TW201802987A - 具有電漿圍束特徵的基板支撐托架 - Google Patents

具有電漿圍束特徵的基板支撐托架

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Abstract

提供了一種用於一加熱的基板支撐托架的方法及裝置。在一個實施例中，該加熱的基板支撐托架包括：一主體，包括一陶瓷材料；複數個加熱構件，封裝在該主體內。一幹耦合至該主體的一底面。複數個加熱器構件、一頂電極及一屏蔽電極安置在該主體內。該頂電極安置在該主體的一頂面附近，而該屏蔽電極安置在該主體的該底面附近。一導電桿被安置透過該幹且耦合至該頂電極。

Description

具有電漿圍束特徵的基板支撐托架
本文中所揭露的實施例大致關於具有電漿圍束特徵的基板支撐托架。
半導體處理涉及允許在基板上產生精密積體電路的許多不同的化學及物理程序。構成積體電路的材料層是由化學氣相沉積、物理氣相沉積、磊晶成長等等所產生的。使用光阻遮罩及濕或乾蝕刻技術來圖樣化材料層的某些部分。用以形成積體電路的基板可為矽、砷化鎵、磷化銦、玻璃或其他適當材料。
在製造積體電路時，電漿程序通常用於沉積或蝕刻各種材料層。電漿處理相對於熱處理提供了許多優點。例如，電漿強化的化學氣相沉積（PECVD）相較於在類同的熱程序所可能達成的，允許在較低溫下及以較高的沉積速率執行沉積程序。因此，PECVD對於具有嚴格熱預算的積體電路製造而言（例如對於非常大規模或超大規模積體電路（VLSI或ULSI）設備製造而言）是有利的。
用在這些程序中的處理腔室一般包括安置於其中以在處理期間支撐基板的基板支架或托架，及具有用於將處理氣體引進處理腔室之面板的蓮蓬頭。電漿是由兩個RF電極所產生的，其中面板用作頂電極。在某些程序中，托架可包括嵌式加熱器及嵌式金屬網以充當底電極。處理氣體流過蓮蓬頭，且電漿產生於兩個電極之間。在傳統的系統中，RF電流透過電漿從蓮蓬頭頂電極流至加熱器底電極。RF電流將經過托架中的鎳RF桿，且透過托架結構在內腔室壁中回傳回來。長的RF路徑導致RF功率損失。然而，更重要的是，長的鎳RF桿具有高電感，這造成高的底電極電勢，該高的底電極電勢反過來可能促進底腔室點亮（亦即寄生電漿產生）。
因此，存在改良電漿處理腔室中之RF回傳路徑的需要。
提供了一種用於一加熱的基板支撐托架的方法及裝置。在一個實施例中，該加熱的基板支撐托架包括：一主體，包括一陶瓷材料；複數個加熱構件，封裝在該主體內。一幹耦合至該主體的一底面。複數個加熱器構件、一頂電極及一屏蔽電極安置在該主體內。該頂電極安置在該主體的一頂面附近，而該屏蔽電極安置在該主體的該底面附近。一導電桿被安置透過該幹且耦合至該頂電極。
本揭示案的實施例參照電漿腔室而說明性地描述於下文，儘管本文中所述的實施例可用在其他腔室類型中及多重程序中。在一個實施例中，電漿腔室用在電漿強化的化學氣相沉積（PECVD）系統中。儘管示例性實施例包括兩個處理區域，設想的是，本文中所揭露的實施例可用以在具有單一處理區域或多於兩個處理區域的系統中得利。亦設想的是，本文中所揭露的實施例可用以在其他電漿腔室中得利，除其他腔室以外包括物理氣相沉積（PVD）腔室、原子層沉積（ALD）腔室、蝕刻腔室。
圖1為處理腔室100的部分橫截面圖。處理腔室100一般包括處理腔室主體102，該處理腔室主體具有定義處理區域120A及120B之對偶的腔室側壁112、底壁116及共享的內側壁101。處理區域120A-B中的各者被類似地配置，且為了簡要起見，僅將描述處理區域120B中的元件。
托架128透過通路122安置在處理區域120B中，該通路形成於處理腔室100中的底壁116中。托架128提供加熱器，該加熱器被調適為將基板（未圖示）支撐在其上表面上。托架128可包括加熱構件（例如電阻式加熱構件）以將基板溫度加熱及控制到需要的程序溫度。或者，可由遠端加熱構件（例如燈組件）加熱托架128。
托架128由凸緣133耦合至幹126。幹126將托架128耦合至電力出口或電箱103。電箱103可包括驅動系統，該驅動系統控制處理區域120B內之托架128的高度及移動。幹126亦包含電力介面以向托架128提供電力。例如，幹126可具有用於從電箱103向安置在托架128中的一或更多個加熱器提供電力的電氣介面。幹126亦可包括被調適為可分離地耦合至電箱103的基底組件129。周緣環135被圖示為在電箱103上方。在一個實施例中，周緣環135為被調適作為機械制動器或連接盤（land）的肩部，該機械制動器或連接盤被配置為提供基底組件129及電箱103的上表面之間的機械式介面。
桿130被安置透過形成於處理區域120B之底壁116中的通路124，且用以定位被安置透過托架128的基板升降銷161。基板升降銷161選擇性地將基板與托架隔開，以促進以自動機（未圖示）交換基板，該自動機用於透過基板傳輸端口160將基板傳輸進及出處理區域120B。
