TW201207935A - Movable ground ring for a plasma processing chamber - Google Patents

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TW201207935A TW100123141A TW100123141A TW201207935A TW 201207935 A TW201207935 A TW 201207935A TW 100123141 A TW100123141 A TW 100123141A TW 100123141 A TW100123141 A TW 100123141A TW 201207935 A TW201207935 A TW 201207935A
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Michael C Kellogg
Alexei Marakhtanov
Rajinder Dhindsa
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Lam Res Corp
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Description

201207935 案之揭示内容係併人於此作為參考。—較佳的平 ，-包，上喷淋頭電極及基板支持件的雙n; 理腔室。為了說明的目的’此處的實施例係參考 漿處理腔室來加以描述。 板i式之電 -種電漿侧用的平行板電聚處_室係於圖 紧處理腔室100包含腔室110、入口負載閘112、及選^备 載閘114 ’其進-步的細節係於共同擁有的美國專利、; 號中所描述，該案整體係併入於此作為參考。 ，24’627 …t口及f 口負載閘112及114(若有設置)包含運送裝置，用以 從晶圓供應益162運送如晶圓之基板通過腔室11〇， 容器164。負載閘泵176可在入口及出口負载間.m及J 所需之真空壓力。 如渦輪泵之真空泵172係用以維持腔室11〇中之 在電漿侧躺，腔室壓力受到控制並較佳地保持在足 漿的程度。腔室壓力過高可能不利地使_停止，而腔室壓力太 低則可忐造成電漿消失。在如平行板電漿處理腔室之中等密度電 漿處理腔室中，腔室壓力係較佳地維持在低於約2〇〇mT〇订(例如， 低於100 mTorr如20至5〇 mTorr)(此處所用的「約 1〇 之壓力。 ，_ / 為控制腔室中之壓力，可將真空泵172連接至腔室11〇之壁 中的出口 ’且可藉由閥173而節流。較佳地來說，當侧氣體流 入腔室11〇時，真空泵能維持低於200mTorr的腔室11〇中之壓力。 腔至110包含具有上電極125(如喷淋頭電極)之上電極組件 120、及基板支持件150。上電極組件120係裝設在上外殼130中。 上外威130可藉由機構132垂直移動以調整介於上電極125及基 板支持件150之間的間隙。 可將處理氣體源170連接至外殼130以運送含有一或更多氣 體的處理氣體至上電極組件120。在較佳的電漿處理腔室中，上電 極組件包含氣體分配系統，其可用以運送處理氣體至鄰近基板表 面之區域。可包含一或更多導氣環、喷射器和/或喷淋頭(如喷淋
4 S 201207935 -號電统係於共同擁有的美國專利第6,333,272 5iW ΨΜ 5 ^ 的包ί能促進處理氣體期望分佈之垂直地分隔 石U二”電極和基板支持件可由任何諸如石墨、石夕、 液體源接=呂Lit合的適當材料所形成。可將傳熱 至基板支持件= 亚且可將另一傳熱液體源連接 件:可以將基板靜電性地夾持於基板支持 ίίΞ (支持表面)上的—或更多⑽夹钳電極。基板 供電。Α板;S 源及如即匹配電路之伴隨電路(未顯示） ^οΑΊ(,ΛΛ ^」，，、、衷置之只例係於共同受讓之美國專利第 考。Α板號中揭露’這些專利係併入於此作為參 二持表面155上支持如平板或一 =持件15G較佳地在其中包含通道，用以在支持表面155 理板ϊ下與供應如氦之傳熱氣體1^在基板之電漿處 Ϊ基板上的光嶋燒。藉由引人加壓氣體至介於 ίΪΪί ί持件表面間之空間來控制基板溫度的方法係於丘同 專利第卿2號中揭露，該案之揭示内容係併= 月=至ίο離開而將基板抬離支持表面155。 ❶ ，5,423 #υ及弟5,796,066 ?虎中揭露，該等專利之揭示内容係併入 201207935 於此作為參考。 