TW201003834A - Low profile process kit - Google Patents

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TW201003834A
TW201003834A TW098113754A TW98113754A TW201003834A TW 201003834 A TW201003834 A TW 201003834A TW 098113754 A TW098113754 A TW 098113754A TW 98113754 A TW98113754 A TW 98113754A TW 201003834 A TW201003834 A TW 201003834A
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TWI479594B (zh
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Muhammad M Rasheed
Teruki Iwashita
Hiroshi Otake
Yuki Koga
Kazutoshi Maehara
xing-long Chen
Sudhir Gondhalekar
Dmitry Lubomirsky
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Applied Materials Inc
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Description

201003834 六、發明說π: 【發明所屬之技術領域] 本發明之實施例大致與製造半導體元件之設備有關, 更明確地說,本發明是有關於一種用以部分覆蓋一基材支 撐件表面之製程套組。 【先前技術】 在半導體製程設備(例如電漿處理腔室)中是使用一基 材支撐件來支撐半導體基材(在此稱為半導體晶圓或晶 圓)。在基材的處理過程中,例如在沈積物質或蝕刻的製程 中’基材支禮件一般是利用一靜電卡盤或相似物將基材固 持在靜止不動的固定位置。 在電漿處理過程中,例如電漿輔助化學氣相沈積,基 材支撐件上的組件可能被製程中的沈積物質所覆蓋。這些 物貝可此包括氧化物或氟化物之粉末,且可能損壞基材支 ι牛或者可ι由基材支撐件上掉落或以片狀方式剝落進 而’可木正在處理的基材。再者,基材支撐件上外露的金屬 表面在電漿處理中可能會產生電弧㈣ing)現象以及使基 材及/或腔室屮τ目人p 見至屬污染物的問題。為了減緩這些問題’ 可在基材立/斗 ^ 勺頂部或周圍設置製程套組以避免此種損 壞及/或污染。妷 '、、、而’沈積在製程套組上靠近晶圓邊緣附 201003834 近的污染物仍可能會污_正在處l七,…,a M ,、、 、- -. I Ljr3 . ., ' ' l / 的装程中’由基材邊緣附近的基材濺開的物質-V丨能就沈積 在靠近基材邊緣的製程套組上,因此増加了製程套組上物 質之增長’並縮短需要進行清洗的平均間隔時間。 因此’需要一種改良的製程套组。 【發明内容】 在此提供一種製程套組之實施方式,該製程套組可用 在一半導體製程腔室的基材支撐件上。在某些實施例中, 此一應用在半導體製程腔室之製程套組包括/大致水平之 環形主體,其具有一内側邊緣與一外側邊緣以及一上表面 與一下表面,一内凸緣,配置於該内側邊緣附近,且由讀 上表面垂直向上延伸至少〇· 1英吋;一外凸緣,配置於讀 外側邊緣附近’且位於該下表面上,且具有與一基材支嫁 座(substrate support pedestal)表面相符的形狀。 在某些實施例中’ 一種用來處理一基材之設備,包括 —半導體製程腔室’具有一基材支撐座配置其中;以及〜 製程套組’配置於該基材支撐座之一表面上;該製程套I且 包括··一大致上水平之環形主體,其具有—内側邊緣輿〜 外側邊緣以及一上表面與一下表面;一内凸緣,配置於兮 内側邊緣附近’且由該上表面垂直向上延伸至少0_ 1英呀. 5 201003834 以及一外凸緣,配置於該外倒邊緣附近:且位於該下表a 上,且具有與一基材支撐座表面相符的形狀。 在某些實施例中’ 一種用於一半導體製程腔室之製程 套组,包括一環形主體,該環形主體具有一内側邊緣與一 外側邊緣以及一上表面與一下表面,該上表面係由該内侧 邊緣向該外側邊緣以徑向朝外之方向向下成約5 - 6 5度之角 度配置。