CN113994451A - 无缝电导管 - Google Patents
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Abstract
本公开公开内容的实施例总的来说涉及统一电导管，所述统一电导管包括中心导体，耦合至中心导体的第一端的插座，耦合至中心导体的第二端的公插件，环绕中心导体的介电护套，及环绕介电护套的外部导体，其中沿着其长度形成实质上90度的弯折。
Description
技术领域
本公开公开内容的实施例总的来说涉及在半导体设备的制造中利用的装置及方法。更具体而言，本公开公开内容的实施例涉及电导管，用于在形成半导体设备的基板处理腔室中提供功率至静电卡盘。
背景技术
集成电路已进化成在单个晶片上可包括数百万个晶体管、电容及电阻的复杂设备。晶片设计的进化连续涉及更快的电路和更大的电路密度。具有更大电路密度的更快电路的需求对用以制作此类集成电路的材料提出相对应的需求。
更大的集成电路密度的需求还对集成电路部件的制造中所使用的工艺提出了需求。举例而言，在使用包括射频(RF)电极安装于其中以促进在腔室中产生等离子体的静电卡盘的工艺中，提供RF功率至静电卡盘中的电极的电导体倾向仅当施加低RF功率时正常运作。当较高RF功率被提供至常规电导体时，可发生电弧。
因此，本领域中需要改进的方法及装置，用于提供功率至卡盘的电导管。
发明内容
本公开公开内容的实施例总的来说涉及在半导体设备的制造中利用的装置及方法。更具体而言，本公开公开内容的实施例涉及电导管，用于在基板处理腔室中提供功率至静电卡盘。
在一个实施例中，提供一种统一电导管，包括：中心导体；插座，耦合至中心导体的第一端；公插件，耦合至中心导体的第二端；介电护套，环绕中心导体；以及外部导体，环绕介电护套，其中沿着其长度形成实质上90度的弯折。
在另一实施例中，提供一种腔室，包括：腔室主体，界定处理空间；基板支撑件，可移动地设置于处理空间中；以及统一电导管，耦合至基板支撑件。统一电导管包括：中心导体；介电护套，环绕中心导体；以及外部导体，环绕介电护套，其中沿着其长度形成实质上90度的弯折。
在另一实施例中，提供一种用于形成统一电导管的方法。方法包括形成直的制品，包括：提供由导电材料制成的第一管；绕第一管周边安装介电护套；提供由导电材料制成的第二管，以环绕介电护套的外表面；以及在直的制品中形成弯折，其中弯折为实质上90度。
附图说明
由此方式可详细理解本公开公开内容以上记载的特征，通过参考实施例获得以上简要概述的本公开公开内容的更具体说明，某些实施例示于附图中。然而，应理解附图仅示出本公开公开内容的通常实施例，且因此不应考量为其范围的限制，因为本公开公开内容允许其他等效实施例。
图1为示出处理腔室的概要侧剖面视图。
图2A和图2B为电导管的概要剖面视图。
图3A为图2A的电导管的第一端的放大剖面视图。
图3B为图2A的电导管的第二端的剖面视图。
图4为图2A的静电卡盘的一部分的放大剖面视图。
为了促进理解，已尽可能地使用相同的参考标号代表附图中共有的相同的元件。应理解一个实施例的元件及特征可有益地并入其他实施例中而无须进一步阐述。
具体实施方式
本公开公开内容的实施例关于在电子设备的制造中基板处理中利用的基板处理腔室。基板工艺包括沉积工艺，蚀刻工艺，以及其他低压工艺，等离子体工艺，热工艺，用以在基板上制造电子设备。可适以从本公开公开内容的示例性方面获益的处理腔室和/或系统的示例为从位于美国加州圣克拉拉市的应用材料公司商业上可取得的
APFTMPECVD系统。应考量包括来自其他制造商的其他处理腔室和/或处理平台可适以从本公开公开内容的方面获益。