圖2顯示電容耦合電漿處理腔室2〇〇之方塊圖，以闡 的RF電流流動路徑。基板2〇6係於處理腔室2〇〇中受到:兔 ^發钱刻基板206所用之電漿，腔室2〇〇中的處理氣體受到财功 率作用。在基板處理期間，处電流可從即電源222沿 、，由RF匹配網路22〇流入處理腔室2〇〇。即電流可沿著路^ 仃進以與處理氣體耦合，而在受限腔室體積21 置於底電極204上方之基板206的電漿。 產生用以處理 _為控制電_成以及為保護處理腔室壁，可使用偈 一不範性侷限環之細節係於共同擁有之美國臨時專利二° T^65Vi'f 61/238665 ^f 61/238670 8 f 31日申凊)以及美國專利申請公報第2〇〇8/〇149596號 這些申晴案之揭示内容係併入於此作為參考。偈限環2ι 1 矽、多晶矽、碳化矽、碳化硼、陶瓷、鋁、及其類似 : 料所製成。通常可賴限環212配置賴繞 ^^ 受限腔室體積21〇之周圍。除了侷限環212外，受限腔室 之周圍也可藉由上電極2〇2、底電極綱、—或更多 貝^ 0 之絕緣環、邊緣環別及下電極支持結構Μ8戶斤界夕定。216及加 212 受 +限腔室體積21G)排出中性氣體物種，偈限環 可匕3稷數個狹缝(如狹縫226a、226b、及226c)。中性 種可在經由渦輪泵234而從處理腔室中抽出前)，從 體積至處理腔室2GG的外部區域232(外腔室體積)内至 於基板處理期間所產生的電漿應加 ^ m 嫌，樹椒^體積== “。“從受限腔宣體 場。外腔室中之KP.場的存在可= 域未=内電者==卵 在典型的處理環境中，RF電流自卵f ^成。 積210内而後流至電接地。Rp電流自受限=室體 地之流動路徑係稱為RF回流路徑。炎考工，210 =至電接 ㈣二參亏圖2，RF回流路徑2犯 201207935 可，含沿著偈限環加内側流動的处回路電流 流rT沿著侷限環212之外側流動而橋接處理腔室200之二 縣面。RF回路電流可沿著一組吊帶23〇 ^00之内 ^持結構228。’ rf回路電流可自下電極支^結^^ =極 由RF匹配網路220流回至即電源222 ° 表面經 從前述内容可見，藉由沿著路徑242行進， t中於受限腔室體積210之外侧流動。因此$接 中產生RF場。茈rp·媼夕左、首匕了在外腔至區域 理腔室200之外部區域23ff。可月匕V致未雙限電漿25〇形成於處 限電=裝C期望一種用以提供㈣回流路徑並預防激發未受 【發明内容】 =所描述為一種可移動式基板支持組 徑之固定式接地環，並對其提供RF回流^ 件上的半導體基板接受 板士持組 自底壁之内周向 環之外周，使射機德地射^^^^定直^^ 該側壁具有内表面，_表面係配置義定式接地 壁二在其下表面中具有複數個定動=地=:， 【實施方式】 式電配置成在間隙可調 'ί 5=二提供上==== 包含可 雜限％ 305包含上水平部紙、自上水平部敷之外端 201207935 的、及自垂直部獅之下端向内延伸的下水 絲姆部305c包含徑向延伸的狹缝，處理氣體及反 ϋ组件、31^f缝自電漿處理腔室排出。#可移動式基板 俨的下矣而但f如圖3A所示之上方位置時，下水平部30允之内 ^共與可移動式接地環之上端的電接觸。下水平 進盘可下表峨麵包含導電_ ’該導餘料用以增 在ΐ方接環400的電接觸。當可移動式基板支持組件310 ίί ^行支持_多動式基板支持組件310上的半導 i f電漿處理。侷限環305可在下水平部305c下方包含至少 ϋϊΐΠ ’該開縫環3〇7可相關於下水平部3〇5c旋轉及垂直 徑向延伸狹縫之氣體導流性。圖3B顯示可移動式 ΐΪίίΪΓΓπ方位置，在該位置可將半導體基板運送至 了移動式基板支持組件310之上。 m可^多，式基板支持組件310⑦含可移動式接地環_、下電極
Chuck ESrf if ^ ^ ^^^ # t (electrostatic 3ΐΓ，呈Γ具有_ ESC 312之電聚受曝表面的邊緣環 ϋ有圍繞邊緣環祀之電漿受曝表面的介電環3〇6、位於邊 /方之至少一絕緣環315、導電材料所製成的固定式接地 i\r、f士t於介電環306之下且環繞絕緣環315。可移動式接地 二二，持在可壓式柱塞35°上，該可壓式柱塞35。被支持在 地環340上。當將可移動式基板支持組件31〇移至上方 =置時，可移動式接地環400可相關於固定式接地環34()垂直移 與侷限環3G5形成電接觸。可將可移動式基板支持組件310 支持於電接地偏壓外殼360上。 