CN102203920A - 用以改善处理腔室清洁间隔的平均时间的加长腔室衬垫 - Google Patents

用以改善处理腔室清洁间隔的平均时间的加长腔室衬垫 Download PDF

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Abstract

本文提供用于半导体处理腔室的衬垫的实施例。在一些实施例中，用于半导体处理腔室的衬垫包括第一部分，其经配置以作为处理腔室的内部体积至少一部分的衬垫；及第二部分，其经配置以作为处理腔室的泵口至少一部分的衬垫。在一些实施例中，第一部分及第二部分连接在一起。在一些实施例中，衬底的第一部分及第二部分可制造为单件。在一些实施例中，衬底可置于具有内部体积及泵口的处理腔室中，其中该泵口与该内部体积呈流体连接。

Description

用以改善处理腔室清洁间隔的平均时间的加长腔室衬垫
技术领域
本发明实施例大体关于半导体处理设备。
背景技术
半导体组件的制造可导致非所欲的副产物沉积于半导体处理腔室的部件上。例如，在蚀刻处理中，可在处理腔室的壁上堆集晶圆副产物。通常，腔室衬垫用于处理腔室的壁的衬垫而堆集副产物，因此避免副产物直接沉积于腔室壁上。当衬垫变得被副产物过度地覆盖时，该衬垫可在原地被清洁、移除及清洁、或直接替换。
不幸地，在一些腔室配置中，副产物也可非所欲地沉积于其它表面上，诸如在泵口的壁上及/或泵机构上。因此，此不需要的副产物沉积可导致泵机构性能降低，且因此导致腔室清洁间隔的平均时间(MTBC)降低。
因此，需要用于改善腔室衬垫系统的技术。
发明内容
本文提供用于半导体处理腔室的衬垫的实施例。在一些实施例中，用于半导体处理腔室的衬垫包括：第一部分，其经配置以作为半导体处理腔室的内部体积至少一部分的衬垫；及第二部分，其经配置以作为半导体处理腔室的泵口至少一部分的衬垫。在一些实施例中，第一部分及第二部分连接至一起。在一些实施例中，衬垫的第一部分及第二部分可单件制造。
在一些实施例中，用于半导体处理的装置包括：具有内部体积的处理腔室。泵口与该内部体积呈流体连接且衬垫置于处理腔室中。衬垫覆盖内部体积至少一部分及覆盖泵口至少一部分。
附图说明
所以，上述简介的本发明的特征可参考对本发明更具体描述的实施例进一步理解和叙述，部分实施例示出于附图中。然而要指出的是，附图仅说明本发明的典型实施例，因此不应被视为其范围的限制，本发明亦适用于其它具有同等功效的实施例。
图1是根据本发明一些实施例的具有衬垫的蚀刻腔室的侧视示意图。
图2是根据本发明一些实施例的衬垫的部分侧视示意图。
为了便于理解，已经在可能的情况下，使用相同的组件符号指示各图中相同的组件。为清晰起见已简化且未按比例绘制附图。意即，在一个实施例中所揭示的组件亦可有利地用于其它实施例。
具体实施方式
本文提供用于半导体处理腔室的衬垫的实施例。在一些实施例中，衬垫包括：第一部分，其经配置以作为半导体处理腔室的内部体积至少一部分的衬垫；及第二部分，其经配置以作为半导体处理腔室的泵口至少一部分的衬垫。本发明的衬垫有利地限制不要的材料于泵口表面上的沉积、制造腔室的清洁间隔平均时间(MTBC)降低、且改善设备工作时间及处理产量。
本发明衬垫如本文揭示可利用于任何适合的具有泵口的处理设备，其中处理副产物在该处理设备中非所欲地沉积于泵口的部分上。例如，图1描绘具有发明性衬垫102置于其中的示例蚀刻反应器100。反应器100可单独利用，或通常为积体半导体基材处理系统的处理模块，或群集工具(未示出)，如CENTURA
Figure BPA00001357848300021
积体半导体晶圆处理系统，其可得自加州圣塔克拉拉的应用材料公司。适当的蚀刻反应器100的示例包括半导体设备的DPS产品线(例如DPS
Figure BPA00001357848300022
，DPS
Figure BPA00001357848300023
II，DPS
Figure BPA00001357848300024
AE，DPS
Figure BPA00001357848300025
G3聚蚀刻器或其它类似的设备)，半导体设备的ADVANTEDGETM产品线(例如AdvantEdge，AdvantEdge G3)，或其它半导体设备(如ENABLER
Figure BPA00001357848300026
