TW201133607A - Unitized confinement ring arrangements and methods thereof - Google Patents
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201133607 六、發明說明: 【相關申請案】 本申請案係關於由發明人Dhindsa笨人# 請案,並基於35U.S.C§119(啦張優有之臨時專利申 「用以執行壓力控制與電漿圍束之單—二^明名稱為 =請案第6麗,526號,代理人標籤號^=^方=美 申睛於20_9/28,其於此列入參考資料。/LMRX-P187P1 ’ 【發明所屬之技術領域】 設備 本發明係’-種肋於電!纟處理室巾執行壓力控制之 【先前技術】 電漿處理之發展促進半導體工業之成長 於現今競爭激烈的 或設備。… 置吾ί;要心 形成電漿之處理室容稽“二里辰’賴限環係配置為圍繞將 如—— 積之周緣(即,受限的容室區域)。 I區域内之壓 理室通常針對夂考5田丄""工7/丨而用來處理基板之 者明白先界定之壓力。習知本項技藝 作用而形成電浆^利用侷A體與㈣⑽功率交互 壁。侷限環可包含相互堆疊^^制電激形成並保護處理室 T田6、,.,. 座生所而用來處理基板之期望的電漿,處 201133607 漿。 情況。於處理基:ί:;電極104(如-靜電爽盤)頂部上之 控制圍束區(=的i室水區域 於二 出逮率,因而控制基板表面上之壓力。 處理室中、議、魔、等)之 係位於各接合點。柱塞(舉例而言’如114與1⑹ 下)移動柱塞_整^=]環設備)可垂直地(上/ 間隙以㈣W「^。褐_(11Ga、11Gb、11GC、_等)間之 可㈣^内之壓力容積。藉由調整侷限環間之間隙’ 室區域排出氣體之傳導速率,藉以控制處理室 力二里」換言之於處理基板期間,若處理室壓力超出指定 二二7配方步驟所’則可調整侷限環。於—範例中, °降2限環間之間隙以增加處理室内之壓力。 、幻νϊίίΐ朗市場巾’簡化製程及/或元件之能力通常給予f ϊΐ場J勢。鑑於更加具競爭性的基板處 漿形成之簡單生成區關時提供壓力控制及侷限電 【發明内容】 於-貫酬巾,本發鶴關於—細以於—電理 疗壓力控制之鋪,總備包含—上部電極、—下部電極、一^ 組之揭限環設備4中上部電極、下部f極及整組之偈限環 =係用來圍繞受限的容室區域以促進電漿生成並將電漿圍束於 借此更包含至少一個用來於垂直方向上移動整組之侷限 农,又備之柱塞,以調整第一氣體傳導路徑與第二氣體傳導路 少-個而執行壓力控制,其中第—氣體傳導路徑係形成於上^電 4 201133607 ' 極與整組之侷限環設備之間,而第二氣體傳導路徑係形成於下部 電極與整組之侷限環設備之間。 本發明這些及其他特徵將於下述之本發明實施方式並结合下 列圖示進一步詳述。 【實施方式】 絡吾人現將詳述本發明及幾個相關之實施例,其如附圖中所描 二。吾人於下述中提出多個特定細節以提供本發明完整的瞭解。 Ί丄對熟知本項技藝者而言,難可在無某些或全部特定細節 =行本發明。於其他情況中’吾人不詳述熟知製程步驟及/或結 構以避免不必要地混淆本發明。 讲明=文2述多個實施例’包含方法及技術。吾人應記住本 ‘物品,其包含—存有用以執行本發明技術實施 ί電腦可讀取媒體。舉例而言,電腦可讀取媒 編碼取:=、i;、或其他用於貯存電腦可讀取 備。上述設備可包含專屬及/或可程式化電路以執 或運備之範例包含一通用電腦及, =屬河程式化電路之組合,其_於多種本發明 中係供—單—或整組(該措辭於本發明文章 力。如此所定義且一生成區,, 實施例中,其可由單一鉍哲二、衣」一闺係指一裱,於一或多個 包含多個各^製造且卩1、形成,或於其他實施例中,其可 成單-整組之^限環裝之部分。