TW201946123A - 用於降低接觸電阻的基板處理的方法、裝置、及系統 - Google Patents

Abstract

本文中提供了用於降低半導體設備的至少接觸墊中的接觸電阻的基板處理的方法、裝置、及系統。在一些實施例中，一種用於降低接觸墊的接觸電阻的基板處理的方法包括以下步驟：在托座的至少一個通道中循環冷卻流體；及將定位在該托座上的該基板的後側暴露於冷卻氣體，以將定位在該托座上的基板冷卻到小於攝氏70度的溫度。在依據本原理的一些實施例中，該方法可以更包括以下步驟：將氫氣或氫氣組合分佈在該基板上。

Description

用於降低接觸電阻的基板處理的方法、裝置、及系統

本原理的實施例大致與基板處理相關，且更具體而言是與用於降低接觸電阻的基板處理的方法、裝置、及系統相關。

半導體設備中的接觸電阻（Rc）隨著縮放尺寸的減少而顯著增加。也就是說，較小的三維結構造成了較小的接觸面積，這造成了接觸電阻的快速增加。例如，隨著縮放，Al及Cu墊開口變得越來越小，從而使得接觸電阻（Rc）效能是個挑戰，因為高的接觸電阻造成了效能損失、資料錯誤、且增加了熱及功率損失，僅舉幾個負面效果的例子。

本文中提供了用於降低半導體設備的至少接觸墊中的接觸電阻的基板處理的方法、裝置、及系統。

在一些實施例中，一種用於降低接觸墊的接觸電阻的基板處理的方法包括以下步驟：在托座的至少一個通道中循環冷卻流體；及將定位在該托座上的該基板的後側暴露於冷卻氣體，以將定位在該托座上的基板冷卻到小於攝氏70度的溫度。

在依據本原理的一些實施例中，該方法可以更包括以下步驟：將氫氣或氫氣組合分佈在該基板上。

在一些實施例中，一種用於處理基板的裝置包括：製程腔室，具有容納在該製程腔室中的處理空間；製程護罩，設置在該製程腔室內且形成該處理空間的上及外邊界；及托座，與該製程護罩相對地設置在該製程腔室中，且形成該處理空間的下邊界。在一些實施例中，該托座包括：靜電吸盤組件，用來賦能將基板夾持在該托座上；至少一個第一通道，用於沿著該托座承載冷卻液，以冷卻該托座上的該基板；及至少一個第二通道，用於沿著該托座承載冷卻氣體，且終止在該托座的頂部中的各別孔洞中，以供將該冷卻氣體暴露於該基板的後側。

在一些實施例中，一種用於處理基板的裝置包括：製程腔室，具有容納在該製程腔室中的處理空間；製程套件，設置在該製程腔室中，以防止該製程腔室的一或更多個元件上的不需要的沉積；製程護罩，設置在該製程腔室內且形成該處理空間的上及外邊界；氣體擴散器，用來將製程分佈到該處理空間中及該基板上；及托座。在一些實施例中，該托座包括：靜電吸盤組件，包括絕緣體材料，以允許將該基板高電壓夾持在該托座上；至少一個第一通道，用於沿著該托座承載冷卻液，以冷卻該托座上的該基板；及至少一個第二通道，用於沿著該托座承載冷卻氣體，且終止在該托座的頂部中的各別孔洞中，以供將該冷卻氣體暴露於該基板的後側。

本原理的其他及另外的實施例被描述於下文中。

本文中提供了用於降低半導體的至少接觸墊中的接觸電阻的基板處理的方法、裝置、及系統的實施例。

在依據本原理的各種實施例中，靜電吸盤（ESC）組件（在本文中也稱為托座）包括用於快速冷卻基板的冷卻系統（例如用於循環冷卻液的至少一個通道）及冷卻構件（例如低溫激冷器）。此外，在依據本原理的一些實施例中，ESC組件至少包括通道，該通道用於承載冷卻氣體且終止在至少一個孔洞中以供向基板的後側遞送冷卻氣體，以改善ESC的冷卻效率。發明人確定，在整個處理（例如蝕刻製程）期間將基板維持在較低的溫度下（例如小於攝氏70度）造成了例如半導體設備中的鋁墊開口及銅墊開口的較低的接觸電阻（例如低至單數接觸電阻測量值）。