腔室帽104耦合至腔室主體102的頂端部分。帽104接納耦合至其的一或更多個氣體分佈系統108。氣體分佈系統108包括氣體入口通路140，該氣體入口通路透過蓮蓬頭組件142將反應物及清潔氣體供應進處理區域120B。蓮蓬頭組件142包括環狀基底板148，該環狀基底板具有相對於面板146中間地安置的阻斷板144。
射頻（RF）源165耦合至蓮蓬頭組件142。此配置稱為RF饋送路徑的頂部饋件。面板146可充當RF源165的頂電極。RF源165將蓮蓬頭組件142通電以促進在蓮蓬頭組件142的面板146及加熱的托架128之間產生電漿。在一個實施例中，RF源165可為高頻射頻（HFRF）電源，例如13.56 MHz RF產生器。在另一實施例中，RF源165可包括HFRF電源及低頻射頻（LFRF）電源，例如300kHz RF產生器。或者，RF源可耦合至處理腔室主體102的其他部分（例如托架128）以促進電漿產生。
介電絕緣體158安置在帽104及蓮蓬頭組件142之間，以防止將RF電力傳導至帽104。遮蔽環106可安置在托架128在托架128的所需高度接合基板的周邊上。
可選地，冷卻通道147形成於氣體分佈系統108的環狀基底板148中以在操作期間冷卻環狀基底板148。熱傳輸流體（例如水、乙烯二醇、氣體等等）可循環透過冷卻通道147，使得基底板148被維持在預定義的溫度下。
腔室襯墊組件127與腔室主體102的腔室側壁101、112非常緊鄰地安置在處理區域120B內，以防止將腔室側壁101、112暴露於處理區域120B內的處理環境。襯墊組件127包括周緣泵送腔125，該周緣泵送腔耦合至泵送系統164，該泵送系統被配置為從處理區域120B排出氣體及副產物及控制處理區域120B內的壓力。複數個排氣口131可形成於腔室襯墊組件127上。排氣口131被配置為以促進處理腔室100內之處理的方式允許氣體從處理區域120B流至周緣泵送腔125。
圖2為多區加熱器（亦即托架200）之一個實施例的示意頂視圖，該多區加熱器可用作圖1之處理腔室100中的托架128。托架200可具有外周邊284及中心202。托架200包括複數個區，該複數個區可被個別加熱，使得托架200之各區的溫度可被獨立控制。在一個實施例中，可依需要針對溫度度量個別監控及/或調整托架200的多個加熱區，以獲取需要的溫度分佈。
形成於托架200中之區的數量可依需要而變化。在圖2中所描繪的實施例中，托架200具有六個區，例如內區210、中間區220及外區280，外區280更被分成四個外區230、240、250、260。在一個實施例中，區210、220及280中的各者為同心的。作為一實例，內區210可包括從托架200的中心202延伸之從約0到約85毫米（mm）的內半徑204。中間區220可包括裡半徑，該裡半徑實質上與內區210的內半徑204類似，例如約從0至約85毫米。中間區220可從內半徑204延伸至約123 mm的外半徑206。外區280可包括實質上與中間區220的外半徑206相同的內周邊。外區280可從外半徑206延伸至約150 mm或更大的外周邊半徑208，例如約170 mm，例如約165 mm。
儘管托架200的外區280被圖示為分成四個外區230、240、250、260，區的數量可大或小於四。在一個實施例中，托架200具有四個外區230、240、250、260。因此，使得托架200成為六加熱器區托架。外區230、240、250、260可被調整形狀為環狀區段，且被分佈在內區210及中間區220周圍。四個外區230、240、250、260中的各者可實質上在形狀及尺寸上彼此類似。或者，四個外區230、240、250、260中的各者的形狀尺寸可被配置為與腔室100之處理環境中的不對稱對準。或者，四個外區230、240、250、260在形狀上可為圓形，且從中間區220向外周邊284同心地佈置。
為了控制托架200之各區210、220、230、240、250、260中的溫度，各區與一或更多個可獨立控制的加熱器相關聯。於下文進一步論述可獨立控制的加熱器。
圖3為接地之一個實施例的示意側視圖，該接地可用在圖1之電漿系統中的托架中。接地可適用於包含RF能量或允許RF能量穿過該接地。接地可為導電板、網或其他合適電極的形式，於下文中稱為接地網320。接地網320可安置在托128內的各種位置下，且將參照以下圖式來論述接地網320的若干示例性位置。接地額外具有接地塊331。接地塊331可耦合至直接接地，或透過RF源165的RF匹配來耦合至接地。接地塊331、接地網320可以鋁、鉬、鎢或其他適當導電的材料形成。