若組合多個部分以形 侷限環之多個部分彼此間==oym⑽及回退(她ac細)期間 tt ^ ^ 組環包含-或多個環。匕擴張或朋散。於—實施例中,整 201133607 實施例包含一整組之侷限環設備,根據處理室之需求 減ΐΖΐ例中,提供—整組之偈限環設備用以於電漿生成區 電㈣壓力。舰環圍繞欲形成電漿之處理室區域之 Ξί卢理3的容室,,以避免電漿從受限的容室區蘭漏並 :官二般❿5,提供一或多個路徑(通道)用以從受限的 的容如中性氣體_。於一實施例中,由於從受限 氣體之傳導速率通常為可用於從«生成區排 内施行整組ί侷限i與長度的因素,可提供不同設備以於處理室 張路::=以導;;上=移動偈限環,™ 力。於心士 t迷羊因此修正受限的容室區域内之壓 越少=從=室區域排出,二 上㈣極右側壁二之侷限環可造成於侷限環左側壁與 徑共同決ι此情況路由兩路 響時特別真確。舉例而士 路搜之傳導速率提供反向影 受限的容室區域排出氣^。者上及一下部路徑係可用於從 此降低流動阻抗)同時下動紐環時,上部路徑縮短(因 考慮到上部路徑及下部跋句(因此增加流動阻抗)。吾人可 容室區域之整體傳導逮率^ A者之傳導速率,以計算有關受限的 '、心例中’可將—或多個狹長孔建構於整組之侷限環中 6 201133607 以促進排出氣流。狹异 等間距或不等間距。等或不同。狹長孔間可為 於-實施例中;長f及截面積亦可呈多樣化。 控制。回饋設備 八—,、、=饋設備用以限制壓力及操控壓力 感測器。將由感測S收限的容室區域内壓力水平之 超出門μ範圍,侷限範圍作—比較。若壓力水平 域内之壓力水平。又夕動至新疋位以局部改變受限的容室區 點。°, '下固示及时論以更加瞭解本發明之特徵及優 ★下方程式說明可控間隙之傳導度。 c =常數(氣體分^[方程式1 TD:用以排出廢氣之里通道之函數) 用以排出廢氣之通道長产 長孔)數量 控制氣體排^之傳導:可=改變一個上述變數(D、L、或η) 之範例,該結構施行單—整^==示(圖2-圖5)提供不同結捐 制電漿圍束及壓力控制中侷限裱以於受限的容室區域内控 處理J卜 設備。於一實施例中力^ ^或電襞圍束之整組之偈限環 於此文件中,可可為—電容式輕合電滎處理室。 之運用作為-範例。用電容式輕合電漿(CCP)處理系統 包含其他現有之處理’系'統‘,未限制於CCP處理系統,且可 在處理基板期間, r於王現之粑例。 域204内。於一實施例巾 乂 土反之電漿形成於受限的容室區 可運用-整組之;二 固、凡又限的谷室區域204周緣。於— 201133607 實施例中,至少一部分侷限環2〇2 電極206與處理室壁208之間。 广_杈狀,且其位於上部 部接地延伸部210重疊。於二實施中偈限環2〇2部分寬度與底 料或RF接地導電材料製成。除= 且之==2()2可由介電材 域204之周緣亦可由上部電極观、外,受限的容室區 部接地延伸部210及其他處理室結構界定;。°卩電極上之基板、底 在處理基板期間,氣體可從翕體八 容室區域204以與RF功率互相.二系、、先(未顯示)流入受限的 個排出路徑以將廢氣從圍束區(受限的容#電,。通常提供一或多 例中,可藉由使廢氣沿著上部路和2 _^戈2〇4)排出。於-範 將廢氣從受限的容室區域204排出。於!_1二=214流動,而 或二變-個上卿、乙、 動揭限環朗鹏於;J藉由上/下垂直地移 由調整間咖改變傳導速率:J此==二,之,可藉 域綱縮小間隙218而從受限的容室區 2氣1因=由增加間隙218而從受限的容室區出 排出^圖2中顯示兩路徑(214及212)用以從受限的Π戈204 排出乳體,關於受限的容室區域 ϋ自^至〔域204 獲傳導速_上佩㈣之整體傳導速率可為下部路 214,备犧;;e彳路么傳導逮♦兩者之因素。