CN112736015A - 用于调节处理腔中电浆曲线的装置及其控制方法 - Google Patents

用于调节处理腔中电浆曲线的装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明是关于一种用于调节电浆曲线的装置，包含一金属调节环，其具有一内侧面、一斜面及一顶面，所述斜面自该顶面向所述内侧面向下延伸，所述斜面与所述顶面定义一夹角，所述夹角介于150度至120度之间。

Description

用于调节处理腔中电浆曲线的装置及其控制方法
技术领域
本发明是关于一种半导体制造的电浆处理装置，特别是关于一种用于调节一处理腔中电浆场分布的装置及其控制方法。
背景技术
电浆处理(或等离子处理)是用来沉积物质于一基板上以形成薄膜，像是利用已知的电浆化学气相沉积(PECVD)方法形成介电质薄膜于基板上。在电浆处理中，影响薄膜形成的电浆分布、均匀性和密度是关键的。这是因为这些因素会造成在基板中央的薄膜厚度和在基板边缘的薄膜厚度的差异。恰当的电浆分布、均匀性和密度可获得厚度均匀的薄膜。当然，这样的理想结果有赖于对处理过程中电浆分布曲线的调节和控制。
因此，有必要发展出能有效调节、调制或控制处理期间在处理腔中的电浆场分布的装置及其控制方法，并在成本上亦具有优势。
发明内容
本发明目的在于提供一种用于调节电浆曲线的装置，包含：一金属调节环，该金属调节环具有一内侧面、一斜面及一顶面，该斜面自该顶面向该内侧面向下延伸，该斜面与该顶面定义一夹角，该夹角介于150度至120 度之间。
本发明另一目的在于提供一种用于调节电浆曲线的装置，包含：一支撑盘，具有一承载区域及围绕该承载区的一周围区；及一金属调节环，埋设于且延伸于该支撑盘的周围区，该金属调节环具有面向该承载区的一内侧面、一斜面及一顶面，该斜面自该顶面向该内侧面向下延伸，该斜面与该顶面定义一夹角，该夹角介于150度至120度之间。
在一具体实施例中，该支撑盘的周围区具有一陶瓷环，该陶瓷环将该金属调节环包覆于该支撑盘的周围区中。
在一具体实施例中，该支撑盘的周围区的至少一部分高于该承载区。
在一具体实施例中该支撑盘具有一连接器组件，该连接器组件提供一导线与该金属调节环电性连接，使该金属调节环经由该导线接收一直流电压。
在一具体实施例中，该连接器组件包含：一接线套，至少部分嵌入该支撑盘并包覆该导线；一固定帽，将接线套固持于该支撑盘中；及一保护罩，至少部分延伸于该支撑盘外并包覆该接线套的至少一部分。
本发明又一目的在于提供一种用于控制所述装置之方法，包含：以一马达于一处理腔中升降该支撑盘；以一运动组件升降该导线，使该导线与该支撑盘同步升降。其中，该运动组件与该马达机械连接，使该马达与该运动组件同步连动。
在一具体实施例中，该运动组件包含：一转接头，连接于该导线的一末端；一密封部，与该转接头连接且密封该导线的末端；一波纹管，连接于该密封部且包覆该转接头；及一运动支座，连接该密封部且与控制该支撑盘的马达耦接。
附图说明
参考下列实施方式描述及图式，将会更清楚了解到本发明的前述和其他特色及优点。
图1显示一半导体处理装置的方块示意图。
图2显示本发明电浆调节装置的一第一实施例。
图3显示第一实施例装置的剖面示意图。
图4A及图4B显示本发明电浆调节装置的一第二实施例。
图5显示采取本发明第二实施例的一处理腔剖面图。
图6显示本发明第二实施例所包含的运动组件(连接组件)。
具体实施方式
在以下多个示例具体实施例的详细叙述中，对该等随附图式进行参考，该等图式形成本发明之一部分。且系以范例说明的方式显示，藉由该范例可实作该等所叙述之具体实施例。提供足够的细节以使该领域技术人员能够实作该等所述具体实施例，而要了解到在不背离其精神或范围下，也可以使用其他具体实施例，并可以进行其他改变。此外，虽然可以如此，但对于「一具体实施例」的参照并不需要属于该相同或单数的具体实施例。因此，以下详细叙述并不具有限制的想法，而该等叙述具体实施例的范围系仅由该等附加申请专利范围所定义。
在整体申请书与申请专利范围中，除非在上下文中另外明确说明，否则以下用词系具有与此明确相关联的意义。当在此使用时，除非另外明确说明，否则该用词「或」系为一种包含的「或」用法，并与该用词「及/或」等价。除非在上下文中另外明确说明，否则该用词「根据」并非排他，并允许根据于并未叙述的多数其他因子。此外，在整体申请书中，「一」、「一个」与「该」的意义包含复数的参照。「在…中」的意义包含「在…中」与「在…上」。
以下简短提供该等创新主题的简要总结，以提供对某些态样的一基本了解。并不预期此简短叙述做为一完整的概述。不预期此简短叙述用于辨识主要或关键组件，或用于描绘或是限缩该范围。其目的只是以简要形式呈现某些概念，以做为稍后呈现之该更详细叙述的序曲。
图1显示用于半导体制造的一处理装置，尤其是使用电浆处理的处理装置。所述处理装置包含一处理腔100，处理腔100具有一腔室以容置用于各种处理的装置及部件。处理腔100与一排气系统连接(未显示)，所述排气系统经配置以控制腔室的压力。处理腔100的顶部与一气体供应系统连接(未显示)，该气体供应系统系配置以提供反应气体至腔室中。处理腔100 的底部与一马达101及一支撑部件102连接，马达101控制支撑部件102 在腔室中的升降。
典型使用电浆处理的处理装置包含一射频讯号产生器120及一匹配器 122。射频讯号产生器120的一输出端电性耦接至匹配器122的一输入端。匹配器122的一输出端电性耦接至壳体100中的一电极103。如图所示，处理腔100中提供有靠近顶部的电极103，其一般是属于喷淋组件的一部分。匹配器122电性耦接至电极103。所述射频讯号产生器及匹配器的安排并不限于此揭露。
