TW201521075A - 具有可移除的本體之電漿處理室 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種用以電漿處理晶圓的裝置。提供一底板。具有一晶圓孔的一管狀腔室壁係鄰接於該底板。一底部可移除密封件在該底板與該管狀腔室壁的第一端之間提供真空密封。一頂板係鄰接於該管狀腔室壁。一頂部可移除密封件在該管狀腔室壁的第二端與該頂板之間提供真空密封。提供一垂直密封件，於該垂直密封件處，該管狀腔室壁的垂直移動允許該垂直密封件在該晶圓孔周圍產生密封。一底部對準導引件使該管狀腔室壁與該底板對準。一頂部對準導引件使該頂板與該管狀腔室壁對準。一晶圓夾頭係配置在該底板與該頂板之間。

Description

具有可移除的本體之電漿處理室
本發明係關於一種用以電漿處理半導體晶圓的腔室。
在形成半導體裝置期間，電漿處理系統被用來處理半導體晶圓。
為了達成上述內容並且依照本發明之目的，提供一種用以電漿處理晶圓的裝置。提供一底板。具有一晶圓孔的一管狀腔室壁係鄰接於該底板。一底部可移除密封件在該底板與該管狀腔室壁的第一端之間提供真空密封。一頂板係鄰接於該管狀腔室壁。一頂部可移除密封件在該管狀腔室壁的第二端與該頂板之間提供真空密封。提供一垂直密封件，於該垂直密封件處，該管狀腔室壁的垂直移動允許該垂直密封件在該晶圓孔周圍產生密封。一底部對準導引件使該管狀腔室壁與該底板對準。一頂部對準導引件使該頂板與該管狀腔室壁對準。一晶圓夾頭係配置在該底板與該頂板之間。
在本發明之另一表現形式中，提供一種用以電漿處理晶圓的裝置。提供一底板。一管狀腔室壁係鄰接於該底板。一底部可移除密封件在該底板與該管狀腔室壁的第一端之間提供真空密封。一頂板係鄰接於該管狀腔室壁。一頂部可移除密封件在該管狀腔室壁的第二端與該頂板之間提供真空密封。一晶圓夾頭係配置在該底板與該頂板之間。
以下，本發明的這些與其他特徵將更詳細地描述於本發明之詳細說明中並且與下列圖式配合。
以下將參考數個如隨附圖式所示之本發明較佳實施例來詳細說明本發明。在以下說明中，為了提供對本發明的徹底瞭解而提出許多具體細節。然而，熟習本項技藝者可明白在不具有若干或所有這些具體細節的情況下仍可實施本發明。在其他情況下，為了不使本發明產生不必要的混淆，已不詳述為人所熟知的製程步驟及/或結構。
圖1係本發明之一實施例所提供的腔室系統100之示意圖。腔室系統100包含底板104、管狀腔室壁108、以及頂板112。在本實施例中，管狀腔室壁108包含鋁材料。圖2係腔室系統100的示意橫剖面圖。底板104、管狀腔室壁108、以及頂板112界定了腔室封閉空間124。底軌道128提供了在x、y、以及z方向上管狀腔室壁108與底板104的對準。可提供其他類型的下對準導引件來替代底軌道128，以使管狀腔室壁108與底板104對準。上對準導引件132使管狀腔室壁108的頂部對準。框架136提供了對底軌道128、上對準導引件132、底板104、以及頂板112的支撐。框架136係由具有輪子174的台車170所支撐或形成其部分。輪子174允許框架136被輕易移動以進行保養。然而，在處理期間，可能會希望使腔室系統100保持固定。為了使腔室系統100保持固定，本實施例係使用升降機178將台車170舉離輪子174。升降機178能夠舉起與降下台車170。
在腔室封閉空間124內，晶圓夾頭140係位於基座144上。晶圓夾頭140較佳為靜電夾頭(ESC，electrostatic chuck)。放置分段斗罩148，以包圍晶圓夾頭140與基座144。放置分段底罩152，以覆蓋腔室封閉空間124內的底板104。
圖5係圖2中之區域5的放大圖。圖5顯示部分之頂板112以及具有兩個上部可移除密封件504之管狀腔室壁108，此等上部可移除密封件包含溝槽508以及位於溝槽508內的O形環512。對準銷516從管狀壁108的頂部伸入到對準孔520內，此對準孔係環繞著對準銷516。較佳係從管狀壁108的頂部伸出至少兩個對準銷516。在其他實施例中，對準銷516可從頂板112伸出而納入管狀腔室壁108中的對準孔520內。圖6係圖2中之區域6的放大圖。圖6顯示部分的底板104與具有兩個下部可移除密封件604之管狀腔室壁108，此下部可移除密封件包含溝槽608以及位於溝槽608內的O形環612。對準銷616從管狀壁108的底部伸入到對準孔620內，此對準孔係環繞著對準銷616。較佳係從管狀壁108的底部伸出至少兩個對準銷616。在其他實施例中，對準銷616可從底板104伸出而納入管狀腔室壁108中的對準孔620內。對準銷516、616與孔520、620提供額外的對準導引件。
