專利名稱：用于半導體蝕刻室的內(nèi)襯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圓頂內(nèi)襯和室內(nèi)襯，用于涉及半導體設(shè)備干蝕刻的工藝。
背景技術(shù)：
使用具有圓頂形陶瓷或鋁頂蓋及鋁側(cè)壁和鋁底壁的室的干蝕刻工藝，部分地用于生產(chǎn)半導體晶片。干蝕刻工藝使用等離子體狀態(tài)氣體對未經(jīng)保護的半導體晶片表面進行化學和物理腐蝕。使用的混合氣體，以及其它變量如電功率和壓力設(shè)置，將會改變侵蝕性和對半導體表面和室內(nèi)部腐蝕的均勻性。室中充以氣體，半導體晶片放置于室內(nèi)。然后用等離子體場離子化氣體，從而使氣體具有活性來蝕刻室內(nèi)部的晶片。等離子體場通常由氣體化合物的化學活性種構(gòu)成，如氟氣、氧氣和氯氣。選擇氣體化合物的確切混合物以平衡各個單獨氣體的功能，以達到期望的蝕刻活性。蝕刻可能導致蝕刻副產(chǎn)物的生成，副產(chǎn)物如果不除去，將會最終接觸和損害室內(nèi)的晶片。這些副產(chǎn)物還可能損害蝕刻室的內(nèi)壁和頂蓋。
據(jù)報導一種薄壁、無縫的聚合物內(nèi)襯緊貼放置于室內(nèi)部，從而覆蓋室的鋁壁，以將蝕刻副產(chǎn)物從半導體設(shè)備上帶走。Sakai等的日本專利申請10-150137，1999年5月16日，使用了一種薄聚合物內(nèi)襯來保持蝕刻工藝中室表面溫度均勻，該Sakai等的專利申請報導了通過將副產(chǎn)物沉積到室內(nèi)部的聚合物內(nèi)襯表面來將蝕刻副產(chǎn)物從半導體晶片上轉(zhuǎn)移出去的方法。據(jù)報導該聚合物內(nèi)襯很薄，厚度為2.0mm或更小，使得室內(nèi)部的溫度可以精確地由安置于室外部的冷卻裝置來調(diào)節(jié)。如Sakai等的專利申請所報導的，壁厚大于2.0mm的內(nèi)襯將使室內(nèi)部的物質(zhì)與外部的冷卻裝置隔絕，從而使得室表面溫度在蝕刻過程中升高。基于此原因，較高的表面溫度會減少副產(chǎn)物在聚合物內(nèi)襯表面的沉積。
Sakai等的專利申請報導了一種解決副產(chǎn)物從置于室內(nèi)部的半導體設(shè)備上移走這一問題的方法，然而，其它與蝕刻相關(guān)的問題依然存在。室內(nèi)產(chǎn)生的氣體可以是高毒性的，并且如果室的密封性不理想的話，還可能逸出。因此需要一種能夠保護室壁和頂蓋不受氣體損害的設(shè)備。該設(shè)備應該有較長的使用壽命，并可以經(jīng)受許多小時的每項單獨操作。因為室組件的移出和更換會減緩生產(chǎn)過程，并顯著地增加生產(chǎn)成本。
鑒于以上敘述，開發(fā)了一種用于蝕刻半導體設(shè)備的室內(nèi)部的內(nèi)襯，它具有很長的使用壽命，并保護室不受腐蝕。
發(fā)明概述在一方面，本發(fā)明涉及圓頂和室的內(nèi)襯，它們可以在許多干蝕刻工藝中使用，同時保護室的頂蓋和內(nèi)壁。本發(fā)明的內(nèi)襯由高性能樹脂制備，具有大于2.0mm的壁厚，優(yōu)選介于3mm到8mm。高性能樹脂的特征是在高溫(大于100℃)下是穩(wěn)定的，抗磨損，抗等離子體和抗氧化應力，并且具有空間穩(wěn)定性，即不趨向于蠕變或變形。內(nèi)襯的使用壽命與內(nèi)襯的厚度直接相關(guān)。本發(fā)明的圓頂內(nèi)襯適于半導體生產(chǎn)中使用的干蝕刻設(shè)備室的內(nèi)部頂蓋，并且包含高性能樹脂。
在另一方面，本發(fā)明涉及室的內(nèi)襯，它們適于半導體生產(chǎn)中使用的干蝕刻設(shè)備室的內(nèi)壁，所述內(nèi)襯包含高性能樹脂，并且具有大于2.0mm的壁厚。
本發(fā)明還涉及一種包含本發(fā)明圓頂內(nèi)襯的干蝕刻設(shè)備的室。該圓頂內(nèi)襯適于室的內(nèi)部頂蓋。該室還可以包括本發(fā)明的室內(nèi)襯。
就本發(fā)明而言，在此使用下述術(shù)語“圓頂內(nèi)襯”指的是一種覆蓋物，用于覆蓋室頂蓋的內(nèi)部部分。
“室內(nèi)襯”指的是一種覆蓋物，用于覆蓋室的內(nèi)部側(cè)壁。