一内凸緣配置在該内侧邊緣附近,該内凸緣具有 —由該環形主體之該上表面延伸出之一水平面。一外凸緣 配置在該外側邊緣附近,且位於該下表面上,且該外凸緣 的形狀與具有該外凸緣配置於其上之該基材支撐座相符。 在某些實施例中,一種用來處理一基材之設備,包括: 一半導體製程腔室,具有一基材支撐座配置其中;以及一 製程套組,配置於該基材支撐座之一表面上,該製程套組 包括:一環形主體,该裱形主體具有一内侧邊緣與—外側 邊緣以及/上表面與一下表面’該上表面係由該内側邊緣 向該外侧邊緣以徑向朝外之方向向下成約5_65度之角度配 置。一内凸緣配置於該内側邊緣附近,該内凸緣具有—由 該環形主體之該上表面延伸出之一水平面。一外凸緣配置 在該外側#緣附近’且位於該下表面i,且g夕卜凸緣之形 狀與具有該外凸緣配置於其上之—基材支撐座相符。^ 【實施方式】 201003834 本發明提供 表程努組之.實施例,此製程套組)¾ u環 繞-配置在基材支稽件上之基材,且用以覆蓋配置在該基 材徑向外側之該基材支撐件的表面。此製程套組包括—大 致呈水平或傾斜外貌之環形主體。此製程套組之外貌有利 方;減)基材處理期間基材表面上的污染物,以及減少腔室 清潔期間的清潔時間長短。 第1圖繪+根據本發明各種實施例之以電漿為基底的 基材處理系統1 00 ’此系統包括製程套組i 04。當以電漿 為基底的基材處理系統100可用來處理需要溫度控制的基 材(例如石夕晶圓、GaAS晶圓及類似物),同時產生及維持用 以處理基材時所需的電漿環境。電聚產生在基材附近以對 基材進行處理,並使用各種技術控制基材的溫度,例如供 給一熱傳流體(heat transfer fIuid)至基材的背面。雖然所 繪不之一電漿處理腔室之實施例是有關一高密度電漿化學
氣相沈積(HDP-CVD)系統(例如 300mm HDP-CVD UUima X 系統,Applied Materials,Inc. Santa Clara,CaHf ),但本發 明可用於其他同樣也使用電漿的處理腔室中,包括物理氣 相沈積腔至、化學氣相沈積腔室、蝕刻腔室以及其他應用 中’其中此製程套组可避免或限制因處理基材所造成的污 木物沈積在基材支撐件的表面以及正在處理的基材附近。 此種以漿為基底的基材處理系統1〇〇包括處理腔室 10、真空系統】.12 、源電漿系統(s〇Urce pias· 201003834 π^η)η4、偏壓電襞系統(B3a 1 irUt system)] 1 ό、氣體 待f .¼系統〗I 3以及遠端雷难、生、,彡 而%水^月成糸統(Remote Plasma
Cleaning system)(未圖示)。 基材支標件1 02配置在處理腔官 处 E至1 〇〇中,用以在處理 過程中支撐基材⑽。基村支撐件可包括各種組件,例如, 可將基材_夾钳在基材支料⑽上的靜電卡盤1〇8, 或如下詳述的其他元件。—4 制 身又將衣私套組1 0 4設計成可覆 蓋至少一部分未被晶圓1〇6Γ 罔U)6(此日日圓1〇6係放置在基材支撐 件102上)所覆蓋之基材支禮丰 W叉保件1 〇2的表面。相較於一般的 製程套組’製程套組1 〇4砒却_菩 被°又置成較佳可減少基材處理過 程中基材表面上的污毕,w β ^、心一 ^ 以及減少腔室清潔製程中所需的 清潔時間。 /根據本發明’製程套組1〇4可有各種的實施方式,詳 係揭不在以下第2圖及第3圖的敘述中。例如,第2圖繪 示根據本發明某些實施例之製程套組1。4之一實施例入 了及明之目的’製程套組104與示範之基材支撐件102 一 使用在某些貫施例中,基材支撐件丨〇2可包括靜電卡 〇8 、、巴緣裱214及電性接地的導電桶216。絕緣環214 包含—介電材料,且配置在靜電卡盤108附近。導電桶 匕3鋁,且配置在絕緣環2丨4附近。此種基材支撐件 的配置方式可避免基材支撐件102與處理腔室的周壁 (例如繁 1 ^ _ ㈤所示)之間發生電弧現象。雖然此處製程套組 201003834 '4