圖3係經拆解之腔室系統100的剖視圖。在拆解腔室系統100時，移除頂板112。可藉由將管狀腔室壁108垂直吊起而移除管狀腔室壁108。可移除分段斗罩148以及分段底罩152。
此外，管狀腔室壁108具有晶圓孔156。上對準導引件132亦具有晶圓孔160。設置垂直密封件164，於此垂直密封件處，管狀腔室壁108相對於對準導引件132的垂直移動係在晶圓孔156、160周圍與之間形成密封，於此晶圓孔處，晶圓可在與管狀腔室壁108之垂直移動正交的方向上被運送到管狀腔室壁108內。
圖4係電漿處理系統400的示意圖，此系統係使用腔室系統100。在此示意圖中，頂板112、管狀腔室壁108、以及底板104界定了腔室系統100的腔室封閉空間124。除了具有晶圓夾頭140的腔室系統100以外，此電漿處理系統更包含氣體源/氣體供應機構430，其係透過氣體入口440而與腔室封閉空間124流體連通。氣體入口440可被設置在腔室封閉空間124中任何有利的位置，並且可採用任何注入氣體的形式。然而，氣體入口440較佳係可被設置成產生「可調整的」氣體注入分佈(profile)，此允許對腔室封閉空間124中的多個區域進行各氣體流之獨立調整。可透過壓力控制閥442與幫浦444而從腔室封閉空間124去除製程氣體以及副產物，此壓力控制閥為壓力調節器，此幫浦亦用以維持腔室封閉空間124內之特定壓力並且亦提供氣體出口。氣體源/氣體供應機構430係由控制器424所控制。
藉由匹配網路408調整的電漿電源406，將電力供應至位於電力窗(power window)412附近的TCP線圈410，以藉由提供感應耦合電力而在腔室封閉空間124內產生電漿，此電力窗412係形成在頂板112中。TCP線圈(上電源)410可被設置成在腔室封閉空間124內產生均勻的擴散分佈。例如，TCP線圈410可被設置成產生環形(toroidal)電力分佈。設置電力窗412以將TCP線圈410與腔室封閉空間124分開，並同時允許能量從TCP線圈410傳遞至腔室封閉空間124。藉由匹配網路418調整的晶圓偏壓電源416將電力提供至晶圓夾頭140，以設定基板420上的偏壓，此基板係由晶圓夾頭140所支撐。控制器424設定電漿電源406與晶圓偏壓電源416的設定值。
電漿電源406與晶圓偏壓電源416可被設置成以特定的射頻來進行操作，例如13.56 MHz、27 MHz、2 MHz、400 kHz、或其組合。為了達到期望的製程性能，電漿電源406與晶圓偏壓電源416可被適當地依照大小來加以設置，以供應一系列的功率。舉例來說，在本發明之一實施例中，電漿電源406可供應在50至5000瓦特之範圍內的功率，而晶圓偏壓電源416可供應在20至2000 V之範圍內的偏壓。此外，TCP線圈410及/或晶圓夾頭140可由兩個以上的子線圈(sub-coils)或子電極(sub-electrodes)所構成，其可由單一電源供電或由多個電源供電。操作
在本發明之一實施例的操作中，藉由首先將基板420放置在腔室封閉空間124內的晶圓夾頭140上而進行基板之處理。氣體源430透過氣體入口440將氣體提供到腔室封閉空間124內。電漿電源406透過匹配網路408與TCP線圈410來提供RF功率，以使此氣體形成電漿。晶圓偏壓電源416可透過匹配網路418而將偏壓提供在晶圓夾頭140上。執行例如蝕刻或沉積的電漿處理。移除基板420並且可處理另一個基板420。在處理若干基板之後，清理腔室系統100。