類似於下部路徑 例中,整偈限壤202時亦可改變上部路徑傳導速率。於-實施 下移動侷限jfoJ取^f^(L)而改變。於一範例中,藉由向 間之上部路徑加亟2〇6 出逮率。於另一上视位212之長度)’因此提升排 、 乾例中,备向上垂直地移動侷限環202,由於較長 8 201133607 的路徑對氣流造成較大阻抗’排出速率隨著整組 上部電極206間之上部路徑212之部分延長而降低。衣202與 於另-實施例中’介於侷限環2〇2之侧壁與上部電極2〇 右側壁之間的距離(間隙228)可對整體傳導速率造成 。 之’間隙228之寬度可改變上部路徑犯料速率。=範例3 較寬的間隙228可增加上部路徑212傳導速率。舉例而古,呈 窄間隙2尨之處理室A對整體傳導速率之影響小於具較寬間& 228之處理室B。 於一實施例中,可將柱塞組222安裝於侷限環2〇2之 裝點。柱塞數量可取決於安裝點數量。可同時地移動柱塞以上/ 垂直地調整侷限環202。於一實施例中,可將柱塞組222連接至一 準確垂直位移設備224(如步進式組件、CAM環設備等)。可利用 準確垂直位移設備224將侷限環202移動到定位中,該定位能使 受限的容室區域204内之屢力水平(Pw)維持於所需配方步驟水平。 次於一實施例中,回應一組感測器(如感測器226)所收集之處理 貢料(如壓力資料)而使柱塞組222移動。壓力資料可傳送至準確垂 直位移設備224,其亦可包含用以處理及分析壓力資料之模組。若 處理資料橫越(traverse)門檻範圍,可上/下垂直移動柱塞組、222以 ,、菱文限的容室區域204内之壓力水平。於一範例中,若處理資 =·指出壓力水平在預先界定之門檻之上,可增加間隙218以降低 文限的容室區域204内之壓力。於一實施例中,可自動執行資料 收集、資料分析及調整柱塞組222中至少一種而無須人為干涉。 μ μ如於此所討論,「橫越」一詞可包含超出、低於、於範圍之内 等等。「横越」一詞之含意取決於門檻值/範圍之需求。於一範例中, ,例而言,若配方需要壓力至少在一定值,假使壓力值在門檻值/ 乾圍之下,則視處理資料已橫越門檻值/範圍。於另一範例中,舉 例而言,若配方需要壓力低於一值,假使壓力值高於門檻值/範圍, 則處理資料已橫越門檻值/範圍。 ^於一實施例中’侷限環2〇2可包含一或多個狹長孔250。於一 只施例中,狹長孔組(η)可提供用以從受限的容室區域排出氣體之 201133607 狹,之長度可為相等或不同。狹長孔間可為等間距 2 = 孔之長度及截面積亦可呈多樣化。於一個“ ^己方可⑨要求處理室内之元件為靜止。 ^ ^ 整itT —伽种具有高賊上鱗徑之運用之 耗合式 即,受限的容室 份受域 部表面4之===:部 域3〇ί2】„ ::用兩親徑(312與叫從受限的容室區 因而使間隙318變窄以降^傳限核3〇2 ^下垂直地移動, ^更為接近上部電極3。6之:架::==Ξ #4 330 201133607 312與314,氣體無法從受限的容室區域304排出。 於-=丨:實施例中’間隙318與328可具有不同的寬度尺寸。 柄·* Ϊ於棚_徵部332之上時,僅阻止路徑3丨2而路徑314 此、二巧廢氣。於另一範例中,間隙318比間隙328小。因 卜日1 底部表面置於底部接地延伸部31〇頂部i面Ξ 才j止路徑314。換言之鳴徑312仍可用來排出廢氣。 圖3C、、及t,可傾斜偈限環3〇2上部左側壁364(如圖3B、 於I、丨f 中所顯示)以取代棚架-肩部(shelf-shoulder)配置。 二限環3〇2上部左側壁364可呈-小於9〇 i角同 邱八卜邮箭^部分上部電極3〇6右側壁(362)。