接地網320可藉由接地管375耦合至接地塊331。或者，接地網320可具有複數個傳導線，例如安置在接地塊331及接地網320之間的第一傳導線370及第二傳導線371。接地網320可包括用於允許RF傳導桿372穿過接地網320的通路。接地管375、傳導線370、371及RF傳導桿372可以鋁、鈦、鎳或其他適當導電的材料形成，且將接地網320電耦合至接地塊331。接地管375在形狀上可為具有內中空部分的圓柱形，腔室元件（例如RF陽極、陰極、加熱器電源、冷卻線路等等）可穿過該內中空部分。傳導線370可以圍繞上述腔室元件的方式類似地佈置。
圖4A為依據一個實施例之多區加熱器（亦即托架128）的橫截面示意圖，該多區加熱器可用在圖1的電漿系統中。圖4A中所繪示的托架128具有底部RF饋件。然而，應理解的是，可針對頂部RF饋件托架128輕易地重新配置，而頂及底部RF饋件之間的差異繪示於圖6及7中。托架128具有介電主體415。介電主體415可以陶瓷材料（例如AlN或其他合適的陶瓷）形成。介電主體415具有頂面482，該頂面被配置為將基板支撐在其上。介電主體415具有與頂面482相對的底面484。托架128包括附接至介電主體415之底面484的幹126。幹126被配置為管狀構件，例如中空介電軸417。幹126將托架128耦合至處理腔室100。
托架128被配置為多區加熱器，具有中心加熱器400A、中間加熱器400B及一或更多個外加熱器（說明性地在圖4A中繪示為400C-F）。中心加熱器400A、中間加熱器400B及外加熱器400C-F可用以提供托架128內的多個獨立控制的加熱區。例如，托架128可包括被配置為具有中心加熱器400A的中心區、被配置為具有中間加熱器400B的中間區及被配置為具有外加熱器400C-F的一或更多個外區，使得各加熱器與托架的加熱區（例如圖2中所示之托架200的區210、220、230、240、250、260）對準且定義該等加熱區。
介電主體415亦可在其中包括電極410，以供在托架128上方的相鄰處理區域中進行電漿產生時使用。電極410可為嵌在托架128的介電主體415中的導電板或網材料。同樣地，加熱器400A、400B、400C-F中的各者可為導線或嵌在托架128之介電主體415中的其他導電體。介電主體415可額外包括接地網320。接地網320可提供加熱器400A-F的接地罩。
可透過幹126提供加熱器400A、400B、400C-F的電導線（例如導線）以及電極410及接地網320。溫度監控設備（未圖示）（例如可撓的熱電耦）可路由透過幹126至介電主體415，以監控托架128的各種區。電源464可透過濾波器462耦合至電導線。電源464可向托架128提供交流電。濾波器462可為用於過濾來自電源464之腔室100中的RF頻率的單一頻率（例如約13.56 MHz）或其他合適的濾波器。可以光通訊控制加熱器400A-F以防止RF電力透過光連接而洩出及損傷腔室100外面的裝備。
接地網320用以減少或防止寄生電漿在托架128的底面484下方形成。接地管375亦可被配置為沿托架128的幹126抑制寄生電漿形成。例如，電漿產生時所使用的電極410可具有在幹126中心的電源導線412。RF電源導線412延伸透過腔室的接地塊331而透過匹配電路414來到RF電源416。電源416可提供用於驅動電漿的直流電。接地網320提供接地板，且將電源416及電極410與托架128之底面484下方之腔室100的部分隔離，藉此減少托架128下方之電漿形成的電勢，該電勢可能對於腔室元件造成不想要的沉積或損傷。
RF電源導線412安置在接地管375之間以防止耦合至與托架128的幹126相鄰的電漿。電導線額外包括複數個加熱器電力供應線路450A-F及加熱器電力回傳線路451A-F。加熱器電力線路450A-F提供來自電源464的電力以供加熱區中的一或更多者中的托架128。例如，加熱器電力供應線路450A及加熱器電力回傳線路451A（統稱加熱器傳導線路450、451）將中心加熱器400A連接至電源464。同樣地，加熱器電力供應線路450B、450C-F及加熱器電力回傳線路451B、451C-F可向中間加熱器400B及外加熱器400C-F提供來自電源464的電力。傳導線370或接地管375可安置在RF電源導線412（例如圖3中所繪示的桿372）及加熱器電力線路450A-F兩者之間。因此，加熱器電力線路陰極450A-F可與RF電源導線412隔離。
用以製造先進圖樣薄膜（APF）的許多材料對於基板的溫度分佈是非常敏感的，且來自需要的造成溫度分佈的偏差可能造成沉積的薄膜之屬性及效能的歪斜及其他不均勻性。為了強化溫度分佈的控制，托架128可被配置為具有六或更多個加熱器400A-F，各加熱器關聯且定義托架168的各別的加熱區，以針對托架128的頂面482提供高度彈性且可調的溫度分佈控制，且因此允許卓越地控制跨基板的程序結果，藉此控制程序歪斜。接地網320以及接地管375提供接地罩以屏蔽RF能量及圍束基板平面上方的電漿，實質上沿托架128的底面484及相鄰的幹126防止了寄生電漿形成。