此处所公开的沉积腔室的实施例可用于存储器设备的制作，且具体而言，用于在制作存储器设备期间利用硬掩模的沉积。当前存储器设备能够保留储存的数据非常久的时间而无须对其施加电压，且此存储器设备的读取速率相对高。擦除储存的数据及重写数据至存储器设备中为相对容易的。因此，存储器设备已广泛用于微机以及自动控制系统中等等。为了增加位密度并减少存储器设备的每个位的成本，已发展了3D NAND(三维与非(notAND))存储器设备。还发展了其他存储器设备，诸如DRAM(动态随机存取存储器)、EM(扩展存储器)及ReRAM(电阻随机存取存储器)，以及用于形成其的先进硬掩模材料，以进一步促进半导体工业的进步。
垂直栅极3D存储器单元已被探索以用于3D NAND技术，以降低成本，因为存储器单元层的数量增加。氧化物/硅及氧化物/氮化物层堆叠因为材料整合优点而为实用的，但具有增加的存储器单元层的数量，使得层的厚度成为限制因素。因此，尽管降低存储器单元层的厚度有利，然而降低的层厚度存在氧化物品质(即，崩溃电压)、硅电阻及高深宽比蚀刻的问题。
图1为适合用于进行沉积工艺的说明性处理腔室100的示意性侧剖面视图。在一个实施例中，处理腔室100可配置成沉积先进的图案化膜至基板(诸如，硬掩模膜，举例而言，非晶碳硬掩模膜)上，。
处理腔室100包括盖组件105、设置于腔室主体192上的间隔件110、基板支撑件115及可变压力系统120。盖组件105包括盖板125及热交换器130。在所示实施例中，盖组件105还包括喷头135。然而，在其他实施例中，盖组件105包括凹的或圆顶形的气体引入板(示出于图7中)。
盖组件105耦合至处理气源140。处理气源140含有前驱物气体，用于在支撑于基板支撑件115上的基板145上形成膜。如一个示例，处理气源140包括前驱物气体，诸如含碳气体、含氢气体、氦气等等。在特定示例中，含碳气体包括乙炔(C2H2)。处理气源140提供前驱物气体至设置于盖组件105中的气室190。盖组件包括一个或多个通道，用于从处理气源140引导前驱物气体至气室190中。前驱物气体从气室流动通过喷头135到处理空间160中。
盖组件105还耦合至可选的远程等离子体源150。远程等离子体源150耦合至清洁气源155，用于提供清洁气体至形成于间隔件110内介于盖组件105及基板145之间的处理空间160。在一个示例中，清洁气体提供通过轴向穿过盖组件105形成的中心导管191。在另一示例中，清洁气体提供通过与引导前驱物气体的通道相同的通道。示例清洁气体包括含氧气体(诸如氧气和/或臭氧)以及含氟气体(诸如NF3)或其组合。
除了远程等离子体源150之外或作为远程等离子体源150的替代方案，盖组件105还耦合至第一或上部射频(RF)功率源165。第一RF功率源165促进等离子体的维持和产生，诸如从清洁气体产生的等离子体。在一个示例中，省略远程等离子体源150，且清洁气体经由第一RF功率源165被原位离子化成等离子体。基板支撑件115耦合至第二或下部RF功率源170。第一RF功率源165可为高频率RF功率源(例如，约13.56MHz或约40MHz)，且第二RF功率源170可为低频率RF功率源(例如，约2MHz或约13.56MHz)。应理解还考量其他频率。在某些实例中，第二RF功率源170为混合频率RF功率源，提供高频及低频功率两者。利用双频率RF功率源(具体用于第二RF功率源170)改进膜沉积。当利用提供双频率功率(诸如13.56MHz及40MHz)的第二RF功率源170时，13.56MHz频率改进物种植入沉积的膜中，而40MHz频率增加膜的离子化及沉积速率。
利用第一RF功率源165及第二RF功率源170之一者或两者在处理空间160中建立或维持等离子体。举例而言，可在沉积处理期间利用第二RF功率源170，且可在清洁处理期间利用第一RF功率源165(单独或与远程等离子体源150结合)。在某些沉积工艺中，第一RF功率源165与第二RF功率源170结合使用。在沉积工艺期间，第一RF功率源165及第二RF功率源170之一者或两者在处理空间160中提供约4千瓦(kW)至约9kW的功率，例如约4kW至约6kW，以促进前驱物气体的离子化。