於一範例中,一 it ϋ Ϊ右側壁362可呈一大於9〇度角。因此,可將間隙360 緩η’ Γ下垂直地移動偈限環302縮小間隙360 相巧从 k率,因此增加觉限的容室區域304内之壓力(圖3q。 ΪΓ2Ϊ上垂直地移動偈限環302增加間隙_以^^ 速率,巧降低受限的容室區域3。4内之壓力(圖羽。 於一實施例中,可使用感測器326收集 t4力資料可傳送至分析帛t3 W 乂進式組件、CAM環設備等)。若壓力 ,’ ίΪί柱Μ 322以將偈限環302調整至新定位 調整柱麵切自動地執行資料收集、資料分析及 椚正往基組322中至少一種而無須人為干涉。 杏施偈限環3〇2可包含—或多個狹長孔350。於一 ί =。’ ίΪΪ提f用以從受限的容室區域排出氣體之 销外路k °狭長孔之長度可為相等或不同 望 徑,Ϊί ΐ感^可在處理來截取it it之路 於-貫施例中,偈限環3〇2可用來操控電漿圍束,同時—外 201133607 用來執行壓力控制。舉例而言,考慮到下列情況,並中 ί中=獨配方要求處理室内之所有元件為 長产速率不僅係由路徑截面維度所影響,亦由路禋 變:徑長度以蚊偈限環設備改 内整=35例中’圖4顯示靖處理系統之處理室_ 剖面圖。於—實施例中,電_理系統係 於基i之i以執行=處理一基板。在處理基板期間,電聚形成 '〇m 2 402 Γ ^ 地延伸部=頂:面可從上部電極經過底部接 不同於圖2,間隙458(於圖4中侷限環4〇2左側壁盥 j巧地延伸部右織之間之距 货 整各路=12與414)之長度以控職體排出料速^離了為 從、。例中’可藉由垂直地(上/下)移動偈限環402將廢氣 政谷至區域404排出。吾人可從上述方程式1瞭解到,當 又(L)增加,傳導速率減緩。換言之,當路徑延長,氣流^且 ===壓=聚生成區排出較少氣體’且增加受限的容室 5 412 M 414 I:〇 衣02/、上部 406之間之部分路徑412。因此,下部路徑仙 12 201133607 傳導速率上升而上部路徑412傳導速率下降。因此 容室區域404之細轉速率時,須考量穿過兩“傳 於-實施例中,侷限環術之結構可使上 =之=可能性最小化。於一範例中,侷限環搬之結二^ Γίη二下移動偈限環4〇2時,介於侷限環402左側與^部電 側之間的長度仍舊糊,因此維持於上部路徑412中之 傳導速率以使其相對地未改變。於此類 $ 路徑414以控制整體傳導速率。 Τ 了糟由 组,严偈限環402在可用安襄點處安裝於柱塞 數量可取決於絲點數量。可同時地移動柱 (如步進式組件、_環設備等)可用來控制柱塞組42? 盆可提供—回饋設備。回饋設備可包含感測器426, S # _的容室區域404内之麼力水平資料。可將 $範至ί析用準確垂直位移設備424。若處理資料橫越門 ==2;r例中,可自動地= 及·柱塞組422中至少-種而盈須人為。 竹 使用’可使_限環402以操i電漿圍束,同時可 =方室内之所有^為= 為能將♦將白二衣疋位於先決靜止位置。先決靜止位置可 样閥45^3 ΐΐί可能性最小化之位置。於一實施例…一閥(如 才曰間=2)巧來調整魏的容线域撕内之壓力 於—貫施例中,如於圖5中所千可%此斗、杜, 有—組狹長孔之紐環402。如上Γ ^ 代性地運用具 Γ為傳¥速羊之因子。於—範例中,舰環4〇2具有四 201133607 個狹長孔(502、504、506、另 wq、 m ,, 受限的容㈣域404排料體之心 ^僅兩條可用以從 廢氣。 孔體之路徑,可用頜外四條路徑以排出 出傳控制氣體排 域4〇:排出5妙;堇可用狹長孔506及508從受限的容室區 接―之’當向下垂直移動偈限環402,可以底部 接地延伸部410阻塞狹長孔5〇2及5〇4。因此 〇 及5=路:不再可用於從受限的容室區域4〇4排出廢 者明^方方程式1之討論。然而,習知本項技藝 利用方ΓΓλίΐ?:計算傳導速率之方程式之範例。已 間的關二、L、及的 中,於下w n 來料料鱗。於一範例 甲於下之方知式2顯不另一可用來計算傳導速率之方程式範例。