射频讯号产生器120经配置而产生一或多个射频讯号。在一实施例中，射频讯号产生器120可包含一或多个射频讯号产生单元，其中多个射频讯号产生单元的每一者的工作频率不同于另一者。在已知的技术中，射频讯号产生器120可由至少一低频射频讯号产生单元及至少一高频射频讯号产生单元所实施。
图2显示一支撑部件的顶部外观，如图1中的支撑部件102。图3显示第一实施例的剖面示意图。图2和图3所示的配置或部件为本发明用于调节电浆曲线的装置的第一实施例，其包括用于支撑一基板或晶圆的一支撑盘200。支撑盘200具有一承载区201和一周围区202，其中承载区201作为承载机板的主要区域，可具有多个基板顶升或接触件，像是支撑销(lift pins)等，而周围区202位于支撑盘200的外围且围绕承载区201。周围区 202可配置成具有限制承载基板位置的用途或者具有其他用途。例如周围区 202的至少一部分可略高于承载区201以限制一基板203的横向位移，如图 2所示。
支撑盘200在承载基板的同一侧提供有一金属调节环204，其配置于且延伸于周围区202。基本上，金属调节环204位于承载基板的外侧一位置且可略高或略低于基板。如图2所示，金属调节环204座落在周围区202中相对承载区201较低的一下陷处。金属调节环204具有面向承载区201的一内侧面205、一斜面206及一顶面207，其中斜面206自顶面207至内侧面205向下延伸，且斜面206与顶面207定义一夹角，其介于150度至120 度之间。在电浆处理的过程中，尽管未接任何电压，金属调节环204可调制电浆的边缘曲线，尤其是基板周围的电浆场分布。与习知没有金属调节环204的配置相比，具有金属调节环204的腔中横向场分布更为理想，有助于形成从基板中央到外围一致厚度的薄膜。不同几何形状的金属调节环 (此指如图2的剖面形状)对于调制的效果也不同，但经发现具有所述斜面配置的金属环对于电浆场分布的调制效果最为明显。
支撑盘200具有一陶瓷环208，配置于外围区202并包覆金属调节环 204，以将金属调节环204埋设且密封于支撑盘200中。图1显示陶瓷环204 与支撑盘200分离的状态。可看到陶瓷环204具有一覆盖部(未标号)及自覆盖部向下延伸的包覆部(未标号)。覆盖部的内侧面因应金属调节环204 的形状而配置有凹槽。包覆部则向下延伸以包覆支撑盘200的侧面，如图2 所示。陶瓷环208的顶部可配置成一阶梯结构或倾斜结构，作为基板横向位移的限制。再者，可使用一密封手段防止气体从陶瓷环208和支撑盘200 之间侵蚀金属调节环204。
尽管未显示，支撑盘200中还嵌入有电极、加热线圈、热绝缘、静电吸附板及/或导体通道等构件，此不逐一赘述。
图4A和图4B显示本发明的第二实施例，其与第一实施例不同的是引入了电压连接手段。基本上，支撑盘200的所述金属调节环204及所述陶瓷环208与前述配置相同。较佳地，金属调节环204与支撑盘200之间可提供一垫环209，其可以是陶瓷材料，用于防止支撑盘200和金属调节环 200的接触。垫环209可具有一缺口(未标号)，以将金属调节环204的一下表面暴露出来，作为嵌入支撑盘200中一导线210的接触部。金属调节环204的下表面可形成有吻合导线210顶端的结构。导线210与一直流电压源(未显示)电性连接，因此金属调节环204经由导线210接收用于电浆调节的一直流电压。在一实施例中，金属调节环204可被施加0至50伏特的直流电压来调整腔内电浆曲线。
支撑盘200具有一连接器组件，其稳固导线210与金属调节环204的电性连接。连接器组件包括一接线套211、一固定帽212及一保护罩213。导线210自支撑盘200向下延伸并由接线套(211)包覆。接线套211可为陶瓷材料。接线套211至少部分嵌入于支撑盘200中，接线套211的另一部分自支撑盘200向下延伸至处理腔外，如图5所示。固定帽212配置成固定于支撑盘200的底部并将接线套211固持于支撑盘200中。固定帽212 可采取螺纹锁固的手段实现。保护罩213则包覆外露的接线套211，防止接线套211因受力不当而折断。
参图5，所述连接器组件除了确保导线210与金属调节环204连接，连接组件还与用来升降导线210的一运动组件连接。运动组件配置于处理腔的底部外侧且与金属调节环204下方的接线套211连接。图6显示所述运动组件的细节，包含一转接头214、一密封部215、一波纹管216及一运动支座217。转接头214连接于导线210或接线套211的末端。转接头214可为一法兰接头。密封部215与转接头214连接并密封导线210和接线套211 的末端。密封部215与处理腔之间靠波纹管216连接。波纹管216是用可伸缩的组件，藉此实现运动的同时保证密封性。密封部215又与运动支座 217连接，而运动支座217与支撑部件的马达(如图1的马达101)机械连接，且配置成由马达带动而同部升降。藉此，控制支撑组件升降的马达可同步驱动连接导线210的运动组件的升降。如此，导线(210)才能与支撑盘200于处理腔中同步升降。较佳地，密封部215还可提供一密封组件218，其用于密封导线210与接线套211的配合存在部分间隙。
有关装置的控制，当支撑盘200从处理腔中的一基板转移位置(低位) 升高至一处理位置(高位)，或者相反时，马达会一并驱动所述运动组件，使导线210与支撑盘200同步升降，实现由电压调节的电浆处理。
以上内容提供该等叙述具体实施例之组合的制造与使用的完整描述。因为在不背离此叙述精神与范围下可以产生许多具体实施例，因此这些具体实施例将存在于以下所附加之该等申请专利范围之中。