，E-MAX
Figure BPA00001357848300027
或其它设备)也可得自应用材料公司。以上所列的半导体设备仅为例示性，而其它蚀刻反应器和无蚀设备(例如化学气相沉积(CVD)反应器，或其它半导体处理设备)可和此文描述的该发明衬垫一起利用。
反应器100通常包含具有导电性主体(壁)130及围起内部体积133的顶部120的处理腔室110。晶圆支撑台座116置于内部体积133。腔室110包括置于导电性主体130的基底的泵口129及具有用来控制从腔室110排出处理气体的废气的节流阀127。衬垫102置于内部体积133至少一部分中及泵口129至少一部分中，且可利用该衬垫以限制处理气体或副产物在部分的内部体积133及泵口上的沉积，其中该部分的内部体积及泵口由衬垫102所覆盖。反应器100进一步包括可利用于控制腔室110及连接至该腔室110的部件的控制器140。
支撑台座(阴极)116可经由第一匹配网络124连接至偏压电源122。偏压源122通常在频率近似为13.56MHz时为最高至500W的功率，且可产生连续或脉冲功率。在其它实施例中，电源122可为直流(DC)或脉冲直流电源。腔室110具有实质上平坦的介电性顶部120。腔室110的其它不同态样可有其它类型的顶部，例如穹状顶部或其它形状。至少一个导电性线圈天线112置于顶部120的上方(两个同轴天线112示于图1中)。各天线112经由第二匹配网络119连接至等离子体电源118。等离子体源118在可调频率范围50kHz至13.56MHz时，通常可产生最高至4000W的功率。通常，壁130可连接至电接地134。
在典型操作期间，半导体基材或晶圆114可放置于台座116上，且处理气体由气体控制板138经由入口126提供并形成气态混合物150。气态混合物150在腔室110中通过施加从等离子体电源118至天线112的功率点燃成等离子体155。自偏压源122的功率也可选择性地提供至阴极116。在腔室110中的内部空间的压力使用节流阀127及真空泵136来控制。真空泵通过泵口129与内部体积133呈流体连接。节流阀127通过控制在泵口129的上部分中的开口的尺寸来控制压力。腔室壁130的温度使用流经壁130的液体导管(未示出)来控制。
如图1中所描绘，衬垫102置于处理腔室110的内部体积133至少一部分中，及经配置以作为泵口129至少一部分的衬垫。衬垫102可包含置于内部体积133中的第一部分104及置于泵口129中的第二部分106。衬垫102的第二部分106可依需要或实地取决于泵口129及连接至该泵口的配置(例如节流阀127及真空泵136等)而延伸至泵口129内任意距离。在一些实施例中，衬垫102的第二部分106的末端108可置于与泵口中的邻近部件或与离开泵口的导管相距最多约0.25英寸的位置，例如，可移动阀部件(诸如，门阀等)。
衬垫102可包含阳极氧化铝、钇镀铝(aluminum coated with yttrium)，或其它类似物的一或多者。第一部分104及第二部分106可包含相同或不同材料。衬垫102可用于任何适于在处理腔室110中操作的半导体处理。然而，衬垫102也可用于与其它处理连接的其它处理腔室。在一示意性实施例中，衬垫102使用于金属蚀刻处理中，因而导致该衬垫上聚合处理副产物的沉积。
衬垫102的第一部分104及第二部分106可紧密排列、连接在一起或以单件构造形成。在一些实施例中，第一部分104及第二部分106为个别件而经连接在一起，以从内部体积133的至少一部分至泵口129的至少一部分形成连续衬垫表面。第一部分104及第二部分106可通过螺栓连接、焊接、压入配合等的一或多个来连接。例如，如图2所描绘，第一部分104及第二部分106可通过多个螺栓202而螺栓连接在一起。在其它替代性实施例中，第一部分104及第二部分106可为一个连续件，且不具有接缝或接合点。此种类型的连续衬垫可通过任何适当的方法(例如旋压、铸造、模铸成形或其它类似方法)形成。