固定式接地環340可包含底壁340a及自底壁340a之内周向 /一延伸的侧壁340b。側壁340b具有不大於介電環3〇6外徑之外 =。如圖3C所示，固定式接地環340之底壁34〇a較佳地包含彈 十RF回流吊帶390用之八個環向分隔的Rp回流吊帶連接部 =’該彈性RF回流吊帶390係在固定式接地環34G及可^ 接地裱400之間，該彈性rf回流吊帶39〇提供在固定式接地環 201207935 作為^回流路徑之部分的滑動RF接ί 取代吊帶390產生 支持之f陳向分隔之三個柱塞 殼，使得編肖料塞支持外 圖4A-4I顯不依據一實施 可移動式接地環·包含環狀底㈣部。 置成環繞固定式接地環34G 該内表面_係配 相關於固定式接地環34〇 ，使传可移動式接地環400可 定式瓣340之側壁外^二内表f4〇la的直徑係大於固 環戰側壁外徑=^_央忖’較佳地大於固定式接地 403(圖4C) 表® 4〇2a令具有複數個定心狹縫 地環400呈有^方/立角分隔。較佳地來說，可移動式接 狹縫403 ί沿著映心狹縫4G3。較佳地來說，定心 並具有v形剖式f也環400之中心軸的徑向線延長 之圖==顯 角度======具有咖之開口 流吊it具有複數個处回流吊帶連接部，回 電接帶連接部，並將可雜式接地環 部包含在底壁402^^3;也來說，回流吊帶連接 可銘#»卜周上的徑向向外延伸的八個凸出部4邰。 ^ 400可具有環狀凹部415，其垂直延伸至側壁 H ίϊΣί!内（圖4G)°凹部415係配置成容納财概塾。 =狀接ί=彳不具有凹部415，但側壁撕之上端包 部430，該、弯曲邻側壁401之外表面401c内以形成彎曲 〇匕s垂直延伸的薄壁部430a及可偏轉環狀 201207935 上端徑向地向外 ?與侷限環305彈性地接合。職J:: 式接地環400及侷限環3〇5 以曲^，以调即可移動 r"305 且有44^不’可移動式接地環4〇0較佳地在内表面401a中 4〇1 4-- 的水平表面娜所形她之間延伸 亩ΐ 4=中又 於圖3A-3Q之下表面中的凹部相配之垂 ί 移動式基板支持組件训在下方位置時，該可消耗 使側壁4〇1之上端與介電環3〇6分離。 外私’每一可廢式柱塞350包含外殼35卜包覆 35A人^f殼351中的彈簧偏麵銷353之帽蓋352,插銷 配置接1^部4=延伸出外殼351的上端35ia且係 展中的各個定心狹缝4〇3齡於，插 將插盤=ϊ制插鎖353往上移動之凸緣353b，且凸緣通係與 上偏壓的彈菁354接合，當可移動式接地環働之 305呈電接觸時，插銷353在基板支持組件310向 ΐί動ί疋可壓下的。當可移動式基板支持組件31。在上方位 插銷353係較佳地藉由彈菁354施載3㈣或更多的力來確 保在可移動式接地環400及侷限環3〇5之間可靠的電連接。 H 5Β所示，外殼351之上端351a包含小直徑之螺紋部， 八係，合於g]定式接地環340巾的螺紋開口内，且外殼531之較 ^直4·邛351b係谷納於固定式接地環340中的相配開口内。插銷 53上端353a較佳地可相關於外殼351之上端％la壓下至 0.5英吁。 3A、3B、4H、6A至6C所示，石英環320在其下表面 肀匕έ複數個定心凹部321。凹部321係配置成容納延伸自段差部 201207935 440的水平表面440b中之盲孔44〇h的垂直銷499，，每一垂直銷 499係位於各個定心凹部321中。 在一實施例中’如圖6A-6C所示，石英環32〇具有内徑約14 8 ^对、外徑約15.1英,寸、及高約〇3英时的矩形剖面。呈方位角 为隔120°的三個凹部321係設置於石英環32〇之下外 一I部321具有直徑約〇1英吋的半圓柱部32U。半圓柱部321& ί 石/環巧之中心軸起半徑約7.5射處。半圓柱 直立们ϋ 石央壞320之外表面上的直立部321b連接。 呈右與半圓柱部321&之直徑相等的寬度。凹部321 之之深度。凹# 321之所有邊緣較佳地具有約0_02 鋁激心叮梦=。凹部切係配置細節石英環320及較佳地由 接地環之間的熱膨祕數差異，並在石英 同心地地壤所曝露的溫度範圍内，將石英環320 Π ^地對知可移動式接地環4〇〇。 含：銘調式電漿處理腔室中處理半導體基板的方法包 板至ESC^Ht支持崎31G至下方位置、運送半導體基 ίίίΐϋ:動可移動式基板支持組件31。至上方位置、 RF 及3G4)及ESC312之間的間隙、供應 狀錐、另及下电極之至少一者以將處理氣體激發至電f 2 ίϊ裝處理(如電聚侧)半導體基板。 