—併使用 的製程套組可 其不脫離本 經修改而與其他維度的基材支撑件 發明之範_。 在某些實施例中,製程套組1〇4可以是由陶究材料所 製成的多組件物品或單件物品。依據某些實施例,此製程 套組1 04彳以是由諸如氧化轉屯纟99.5 %)、高、純度氧化紹 (純度99.99%)、氮化鋁、豆他陶杳姑 ,、肥1 j尤材料或相似物所製成。 製私套組1 〇 4可包括一且右冰彳日,丨、% & q ,、有外侧邊緣2〇6以及内側邊緣2〇4 的環形主體2G2。環形主體2G2的外侧錢咖位於基材 ^標件102的外緣附近,使得當製程套组1〇4放置其上時, 製程套組104可以大致或完全地覆蓋基材支㈣⑽的上 表面。 環形主體202的内侧邊緣2〇4定義一對應靜電卡盤 108直徑之尺寸的開口,使得當製程套組1〇4配置在基材 ^標件上時’靜電卡冑1〇8可由其中伸出。在某些實 %例中’帛口的直徑(由環形主體202的中心(未圖示)至環 形主體202的内侧邊緣3〇4)介於約11〇〇 _13 〇〇英叶1 某些貧施中,此一直經約為11.730英吋。 環形主體202更包括一上表面218以及一下表面 220。在某些實施例中,上表面218本質上是平坦的,或 者具有―本質上為平坦的主要部分2…在某些實施例/, 下表面220具有一用以實質上接觸絕緣環μ上表面的輪 201003834 鄭。在某些實施例Υ,下表面220具有一用以貨質上覆星 絕緣環214上表面以及導電桶2丨6上表面的輪廓。在不減 •ί員製%套組1 〇 4機械整體性之前提下,環形主體2 〇 2的厚 度(定義為上表面2 1 8與下表面22〇間的垂直距離)可盡量 地小’以在清潔製程中促使製程套組丨〇4快速地增加溫 度’其有助於有效且迅速地由製程套組1〇4表面上除去污 染物。在某些實施例中,環形主體2〇2的厚度為約〇 〇79 英忖。 内凸緣222可配置在環形主體 近内側邊緣204的附近。内凸緣222可由環形主體2〇2向 上延伸,且可大致平行於靜電卡盔1〇8的外徑。内凸緣22: 可向上延伸至固设在靜電卡盤1〇8上之基材^⑽的底表面 附近的位置’自並不接觸此底表面。在某些實施例中,由 内凸緣222之上表面226至基材1〇6的底表面的垂直距離 介於約〇.Gb請3英对,或在某些實施中,約為請” 吋。在某些實施例中’由環形主體2〇2的上表面川至内 凸緣222的上表面226的垂直距離為至少肖^英对,或 者在某些實施中約為〇· J 27英 丁 社系二貫施例中,環形 主體202的上表面218至内 土門凸、.彖222的上表面226之垂直 距離介於約〇.丨英吋至約〇 5 。^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ 1 社呆些貧施例中,環形 主體202的下表面228至内凸缕9? ? L * Μ凸緣222的上表面220的垂直 距離為約〇 · 2 〇 6英忖。 10 201003834 '22叫元全或大致上配置在基# 1 06 T万,阁 此限制4 i在襄私環境中(鄰接基材1⑽)之内凸緣222的表 面% (並u此減少内凸緣222的上表面2加上可能的污染物 增長)。内凸緣222大致上可具有任何厚度’只要内凸緣 222的糾κ不會實質上大於基材100的直徑。在某些實施 例中’内凸、緣222的厚度為 '約0.2 1 6英叶。 外&緣224可由環形主體202之外侧邊緣206附近的 下表面220向下延伸。外凸緣咖可具有與其下之基材支 撐件1 02相符的任何开彡灿 了开ν狀。在某些實施例中,如第2圖所 示,外凸緣224配置在導兩描91< t \ 仕V %桶2 1 6以及部分絕緣環2丨4上 方。在某些貫施例中,外A终 外凸緣224接觸全部或部分的基 材支撐件102(外凸緣224 配置其上)。如弟2圖所示,外 凸緣224接觸部分的絕緣 但並不接觸導電桶2 1 6。 在某些實施例中,製裎奎έ . Λ/1 , , Τ 套組104並未接觸導電桶216,而 將裏程套組1 〇 4可能因執傳導$ ιf 4 ,、’、得¥至導電桶216所發生的冷卻 效應最小化。在某些實施例中, ,^ 中外凸緣224可懸凸在基材 支撐件1 02的外侧邊緣, … 4供额外的保護而防止對基材 支撐件102的污染或損壞。 在某些實施例中,如第3 弟3圖所不之製程套組的上視 圖,在製程套組!04的上表面 周圍提供複數個定位銷 0-,以促使基材106定位在基 甘比 牙件102的中心上。在 某些實施例中,如第3圖所示 在 疋^ 4個定位銷302,但 11 201003834 少3個)。在某赴〜 ——户、 置在製程套組1〇4 巧提供吏多或更少的定位銷302(例如至 施例中,定位銷302可大致上等距地配 周圍。 在某些實施例中,如第3A圖所示,定位銷⑽可更包 括-特徵結構304,例如—傾斜面,以將基材iq6更推向」 製程套組104的中心位置(並因此位於基材支撐件1〇2的中 心)。社某些實施例中,定位銷3〇2可連接内凸緣2D,以 對定位銷302提供額外的物理支撐,進而可避免對定值销 的損壞。 第4圓繪示根據本發明某些實施例之製程套組的 一些變形。