CN103069542A - 延长寿命的沉积环 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于半导体处理腔室的工艺配件。在一个实施例中，工艺配件包括环形沉积环主体，所述环形沉积环主体包含凹入主体的上表面中的凹槽，其中所述凹槽的最低点延伸至环主体厚度的至少一半，所述环主体厚度由顶壁和底壁界定。在另一实施例中，工艺配件包括环形沉积环主体，所述环形沉积环主体包含界定主体上表面的至少一部分的倾斜上壁，其中所述倾斜上壁的顶点自主体的内壁延伸至所述主体的内壁与外壁之间的距离的至少一半。
Description
发明的背景
技术领域
本发明的实施例大体而言涉及用于半导体处理腔室的工艺配件，且更具体而言，涉及沉积环。
背景技术
在沉积工艺中，来自诸如靶材、气体入口歧管或其它适合来源的物质可能沉积于暴露的内部腔室表面上，所述内部腔室表面包括腔室壁、基板支座组件、静电夹盘以及其它硬件。已开发诸如外壳组件的工艺配件，所述工艺配件环绕在半导体处理系统内的静电夹盘，以保护夹盘不暴露于系统内的沉积物质下。一个外壳组件包括可拆卸盖环和沉积环。
沉积环静置于自静电夹盘的外边缘延伸的周围凸缘上。夹盘的支撑表面直径略小于基板直径，基板被固定于所述夹盘的支撑表面上。因此，由夹盘固定的基板悬于沉积环顶表面的内部部分上。盖环环绕沉积环的外部部分，且静置于沉积环的外部部分上。盖环具有悬于沉积环外部部分上但不接触沉积环顶表面的唇部，由此界定盖环与沉积环之间的曲径间隙。分隔盖环与沉积环的曲径间隙阻止沉积物质在间隔之间传递以及与静电夹盘接触。
尽管具有上述配置的外壳组件已展示了稳固的性能，但期望改良，如降低腔室内微粒产生的可能性和/或延长在更换清洗环之间的生产运转时间。举例而言，形成于环上的沉积物可能在这些环之间导致对工艺性能具有不利影响的不良电桥，因此需要定期更换清洗环。
因此，需要经改良的工艺配件。
发明内容
在一个实施例中，提供一种包括环形沉积环主体的工艺配件，所述环形沉积环主体包含：内壁、外壁、界定主体上表面的至少一部分的倾斜上壁、顶壁、底壁、以及凹入顶壁与内壁之间的主体上表面中的凹槽，其中所述凹槽的最低点延伸至顶壁与底壁之间的距离的至少一半。
在另一实施例中，提供一种包括环形沉积环主体的工艺配件，所述环形沉积环主体包含：内壁、外壁、界定主体上表面的至少一部分的倾斜上壁、顶壁、底壁、以及凹入顶壁与内壁之间的主体上表面中的凹槽，其中所述倾斜上表面的顶点自内壁延伸至内壁与外壁之间的距离的至少一半。
在另一实施例中，提供一种包括环形沉积环主体的工艺配件，所述环形沉积环主体包含：内壁、外壁、界定主体上表面的至少一部分的倾斜上壁、顶壁、底壁、凹入顶壁与内壁之间的主体上表面中的凹槽、以及径向定位在外壁内且平行于底壁的焊盘，并且所述工艺配件包括具有凸耳的盖环，所述凸耳经定位以配合环主体的焊盘，其中所述盖环包含唇部，所述唇部经定位以在盖环的凸耳与环主体的焊盘配合时与所述环主体的顶壁形成曲径间隙。
附图说明
因此，可详细理解本发明的上述特征的方式（即，上文简要概述的本发明的更特定描述），可参照实施例而得到，一些实施例图示于附图中。然而，应当注意到，附图仅图示本发明的典型实施例，因此不应被视为对本发明范围的限制，因为本发明可允许其它同等有效的实施例。
图1为基板支撑件的部分剖面图，所述基板支撑件上置有沉积环的一个实施例。
图2为图1的沉积环的俯视透视图。
图3为沿图2的剖面线3-3截取的沉积环的横截面图。
图4为图3的沉积环的一部分的放大剖面图。
图5为图3的沉积环的另一部分的放大剖面图。
具体实施方式
本发明的实施例大体而言提供一种用于半导体处理腔室的工艺配件。所述工艺配件有利地包括沉积环，所述沉积环具有促进较长表面寿命和/或工艺均匀性的至少一个特征。本发明的实施例发现在若干半导体处理腔室中的效用，所述半导体处理腔室包括化学气相沉积腔室和物理气相沉积腔室，以及其它腔室。
图1为与工艺配件100接口连接的基板支撑件101的部分剖面图。工艺配件100可包括沉积环102、盖环103和外壳104中的一个或多个。将基板支撑件101定位于处理腔室（未图示）内。外壳104可定位于基板支撑件外围且耦接至处理腔室。盖环103通常具有环形主体105。主体105可由诸如不锈钢、氧化铝、钛或其它适合材料之类的金属制造。主体105通常包括唇部106，唇部106向内径向延伸且提供在沉积环102与盖环103之间界定的曲径间隙132的上边界。