回到图1，第一部分104可置于处理腔室110中的内部体积133中。第一部分104可覆盖处理腔室的内部空间的任何部分。在一些实施例中，第一部分104约从支撑台座116的表面至腔室110的基底而覆盖腔室壁的下部分。其它第一部分的配置为可行的，例如，第一部分104可覆盖壁130最多至及/或包括形成内部体积133的顶部120，壁130的其它部分，或其它类似物。在一些实施例中，第一部分104可有纹理表面以利于改良副产物、污染物或其它类似物的堆集。例如，纹理表面可利于副产物等的层形成，因此由于第一部分104在重复的腔室使用中堆集其它材料而限制剥落到时基材114上。纹理表面可通过诸如喷砂、切割、雷射或电子束蚀刻或其它类似的方法形成。在一些实施例中，第二部分106也可具有如上所述的纹理表面。
在一些实施例中，第二表面106可于邻近介于处理腔室110与泵口129间的表面与第一部分104接合以利于轻易建设、安装或其它类似情况。其它配置亦为可能且取决于如泵口129的形状及/或使用于泵口129中的阀的类型。第二部分106可有至少足以覆盖任何泵口129(及连接至该泵口的导管)的非垂直表面的长度，其可提供表面，其使废气聚合物倾向沉积于该表面上。例如，泵口129可包括区域131，直径向下变狭窄且提供表面，废气聚合物在过去因无衬垫102的第二表面106的益处而沉积于该表面上。
在一些实施例中，第二部分106可包括置于其中的开口132，其经配置以与泵口129的所使用的辅助废气出口152接合，例如，连接粗抽泵至处理腔室，以在用真空泵136控制其中的压力前快速地抽吸处理腔室。
回到反应器100，晶圆114的温度可通过稳定支撑台座116的温度来控制。在一个实施例中，来自气源148的氦气通过气体导管149提供至由晶圆114的背部及台座表面的凹槽(未示出)形成的信道。使用氦气以利于台座116与晶圆114间的热交换。在处理期间，台座116可通过在台座内的电阻加热器(未示出)加热至稳态温度，且随后氦气利于晶圆114的均匀加热。使用该热控制，晶圆114可维持在介于0和500℃间的温度。
控制器140包含中央处理单元(CPU)、内存142、及用于CPU 144的支持电路146，且利于控制蚀刻处理腔室110的部件及如本文所述的蚀刻处理。控制器140可为任何一种用于工业环境以控制不同腔室和子处理器的通用计算机处理器。CPU144的内存142、或计算机可读取媒体可为一或多个现存内存，如随机处理内存(RAM)、只读存储器(ROM)、软盘、硬盘或其它本地或远程的任何形式的数字储存器。支持电路146以惯用的方式连接至CPU 144以支持该处理器。这些电路包含高速缓存(cache)、电源(power supplies)、同步脉冲电路(clock circuits)、输入/输出电路(in/out circuitry)和子系统等。本发明方法以软件例程储存至内存142里且可以上述的内容执行或调用。软件例程也可储存且/或由第二CPU(未示出)执行，而第二CPU远离由CPU 144控制的硬件。
在操作期间，衬垫102变得由半导体处理的副产物所覆盖。副产物可包括来自蚀刻的基材114的材料、处理气体及/或来自半导体处理的处理气体副产物、或在处理前存在于腔室110的污染物。副产物可沉积于衬垫102的第一部分104及第二部分106上，而覆盖第一部分及第二部分的至少一些表面。在一些实施例中，副产物可形成覆盖第一部分和第二部分的表面的层。衬垫102上的污染物可达到临界水平，例如通过晶圆处理的数量、最近晶圆处理的品质、目视检查或其它适合决定衬垫102上的污染物的水平的方法来确定。当达到临界水平，衬垫102可替换、清洁、或移除且清洁。
在一些实施例中，衬垫102可原位清洗，例如利用适合的清洁气体形成的等离子体。在完成原位清洗后，处理腔室110可继续处理半导体基材。或者，衬垫102被移除并移地清洁。例如，移地清洁可包括衬垫102浸于化学浴中，其可包含诸如氢氟酸(HF)、氢氯酸(HCL)或其它类似的酸。
本文中提供用于半导体处理腔室的衬垫。本发明衬垫可包含第一部分，其经配置以作为半导体处理腔室的内部体积至少一部分的衬垫；及第二部分，其经配置以作为半导体处理腔室的泵口至少一部分的衬垫。本发明衬垫有利于限制不需要的材料于泵口表面上的沉积，且进一步减少清洁间隔的平均时间，因此改良设备工作时间及处理产量。
虽然前述针对本发明实施例，但可鉴于本揭示发展出其它及进一步的实施例，且不会背离本发明的基本范围，以及其由如下申请专利范围决定的范围。
虽然前文针对本发明的实施例，但是在不脱离本发明的基本范围的情况下，可设计本发明的其它及另外实施例，该范围由所附权利要求确定。