製程套組ί 04可由上述材料製成,且可由一或 多構件所製成。製程套組104包括一具有内侧邊緣4〇4及 外側邊緣406的環形主體402。環形主體402的外側邊緣 406位於基材支撐件丨的外側邊緣附近,使得當製程套 、’且1 〇4放置其上時,製程套組1 04可實質上或完全地覆蓋 基材支撐件102的上表面。 %形主體402的内側邊緣4〇4可定義一對應靜電卡盤 108直徑之尺寸的開口,使得當製程套組1 〇4配置在基材 支撐件1〇2上時,靜電卡# 108可由其中伸出。在某些實 ^例中’㈤口的直徑(由環形主體402的中心(未圖示)至環 /主體402的内側邊緣404)介於約11·〇0 - 13.〇〇英吋。在 某些實施中,此—直經約為U.736英叶。 12 201003834 i办工贏 20/更包括—上表面4的以及一下表面 。在某些實施例中,上表面4〇8在内側邊緣/4〇4以及外 侧邊緣406之間是有角度的向下傾斜,使得製程套組工〇4 白j异度由内侧邊緣404附近之較厚部分向外侧邊緣4⑽之 較薄部分逐漸地變薄。在某些實施例中,上表面4〇8的角 度412(定義為上表面與水平間的夾角)介於約5_65度。在 某些實施例中,角度412為約7.5度。除直線傾斜或逐漸 變細的輪廓外,也可使用其他的輪廓。例如,可使用在此 揭露之實施例的組合(如環形主體之内側邊緣附近的上表 面可以是傾斜的,且由此傾斜部分的端點向環形主體2〇2 之外側邊緣向外水平延伸) 傾斜的上表面408可在上表面408附近提供較佳的氣 流。此沿著上表面的改良氣流有助於將微粒推向斜面,並 減少污染物的滯留時間(residual time),因此減少製程套組 上的沈積物。再者,在清潔處理的過程中,類似藉由增办 製程套組;UM上表面4〇8上方的製程氣流(pr〇cess fi〇w), 以及藉由消除會縮減流動的空間(reduced fi〇w 在於其他設計的角落中),傾斜的製程套組有助於以氣流朝 助來去除沈積在製程套組上的污染物,因此可減少進行垄 組清潔時所需的停機時間。 一實質上接觸絕緣 ,下表面4 1 〇可具 在某些實施例中’下表面41 〇具有 & 2 14上表面的輪廓。在某些實施例中 13 201003834 一 7(資」:二禮 ΐί 奶仏 ,=r- n〜Z j 4上表面以及導電桶2 1 6上丧而 的輪廊。纟某些實施例中,如標示物的假想部分’至少 、表面420與絕緣環2 1 4的上表面之間是間隔開 的(或者可大致上與美好 &知支撐件1 06分離)。在某些實施例 中’至少一部分的下# 表面420向上約〇_030英吋而與基材 支撐件間隔開。 玉衣形主體 402 66)® ώ:/·^、 々异度(疋義為上表面4〇8與下表面410 間的垂直距離)可ρ J 彳二向的方向向外變薄。在某些實施例 中%形主體402的厚度可介於内側邊緣404附近的0.206 央吋至足卩維持製程#組機@完整性的車交薄厚K亦即,足 以避免製程套組斷裂或損壞的厚度)。 在某些貫施例中,環形主體402的上表面408包括位 於内側邊緣404附近的内凸緣416。内凸緣416大致沿靜 電卡盤108的上表面平行延伸。内凸緣416配置於固設在 硭電卡盤108上之基材1〇6的底表面附近,但並不接觸基 材的底表面。在某些實施例中,内凸緣416至基材丨〇6之 底表面的垂直距離介於約0·01-0.003英吋,或者,在某此 實施例中’為約0.006英吋。在某些實施例中,環形主體 402的下表面410至内凸緣416附近的上表面4〇8的垂直 距離為約0.206英忖。 内凸緣41 6可完全或大致配置在基材1 〇6下方,因此 限制曝露在製程環境中(鄰接基材106)之内凸緣416的表面 14 201003834 因此減少製程 物增長)。内凸緣4】6大致上可戶一'"斤 π,订的克度,只要内凸綠 416不會實質上延伸超過基 、 3的直徑。在某些實施例 十’円*緣416的寬度為肖0.032英吋。 / 1 04 外朽緣418可由環形主體彻之外側邊緣傷附近的 下表面彻向下延伸。外凸緣4i8可以是與位於其下之基 材支撑件1G2相符的任何形狀。在某些實施例中’如第4 ㈣m缘418配置在導電桶216以及部分絕緣環 方在某些實施例中,外凸緣418可接觸全部或部 分的基材支禮件叫外凸'緣418配置其上)。如第4圖所 不,外凸緣418接觸部分的絕緣環214,但並不接觸導電 桶216。在某些實施例中’製程套組跑未接觸導電桶 216 W將裝私套板1〇4可能因熱傳導至導電桶216所發生 的冷卻效應最小化。