圖4B為依據第二實施例之多區加熱器（亦即托架128）的橫截面示意圖，該多區加熱器可用在圖1的電漿系統中。托架128被配置為具有安置在介電主體415中的第一區加熱器401A、第二區加熱器401B及第三區加熱器401C-F。托架128額外具有電耦合至介電主體415中之電極310的RF管413（安置在幹126中）。接地管375及接地網320亦安置在托架128中。可光學地控制加熱器401A-F。溫度探針（未圖示）亦可安置在介電主體415中以提供反饋以供控制加熱器401A-F。
第一區加熱器401A被配置為向托架128的整個頂面482提供加熱源。第一區加熱器401A可用以將托架從約室溫或室溫以下加熱至約攝氏400°或更多，例如攝氏450°。第一區加熱器401A可為電阻式加熱器。第一區加熱器401A的電阻可為取決於溫度的，且隨著溫度增加而增加。第一區加熱器401A可具有大於約2 Ω（歐姆）的電阻，例如在約6 Ω至約7 Ω之間。電源464透過電源導線452A、453A而耦合以將第一區加熱器401A通電。例如，電源464可向第一區加熱器401A中的電阻提供208伏特以產生熱。
第二區加熱器401B與介電主體415中的第一區加熱器401A隔開。在一個實施例中，第二區加熱器401B被隔在第一區加熱器401A上方。第二區加熱器401B可為電阻加熱器，且具有大於約2 Ω（歐姆）的電阻，例如在約5 Ω至約6 Ω之間。第二區加熱器401B可以一方式延伸自及透過介電主體415，使得從第二區加熱器401B提供的熱沿托架128的整個頂面482傳輸。電源464透過電源導線452B、453B而耦合以將第二區加熱器401B通電。電源464可向第二區加熱器401B中的電阻提供208伏特以產生額外的熱，以將介電主體415的溫度升高至攝氏450°以上，例如攝氏550°或更多。第二區加熱器401B可在第一區加熱器401A或介電主體415達到預定溫度之後開始運作。例如，第二區加熱器401B可在介電主體415達到大於約攝氏400°或更多的溫度（例如攝氏450°）之後開啟。
第三區加熱器401C-F與介電主體415中的第二區加熱器401B隔開，例如隔在第一及第二區加熱器401A、401B上方。第三區加熱器401C-F可實質上與圖4A中的外加熱器400C-F類似，且被配置為在圖2中所描繪之介電主體415的四個外區230、240、250、260中運作。第三區加熱器401C-F可為電阻加熱器，且具有大於約2 Ω（歐姆）的電阻，例如在約5 Ω至約6 Ω之間。第三區加熱器401C-F在介電主體415的周邊上運作，且可調諧托架128之頂面482的溫度分佈。電源464透過電源導線452C-F、453C-F而耦合以將第二區加熱器401B通電。電源464可向第三區加熱器401C-F中的電阻提供208伏特以產生額外的熱，以調整介電主體415之頂面482的溫度分佈。加熱器401A-F的運作有利地利用較少的電力來加熱托架的頂面482。
RF電源導線412（耦合至電極310）被縮短了，且不延伸透過幹126。RF管413耦合至RF電源導線412。例如，RF管413可藉由硬焊、焊接、壓接及3D列印或透過其他適當導電的技術耦合至RF電源導線412。RF管413可形成自鋁、不銹鋼、鎳或其他適當導電的材料，且將電極310電耦合至RF電源416。
RF管413在形狀上可為圓柱形的。RF管413具有內區域431及外區域432。腔室元件、電源導線452A-F、453A-F等等可在從RF管413向腔室元件進行最小RF能量傳導的情況下穿過RF管413的內區域431。RF管413的外區域431可以接地管475為界。安置在電源導線452A-F、453A-F附近的RF管413防止加熱器401A-F及它們各別的電源導線452A-F、453A-F變成RF天線。接地管475防止來自RF管413的RF能量點燃與幹相鄰之托架外面的電漿。有利地，RF管413在最小寄生功率損失的情況下針對RF能量提供短的傳導路徑，同時防止加熱器變成RF天線及點燃與托架128相鄰的電漿。
圖5為多區加熱器托架128（繪示於圖2及4中）之一個實施例的橫截面示意圖，該多區加熱器托架具有較傳統系統中所使用的為短的RF桿512。RF桿512可形成自鎳或其他適當導電的材料。RF桿512具有末端514。可選電容540可安置在RF桿512的末端514附近或處。電容540可替代性地定位在不同位置下。電容540用以與加熱器電感有效地產生共振以最小化基板處的電勢因此形成虛接地以供減少底部寄生電漿。