盖环103的主体105还包括内环107和外环108。内环107和外环108以距离间隔关系自主体105向下延伸，所述距离间隔关系界定槽112。槽112具有面朝下的开口端，以允许与外壳104的末端啮合。
在内环107的内壁109的上部区段上界定锥形区段110。锥形区段110自内壁109逐渐向内延伸，且终止于在主体105的下表面上形成的凸耳111处。锥形区段110使盖环103与沉积环102在彼此接触时能够自对准。
凸耳111通常为水平的，且垂直于盖环103的中心轴。凸耳111提供盖环103的轴承表面，盖环103由沉积环102支撑。凸耳111通常光滑且平坦，以允许凸耳111与沉积环102之间可重复且一致的配合。由于曲径间隙132的容差，此举是关键的。必要时，进一步调适凸耳111以在产生最少的微粒情况下沿着沉积环102滑动。
凸耳111的内边缘终止于壁113。壁113大体上垂直且在凸耳111与唇部106之间延伸。壁113在内环107的径向内部，且在唇部106的径向外部。壁113形成曲径间隙132的边界的一部分。
沉积环102通常包含环形主体114。主体114可由诸如石英、氧化铝或其它适合材料之类的陶瓷材料制造。主体114通常包括内壁115、外壁116、底壁117和顶壁118。内壁115和外壁116分别界定主体114的最内直径和最外直径。顶壁118和底壁117分别界定主体114的最上表面133和最下表面134的一部分。
底壁117经设置以在基板支撑件101的凸缘119上支撑沉积环102。底壁117通常垂直于沉积环102的中心轴，以与基板支撑件101的凸缘119以及定位于基板支撑件101上的基板131保持平行。底壁117平坦且光滑，以便于底壁117与凸缘119之间可重复且一致的配合。由于沉积环102的内边缘125与基板131之间的间隙的容差，此举是关键的。非常重要的，内边缘125位于基板131下方，两者之间具有无接触的最小可能实体间隙。如果间隙过宽，则可在基板支撑件101上存在沉积，且如果间隙过小，或沉积环102接触基板131，则可因所述组件的电位差而出现可能的背面等离子体/电弧。由于沉积环102相对于基板支撑件101的热膨胀和/或收缩，必要时，进一步调适底壁117以沿着凸缘119滑动。
主体114的最下表面134还包括凹陷部分120，所述凹陷部分120形成于底壁117与内壁115之间。凹陷部分120将基板支撑件101之凸缘119与沉积环102之间的接触区减至最小。当沉积环102在基板支撑件101的凸缘119上移动时，沉积环102与基板支撑件101之间的减小接触区可减少摩擦，同时将微粒产生减至最小。
上部内壁121还自内壁115凹陷。上部内壁121将主体114与基板支撑件101的壁122之间的接触区减至最小。
主体114的最上表面133还包括在顶壁118的径向内部形成的内边缘125和凹槽123。凹槽123包括向外且向上倾斜的上部外壁124以及向内且向上倾斜的上部内壁126。当主体114的最上表面133的向内且向上倾斜的上部内壁126朝着内边缘125向上倾斜时，主体114的厚度在凹槽123的中心向内径向增大。内边缘125相对于底壁117处于比凹槽123更高的高度，且内边缘125相对于顶壁118处于比凹槽123更低的高度。凹槽123提供与基板131和盖环103两者间隔开的收集区，以便在沉积环102上沉积的材料不接触基板131或阻止环102、103的移动。另外，在内边缘125与凹槽123之间界定的主体114的向内且向上倾斜的上部内壁126提供定向，所述定向阻止粒子和沉积材料行进至在内边缘125与基板131之间界定的间隙中。
主体114的外壁116具有经选择的直径，以使得沉积环102和盖环103在广泛的处理温度范围内保持啮合状态。在图1中图示的实施例中，外壁116具有大于盖环103的壁113的内径且小于盖环103的锥形区段110的内径的直径。