在某些實施例中,外凸緣418可懸凸 在基材支撐件1 02的外側邊緣,以提供額外的保護進而防 止對基材支撐件102的污染或損壞。 在某些實施例中’如第5圖所示之製程套組的上視 圖’可在製程套組104的上表面4〇8靠近内凸緣416的周 圍提ί、複數個定位銷5〇2,以促使基材定位在基材支 荨件102的中心上。在某些實施例中’如第$圖所示,提 i、4個疋位銷5〇2 ’但可提供更多或更少的定位銷π〗(例 〆3個)。在某些實施例中,定位銷502可大致等距地 15 201003834 1 〇 4周圍。定位鎖5 0 2可具有鑽石的 4,或其他有助於減少或消除定位銷附近之縮減的流動空 間的輪廓或不流動空間(reduced 〇r dead fl〇w吓““)的輪 鄺,因此可長時間降低發生污染物沈積的可能性及數量, 且有助於移除沈積在定位銷5〇2附近的污染物。 / 程 在某些實施例中,如第5A圖所示’定位銷5〇2可更包 括-特徵結構504,例如一傾斜面’以將基材1〇6推向: 紅套、’且I 04的中心位置(並因此位於基材支撐件⑽的中 心 請參照第U,處理腔室110的上部包括圓頂⑵, 且圓頂⑵可由例如氧化紹或氮化紹之介電材料所製成。 圓頂⑵界定電聚處理區域12〇的上邊界。基#ι〇6以及 基材支撐件102界定電漿處理區域12〇的底部邊界。 加熱板122及冷卻板⑵覆蓋及熱耗接於圓頂⑵ 丈二约攝氏1〇0至200度的溫度範圍内,加熱板122及 冷部板12 4可控制圓了苜南—垃 圓頂/里度在攝氏+/,度内。藉此,能约 將圓頂121的溫度最佳化以適用於各種不同的製程。: 如,較佳可將清潔或韻刻製程時的圓頂溫度維 =時的_度。精準控制圓頂溫度也降低製:腔; 中4片及顆粒的數目,且 至 性。 。沈積層與基材間的附著 16 201003834 &肢主1 1 〇的下部包括逐接處理腔室與直空奂崎 的主體構件126。基材支撐件102可固設在主體構件126 中。可在基材支撐件102中或上方設置靜電卡盤1〇8或其 他的機構,以將基材106穩固地固定在基材支撐件1〇2 上。藉由一機械手臂葉片,經由處理腔室11 〇側邊的嵌入/ 移除開口(msertion/removal opening)〗28可將基材傳進或 送出處理腔室丨10。氣動致動器(未圖示)可將舉升銷板 (lift-pin plate)(未圖示)升起或下降’舉升鎖板是用以舉起 或降下舉升銷,而舉升銷可將基材升起或降下。當基材傳 送進入處理腔室丨10時,基材放置在已經上升的舉升銷 上’然後使基材降下而放置在基材支撐件1 〇 2的表面上。 真空系統112包括一節流閥主體13 〇,節流閥主體^ 3 〇 包圍多重葉片節流閥132,且裝設在閘閥134及渦輪分子 幫浦(turb〇molecular pump)l36上。節流閥主體n〇可提供 最小的氣體流動阻礙,且能夠對稱的抽氣。閘閥丨34可將 幫浦136隔離在節流閥主體130之外,且當節流閥132全 開時’閉閥丨34可藉由限制排氣流量而控制處理腔室的 壓力。節流閥132、閘閥Π4以及分子幫浦136的配置能 夠精確及穩定地將處理腔室的壓力控制在約i至1〇〇 millitorr 〇 源電漿系統Π4包括固設在圓頂Η 8上的頂線圈n8 以及側線圈140。對稱接地屏蔽(未圖示)可降低線圈之間 17 201003834 的電痛合。頂部射頻產生器(RF s〇urce gCj)crat〇r)1 37供給 電鄉到頂線圈138,而側部射頻產生器141供給電源到侧 線圈140由,所以每一線圈可具有獨立的操作功率及頻 率。此雙線圈系統得以控制處理腔室11〇中徑向上的離子 密度,因此可改善電漿的均勻性。側線圈! 4〇及頂線圈 138感應地將能量耦接進入腔室u〇。頂部射頻產生器I” 在2 MHz下,可提供高達8,〇〇〇 w的射頻功率,且側部射 v員產生器141在約2 MHz下,可提供高至8,〇⑻%的射頻 功率。頂部及側部射頻產生器之操作頻率可由一般的操作 頻率(例如,分別為以及17_19MHz)處偏移, 藉以改善電漿產生的效率。 射頻產生益137及141包括數位控制合成器(digitaUy cormolled synthesizers),且在約 17 至約 2 ι MHz 的頻率 f圍内運# 4 $頻產生器包括一射頻控制電路(未圖 示),且射頻控制電路可量測由處理腔室及線圈反射回射 頻產生裔'的反射功率;日可胡敕& 別刀午,且了凋整母一射頻產生器的操作頻 率以得到最低的反射功率,如本領域之技術人士所習知。 通哥射頻產生ϋ是設計與特性阻抗⑽咖如⑽ —edan_ 5GGhm之負載—起運作。