基板支撑件115耦合至提供在Z方向上运动的致动器175。基板支撑件115还耦合至允许基板支撑件115的垂直运动同时维持与第二RF功率源170以及其他功率和流体连接的通信的电导管178。间隔件110设置于腔室主体192上。间隔件110的高度允许基板支撑件115在处理空间160内垂直地运动。在一个示例中，基板支撑件115可相对于盖组件105(举例而言，相对于喷头135的下表面)从第一距离180A移动至第二距离180B。在某些实施例中，第一距离180A为约14英寸且第二距离为约11.2英寸。相对于常规等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺，间隔件110大幅地增加基板支撑件115与盖组件105之间的距离(且因此它们之间的空间)。在基板支撑件115与盖组件105之间增加的距离减少处理空间160中的离子化物种的腐蚀，导致具有较小拉伸应力的膜的沉积。以较小拉伸应力沉积的膜促进在其上形成膜的基板改进的平坦度(例如，较小的曲躬)。基板减少的曲躬导致下游图案化操作的改进的精准度。
可变压力系统120包括第一泵182及第二泵184。第一泵182为粗抽泵，而可在清洁工艺和/或基板传送工艺期间利用。粗抽泵大致配置用于移动较高体积流率和/或操作相对较高(但仍为次大气压)的压力。在一个示例中，于清洁工艺期间，第一泵维持处理腔室内的压力约300m-torr至约800m-torr，诸如约400torr至约6m-torr。在清洁操作期间利用粗抽泵促进清洁气体相对较高的压力和/或体积流(与沉积操作相比较)。在清洁操作期间相对较高的压力和/或体积流改进了腔室表面的清洁。
第二泵184可为在沉积工艺期间利用的涡轮泵。涡轮泵大致配置成操作相对较低的体积流率和/或压力。举例而言，在沉积工艺期间，管状分子泵配置成维持工艺腔室的处理空间160在小于约10mtorr(诸如约5mtorr或更小)的压力下。当沉积基于碳的硬掩模时，在沉积期间维持的处理空间160的减少的压力促进膜的沉积具有减少的拉伸应力和/或增加的sp2-sp3转换。因此，处理腔室100配置成利用相对较低压力以改进沉积和相对较高压力以改进清洁两者。
在某些实施例中，在沉积工艺期间利用第一泵182和第二泵184两者。利用阀186以控制通至第一泵182及第二泵184中的一者或两者的导通路径。阀186还提供从处理空间160的对称泵送。
图2A及图2B为电导管178的示意性剖面视图。电导管178包括第一端200及第二端205。第一端200与基板支撑件115界接且第二端205与设施界面215界接。设施界面215包括第二RF功率源170(被示出于图1中)以及RF匹配(未示出)。
电导管178为具有弯折210形成于其中的单个(统一)合成导体。术语“单个”和/或“统一”可界定为具有单元的不可分割特征(即，整体)。电导管178包括至少三块，各者以统一或单个单元纵向地形成。术语“单个”和/或“统一”可与常规导电构件相区别，常规导电构件包括焊接、焊造或接合在一起的模组化或分散部件。
单个单元以直的定向制作，并接着弯折以包括弯折210。因此，电导管178的三块沿着其长度不具有焊造的接头或接缝，这增加其效率和/或操作。弯折210为实质上90度，其中实质上界定为+/-5度。三块包括中心导体220、介电护套225及外部导体230。中心导体220通常为金属，具有良好的导电性以及导热性，例如铜(Cu)。介电护套225为电绝缘材料，诸如聚合物材料，例如，聚醚醚酮(PEEK)或聚四氟乙烯(PTFE)。外部导体230为金属材料，诸如铝。
基板支撑件115包括通过介电层245分开的静电卡盘235及设施板240。中心导体220提供RF功率至设施板240，同时外部导体230作用为接地连接(例如，电浮动)。
电导管178包括在第一端200处的第一凸缘246及在第二端205处的第二凸缘248。第一凸缘246耦合至基板支撑件115且第二凸缘248耦合至设施接口215。