用于干蝕刻室頂蓋內(nèi)部部分的內(nèi)襯可以由一種高性能樹脂制備。用于干蝕刻室內(nèi)部側(cè)壁的內(nèi)襯可以由一種高性能樹脂制備，并具有大于2.0mm的壁厚。
附圖簡述

圖1顯示了本發(fā)明的一種圓頂內(nèi)襯。
圖2顯示了本發(fā)明的一種室內(nèi)襯。
圖3顯示了本發(fā)明圓頂內(nèi)襯和室內(nèi)襯的變體的俯視圖。
圖4顯示了圖3中繪出的圓頂內(nèi)襯和室內(nèi)襯的側(cè)視圖。
圖5顯示了圖4中繪出的圓頂內(nèi)襯和室內(nèi)襯之間的接頭。
發(fā)明詳述本發(fā)明的圓頂內(nèi)襯和室內(nèi)襯由高性能聚合物樹脂制備，優(yōu)選高性能熱塑性樹脂。適合的樹脂包括聚苯并咪唑、聚酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚芳醚酮、聚碳酸酯、聚芳酯、聚醚砜、芳香族聚酰胺、四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物(FEP)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)和乙烯/四氟乙烯共聚物(ETFE)。優(yōu)選高性能樹脂不含鹵素原子。
本發(fā)明中使用的高性能樹脂可以很容易地用工業(yè)上通常使用的方法和加工設(shè)備來加工以形成高性能聚合物。用于形成圓頂內(nèi)襯和室內(nèi)襯的典型方法包括噴涂、機械加工、注射模塑、壓縮模塑、等離子體涂布、旋轉(zhuǎn)模塑、strip bending和焊接。生產(chǎn)令人滿意的制品所需要的成型條件取決于若干工藝變量，例如模具的復雜性和尺度、板厚度以及聚合物變量，例如熔體粘度和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)。這些條件可以用本領(lǐng)域技術(shù)人員通常使用的技術(shù)確定。
如附圖1所示，圓頂內(nèi)襯優(yōu)選具有對應于干蝕刻工藝中使用的陶瓷室頂蓋形狀的圓頂形狀。然而，圓頂內(nèi)襯可以被模鑄成任何對應于干蝕刻工藝中使用的室頂蓋的形狀。
本發(fā)明的圓頂內(nèi)襯和室內(nèi)襯優(yōu)選具有大于2.0mm的壁厚，最優(yōu)選3mm到8mm。圓頂內(nèi)襯的使用壽命與圓頂內(nèi)襯的厚度直接相關(guān)。
如附圖2所示，室內(nèi)襯優(yōu)選具有室的形狀。
典型的室內(nèi)襯為圓柱形，外直徑34.5cm，高10.2cm。室內(nèi)襯的上面是圓頂內(nèi)襯，其具有圓頂?shù)男螤?，外直?4.5cm，深10.2cm。優(yōu)選地，圓頂內(nèi)襯和圓頂之間的空隙小于0.8mm，以防止在圓頂和圓頂內(nèi)襯之間產(chǎn)生等離子體。類似地，室內(nèi)襯和室之間的空隙優(yōu)選小于0.8mm，以防止在室和室內(nèi)襯之間產(chǎn)生等離子體。同樣優(yōu)選地，圓頂內(nèi)襯非機械地與圓頂相連。
使用圓頂內(nèi)襯時，將圓頂內(nèi)襯放置于圓頂?shù)膬?nèi)部，使得圓頂內(nèi)襯的凸面與室內(nèi)部凹陷部分并置。使用室內(nèi)襯時，將室內(nèi)襯放置于室的內(nèi)部，使得具有最大半徑的室內(nèi)襯環(huán)面與室內(nèi)部徑向表面并置。本發(fā)明的圓頂內(nèi)襯和室內(nèi)襯具有5mm的厚度，在常規(guī)的干蝕刻工藝中可以使用至少1000RF(射頻)小時。圓頂內(nèi)襯和室內(nèi)襯可以單獨使用，也可以彼此聯(lián)合使用。
附圖3所示的圓頂內(nèi)襯在圓頂頂部有開口。該開口圓頂內(nèi)襯為圓頂提供保護，其中等離子體產(chǎn)生室的圓頂頂部不參與等離子體的產(chǎn)生，并且不與等離子體產(chǎn)生工藝中的有害副產(chǎn)物相接觸。