RF電流從蓮蓬頭頂電極（亦即圖1中的面板146）向安置在托架128中的電極510流過電漿。RF電流將從電極510通向RF桿512。RF桿512將RF能量傳回RF陽極（亦即腔室側壁112、襯墊組件127或接地）。RF能量可從RF桿512穿過托架伸縮囊、接地片或其他導電路徑到達RF陽極。其為長的RF路徑，導致RF功率損失、與不同RF頻率相關聯的傳導線路損耗。長的傳統RF桿在高頻RF電漿中形成高電感，這造成導致底部腔室點亮及寄生電漿產生的高的底部電極電勢。RF桿512相較於較長的傳統RF桿被縮短了。例如，RF桿512可被縮短至傳統RF桿之長度的約1/2至約1/3之間。例如，RF桿512可具有約2吋及約5吋之間的長度，例如約2.85吋。縮短RF桿512的效果是，相較於傳統的RF桿戲劇性地減少了RF桿512的阻抗。例如，RF桿512的阻抗可為約3歐姆（Ω）至約7.5 Ω，例如約4.5 Ω。接地網320的電勢可被控制為具有非常低的電勢，這針對腔室100的底部產生了虛接地。幹126可被額外冷卻以允許在高溫應用期間由O形環進行真空密封。
圖6為具有頂部RF饋送路徑之多區加熱器之一個實施例的橫截面示意圖。腔室600繪示頂部RF饋送路徑。在RF電路中，蓮蓬頭組件142是熱點（hot）（亦即陰極），而電極510是接地（亦即陽極）。托架128被提供在處理腔室600中。處理腔室600可實質上在用途及配置上與腔室100類似或甚至相同。托架128被提供為具有接地蓋626。托架128可可選地具有電漿屏624。在存在電漿屏624的實施例中，間隙625可形成在電漿屏624及腔室側壁112之間。電漿611可被圍束在安置在托架128上的基板618上方以供處理基板618。
電漿屏624具有開口或孔洞，該等開口或孔洞允許處理氣體供應同時提供RF接地路徑流以防止電漿穿透至底部腔室環境650。其結果是，電漿611被圍束於基板618的頂部且改良了基板618之位準上方的薄膜沉積。電漿屏624可以與下文論述的接地蓋626類似的材料（例如Al）形成以提供導電性。電漿屏624可電耦合至腔室陽極，例如接地蓋626或腔室側壁112。電漿屏624可以接地板或由其他合適的技術（例如將間隙625最小化至約零）來電耦合至腔室側壁112。在一個實施例中，電漿屏距腔室側壁112約10密耳（mil）。在另一實施例中，電漿屏624觸碰腔室側壁112，亦即間隙為0.0密耳。
接地蓋626藉由產生短的RF流動路徑來最佳化回傳的RF流。接地蓋626將嵌式RF電極510與處理腔室600的底部腔室環境650屏蔽。接地蓋626為覆蓋陶瓷加熱器（亦即托架128）的導電罩。接地蓋626可以不銹鋼、鋁、導電陶瓷（像是碳化矽（SiC））或適用於高溫的其他導電材料形成。接地蓋626在RF回傳迴路的情況下充當RF接地。接地蓋626可額外連接至電漿屏624，相較於路由透過托架及處理腔室的底部而言形成有益地短的RF流動路徑。
接地蓋626可形成自適用於高溫環境中的厚的Al層。此外，接地蓋626可可選地具有嵌在其中的冷卻劑通道（未圖示）。或者，接地蓋626可形成自適用於非常高溫中的碳化矽（SiC）（非常導電的陶瓷）。在某些實施例中，接地蓋626的表面可塗以高氟耐腐蝕材料，像是釔鋁石榴石（YAG）、氧化鋁/矽/鎂/釔（AsMy）等等。接地蓋626可觸碰托架128或在其間具有小的間隙，例如約5密耳至約30密耳。在接地蓋626及托架128之間維持實質小的間隙防止間隙裡面的電漿產生。在一個實施例中，整體底部加熱器表面塗以金屬層，例如鎳。有利地，接地蓋626提供短的RF回傳路徑，且實質上消除了底部及側寄生電漿兩者。與接地蓋626結合使用的電漿屏624進一步縮短了RF回傳路徑，且將電漿圍束在托架128上方。
圖7為具有底部RF饋送路徑之多區加熱器之一個實施例的橫截面示意圖。腔室700實質上與腔室600類似，除了RF饋送位置以外。腔室700繪示頂部RF饋送路徑。托架128中的電極410由電源導線412耦合透過匹配電路414到達RF電源416。電極410向電漿611提供RF能量以供維持電漿611。從電極410處的陰極透過電漿611到蓮蓬頭組件142處的陽極形成RF電路。在RF電路中，蓮蓬頭組件142為接地（亦即陽極），而電極410為RF熱點（亦即陰極）。圖7的RF電路是圖6中所揭露之RF電路的倒轉。
托架128可在其他方面類似地被配置為具有接地蓋626及電漿屏624。電漿屏624將電漿維持在托架128上方。接地蓋626防止來自電源導線412及電極410的RF能量點燃與幹126相鄰的氣體及形成寄生電漿。圖6及7繪示以有成本效益的方式有利地抑制寄生電漿之形成的實施例，該方式並不涉及添加（亦即改變）托架128之介電主體415中的接地。