在图2A中的电导管178包括中心导管247，而可利用以从设施界面215传输功率或流体至基板支撑件115。举例而言，可利用中心导管247提供卡紧功率至静电卡盘235。在另一示例中，可利用中心导管247提供冷却剂和/或背侧气体至基板支撑件115。
图2B为图1A中所示的电导管178的经放大的部分剖面视图。电导管178包括通过中心导体220内部直径形成的空洞或中心开口250。在图2A中所示的中心导管247并未示于图2B中的中心开口250中。可为管状构件的中心导体220示于第一介电层255与第二介电层260之间。第一介电层255及第二介电层260包括介电护套225。可为管状构件的外部导体230示于第二介电层260的外部。
根据此实施例的电导管178为针对常规电缆或导体的改进。举例而言，电导管178包括弯折210(例如，弯曲的或弓形的区段)，其中常规导体将具有两个分立导体的尖锐L形或90度连接。弯折210消除常规90度连接处的电弧。再者，常规导体包括在接缝处焊造的多个块。焊造的接缝具有比中心导体220更高的电阻。因此，提供一体的电导管178改进了沿着中心导体220的电流。单个块设计还提供更强健的隔绝，同时还具有与常规导体相比来说较小的外侧直径。
此外，当利用中心导体220承载电功率的同时，还利用中心导体220从基板支撑件115传导热量离开。举例而言，具有电导管178耦合至基板支撑件115的测试与常规导体相比较示出静电卡盘235的温度显著减少。
中心开口250和中心导管247中的一者或两者可用于传送功率至静电卡盘235，路由温度探针(诸如热电偶)，以及其他电气连接。中心开口250和/或中心导管247有效地屏蔽RF噪声，这提供了与其中设置的部件的不具噪声(或最小噪声)的耦合。
电导管178可通过将各种导体和介电层以直的(例如，180度)定向制作，且接着从直的定向弯折制造的制品以包括弯折210而形成。中心导管247及外部导体230在初始制造期间为真空退火的。接着，在中心导体220上提供介电护套225。此后，在介电护套225上提供外部导体230以形成未弯折组件。第一凸缘246及第二凸缘248接着焊接至未弯折组件上。在焊接之后，未弯折组件附接至夹具以形成弯折210。电导管178在弯折之前包括外侧直径270，且在弯折之后的外侧直径在弯折210处可为+/-0.06英寸。
图3A为电导管178的第一端200的放大剖面视图。第一端200包括从外部介电护套325延伸的连接器320。图3B为电导管178的第二端205的剖面视图。第二端205还包括从外部介电护套325延伸的连接器330。
连接器320及连接器330包括中心地定位于外部介电护套325内的第一导体335。外部介电护套325不延伸至电导管178的端的终点以允许与基板支撑件115的耦合。连接器320及连接器330还包括实质上环绕第一导体335的第二导体340。
参照连接器320，第一导体335连接至通过导电壳体350耦合至第一导体335的插座345。插座345及导电壳体350包括螺纹的连接355。参照连接器器330，第一导体335耦合至公插件360。插座345适以耦合至静电卡盘235中的卡紧电极。
第一导体335和第二导体340通过介电材料365及间隔或间隙370(在中心开口250内)中的一者或两者而电分离。介电材料365可为聚合物材料，诸如PEEK、PTFE或其他聚合和/或绝缘材料。第一导体335、第二导体340两者、插座345、导电壳体350及公插件360由导电金属制成，诸如铜。
如此处所述的电导管178的构造提供第二导体340的暴露的界面表面375，暴露的界面表面375包括大于常规导体长度的长度380。此外，如此处所述的电导管178的构造提供用于公插件360的肩部区域或止动部385。