替代性或附加性地，在依據本原理的一些實施例中，氫氣或氫氣組合被添加到一個製程中，例如預清潔製程。例如，在一些實施例中，氫氣或氫氣組合被添加到製程腔室的製程氣體（例如氬）以供促進製程腔室的表面（例如製程套件）上的濺射聚合物及接觸墊上的污染物的反應性移除。

例如，在一個實施例中，將氫氣及/或氫/氦氣組合添加到製程氣體減少了累積在製程腔室的一部分（例如製程套件）上的聚合物厚度的累積速率，這顯著增加了製程套件的使用壽命，該等製程套件用來防止製程腔室的一或更多個元件上的不需要的沉積。此外，較乾淨的製程腔室環境減少了在處理期間再次污染基板的風險且因此造成了較低的接觸電阻。更進一步地，依據本原理的替代實施例在處理製程氣體之後將氫氣或氫氣組合添加到製程氣體或添加到製程腔室的基板處理空間可以減少墊開口/接觸墊（例如Al或Cu墊開口及/或接觸墊）上的污染物。

在各種實施例中，為了進一步促進依據本原理的系統中的冷卻效率，靜電吸盤（ESC）組件包括絕緣體材料，該絕緣體材料賦能在ESC中沒有擊穿的情況下進行高電壓夾持。此外，在依據本原理的一些實施例中，製程氣體入口被定位在製程套件的護罩的頂部/中心處，以賦能製程氣體直接流動到製程空腔中以控制進入製程空腔的氣體流速/方向。也就是說，因為一些聚合物分解對於氫氣或氫組合氣體的量更敏感，賦能製程氣體直接流動到製程空腔中賦能更加準確地控制進入製程空腔的製程氣體的氣體流速/方向。

圖1描繪了依據本原理的一些實施例的製程腔室100的概括性方塊圖。圖1的製程腔室100包括圍繞基板處理區域104的外殼102。圖1的製程腔室100更包括托座110及製程護罩120，該托座上具有基板111。圖1的製程腔室100也繪示性地包括可選的氣體擴散器130。泵106被耦接到製程腔室100以移除製程副產物及促進在製程腔室100內維持預定的壓力。

圖1的托座110包括靜電吸盤112，該靜電吸盤在各種實施例中包括可選的絕緣體以賦能高電壓夾持（於下文更詳細地描述）。此外，托座110包括一或更多個RF電源，例如圖1中所描繪的兩個RF電源（例如第一RF電源114及第二RF電源116）。托座更包括耦接到靜電吸盤112以供控制其操作的DC電源118。

圖2描繪了依據本原理的一個實施例的圖1的製程腔室100的一部分的示意橫截面圖，該製程腔室包括托座110及冷卻系統200。如圖2中所描繪，托座110可以包括一或更多個遞送通道或遞送部分210a，該一或更多個遞送通道或遞送部分可以包括冷卻系統200的至少一個流體通道210的遞送部分。類似地且如圖2中所描繪，托座110可以包括一或更多個遞送通道或遞送部分250a，該一或更多個遞送通道或遞送部分可以包括冷卻系統200的至少一個氣體通道250的遞送部分。遞送部分210a、250a可以向托座110提供溫度受控流體或氣體以供控制在製程腔室100中且上面正在執行操作的基板的溫度。通道210也可以包括一或更多個返回部分210b，該一或更多個返回部分提供來自托座110的至少溫度受控流體的返回路徑。

圖2包括各種遞送及返回配置，該等配置可以包括單個或多個通道，該等通道可以用不同圖案分佈在托座110內，或可以與托座110中的多個埠耦接。不要將圖2的實施例視為限於所繪示的單個配置，而是該實施例可以利用合併本文中所論述的元件的任何配置。例如，第一流體通道（例如遞送通道）可以提供冷卻裝置220（例如激冷器）與托座110之間的流體連通，而第二流體通道（例如返回流體通道）可以提供托座110與冷卻裝置220之間的流體連通。例如，在依據本原理的一個實施例中，可以使用冷卻裝置220（例如激冷器）來冷卻乙二醇，且可以使用托座遞送通道或圖2的實施例的遞送通道210a來將乙二醇分佈在托座110內以冷卻定位在托座110上的基板。

在依據本原理的一些實施例中，用於冷卻冷卻液（例如乙二醇）的設定點可以是在攝氏-20度與攝氏0度之間。在一些實施例中，可以將冷卻液的流速設定在30-35公升/分鐘之間。例如，在一些實施例中，用於冷卻冷卻液的設定點可以是在攝氏-20度與攝氏0度之間，且冷卻液的流速可以是在30-35公升/分鐘之間。