至上“ i間在板支持組件310自下方位置移動 侷限環305^平也環400垂直移動直到其上端與 壓下支持於固定式==〇壬^接角蜀，其後可移動式接地環· 基板支持_ 31G抵達的可駐城35G’朗可移動式 可銘叙供所需之間隙寬度的上方位置。 此等晶圓通過舰環3G5之晶圓口的需求。 電 雖然可移動ϊ不均句性及電裝無偈限。 熟悉本技術領域者職而二===: 容賴合電裝處理r室^二2 Ϊ基板支持組件及間隙可調式 悉本技術領魅二J，、體貫施例加以詳細敘述，但對於 11 201207935 況下，可作成各種變化及修改，並使用均等物。 【圖式簡單說明】 圖1顯示一示範性電漿處理腔室之示意圖。. 塊圖圖2顯示1雜合賴處舰室及其中的卵回流路徑之方 可移電聚處理腔室之 躺合電漿處理"，該不祕間隙可調式電容 之部 if®,, 動式接地環之=實施例之可移動式基板支持組件的可移 θ 32示ίΐ:移動式接地環之可壓式柱塞的剖面圖。 ® i固定式接地環中之可麗式柱塞的剖面圖。 凹部===?吻賴接地環上的具有複數個 【主要元件符號說明】 ι〇0電漿處理腔室 110 腔室 112 入口負载閘 114 出口負载閘 120 上電極組件 125 上電極 130 上外殼 132 機構 150 基板支持件
S 12 201207935 155 上表面 162 晶圓供應斋 164 晶圓容裔 170 處理氣體源 172 真空泵 173 閥 174 傳熱液體源 176 負載閘泵 200 處理腔室 202 上電極 204 底電極 206 基板 210 受限腔室體積 212 偈限環 214 邊緣環 216 絕緣環 218 絕緣環 220 RF匹配電路 222 RF電源 224 電纜 226a 狹缝 226b 狹缝 226c 狹缝 228 下電極支持結構 230 吊帶 232 外部區域 234 渴輪栗 240 路徑 242 路徑 250 未受限電漿 201207935 252 接點 300 電漿處理腔室 303 中心電極板 304 環狀外電極 305 侷限環 305a 上水平部 305b 垂直部 305c 下水平部 306 介電環 307 開缝環 310 可移動式基板支持組件 311 邊緣環 312 靜電夾頭 315 絕緣環 317 下電極 320 石英環 321 凹部 321a 半圓柱部 321b 直立部 340 固定式接地環 340a 底壁 340b 側壁 340c RF回流吊帶連接部 350 可壓式柱塞 351 外殼 351a 上端 351b 較大直徑部 352 帽蓋 353 插銷 353a 上部
14 S 201207935 353b 凸緣 354 彈簧 360 電接地偏壓外殼 390 吊帶 400. 可移動式接地環 401 側壁 401a 内表面 401b 上表面 401c 外表面 402 底壁 402a 下表面 403 狹缝 415 環狀凹部 420 環狀狹缝 430 彎曲部 430a 垂直延伸薄壁部 430b 可偏轉環狀部 440 段差部 440a 垂直表面 440b 水平表面 440h 盲孔 488 凸出部 499 垂直銷 201207935 發明專利說
※申請案號： ※申請日：> 劍p c分類：
一、 發明名稱：（中文/英文） 電漿處理腔室之可移動式接地環/ M0VABLE GR〇_
FOR A PLASMA PROCESSING CHAMBER 二、 中文發明摘要： 1 、敘述:種可移動式基板支持組件之可移動式接地環。該可移 動式接地環係配置成在間隙可調式電容耦合電漿處理腔室中緊密 可移動式基板支持組件的固定式接地環，並對該固定式接地 環提供RF回流路徑’支持於基板支持組件上的半導體基板係於該 間隙可调式電容輕合電漿處理腔室中接受電漿處理。 三、 英文發明摘要： A movable ground ring of a movable substrate support assembly is described. The movable ground ring is configured to fit around and Ci provide an RF return path to a fixed ground ring of the movable substrate support assembly in an adjustable gap capacitively-coupled plasma processing chamber wherein a semiconductor substrate supported in the substrate support assembly undergoes plasma processing. 四、 指定代表圖： (一)本案指定代表圖為：第（4A )圖。 ' (二)本代表圖之元件符號簡單說明： , 400 可移動式接地環 401 侧壁 1