图4为静电卡盘235及连接器320的一部分的放大剖面视图。静电卡盘235包括圆盘(puck)400。圆盘400包括彼此流体连通的形成于圆盘400中的多个径向定向的流体通道405及多个轴向定向的流体通道410。流体通道405中的各者与入口导管412流体连通。入口导管412耦合至冷却源414。流体通道405中的各者通过顶板415密封。顶板415可以由与圆盘400的材料相同的材料制成，或由铝制成，且可焊接或者接合至圆盘400，以密封流体通道405。
冷却源414含有冷却基板支撑件115的冷却剂。举例而言，来自冷却源414的冷却剂流至流体通道405和/或流体通道410以维持静电卡盘235(和/或定位在其上的基板)的温度。基板支撑件115的温度经由冷却流体可维持在约0摄氏度至约-10摄氏度下。冷却剂包括传热流体，举例而言，在商标
下贩卖的传热流体。
流体通道410通过中心通道425耦合至圆形通道420。圆形通道420实质上环绕连接器320。流体从流体通道410流动通过中心通道425至圆形通道420。诸如弹性O形环之类的密封件430避免流体泄漏出圆形通道420。
尽管以上针对本公开公开内容的实施例，但是可设计本公开公开内容的其他及进一步实施例而不背离其基本范围，且其范围通过所附的权利要求书来确定。
Claims (20)
1.一种统一电导管，包括：
中心导体；
插座，所述插座耦合至所述中心导体的第一端；
公插件，所述公插件耦合至所述中心导体的第二端；
介电护套，所述介电护套环绕所述中心导体；以及
外部导体，所述外部导体环绕所述介电护套，其中沿着所述外部导体的长度形成实质上90度的弯折。
2.如权利要求1所述的统一电导管，其中所述介电护套包括由第二介电层环绕的第一介电层。
3.如权利要求1所述的统一电导管，其中所述中心导体包括铜(Cu)材料。
4.如权利要求3所述的统一电导管，其中所述外部导体包括铝(Al)材料。
5.如权利要求3所述的统一电导管，其中所述中心导体包括管。
6.如权利要求1所述的统一电导管，进一步包括耦合至所述外部导体的第一凸缘和第二凸缘。
7.如权利要求6所述的统一电导管，其中所述第一凸缘耦合至所述外部导体的第一端，并且所述第二凸缘耦合至所述外部导体的第二端。
8.如权利要求1所述的统一电导管，其中所述外部导体用于传导热量以及电力。
9.一种腔室，包括：
腔室主体，所述腔室主体界定处理空间；
基板支撑件，所述基板支撑件能移动地设置于所述处理空间中；以及
统一电导管，所述统一电导管耦合至所述基板支撑件，其中所述统一电导管包括：
中心导体；
介电护套，所述介电护套环绕所述中心导体；和
外部导体，所述外部导体环绕所述介电护套，其中沿着所述外部导体的长度形成实质上90度的弯折。
10.如权利要求9所述的腔室，其中所述介电护套包括由第二介电层环绕的第一介电层。
11.如权利要求9所述的腔室，其中所述中心导体包括铜(Cu)材料。
12.如权利要求11所述的腔室，其中所述外部导体包括铝(Al)材料。
13.如权利要求11所述的腔室，其中所述中心导体包括管。
14.如权利要求9所述的腔室，进一步包括耦合至所述外部导体的第一凸缘和第二凸缘。
15.如权利要求14所述的腔室，其中所述第一凸缘耦合至所述外部导体的第一端，并且所述第二凸缘耦合至所述外部导体的第二端。
16.一种用于形成统一电导管的方法，所述方法包括：
形成直的制品，包括：
提供由导电材料制成的第一管；
绕所述第一管周边安装介电护套；
提供由导电材料制成的第二管，以环绕所述介电护套的外表面；以及在所述直的制品中形成弯折，其中所述弯折为实质上90度。
17.如权利要求16所述的方法，其中在安装所述介电护套之前，退火所述第一管和所述第二管。
18.如权利要求16所述的方法，其中介电护套包括第一介电层和第二介电层。
19.如权利要求16所述的方法，其中凸缘在所述第二管的相对端处耦合至所述第二管。
20.如权利要求19所述的方法，其中在形成所述弯折之前，所述凸缘耦合至所述第二管。
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