附圖4所示的圓頂內(nèi)襯顯示了圓頂內(nèi)襯1放置于室內(nèi)襯3上面的情況。如附圖5所示以及下面描述的圓頂內(nèi)襯2和室內(nèi)襯1，圓頂內(nèi)襯可以具有一種凹槽系統(tǒng)，包含圓頂內(nèi)襯上的凹槽5，它與室內(nèi)襯上的凹槽7互補。這個凹槽系統(tǒng)在圓頂內(nèi)襯1需要安置于室內(nèi)襯3上方時，將會幫助圓頂內(nèi)襯1與室內(nèi)襯3配合。
實施例圓頂內(nèi)襯11400g一種無定形、芳香族熱塑性、Tg為239℃的聚酰亞胺樹脂放置于一個43.2cm×43.2cm平板模具中。將平板模具的上板加上，該模具放置于一個預熱的(296℃)壓板為61cm×61cm大小的印壓機中。將熱電偶插入到平板模具中，然后在不加壓下加熱平板模具到288℃。在此時施加3.44×106Pa的壓力。一分鐘后起動壓機上的冷卻循環(huán)系統(tǒng)，并在加壓下使平板模具冷卻至室溫。冷卻后，將5mm厚的壓縮模塑板從模具中移出。
利用標準工業(yè)熱成型器對該板進行真空熱成型，該熱成型器裝有陶瓷加熱器和測定處于烘箱中的板表面溫度的遙控高溫計。采用大約95kPa的真空度，介于246℃到275℃的模具溫度和介于250℃到275℃的壓片成型溫度，將該壓縮模塑板成型為外直徑為34.5cm、深沖壓為10.2cm、最小厚度為2.5mm的圓頂，除去模塑過程中形成的圓頂凸緣，得到最終制品。該圓頂表現(xiàn)出良好的模具表面復制性。然后用常規(guī)銑床將圓頂修整成預想的最終部件。
圓頂內(nèi)襯2和室內(nèi)襯1在此實施例中，圓頂?shù)淖钌隙藳]有提供內(nèi)襯材料，這是由于大多數(shù)顯著的圓頂腐蝕在引發(fā)等離子體的射頻線圈下會立即出現(xiàn)在圓頂?shù)闹苓?。將兩個50.8mm厚的均苯四甲酸二酐4，4’-二氨基二苯基醚聚酰亞胺(如DuPont VespelSP1零件和型材中所用的)圓盤，其外直徑為360mm，內(nèi)直徑為196mm，加工組裝在一起為室圓頂下部的100mm加襯。
下面的板被加工成圓柱形，外直徑為345mm，壁厚為3mm。從壁中間切至外直徑，在上表面切出配合凹槽。
上部位置覆蓋圓頂曲面的所有關(guān)鍵區(qū)域。外表面在車床中車削成配合具體圓頂表面形狀的形狀。在車削內(nèi)表面時，將內(nèi)襯的厚度設(shè)置成5mm。在下表面沿著外直徑周圍留出一塊額外的接頭部分，用來與下面的板相互連接。當在室內(nèi)上面加工過的板放置在下面加工過的板上時，上面加工過的板以直接位于其上面和周圍的圓頂?shù)闹亓图s束來固定位置。
室內(nèi)襯2制備了一種圓頂內(nèi)襯1類型的圓頂。未修整的部件隨后用切削工具修整其頂部和底部，形成一個5.1cm高，3mm厚，外直徑為345mm的無縫環(huán)。該室內(nèi)襯然后被加工成一致的厚度。
室內(nèi)襯3制備了一種圓頂內(nèi)襯1類型的板。該板尺寸為740mm×740mm×450mm。將該板放入干燥烘箱中在200℃下干燥48小時。將干燥后的板用標準工業(yè)熱成型器進行真空熱成型，該熱成型器裝有陶瓷加熱器和測定處于烘箱中的板表面溫度的遙控高溫計。采用大約95kPa的真空度，介于215℃到238℃的模具溫度以及275℃的壓片成型溫度，將該壓縮模塑板成型為外直徑60.8cm和深沖壓12.7cm的圓頂。
開口未修整的圓頂端隨后用切削工具修整其頂部和底部，形成一個11.4cm高，外直徑為60.8cm，最小壁厚為4.85mm的無縫環(huán)。該室內(nèi)襯然后被加工成一致的厚度。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)襯，用于干蝕刻室頂蓋內(nèi)部，包含一種高性能樹脂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)襯，其具有圓頂?shù)男螤睢?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)襯，其頂部有開口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)襯，其具有大于2.0mm的壁厚。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)襯，其具有大于3.0mm，小于8.0mm的壁厚。