負載可反射射頻功 率,且負載具有與產生器不同的特性阻抗。此現象可能降 低傳送到負載的㈣。此外’由負載反射回到射頻產生器 的功率吁能超過負荷(〇verl〇ad)而損毁射頻產生器。因為 18 201003834 的阻抗在低於 的離 匹 的範圍(由 :漿 _的函數, 所 ’增加由射 '頻 生器。另一 種 匹配網路。 器137及141 射頻控制電 路 匹配網路, 使 到射頻控制 器 可調整匹配 網 失去調整匹 配 限設定在超 過 網路持續維持 偏壓電漿系統116包括射頻偏壓產生器(rf generat〇r)144以及偏壓匹配網路(Mas邮灿⑻ 偏壓電聚系統116可將靜電卡盤ι〇8電容耦 合至主體構件126,其可作為互補電極(C〇mPlementary electrodes)。偏壓電聚系統】丨6可促進源電敷系統} i4產生 的電漿粒子(PlaSma speciesM#輸至基材表面。射頻偏壓產 生器144在13·56 MHz下可提供高至1〇〇〇〇 w的射頻功 率 〇 19 201003834 其他的方法也有助於穩定電漿。例如可利用射頻控制 電路決定傳輸到負載(電漿)的功率,且可增加或減少產生 器的輸出功率’以在沈積的過程中,將傳輸的功率維持在 實質上恆定的狀態。 氣體輸送系統11 8可包括複數個氣體源(未圖示)。氣 體源包含矽烷(silane)、分子氧(m〇iecuiar 〇xygen) '氦、 氬及其相似物。氣體輸送系統Π 8由數個氣體源經多條氣 體傳輪線11 9(僅繪示部分)供給氣體至處理腔室以處理基 材。經由氣體環148、頂部喷嘴丨5〇以及頂部孔丨52而將 氣體導入處理腔室11〇中。由氣體源經流量控制器(未圖示 以及氣體傳輸線11 9供給氣體至氣體環i 48、頂部噴嘴丄 以及頂部孔152。每一氣體傳輸線119可具有一流量控制 器以控制製程氣體的流率(未圖示)。頂部喷嘴i 5〇及頂部 孔152可分別獨立地控制頂部及侧邊的氣體流動,如此可 改善膜的均句性’以及可微調膜的沈積情況及摻雜的參 數。頂部孔152是環繞頂部噴嘴15〇的環形開口,氣體可 由氣體輪送系統經此開口而流進處理腔室中。 可由氣體輸送系統118之—或多個氣體源經流量控制 器及氣體傳輸、線119供給氣體至氣體環⑷。氣體環148 具有複數個氣體喷嘴153及154(僅繪^個),可在基材上 方提供均自m藉由改變氣體 = 」故變噴嘴的長 度及喷嘴的角度。藉此可調整一 獨立處理腔室中的特定製 20 201003834 程之均自时u及氣;n的則效能。,氣體喷嘴 m(歸示其中—個)與第:氣體喷嘴i53是共平面,且其 長度短於第二氣體喷嘴1 5 3。 在某些貫施例中,可能合沿^ m T 』此Β使用具可燃性、毒性或腐蝕 性的氣體。在這些例子中,較佳為在進行沈積製程後,清 除殘留在氣體傳輪線内的氣體。例如,可藉由使用一或多 個三向閥(未圖示)將處理腔.室與—或多個氣體傳輸線Η9 Μ開,再將此—或多個氣體傳輪線ιΐ9排放到—前級真 空管線(vac_ Wline)而達成清除殘留氣體。此三向閥 可盡量設置在靠近處理腔室之處,以將被未排放的氣體傳 輸線(介於三向閥與處理腔室之間)的體積最小化。此外, 二向閥(開-關)可設置在一質量流量控制器(mm fi〇w er’ MFC)與處理腔室之間,或設置在氣體源與mfc 之間。 以電4為基底的基材處理系統丨〇〇可更包括一遠端清 办射頻電聚源(rem〇te cleaning RF plasma source),用以供 給一清潔氣體至腔室11〇的頂部噴嘴15〇。在其他實施例 中β 4氣體(若使用)可由其他位置進入腔室中。 系先&制器1 6 0包括處理器1 6 2以及記憶體1 6 4,且 協調以電难& # + %水马基底的基材處理系統丨〇〇的運作。通常處理 器162是—如4 % 早板電腦(single-board computer, SBC)的一部 單板電腦包括類比與數位輸入/輸出板(anal〇g and 21 201003834 !_nPiU/output boards)、界面板(interface b〇ards)以及 步進馬達控制板(stepper m〇t〇r c〇ntr〇Uer b〇ards)。以電漿 為基底的基材處理系統100的各種元件與Versa M〇du〗ar ’uropean (VME);f^準(規範板(b〇ard)、卡片機架(咖^ 及連接器種類與维度)—致。侧標準也規範匯流排結構 為具有16-位元資料匯流排以及24_位元位址匯流排的結 構。