Claims (1)

  1. 201207935 部0 mi專利範圍第1項之可移動式基板支持組件的可移動式接 =而其t該内表面包含—段差部，該段差部係由自=== 的垂直表面、及在_表面及該垂直表面之間延伸 的:水平表面所形成，該水平表面包含複_盲孔， 孔，用以容納與—石英環之—τ表面中 ^ j 將該側壁之該上端與該基板支持組== i ^可基板支持組 繞該ESC之—電聚受曝表面；上，其具氕 一電漿受曝表面；在該邊緣環之 二一有裱％該邊緣環之 所製成的固定式祕環，其位於該絕緣！、-導電材料 該側壁之該内表面具有大於該固絕緣環’ 0.04英吋的直徑，該可移動式 ^之一纖的外徑達 可壓式柱塞係支持於該支;;可壓式柱塞上，該 動至該半導體基板在該電漿處理二^板支持組件係移 時，該可移動式接地環可相_該1/= 處理的—上方位置 形成-電漿侷關域之—_的_侷限直移動，以與 綱賴柱塞之 屢之一插銷的一帽蓋，該“殼中之受彈菁偏 接合，該插銷包含一凸緣，接地每中的該定心狹縫之各者 緣與將該插_上偏壓之—^n繼插銷往上移動，且該凸 環的該上端與該偈限環呈電接^時 <被=鎖在該可移動式接地 201207935 ^ 申晴專利範圍第8項之基板支持組件，其中該外殼之該 二各接^於該固定式接地環中之—螺紋開口内的 I ς 4、及谷納於該固定式接地環中之—相配開σ_—較大直徑^ 卜 翻上端可 專=二 方位置，一主道鲥苴—丄 卜万位置移動至一上 面上，且賴體上表 ί理;及自該上電極向的= 下水U二3該f直部之-下端向内延伸的-下水平部，‘ =;r=r，r 基板狹 12.如申請專利範圍第^ 偈限環之該下水平部⑽^式電漿處難室’其中該 動式接地環之電接觸的—導層^表I侧叫進與該可移 漿處理腔室，其中複 間延^ 心树軸她躲雜式接地環i 杈差邛係由自該可移動式接地環之 201207935 該側壁之該上表面延伸的— 芬卢兮由主 面之間延伸的-水平表面所形成該垂直表 面中的盲孔延伸之複Ztiii環包含自該段差部之該水平表 心凹部之各者中。^ 4，该垂直銷之每一者係位於該定 二理腔室，其中-凹部中。 ㈣祕地&的_壁之-上端巾的-環狀 間隙可調式電漿處理腔室，其中該 列的狹縫及該開縫通顧下水平部之徑向延伸排 1 固7·ί式申項之間隙可調式賴處理腔室，其中該 底壁及自該底壁之-内周向上延伸的-側 ϊ且式接地環包含環向分隔的八個即回流吊帶連接 環™ 接 外殼支持 項之間隙可調式電漿處理腔室中的 19 201207935 移動該基板支持組件至該下方位置； 運送一半導體基板至該ESC上； 移動该基板支持組件至該上方位置； 供應處理氣體至該上電極及該ESC之間的該間隙； 供應RF能量至該上電極及該下電極之至少—者，以將該處理 氣體激發成電漿狀態；及 以該電漿處理該半導體基板。 20.如申請專利範圍第19項之半導體基板之處理方法，立 士持組件自該下方位置移動至該上方位置期間，該可移動^ =地=直移動制其-上端與該侷限環之該下水平部形成電ς 後’該可移動式接地環壓下支持於該固定式接地環上的兮 可堅式柱塞，直到該基板支持組件抵達該上方位置。、' μ 八、圖式： S 20 201207935 移動該基板支持組件至該下方位置； 運送一半導體基板至該ESC上； 移動该基板支持組件至該上方位置； 供應處理氣體至該上電極及該ESC之間的該間隙； 供應RF能量至該上電極及該下電極之至少—者，以將該處理 氣體激發成電漿狀態；及 以該電漿處理該半導體基板。 20.如申請專利範圍第19項之半導體基板之處理方法，立 士持組件自該下方位置移動至該上方位置期間，該可移動^ =地=直移動制其-上端與該侷限環之該下水平部形成電ς 後’該可移動式接地環壓下支持於該固定式接地環上的兮 可堅式柱塞，直到該基板支持組件抵達該上方位置。、' μ 八、圖式： S 20
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