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)襯，其中的高性能樹脂為熱塑性樹脂。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)襯，其中的高性能樹脂選自聚苯并咪唑、聚酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚芳醚酮、聚碳酸酯、聚芳酯、聚醚砜、芳香族聚酰胺、四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物(FEP)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)和乙烯/四氟乙烯共聚物(ETFE)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)襯，其中的高性能樹脂為聚酰亞胺或聚醚酰亞胺。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)襯，其中的高性能樹脂不含鹵素原子。
10.一種內(nèi)襯，用于干蝕刻室側(cè)壁內(nèi)部，包含一種高性能樹脂，并且具有大于2.0mm的壁厚。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的內(nèi)襯，其具有圓柱形狀。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的內(nèi)襯，其具有大于3.0mm，小于8.0mm的壁厚。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的內(nèi)襯，其中的高性能樹脂為熱塑性樹脂。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的內(nèi)襯，其中的高性能樹脂選自聚苯并咪唑、聚酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚芳醚酮、聚碳酸酯、聚芳酯、聚醚砜、芳香族聚酰胺、四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物(FEP)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)和乙烯/四氟乙烯共聚物(ETFE)。
15.根據(jù)權(quán)利要求10的內(nèi)襯，其中的高性能樹脂為聚酰亞胺或聚醚酰亞胺。
16.根據(jù)權(quán)利要求10的內(nèi)襯，其中的高性能樹脂不含鹵素原子。
17.一種包含權(quán)利要求1的內(nèi)襯的干蝕刻室。
18.一種包含權(quán)利要求10的內(nèi)襯的干蝕刻室。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的干蝕刻室，其進一步包含權(quán)利要求10的內(nèi)襯。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的干蝕刻室，其中的內(nèi)襯和室頂蓋之間的空隙小于0.8mm。
21.根據(jù)權(quán)利要求18的干蝕刻室，其中的內(nèi)襯和室側(cè)壁之間的空隙小于0.8mm。
22.根據(jù)權(quán)利要求17的干蝕刻室，其中的內(nèi)襯非機械地與室頂蓋相連。
全文摘要
提供了一種保護用于制造半導體的室內(nèi)部和圓頂內(nèi)部的內(nèi)襯。該內(nèi)襯能夠保護圓頂和室不受由產(chǎn)生等離子體場和干蝕刻過程的副產(chǎn)物引起的腐蝕。另外，本發(fā)明描述的內(nèi)襯在產(chǎn)生等離子體場所誘發(fā)的條件下有很長的使用壽命。
文檔編號H05H1/46GK1394351SQ01803460
公開日2003年1月29日 申請日期2001年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月11日
發(fā)明者J·S·布洛姆, A·T·海曼, M·施巴塔 申請人:納幕爾杜邦公司