為了對腔室系統100進行清理、保養、或升級，移除頂板112。可藉由垂直吊起管狀腔室壁108而移除管狀腔室壁108。可移除分段斗罩148與分段底罩152。此拆解允許腔室系統100的所有內表面輕易地被露出以進行手工清理。被分段斗罩148與分段底罩152所覆蓋的表面可能需要極少的清理或者不需清理。若分段斗罩148或分段底罩152需要重大清理的話，則其可以乾淨的分段斗罩148及分段底罩152加以替換，且污穢的分段斗罩148與分段底罩152可在另一個地方進行清理與乾燥。
之後藉由在底板104上方放置乾淨的分段底罩152並且在基座144與晶圓夾頭140周圍放置乾淨的分段斗罩148而重組腔室系統100。將管狀腔室壁108往下放置到藉由上對準導引件132與底軌道128所導引的底板104上，而形成下部可移除密封件604。將頂板112放置在管狀腔室壁108上，而形成上部可移除密封件504。
可將額外的設備裝設或移動到適當的位置。例如，TCP線圈410與氣體入口440可安置於頂板112或與其連接。
本發明之此種實施例允許對腔室系統100進行更快速的清理。當使用腔室系統100時，較難清理與乾燥的零件可以用乾淨並經過乾燥的零件來替換，替換下來的零件則可在另一個地方進行清理與乾燥。如此可允許最短停機時間。分段斗罩148與分段底罩152組成分段襯墊。
在先前技術中，腔室較難以清理。若此種腔室夠大的話，可能需要工作者爬入腔室內，此可能會進一步污染此腔室或損壞此腔室。此外，此種處理較為困難與緩慢。再者，於腔室中進行零件乾燥會進一步增加腔室停機時間。
雖然本發明已就數個較佳實施例來進行說明，但仍存在落入本發明之範圍的變更、修改、置換、以及各種替代等效設計。吾人亦應注意到存在有許多用以實現本發明之方法與裝置的替代方式。因此，以下隨附之請求項應被理解為包含所有此種落入本發明之真實精神與範圍的變更、修改、置換、以及各種替代等效設計。
5‧‧‧區域
6‧‧‧區域
100‧‧‧腔室系統
104‧‧‧底板
108‧‧‧管狀腔室壁
112‧‧‧頂板
124‧‧‧腔室封閉空間
128‧‧‧底軌道
132‧‧‧上對準導引件
136‧‧‧框架
140‧‧‧晶圓夾頭
144‧‧‧基座
148‧‧‧分段斗罩
152‧‧‧分段底罩
156‧‧‧晶圓孔
160‧‧‧晶圓孔
164‧‧‧垂直密封件
170‧‧‧台車
174‧‧‧輪子
178‧‧‧升降機
400‧‧‧電漿處理系統
406‧‧‧電漿電源
408‧‧‧匹配網路
410‧‧‧TCP線圈
412‧‧‧電力窗
416‧‧‧晶圓偏壓電源
418‧‧‧匹配網路
420‧‧‧基板
424‧‧‧控制器
430‧‧‧氣體源/氣體供應機構
440‧‧‧氣體入口
442‧‧‧壓力控制閥
444‧‧‧幫浦
504‧‧‧上部可移除密封件
508‧‧‧溝槽
512‧‧‧O形環
516‧‧‧對準銷
520‧‧‧對準孔
604‧‧‧下部可移除密封件
608‧‧‧溝槽
612‧‧‧O形環
616‧‧‧對準銷
620‧‧‧對準孔
在隨附圖式的圖形中，係藉由範例而非藉由限制來說明本發明。在隨附圖式中，相同的參考符號係參照相似的元件，其中：
圖1係本發明之一實施例的立體圖。
圖2係圖1所示之實施例的橫剖面圖。
圖3係圖2所示之實施例的拆解圖。
圖4係使用本發明之一實施例之電漿處理系統的示意圖。
圖5係圖2所示之實施例之區域5的放大圖。
圖6係圖2所示之實施例之區域6的放大圖。
100‧‧‧腔室系統
104‧‧‧底板
108‧‧‧管狀腔室壁
112‧‧‧頂板
128‧‧‧底軌道
132‧‧‧上對準導引件
136‧‧‧框架
170‧‧‧台車
174‧‧‧輪子
178‧‧‧升降機

Claims (18)

  1. 一種用於以電漿處理晶圓的裝置，包含： 一底板； 一管狀腔室壁，具有一晶圓孔； 一底部可移除密封件，用以在該底板與該管狀腔室壁的一第一端之間提供真空密封； 一頂板； 一頂部可移除密封件，用以在該管狀壁的一第二端與該頂板之間提供真空密封； 一垂直密封件，其中該管狀壁的垂直移動允許該垂直密封件在該晶圓孔周圍產生密封； 一底部對準導引件，用以使該管狀腔室壁與該底板對準； 一頂部對準導引件，用以使該頂板與該管狀腔室壁對準；及 一晶圓夾頭，配置在該底板與該頂板之間。