圖8A-8D繪示頂電極多區加熱器托架的各種實施例。圖8A繪示具有嵌在托架128A中之電極510的頂部受驅動RF電路。電極510由接地桿512直接耦合至接地塊331。圖8B繪示具有嵌在托架128B中之電極510的頂部受驅動RF電路。電極510耦合至接地桿512，該接地桿具有電容540以供變化阻抗。其他電路構件（例如電感）可放置在電極510及接地之間以供控制阻抗以調諧電極510的效能。圖8C繪示具有嵌在托架128C中之電極410的底部受驅動RF電路。圖8D繪示具有嵌在托架128D中之電極510的頂部受驅動RF電路。電極510具有桿512，該桿穿過接地塊331。第二RF接地網320嵌在托架128D中。終端可被焊進第二RF接地網320。安置在幹126中的中空套管812可連接至第二RF接地網320。套管812可形成自鋁（Al）或其他合適的導電材料。套管812圍繞RF桿512，且因此將屏蔽高壓RF應用中的電場。如此，可實質防止寄生電漿形成在幹126周圍。此外，接地管375在不連接至接地網320的情況下從接地塊332延伸。此配置允許將沿幹126的接地與耦合至桿512或加熱器傳導線路450、451的RF能量進一步隔離。
可關聯於圖9到11中所揭露之用於屏蔽的配置來進一步論述托架128A-128D的益處及運作。圖9為具有底部網RF路徑之多區加熱器之一個實施例的橫截面示意圖。圖10為多區加熱器之又另一實施例的橫截面示意圖，該多區加熱器具有底部網RF路徑的第二實施例。圖11為多區加熱器之又另一實施例的橫截面示意圖，該多區加熱器具有底部網RF路徑的第三實施例。圖9到圖11繪示包含RF傳導線路結構及由接地網320所提供之底部罩之替代實施例的托架928、1028、1128（亦即加熱器）。托架928、1028、1128具有複數個加熱器400且此外還配備有電極410。在一個實施例中，是針對9個加熱區而配置加熱器400，如圖2及4中所繪示。然而，應理解的是，加熱器400的配置可具有一個加熱構件、兩個加熱構件或多個加熱構件。這些配置導致了允許高度彈性的溫度控制的單區加熱器、雙區加熱器及多區加熱器。並且，以RF可為頂部驅動或底部驅動的方式繪示托架928、1028、1128。因此，儘管實施例的論述是針對底部驅動的RF，圖9-11中所揭露的實施例同等適用於頂部或底部驅動的RF電漿系統兩者。
以下論述是針對圖9中所示的托架928。托架928具有第二層的金屬網920。金屬網920安置在托架928之介電主體415之加熱器400及電極410之間。金屬網920具有傳導線路970、971。傳導線路970、971可為連接至金屬網920的金屬套管（例如導電圓柱）。傳導線路970、971安置在RF電源導線412及加熱器陽極451及陰極450之間。金屬套管（亦即傳導線路970、971）可圍繞RF電源導線412。在金屬網920上方，電極410（第一層的金屬網）充當RF熱點。此雙層的RF網（金屬網920及電極410）形成RF訊號的傳導線路結構。傳導線路的長度可用以調整基板處的電壓駐波比（VSWR）及/或電勢。傳導線路970、971充當RF接地罩以有利地控制與幹126相鄰的寄生電漿形成。
以下論述是針對圖10中所示的托架1028。托架1028具有第二層的金屬網1020。金屬網1020具有傳導線路1070、1071。金屬網1020安置在托架1028之介電主體415的加熱器400及電極410兩者下方。此金屬網1020可燒結在介電主體415的底部中。傳導線路1070、1071可為連接至金屬網1020的金屬套管（例如導電圓柱）。傳導線路1070、1071安置RF電源導線412及加熱器陽極451及陰極450（亦即加熱器傳導線路）兩者外面。金屬套管（亦即傳導線路1070、1071）可圍繞RF電源導線412及加熱器陽極451及陰極450兩者。因此，來自RF電源導線412及電極410的RF能量由金屬網1020及傳導線路1070、1071兩者所包含。此外，將RF能量耦合至加熱器陽極451及陰極450以及加熱器400的任何耦合行為被包含在金屬網1020及傳導線路1070、1071。此配置允許傳導線路的長度可用以調整基板處的電壓駐波比及/或電勢同時防止寄生電漿。
以下論述是針對圖11中所示的托架1128。托架1128具有第二層的金屬網1120。金屬網1120具有傳導線路1170、1171。金屬網1120安置在托架1128之介電主體415的加熱器400及電極410兩者下方。傳導線路1170、1171可為連接至金屬網1120的金屬套管（例如導電圓柱）。傳導線路1170、1171安置在RF電源導線412及加熱器陽極451及陰極450之間。金屬套管（亦即傳導線路1170、1171）可圍繞RF電源導線412且防止RF電源導線412與加熱器陽極451及陰極450耦合或在幹126附近形成寄生電漿。RF能量由金屬網1020及傳導線路1070、1071兩者所包含。再次地，傳導線路的長度可用以調整基板處的電壓駐波比及/或電勢同時防止寄生電漿。此外，製造了可用於加熱器400控制器佈線的空間。