在外壁116与顶壁118之间形成焊盘127以支撑盖环103。焊盘127通常为水平的，且垂直于沉积环102的中心轴。焊盘127经设置以支撑盖环103的凸耳111。焊盘127通常光滑且平坦，以允许凸耳111在环102、103自对准时沿着焊盘127滑动。焊盘127可具有形成于焊盘127与外壁116之间的锥形区段128，锥形区段128以类似于盖环103的锥形区段110的角度形成，以协助环102、103对准。
主体114包括连接焊盘127和顶壁118的上部外壁129。顶壁118和上部外壁129具有经选择的尺寸，以使得沉积环102和盖环103的唇部106以距离间隔关系交错，以界定两者之间的曲径间隙132。在图1中图示的实施例中，上部外壁129具有大于盖环103的唇部106的内径且小于盖环103的壁113的直径的直径。选择沉积环102的上部外壁129与盖环103的壁113之间的间隔，以使环102和环103即使在基板沉积工艺期间被涂覆了高达约1000微米的材料之后仍保持距离间隔关系。
刻痕130形成于外壁116与上部外壁129之间的焊盘127中。刻痕130提供用于接收沉积于焊盘127上的材料的区域，所述材料在盖环103的凸耳111横越焊盘127时由盖环103推向壁129。由于沉积于焊盘127上的材料可在盖环103相对于沉积环102移动时被移位至刻痕130中，因此沉积于焊盘127上的材料不大可能被挤进焊盘127与凸耳111之间，由此环102和环103在处理众多基板的过程中更能保持平行关系。此外，藉由具有当盖环103相对于沉积环102移动时可接收材料的区域，沉积于焊盘127上的材料不大可能阻止和/或限制环102和环103的相对运动。此外，由于刻痕130的配置，在环102和环103之间的沉积物的堆积和桥接比常规设计更不可能发生。因此，刻痕130的定向以及定位延长沉积环102的使用寿命。
图2为沉积环102的俯视透视图，所述图图示至少一个突片201。所述至少一个突片201（诸如图2中所示的三个突片）自沉积环102的内边缘125与凹陷部分120之间的内壁115和上部内壁121延伸。突片201减少基板支撑件101的壁122与沉积环102之间的接触量，同时保持沉积环102大体居中于基板支撑件101上。突片201进一步经设置以与基板131的一个或多个刻痕（未图标）对准。由于沉积材料可能经由基板131的刻痕进入，因此突片201提供基板支撑件101对于沉积物的额外保护。
图3为沿图2的剖面线3-3截取的沉积环102的横截面图。图4和图5为图3中所示沉积环102的各部分的放大视图。现参看图4，可在顶壁118与底壁117之间界定沉积环102的厚度403。沉积环的一半厚度由中心线402指示。凹槽123可自顶壁118延伸，直至凹槽123的最低点处于或低于所述一半厚度。举例而言，如图4所示，凹槽123的最低点可超过中心线402延伸至深度401。让凹槽123延伸深入主体114中可延长沉积环102的寿命，因为在基板131与堆积的沉积材料之间发生接触以前，可在凹槽123中留住更多外来的沉积材料。
现参看图5，可在内壁115与外壁116之间界定沉积环102的宽度504。沉积环的一半宽度由图5中的中心线503指示。向外且向上倾斜的上部外壁124的顶点距离502可自内壁115延伸至或延伸超出沉积环102的一半厚度。举例而言，向外且向上倾斜的上部外壁124延伸超过如图5所示的中心线402。可将向外且向上倾斜的上部外壁124的顶点定义为向外且向上倾斜的上部外壁124的坡度自上坡过渡至平坡或下坡的处。让向外且向上倾斜的上部外壁124包含高比例的沉积环102的最上表面133可延长沉积环102的寿命，因为在基板131或盖环103与堆积在沉积环102上的沉积材料之间发生接触以前，可容纳更多外来的沉积材料。
为了提供对腔室内沉积环102的定向的测量，可提供如图5所示的一个或多个槽501。槽501可与自基板支撑件101和/或外壳104中的至少一者延伸的特征（未图标）啮合。由于槽501有助于将环102和突片201维持在已知定向，因此可以互补定向提供基板131。
因此，提供一种沉积环，所述沉积环藉由减少工艺缺陷以助于基板沉积工艺，所述工艺缺陷归因于环与基板之间的短路和/或材料桥接。
尽管前述内容涉及本发明的较佳实施例，但可在不脱离本发明的基本范围的情况下设计本发明的其它以及进一步实施例，且本发明的范围由随后的权利要求决定。
Claims (15)
1.一种工艺配件，包含：
环形沉积环主体，包含：
内壁；
外壁；