處理器162執行系統控制軟體,此系統控制軟體可為 儲存在記憶體164中的電腦程式。可採用任何型式的記憶 體兀件,例如硬碟驅動機㈣卜軟碟驅動機 (floppy chsk dnve)、插卡框架(。㈣咖幻或上述之組合。 “控制軟體包括數組指令,這些指令係支配一特定製程 的%序、氣體混合物、處理腔室麼力、處理腔室溫度、微 波功率程度、墊座的位置以及其他參數。 在操作中,基材1〇6放置在美 般 置在基材支撐件102的靜電卡 :卢,由氣體輪送系統118供給多種氣體成分進入電 :Γ室110的處理區域120中,以形成-氣體-合 …燃電漿,施加射頻功率至基材支撑件⑽ 線圈1 3 8、伽綠® 7」n丄 貝 一…中的一或多之電極。在利用電漿進 广“理的過程中,沈積在製程套組 較於傳統製程套組是較少的。 “木物相 窣例而言,例如在CVD沈 (特別是在hDp_cvd f程)“ U定製程令 )尤%乳化矽伴隨發生一部分 22 201003834 濺射效應導致製程 辟艇的激射現與 」♦ '…从;等致製朽九1 ,广 積沈積物(例如氱化銘沈積物)。卜…丄长時問累 套组,較佳地在美材纪岁 ,'、、w,根據本發明之製程 也在基材的表面與製荐 較長的距離,因此 、 表面之間提供 、、 J將由基材濺射出的沈積物 以及增加巧染物擴散移 , 主基材之丽的容許堆積 降低污染基材的可能性,以 、里’口此 ^ ^ p a± p, 3力製私套組所需的清潔的 十均間隔訏間。再者,相 組,主 '切卓 、/、有杈大質量之傳統製程套 、· U處理的過程中,根據 短加熱時間,且可達到” 月之㈣組有助於縮 了達到較南溫度;因此更快速及更完全地 移除堆積在製程套組上 Μ 可木物,所以降低清潔所需的時 間0 Α因此,在此提供一種用於基材支撐件之製程套組的實 式車乂 k地,此製程套組可促使較少的污染物沈積其 上且在由製私套組移除沈積污染物之腔室清潔處理過程 中,可減少所需的停機時間。 由上述敘述本發明的實施方式,可推衍本發明其他或 另外的實施方式而不脫離其基本範疇。 【圖式簡單說明】 以上僅為簡紐概括說明,為使上述所記載本發明特徵 、、、“丹之内谷可詳細地被理解,可參照實施例使本發明的敘 <更月確’其中某些實施例呈現在附圖中U,應注意 23 201003834 的是隨後的附圓僅說明本發明之典型實施例,不應被視為 本發明的限制,因為本發明能夠有其他等效的實施例。 為使容易理解,相同的標號盡可能地表示圖示中共同 的相同元件。這些圖示並非依比例繪示,且可能為了清楚 表達而簡化。纟一實施例中的元件或特徵結構可以有益地 被應用在其他實施例中而無須進—步的記載。 第!圖係綠示用以進行本發明之方法的—示例腔室之 一實施例的示意圖。 第2圖係繪示根據本發明之—製程套組之實施例。 第3圖係繪示第2圖之製程套組的上視圖。 第从圖係綠示第2圖之製程套組的局部剖面圖。 第4圖係纷示根據本發明之一製程套組之實施例。 第5圖係繪示第4圖之製程套組的上視圖。 第5A圖係繪示第5圖之製 長、·且的局部剖面圖。 【主要元件符號說明】 1 〇 〇以电漿為基底的基材處理系統 102基材支撐件 1 〇 4製程套組 1 0 6基材 I 08靜電卡盤 II 0處理腔室 24 201003834 I 12真空系統 114源電漿系統 II 8氣體輸送系統 11 9氣體傳輸線 120電漿處理區域 1 2 1圓頂 122加熱板 ( 124冷卻板 128氣體環 130節流閥主體 132多重葉片節流閥 134閘閥 136渦輪分子幫浦 1 3 7頂部射頻產生器 ί; 1 3 8頂線圈 1 3 9匹配網路 1 4 0侧線圈 1 4 1側部射頻產生器 1 4 2匹配網路 144偏壓產生器 1 4 6偏壓匹配網路 1 5 0頂部喷嘴 25 201003834 [5 ?頂部孔 1 5 3氣體喷嘴 154氣體喷嘴 160系統控制器 162處理器 164記憶體 202環形主體 204内侧邊緣 206外侧邊緣 2 14絕緣環 2 1 6導電桶 218上表面 2 1 9主要部分 220下表面 222内凸緣 224外凸緣 226上表面 3 02定位銷 402環形主體 4 0 4内侧邊緣 40 6夕卜侧邊緣 4 0 8上表面 201003834 4 1 0下表面 4 1 6内凸緣 5 02定位銷 5 04特徵結構

Claims (1)