  2. 一種用於以電漿處理晶圓的裝置，包含： 一底板； 一管狀腔室壁； 一底部可移除密封件，用以在該底板與該管狀腔室壁的一第一端之間提供真空密封； 一頂板； 一頂部可移除密封件，用以在該管狀壁的一第二端與該頂板之間提供真空密封；及 一晶圓夾頭，配置在該底板與該頂板之間。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之用於以電漿處理晶圓的裝置，其中該管狀壁具有一晶圓孔，且該裝置更包含一垂直密封件，其中該管狀壁的垂直移動允許該垂直密封件在該晶圓孔周圍產生密封。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之用於以電漿處理晶圓的裝置，更包含一底部對準導引件，用以使該管狀腔室壁與該底板對準。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之用於以電漿處理晶圓的裝置，更包含一頂部對準導引件，用以使該頂板與該管狀腔室壁對準。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之用於以電漿處理晶圓的裝置，其中該晶圓夾頭為一靜電夾頭。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之用於以電漿處理晶圓的裝置，其中該管狀腔室的垂直移動為該底部可移除密封件建立一密封。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之用於以電漿處理晶圓的裝置，更包含配置在該底板與該頂板之間的至少一分段襯墊。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之用於以電漿處理晶圓的裝置，其中該至少一分段襯墊包含至少一分段底板罩，以覆蓋該底板。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之用於以電漿處理晶圓的裝置，更包含用以支撐該晶圓夾頭的一基座。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之用於以電漿處理晶圓的裝置，其中該至少一分段襯墊更包含至少一分段斗罩，以覆蓋該基座。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之用於以電漿處理晶圓的裝置，其中該管狀腔室壁係由包含鋁的一材料所製成。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之用於以電漿處理晶圓的裝置，其中於該底板與該頂板之間以及該管狀腔室壁內的空間形成一腔室封閉空間，更包含： 一氣體入口，用以使氣體流入該腔室封閉空間； 一氣體出口，用以從該電漿處理室封閉空間排出氣體；及 至少一電極，用以將電力提供至該腔室封閉空間，以維持電漿。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之用於以電漿處理晶圓的裝置，更包含： 一壓力調節器，用以調節該腔室封閉空間內的壓力； 至少一RF電源，與該至少一電極電性連接； 一靜電夾頭電源，與該靜電夾頭電性連接；及 一氣體源，與該氣體入口流體連通。
  15. 如申請專利範圍第2項所述之用於以電漿處理晶圓的裝置，更包含配置在該底板與該頂板之間的至少一分段襯墊。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之用於以電漿處理晶圓的裝置，其中該至少一分段襯墊包含至少一分段底板罩，以覆蓋該底板。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之用於以電漿處理晶圓的裝置，更包含用以支撐該晶圓夾頭的一基座。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之用於以電漿處理晶圓的裝置，其中該至少一分段襯墊更包含至少一分段斗罩，以覆蓋該基座。
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