本文中所揭露的實施例揭露了用以將RF電漿圍束在處理腔室（例如PECVD腔室）中之基板上方的方法及裝置。該裝置包括加熱器托架及其允許最佳化RF效能及RF一致性的RF罩配置及RF回傳迴路。在某些實施例中，RF電流透過電漿從蓮蓬頭頂電極流至加熱器底電極，其中底電極耦合至縮短的鎳RF桿以完成RF電路且在內腔室壁中將RF回傳回來。所揭露之用於縮短RF接地路徑的技術（例如短的RF桿、導電塗層、電漿罩）實質上防止了RF功率損失。此外，所揭露的技術形成較低的底電極電勢，防止了底部腔室點亮及寄生電漿產生。因此，方法及裝置將電漿圍束在面板及基板之間，消除了底部的寄生電漿。
儘管以上所述是針對本揭示案的實施例，可自行設計本揭示案之其他的及進一步的實施例而不脫離本揭示案的基本範圍，且本揭示案的範圍是由隨後的請求項所決定的。
100‧‧‧腔室
101‧‧‧腔室側壁
102‧‧‧腔室主體
103‧‧‧電箱
104‧‧‧腔室帽
106‧‧‧遮蔽環
108‧‧‧氣體分佈系統
112‧‧‧腔室側壁
116‧‧‧底壁
120A‧‧‧處理區域
120B‧‧‧處理區域
122‧‧‧通路
124‧‧‧通路
125‧‧‧周緣泵送腔
126‧‧‧幹
127‧‧‧腔室襯墊組件
128A‧‧‧托架
128B‧‧‧托架
128C‧‧‧托架
128D‧‧‧托架
128‧‧‧托架
129‧‧‧基底組件
130‧‧‧桿
131‧‧‧排氣口
133‧‧‧凸緣
135‧‧‧周緣環
140‧‧‧氣體入口通路
142‧‧‧蓮蓬頭組件
144‧‧‧阻斷板
146‧‧‧面板
147‧‧‧冷卻通道
148‧‧‧基底板
158‧‧‧介電絕緣體
160‧‧‧端口
161‧‧‧基板升降銷
164‧‧‧泵送系統
165‧‧‧RF源
168‧‧‧托架
200‧‧‧托架
202‧‧‧中心
204‧‧‧內半徑
206‧‧‧外半徑
208‧‧‧外周邊半徑
210‧‧‧內區
220‧‧‧中間區
230‧‧‧外區
240‧‧‧外區
250‧‧‧外區
260‧‧‧外區
280‧‧‧外區
284‧‧‧外周邊
310‧‧‧電極
320‧‧‧接地網
331‧‧‧接地塊
332‧‧‧接地塊
370‧‧‧第一傳導線
371‧‧‧第二傳導線
372‧‧‧RF傳導桿
375‧‧‧接地管
400A‧‧‧中心加熱器
400B‧‧‧加熱器
400C‧‧‧加熱器
400‧‧‧加熱器
401A‧‧‧第一區加熱器
401B‧‧‧第二區加熱器
401C‧‧‧第三區加熱器
410‧‧‧電極
412‧‧‧電源導線
413‧‧‧RF管
414‧‧‧匹配電路
415‧‧‧介電主體
416‧‧‧RF電源
417‧‧‧中空介電軸
431‧‧‧內區域
432‧‧‧外區域
450A‧‧‧加熱器電力線路
450B‧‧‧加熱器電力供應線路
450C‧‧‧加熱器電力供應線路
450‧‧‧加熱器傳導線路
451A‧‧‧加熱器電力回傳線路
451B‧‧‧加熱器電力回傳線路
451C‧‧‧加熱器電力回傳線路
451‧‧‧加熱器傳導線路
452A‧‧‧電源導線
452B‧‧‧電源導線
452C‧‧‧電源導線
453A‧‧‧電源導線
453B‧‧‧電源導線
462‧‧‧濾波器
464‧‧‧電源
475‧‧‧接地管
482‧‧‧頂面
484‧‧‧底面
510‧‧‧RF電極
512‧‧‧接地桿
514‧‧‧末端
540‧‧‧電容
600‧‧‧處理腔室
611‧‧‧電漿
618‧‧‧基板
624‧‧‧電漿屏
625‧‧‧間隙
626‧‧‧接地蓋
650‧‧‧底部腔室環境
700‧‧‧腔室
812‧‧‧套管
920‧‧‧金屬網
928‧‧‧托架
970‧‧‧傳導線路
971‧‧‧傳導線路
1020‧‧‧金屬網
1028‧‧‧托架
1070‧‧‧傳導線路
1071‧‧‧傳導線路
1120‧‧‧金屬網
1128‧‧‧托架
1170‧‧‧傳導線路
1171‧‧‧傳導線路
可藉由參照實施例來獲得可詳細瞭解本揭示案的以上所載特徵的方式以及更具體的說明（簡短概述於上文），該等實施例的某些部分繪示於隨附的繪圖中。然而，要注意的是，隨附繪圖僅繪示一般實施例，且因此不要被視為其範圍的限制，因為本文中所揭露的實施例可接納其他同等有效的實施例。
圖1為電漿系統之一個實施例的部分橫截面圖。
圖2為多區加熱器之一個實施例的示意頂視圖，該多區加熱器可用作圖1之電漿系統中的托架。
圖3為接地之一個實施例的示意側視圖，該接地可用在圖1之電漿系統中的托架中。
圖4A為多區加熱器之一個實施例的橫截面示意圖，該多區加熱器可用在圖1的電漿系統中。
圖4B為多區加熱器之第二實施例的橫截面示意圖，該多區加熱器可用在圖1的電漿系統中。
圖5為多區加熱器之一個實施例的橫截面示意圖，該多區加熱器具有用於電漿系統的縮短的RF桿，該電漿系統具有頂部RF饋件。
圖6為具有頂部RF饋送路徑之多區加熱器之一個實施例的橫截面示意圖。
圖7為具有底部RF饋送路徑之多區加熱器之一個實施例的橫截面示意圖。
圖8A-8D繪示頂電極多區加熱器的各種實施例。