倾斜上壁，所述倾斜上壁界定所述环主体的上表面的至少一部分，且朝着所述外壁向上倾斜；
顶壁，所述顶壁定位于所述倾斜上壁与所述外壁之间；
底壁，所述底壁与所述顶壁分隔一距离；以及
凹槽，所述凹槽凹入所述倾斜上壁与所述内壁之间的所述环主体的所述上表面中，其中所述凹槽的最低点延伸至所述顶壁与所述底壁之间的所述距离的至少一半。
2.如权利要求1所述的工艺配件，其特征在于，所述环主体进一步包含：
至少一个刻痕，所述至少一个刻痕延伸至所述主体中，且朝着所述外壁与所述顶壁之间的所述底壁延伸；
内边缘，所述内边缘界定所述环主体的所述上表面的至少一部分，且其中所述内边缘定位于所述内壁的径向外部且垂直于所述内壁；以及
焊盘，所述焊盘定位于所述外壁的径向内部，且其中所述焊盘平行于所述底壁。
3.如权利要求1所述的工艺配件，其特征在于，所述内壁与所述外壁平行，且其中所述顶壁和所述底壁垂直于所述内壁和所述外壁。
4.如权利要求1所述的工艺配件，其特征在于，所述环主体进一步包含上部内壁，所述上部内壁定位于所述内壁的径向外部且平行于所述内壁。
5.如权利要求1所述的工艺配件，其特征在于，所述环主体进一步包含凹陷部分，所述凹陷部分相对于所述底壁凹陷且平行于所述底壁。
6.如权利要求1所述的工艺配件，其特征在于，所述环主体的所述外壁包含锥形区段，所述锥形区段邻接所述环主体的所述上表面。
7.如权利要求1所述的工艺配件，其特征在于，所述环主体进一步包含槽，所述槽朝着所述环主体的所述上表面延伸至所述底壁中。
8.一种工艺配件，包含：
环形沉积环主体，包含：
内壁；
外壁，所述外壁与所述内壁分隔一距离；
倾斜上壁，所述倾斜上壁界定所述环主体的上表面的至少一部分，且朝着所述外壁向上倾斜，其中所述倾斜上壁的顶点自所述内壁延伸至所述内壁与所述外壁之间的所述距离的至少一半；
顶壁，所述顶壁定位于所述倾斜上壁与所述外壁之间；
底壁；以及
凹槽，所述凹槽凹入所述倾斜上壁与所述内壁之间的所述环主体的所述上表面中。
9.如权利要求8所述的工艺配件，其特征在于，所述环主体进一步包含：
至少一个刻痕，所述至少一个刻痕延伸至所述主体中，且朝着所述外壁与所述顶壁之间的所述底壁延伸；
内边缘，所述内边缘界定所述环主体的所述上表面的至少一部分，且其中所述内边缘定位于所述内壁的径向外部且垂直于所述内壁；以及
焊盘，所述焊盘定位于所述外壁的径向内部，且其中所述焊盘平行于所述底壁。
10.如权利要求8所述的工艺配件，其特征在于，所述内壁与所述外壁平行，且其中所述顶壁和所述底壁垂直于所述内壁和所述外壁。
11.如权利要求8所述的工艺配件，其特征在于，所述环主体进一步包含上部内壁，所述上部内壁定位于所述内壁的径向外部且平行于所述内壁。
12.如权利要求8所述的工艺配件，其特征在于，所述环主体进一步包含凹陷部分，所述凹陷部分相对于所述底壁凹陷且平行于所述底壁。
13.如权利要求8所述的工艺配件，其特征在于，所述环主体的所述外壁包含锥形区段，所述锥形区段邻接所述环主体的所述上表面。
14.如权利要求8所述的工艺配件，其特征在于，所述环主体进一步包含槽，所述槽朝着所述环主体的所述上表面延伸至所述底壁中。
15.一种工艺配件，包含：
环形沉积环主体，包含：
内壁；
外壁，所述外壁与所述内壁分隔第一距离；
倾斜上壁，所述倾斜上壁界定所述环主体的上表面的至少一部分，且朝着所述外壁向上倾斜，其中所述倾斜上壁的顶点自所述内壁延伸至所述内壁与所述外壁之间的所述第一距离的至少一半；
顶壁，所述顶壁定位于所述倾斜上壁与所述外壁之间；
底壁，所述底壁与所述顶壁分隔第二距离；
凹槽，所述凹槽凹入所述倾斜上壁与所述内壁之间的所述环主体的所述上表面中，其中所述凹槽的最低点延伸至所述顶壁与所述底壁之间的所述第二距离的至少一半；以及
焊盘，所述焊盘定位于所述外壁的径向内部且平行于所述底壁；以及
盖环，所述盖环具有经定位以与所述环主体的所述焊盘配合的凸耳，其中所述盖环包含唇部，所述唇部经定位以在所述盖环的所述凸耳与所述环主体的所述焊盘配合时与所述环主体的所述顶壁形成曲径间隙。
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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