等离子刻蚀环境中各个部件的等离子阻抗。一个典型的例子是加入了钇，钇和含氟等离子体反应，形成厚的保护层。其它添加物增加了各组合物的导电性。从而使整个材料减少了被侵蚀比率，提高了使用寿命，加强了材料的导电性能。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出根据本发明的第一实施例的等离子体处理设备的结构示意图；以及

图2示出根据本发明的第一实施例的石英组件以及静电卡盘的横截面结构示意图；

图3示出根据本发明的一个实施例的石英组件的制备方法的流程图；以及

图4示出根据本发明的另一个实施例的石英组件的制备方法的流程图。

具体实施方式