5 v=V7^ 产.t再ϋ,. Γ!ί速率;K=t數;w=寬度;h=高度;v=速 度,t厗度,T=溫度;及m=氣體質量 侷二土述3明白’本發明-或多個實施例提供關於整組之 備’吾人可藉由改變路徑數量、 吾I僅i要’Si路等操控傳導速率。藉由簡化設計, 、較乂栈械兀件,整組之侷限環設備較為 了罪=修及保養整組之偈限環設備之成本較為便宜。 本上較佳ϊ實施例方面敘述本發明,仍存在有落於 Γ^ >改、茭更、及均等物。儘管於此提供多個範例, 疋些有關本發明之範例係為舉例性而非限制性者。 同樣地,標題與發明内容提供於此係方便之意,而不應將其 c=2*K*w2 *h2*~^ -丨— 14 201133607 理解為申請專利範圍之範脅。再去^ 撰寫且於此係提供方便 ③度簡化形式 本發明=及=應==巧⑦方式用以實i 有上述落於本發明真正精神及所 【圖式簡單說明】 的4*!==,=__示中 ,且其中相同 處理室内之侷限環設備之簡易剖面圖。 之單於本發明實施例中,用以執行壓力控制,將w 之早Ά之侷限環設備不同結構之簡易剖面^電水圍束 【主要元件符號說明】 102基板 104下部電極 106電漿 108上部電極 110a-110d侷限環 112a-112c 間隙 114&116 柱塞 118圍束區 120柱塞控制模組 200處理室 202整組之侷限環 2〇4受限的容室區域 206上部電極 208處理室壁 15 201133607 210底部接地延伸部 212上部路徑 214下部路徑 218間隙 222柱塞 224準確垂直位移設備 226感測器 228間隙 250狹長孔 252槽閥 300處理室 302侷限環 304受限的容室區域 306上部電極 310底部接地延伸部 312&314 路徑 318間隙 322柱塞 324準確垂直位移設備 326感測器 328間隙 330肩部特徵部 332棚架特徵部 350狹長孔 352槽閥 360間隙 362右側壁 364上部左侧壁 400處理室 402侷限環. 201133607 404受限的容室區域 406上部電極 410底部接地延伸部 412&414 路徑 418間隙 422柱塞 424準確垂直位移設備 426感測器 452槽閥 458間隙 502、504、506、508 狹長孔
Claims (1)
- 201133607 七、申請專利範圍 1. 動控制祕理_之處理室㈣以執行 一上部電極; 一下部電極; 的谷室區域内 該整組之舰環設備細㈣電賴限於該受限 及 限環設備,以調整第-氣體傳導路徑組之侷 個而執捕力㈣,其巾該第—細 該下部電極與該整組之偈限賴備之ί 了傳導路絲形成於 ,間’其中至少-部;:組 2下==頂部表面重疊,其中藉由垂直 “=了氣體傳導路徑之寬度,以於該受限的容 之處====理=;於?;5, =於,組之偈限環設備的底部絲與該 柱 室區域内 卜二斧 轨仃麼刀控制之設備,其中該整組之询限产%供 傳V路彳工之長度’以於該受關容室區域内提供壓力控制 側壁之間,4藉=:;;==;rr極右 傳導路徑之長庶,,、,认分、_^0认——广,、m亥弟二氣體 18 201133607 4. 如申請專利範圍第1項之在處理基板期間於電漿處理系統 之處理室中用以執行壓力控制之設備,其中該第一氣體傳導路徑 係形成於該整組之侷限環設備之左側壁及該上部電極之右側壁之 間,其中藉由垂直地移動該至少一柱塞,調整該第一氣體傳導路 徑之長度’以於該受限的容室區域内提供壓力控制。 5. 