  1. 201003834 七、t請專利範圍: l 一種用於一半導體製程腔室的製程套組,包括: 大致水平之環形主體,且具有一内側邊緣與—外側 邊緣以及一μ + t 上表面與一下表面; 内凸緣,配置於該内側邊緣附近,且由§亥上表面垂 直向上延袖石, 甲至少0 · 1英对;以及 外凸緣’配置於該外側邊緣附近’且位於該下表面 /、有與—1基材支撑座表面相符的形狀。 2’如清求項1所述之製程套組,其中該環形主體之該 上表面邀今 ,、4下表面間的厚度為約0.079英吋。 .如明求項1所述之製程套組’其中該環形主體、該 Try ' 及該外凸緣包含高純度的氧化鋁(純度99.99%)。 4·如睛求項丨所述之製程套組,其中該環形主體、該 内凸緣以及該外凸緣包含氧化鋁(純度99.95%)。 5 ·如請求項1所述之製程套組, m 去、、且其中該環形主體、該 内凸緣以及該外凸緣包含氮化鋁。 其中該環形主體至該 英吋間。 6·如請求項1所述之製程套組, 内側邊緣之—内徑介於約π至約;[3 28 201003834 7.如請求項6所试夕,, Γ K灰桂香組,其中該環形主體之 内徑為約1 1.736英时。 該 8·如請求項! & 4 貝1所述之製程套 度為約0 · 2 1 6英叫·。 組,其中該内凸緣之 見 9.如請求項1於 、 处之製程套組,其中該内凸緣由該 形主體下表面至該内凸緣上表 環 面之尚度為約0.2 0 6英呀D 10·如請求項1所述之製程套 内凸緣以及該外凸緣是由單 ,其中該環形主體、該 料件所形成。 3求項1所述之製程套組’其中該環形主體、該 内凸緣以及該外凸緣是由多個料件所形成。 " 1 2 ·如請求項1所述之匍 I矛套組,其中該環形主體呈有 L内徑適以配置在—基材切件之—靜電卡盤附近,使得 μ製程套組配置在該基材支撐 其中伸出。 〗η亥月r電卡盤可由 1 3 .如請求項丨所述之製 側邊p p 奮,,且,其中該環形主體之外 U故.、彖之尺寸係與一基材支撐 之外側邊緣相對應,使 29 201003834 -好1 支撐件夂 之一基材的直輕 得當該製程套组放置在該基材支撑件「昨 致或完全覆蓋該基材支撐件的上表面,孕 直徑大於配置在該基材支撐件上 14.如請求項1所述之製程套 z 7矣組,其中,當該製程#、組 配置在一靜電卡盤上時,該 丁 ^ Μ凸緣可向上延伸至固設在该 靜電卡盤上之一美妯的—危主 於該底表面 基材的底表面附近的一點,但並不操觸 外 π/·如請求項1所述之製程套組,其中該内凸緣之/ ^使^小於—基材之—外徑,該製程套組係與該基封 1 6 .如請求項1 複數個定位鎖 所述之製程套組,更包括; 當該製程套組配置在配置在該製程套組之該上表面附近, 使-基材定位在”材基材支撐件上時’該些定位鎖可促 在5亥基材支撐件的中心。 17. 種用於一半導體製程腔室中的製程套 一裱形主體, 匕栝. 表面 〜有-内侧邊緣與-外側邊緣以及一上 該外側邊緣 、面’该上表面係由該内側邊緣向 以k向朝外且 。下力5 —65度之方式配置; 30 201003834 一㈧凸緣,配置於該内側邊緣吩近, 形主體之該上异:g" , .-. X丄衣面延伸出之一水肀曲, 卜凸、、’彖,配置於該外側邊緣附近’ 上,且該外凸緣之形狀與具有該外凸緣酉 支撐座相符。 且具有一由該壞 且位於該下表面 己置其上之一基材 1 8.如明求項17所述之製程套組,其中該環形主體之 °玄下表面與该内凸緣之該水平面間之一垂直距離為約 0 · 2 0 6 英口寸 ° i 9 ·如明求項1 7所述之製程套組’其中該環形主體、 該内凸緣以及該外凸緣包含一高純度的氧化鋁(純度 99.99%)、氧化鋁(純度99 95%)或氮化鋁。 士咕求項1 7所述之製程套組,其中該環形主體内 側邊緣之—内徑介於約11至約13英吋。 1如請求項17所述之製程套組,其中該内凸緣之一 寬度為約0.032英叫·。 31 201003834 位在一基材支撐件上,其中該基材支撐件係用以敌置該製 程套組。 23.如請求項17所述之製程套組,其中該環形主體具 有一内徑適以配置在一基材支撐件之一靜電卡盤周圍,當 該製程套組配置在該基材支撐件上時,該靜電卡盤 中伸出。 24·如請求$ 17所述之製程套纽,其中該環形主體之 外側邊緣之尺寸係與—基材支禮件之—外側邊緣相對應, 使得當該製程套組放置在該基材支撐件上時,該製程二且 大致或完全覆蓋該基材支撐件之一上表面。 、 25_—種用以處理一基材之設備,包括; 半導體製程腔室,具有一基材支撐座配置其中;以 及 如哨求項第1項至第24項中任一項所述之製程套組, 配置於該基材支撐座上。 32
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