依據本原理的各種實施例，可以使用圖2的實施例的該至少一個氣體通道250的遞送部分250a中的一或更多者（繪示遞送部分中的兩者）來將冷卻氣體分佈/傳遞到定位在托座上的基板的後側。例如，在圖2的實施例中，托座110的遞送部分250a中的兩者終止在托座110的頂部上的各別（繪示兩個）孔洞235中。在依據本原理的各種實施例中，可以使用終止在托座的頂部上的孔洞235中的遞送部分250a來向安裝在托座110上的基板的後側遞送一或更多種惰性氣體（例如一或更多種稀有氣體，例如氦氣或氦氣組合）以供冷卻基板。例如，在一些實施例中，可以從氣體供應器260將純氦氣遞送通過托座110的遞送部分250a及通過托座110的頂部中的孔洞235，以與定位在托座110上的基板的後側接觸以供冷卻基板。在一些實施例中，可以從氣體供應器260將氦氣組合（例如5% H₂ /He氣體組合（例如約5%的氫氣，其餘為氦氣））遞送通過托座110的遞送部分250a及通過托座110的頂部中的孔洞235，以與定位在托座110上的基板的後側接觸以供冷卻基板。

在一些實施例中，依據本原理的後側氣體流量可以是在8標準立方公分/分鐘（sccm）到18 sccm之間，而最小基板後側壓力可以是4托，以實現良好的冷卻。

再次地，圖2包括各種遞送及返回配置，該等配置可以包括單個或多個通道，該等通道可以用不同圖案分佈在托座110內，或可以與托座110中的多個埠耦接。不要將圖2的實施例視為限於所繪示的單個配置，而是該實施例可以利用合併本文中所論述的元件的任何配置。此外，雖然在圖2的說明中描述了純氦氣或氦氣組合，但可以依據本原理將其他的純氣體或氣體組合（例如其他的惰性或稀有氣體或氣體組合）用於冷卻基板。

如上所述，依據本原理的基板的後側冷卻改善了製程腔室的冷卻效率。更具體而言，如上所述地冷卻基板賦能在10秒內或小於10秒內將基板從典型的攝氏150度（如在例如蝕刻製程期間在製程腔室中是典型的）冷卻到小於攝氏50度。如上所述地冷卻基板允許將基板從高達攝氏300度的溫度（或更高）冷卻到小於攝氏50度。

發明人已經發現，攝氏70度或更低的基板起始溫度有利地幫助在基板的腔室處理期間且具體是在蝕刻步驟期間最小化脫氣。此外，依據本原理且如上所述地快速冷卻基板的能力最小化配方時間，這改善了處理基板時的系統產出量。依據本原理且如上所述的基板的後側冷卻允許在整個蝕刻製程期間將基板維持在小於攝氏70度下。

在依據本原理的一些實施例中，靜電吸盤112包括絕緣體材料以賦能高電壓夾持。依據本原理的高電壓夾持賦能較高度地且更高效地從托座110向托座110上的基板傳導冷卻作用，因為與較低電壓的夾持動力相比，基板由於高電壓夾持被固持為更緊地抵靠冷卻的托座110。在依據本原理的一些實施例中，RF頻率（例如使用第一RF電源114及第二RF電源116的13.56 MHz及60 MHz）與功率的最佳組合允許離子與自由基的最佳比率，且針對高電壓夾持實現了最佳化的晶圓偏置。

依據本原理的各種實施例，可以將加熱裝置與遞送流體通道合併或耦接，且可以將溫度測量設備與返回流體通道合併或耦接，以允許將安裝在托座110上的基板維持在特定的溫度下。也可以將流量控制器與該至少一個返回流體通道合併或耦接。

例如且如圖2的實施例中所描繪，可以將加熱器215與流體通道的遞送部分210a耦接。加熱器215可以是能夠加熱正被遞送到托座110的溫度受控流體的任何數量的可適用加熱器。在一個實施例中，加熱器215可以具有優於攝氏+/-1度的精確度，且在各種實施例中可以具有優於攝氏+/-0.5度、攝氏0.3度、攝氏0.1度、或更佳的精確度。加熱器215也可以具有從接收到訊號的時間起算的快速響應時間以調整溫度。例如，加熱器215可以具有從接收到指示溫度改變的通訊起算每攝氏1度小於或約10秒的響應時間。響應時間也可以小於或約8秒、小於或約5秒、小於或約4秒、小於或約3秒、小於或約2秒、小於或約1秒、小於或約0.5秒等等，或更短。