圖9為具有底部網RF路徑之多區加熱器之一個實施例的橫截面示意圖。
圖10為多區加熱器之又另一實施例的橫截面示意圖，該多區加熱器具有底部網RF路徑的第二實施例。
圖11為多區加熱器之又另一實施例的橫截面示意圖，該多區加熱器具有底部網RF路徑的第三實施例。
為了促進瞭解，已使用了相同參考標號（於可能處）以指定普遍用於該等圖式的相同構件。可以預期的是，於一個實施例中所揭露的構件可有益地利用在其他實施例上而不用特別記載。
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200‧‧‧托架
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280‧‧‧外區
284‧‧‧外周邊

Claims (20)

  1. 一種基板支撐托架，包括： 一陶瓷主體，具有一頂面及一底面； 一幹，耦合至該主體的該底面； 一頂電極，安置在該主體內，該頂電極安置在該主體的該頂面附近； 一屏蔽電極，安置在該主體內，該屏蔽電極安置在該主體的該底面附近； 一導電桿，被安置透過該幹且耦合至該頂電極；及 複數個加熱器構件，安置在該主體內。
  2. 如請求項1所述之基板支撐托架，更包括： 一接地網，安置在該主體內，該接地網安置在該主體的該底面附近；及 一接地管，被安置透過該幹且耦合至該接地網，該接地管具有一內中空部分。
  3. 如請求項2所述之基板支撐托架，其中該導電桿被安置透過該接地管的該內中空部分。
  4. 如請求項2所述之基板支撐托架，更包括： 加熱器電力供應線路，耦合至該等加熱器構件，其中該等加熱器電力線路被安置透過該幹。
  5. 如請求項4所述之基板支撐托架，其中該加熱器電力供應線路被安置透過該接地管的該內中空部分。
  6. 如請求項4所述之基板支撐托架，其中該加熱器電力供應線路被安置在該接地管的該內中空部分外面。
  7. 如請求項4所述之基板支撐托架，其中該桿為具有一圓柱形形狀的一RF管。
  8. 如請求項7所述之基板支撐托架，其中該加熱器電力供應線路被安置在該RF管裡面。
  9. 如請求項1所述之基板支撐托架，其中該桿具有安置在與該頂電極相對之一末端處的一電容。
  10. 如請求項9所述之基板支撐托架，其中該桿透過該電容耦合至一接地，其中該電容被配置為用於變化該桿的阻抗。
  11. 一種半導體處理腔室，包括： 一主體，具有側壁、一帽及一底部，其中該等側壁、帽及底部定義一內部處理環境； 一蓮蓬頭組件，具有一面板，該面板向一RF源提供一陰極；及 一托架，安置在該處理環境中，該托架包括： 一幹； 一主體，包括一陶瓷材料，該主體具有一頂面及一底面，其中該底面耦合至該幹； 一電極，封裝在該主體內，該電極安置在該頂面附近，且具有被安置透過該幹的一中心電極； 複數個加熱器構件，封裝在該主體內，該複數個加熱器構件具有被安置透過該幹的加熱器電極；及 一底部網，封裝在該主體內，其中該中心電極安置在該底部網的一傳導及回傳電極之間。
  12. 如請求項11所述之半導體處理腔室，更包括： 一接地管，被安置透過該幹且耦合至該底部網，該接地管具有一內中空部分，其中該中心電極被安置透過該內中空部分。
  13. 如請求項12所述之基板支撐托架，其中該等加熱器電極被安置透過該接地管的該內中空部分。
  14. 如請求項12所述之基板支撐托架，其中該等加熱器電極被安置在該接地管的該內中空部分外面。
  15. 如請求項12所述之半導體處理腔室，其中該中心電極為具有一圓柱形形狀的一RF管。
  16. 如請求項15所述之半導體處理腔室，其中該加熱器電力供應線路被安置在該RF管裡面。
  17. 如請求項15所述之半導體處理腔室，其中該加熱器電力供應線路被安置在該RF管外面。
  18. 如請求項11所述之半導體處理腔室，其中該中心電極具有一電容，該電容安置在與該電極相對的一末端處而形成一虛接地。
  19. 如請求項18所述之半導體處理腔室，其中該中心電極透過該電容耦合至一接地桿，其中該電容被配置為用於變化該中心電極的阻抗。
  20. 一種基板支撐托架，包括： 一陶瓷主體，具有一頂面及一底面； 一幹，耦合至該主體的該底面； 一頂電極，安置在該主體內，該頂電極安置在該主體的該頂面附近； 複數個加熱器構件，安置在該頂電極之間的該主體內； 一屏蔽電極，安置在該主體內，該屏蔽電極安置在該主體的該底面附近； 一接地管，安置在該幹中且耦合至該屏蔽電極，其中該接地管在形狀上為一圓柱體； 複數個加熱器傳導線路，耦合至該複數個加熱器構件且安置在該接地管的該圓柱體內； 一RF管，安置在該幹中的該接地管內，且電耦合至該頂電極，其中該RF管子在形狀上是圓柱形的，且具有安置在其中的該等加熱器傳導線路。
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