如申請專利範圍第1項之在處理基板期間於電漿處理系統 之處理室中用以執行壓力控制之設備,其中該第一氣體傳導路徑 係升》成於该上部電極之第一凸部及該整組之侷限環設備黛一 部之間,其中至少一部分該第二凸部與該第一凸;重1之㈡ 由垂直地移動該至少一柱塞,調整該第一氣體傳導路徑之寬度, 以於該受限的容室區域内提供壓力控制。 ’又 6.如申請專利範圍第1項之在處理基板期間於電漿處理系統 之處理室中用以執行壓力控制之設備,其中至少一部分兮上邻;^ 塞 提供壓力控制 左側土係王弟一角度,如此於該上部電極及該整組之侷限 之間形成該第-氣體傳導路徑,其巾藉由垂直地移動該至二 女一氣體傳導路徑之寬度’以於該受限的容室區域内 係由一單一環組成 7.如申請專利範圍第i項之在處理基 ,”壓力控制之設備,其中該整組 8.如^請專利範圍第!項之在處理基板期間 之處理室中用以執行壓力控制之設備,其组統 係由多個7G件組成,如此各個元件相對於彼此為不可動=。又備 電聚處理系统 9.如申請專利範圍第丨項之在處理基板期間於 19 201133607 之處理室中用以執行壓力控制之設備,其中該整組 係以介電材料製成。 以衣5又備 10.如申請專利範圍第丨項之在處理基板期間於電漿處理系統 行壓力控制之設備’其中該整組之侷限糧 ll^cr申請專利範圍第丨項之在處理基板期間於電漿處理系統 ^理室中用以執行壓力控制之設備’其中該電漿處理系'丄 私谷式耦合電漿處理系統 ’、 12ja申請專利範圍第1項之在處理基板期間於電漿處理系統 室中用以執行壓力控制之設備,更包含—自動回饋設備, 其至>、用來監控並穩定該受限的容室區域内之壓力。 η申請專利範圍帛12項之在處理基板期間於電漿處理系 1—ΓΪ室中用以執行壓力控制之設備,其中該自動回饋設備包 測器,該組感測器係用來收集關於該受限的容室區域内 壓力容積之處理資料。 “ 申1 青專利範圍帛13項之在處理基板期間於電襞處理系 ^中用以執行壓力控制之設備,其中該自動_設備包 3—準確垂直位移設備,其至少用以 從該組感測器接收該處理資料, 分析該處理資料,及 決定該整組之侷限環設備之新定位。 夕;申睛專利範圍第1項之在處理基板期間於電漿處理系統 勺+用以執行廢力控制之設備’其中該整組之揭限環設備 已3 ,、且長孔’其中該組狹長孔各者係用來提供用以從該受限 20 201133607 的容室區域排出氣體之額外路徑,i# 柱塞調整各個該狹長孔之可用性。/、τ错由垂直地移動該至少一 川.裡你处從丞板期間於電% 行壓力控制之設備,該設備包含/处糸統之處理室中用以執 一上部電極; 一下部電極; 一整組之侷限環設備’其中 組之侷限環設備係至知明繞、該下部電極及該整 的容室區域能夠於處理基板期n =、的谷室區域’其中該受限 r組之侷限環設備係心内而 閥 ’其至少用來控制該受限的容 室區域内之壓力 統之^:s^ri板期間於電聚處理系 傳藤政於媒供一 忒正侷限環設備之間,該第一氣體 二’、苐路徑,其用以從該受限的容室區域排出氣體。 统之$圍「第17奴在處理基板綱於魏處理系 行壓力控制之設備,其中-第二氣體傳導路 2*路ϋ二路徑,其用以從該受限的容室區域排出該氣 士.二申^專利範圍第16項之在處理基板期間於電漿處理系 供之处理t中用以執行壓力控制之設備,更包含一自動回饋設 绪’其至y用來監控並穩定該受關容室區域内之壓力。 20·如申請專利範圍第16項之在處理基板期間於電漿處理系 21 201133607 統之處理室中用以執行壓力控制之設備,其中該整組之侷限環設 備係由介電材料及導電材料中至少一種製成。 八、圖式: 22
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