Claims (8)

1.一种用于调节电浆曲线的装置，包含：一金属调节环，其特征在于：
所述金属调节环具有一内侧面、一斜面及一顶面，所述斜面自所述顶面向所述内侧面向下延伸，所述斜面与所述顶面定义一夹角，所述夹角介于150度至120度之间。
2.一种用于调节电浆曲线的装置，其特征在于，包含：
一支撑盘，具有一承载区域及围绕所述承载区的一周围区；及
一金属调节环，埋设于且延伸于所述支撑盘的周围区，所述金属调节环具有面向所述承载区的一内侧面、一斜面及一顶面，所述斜面自所述顶面向所述内侧面向下延伸，所述斜面与所述顶面定义一夹角，所述夹角介于150度至120度之间。
3.按照权利要求2所述的装置，其特征在于：所述支撑盘的周围区具有一陶瓷环，所述陶瓷环将所述金属调节环包覆于所述支撑盘的周围区中。
4.按照权利要求2所述的装置，其特征在于：所述支撑盘的周围区的至少一部分高于所述承载区。
5.按照权利要求2所述的装置，其特征在于：所述支撑盘具有一连接器组件，所述连接器组件提供一导线与所述金属调节环电性连接，使所述金属调节环经由所述导线接收一直流电压。
6.按照权利要求5所述的装置，其特征在于：所述连接器组件包含：
一接线套，至少部分嵌入所述支撑盘并包覆所述导线；
一固定帽，将接线套固持于所述支撑盘中；及
一保护罩，至少部分延伸于所述支撑盘外并包覆所述接线套的至少一部分。
7.一种方法，用于控制如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述方法包含：
以一马达于一处理腔中升降所述支撑盘；及
以一运动组件升降所述导线，使所述导线与所述支撑盘同步升降，
其中，所述运动组件与所述马达机械连接，使所述马达与所述运动组件同步连动。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，所述运动组件包含：
一转接头，耦接于所述导线的一末端；
一密封部，与所述转接头连接且密封所述导线的末端；
一波纹管，连接于所述密封部且包覆所述转接头；及
一运动支座，连接所述密封部且与控制所述支撑盘的马达耦接。
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