Claims (12)

1.一种用于半导体处理腔室的衬垫，包含：
第一部分，经配置以作为半导体处理腔室的内部体积至少一部分的衬垫；及
第二部分，经配置以作为所述半导体处理腔室的泵口至少一部分的衬垫。
2.根据权利要求1所述的衬垫，其中，所述第一部分及第二部分连接在一起。
3.根据权利要求2所述的衬垫，其中，所述第一部分及第二部分通过螺栓、焊接或压入配合的至少一者连接。
4.根据权利要求1所述的衬垫，其中，所述衬垫的所述第一部分及第二部分一体成型为一件式结构。
5.根据权利要求1所述的衬垫，其中，所述第一部分及/或第二部分包含阳极氧化铝或钇镀铝中至少一者。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的衬垫，其中，所述第二部分经配置以作为从所述泵口至所述泵口内的阀上方最多约0.25英寸处的衬垫。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的衬垫，其中，所述第二部分进一步包含置于所述第二部分中的开口，所述开口经配置以接合辅助废气出口。
8.一种用于半导体处理的装置，其至少包含：
处理腔室，其具有内部体积；
泵口，其与所述内部体积呈流体连接；及
衬垫，根据以上任意一项权利要求所述置于所述处理腔室中且覆盖所述内部体积至少一部分并覆盖所述泵口至少一部分。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述衬垫的所述第一部分作为所述内部体积至少一部分的衬垫，并且其中，所述衬垫的所述第二部分作为所述泵口至少一部分的衬垫。
10.根据权利要求8或9所述的装置，其中，所述处理腔室进一步包含：节流阀，其置于所述泵口中。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的装置，其中，所述泵口进一步包含：辅助废气出口，置于所述泵口中；并且其中，所述第二部分进一步包含：开口，置于所述第二部分中，用以接合所述辅助废气出口。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的装置，其中，所述处理腔室进一步包含：基材支撑件，并且其中，所述第一部分作为所述处理腔室在所述基材支撑件下方的所述内部体积的衬垫。
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