圖2的實施例也可以包括與該至少一個流體通道210的返回部分210b耦接的溫度測量設備225。也可以將溫度測量設備225與加熱器215通訊耦接（例如如由虛線227所指示），以提供溫度讀數及調整資訊以供控制遞送到基板托座的流體的溫度。在一些實施例中，溫度測量設備225可以是熱電偶或電阻溫度偵測器以及任何其他的溫度感測設備。可以將溫度測量設備225與該至少一個流體遞送通道的返回部分210b耦接，且可以將該溫度測量設備與返回部分耦接以直接接觸流動通過該至少一個流體通道的流體，這可以提供更準確的溫度讀數。溫度測量設備可以具有高於攝氏1度（例如約攝氏0.1度）的準確度。可以將溫度讀數遞送到加熱器215，該加熱器可以包括額外的硬體或軟體（未示出）以將溫度受控流體的返回溫度與設定點進行比較，以決定利用加熱器215進行的溫度調整是否應該發生。

圖2中所描繪的腔室部分內所利用的流體可以是任何習知的可控溫流體，這可以包括水、蒸氣、冷凍劑、乙二醇、或能夠進行溫度調整的任何其他流體。例如，許多製程操作需要小於約攝氏100度或小於室溫（若不是低到零下溫度的話）的溫度，且因此可以包括小於或約攝氏80度、攝氏50度、攝氏40度、攝氏30度、攝氏20度、攝氏10度、攝氏0度、攝氏-10度等等或更低的溫度，包括在這些溫度中的任兩者之間所產生的任何範圍。上述溫度可以是任何操作期間的基板或托座的溫度。對於冷卻操作而言，可以使用具有小於所需溫度的凝固點的溫度受控流體，例如冷凍劑或水與二醇的組合，二醇例如乙二醇，該組合呈現從約0:1到約1:0的任何比率，包括1:1的比率，舉例而言。

如上所述，圖2的腔室部分可以更包括與該至少一個流體通道210的遞送部分210a及返回部分210b耦接的冷卻裝置220。可以將冷卻裝置220定位在迴路內的加熱器與溫度測量設備之間，且該冷卻裝置可以是在迴路的相同部分或如所示的迴路的相反部分上。冷卻裝置220可以包括激冷器、熱交換器、或能夠減少正流動通過系統的溫度受控流體的溫度的任何其他設備。可以在實施例中將冷卻裝置220操作為單獨地控制溫度受控流體的溫度，且該冷卻裝置也可以與加熱器515結合工作或協同工作以實現溫度受控流體的精確遞送溫度。

圖2中所描繪的腔室部分可以更包括流量控制器230，該流量控制器與該至少一個流體通道210的遞送或返回部分耦接，例如如圖2的實施例中所繪示地耦接在返回部分中。流量控制器230可以包括任何數量的閥門、泵、孔口板、或用來調節流量的其他設備。也可以將流量控制器230與加熱器215及冷卻裝置220結合利用，以調節托座110及安裝在該托座上的基板的溫度。例如，可以增加或減少流量，以允許基於可能正在基於處理條件而發生的導熱來將更多或更少的溫度受控流體遞送到托座110。雖然流量控制器230可能不具有例如加熱器215的準確度或精確度，但流量控制器230仍然可以提供額外的變數以供在處理操作期間進行調整以控制基板及/或托座的溫度。

在依據本原理的各種實施例中，將氫氣或氫氣組合與電漿濺射製程結合使用，以移除從製程腔室的表面累積的聚合物及移除來自接觸墊的污染物。例如，在一些基板處理系統中，實施預清潔步驟以在基板上執行沉積或蝕刻製程之前移除金屬接觸墊的原生氧化物。具體而言，使用氬濺射製程來從鋁墊移除表面原生氧化物層及從鋁墊表面移除有機材料污染物。發明人發現，將氫氣或氫氣組合添加到基板製程有利地進一步有助於從接觸墊表面移除有機材料污染物及移除或減少從製程腔室的表面累積的聚合物。

例如且回到圖1的製程腔室100，在依據本原理的一些實施例中，氣體源132向製程腔室100遞送氫氣或氫氣組合（例如氫氣/氦氣組合）。氣體源132也可以替代性地或結合地提供惰性氣體，例如稀有氣體，例如氦氣。在圖1的實施例中，遞送的氫氣或氫氣組合被可選的氣體擴散器130接收且分佈在製程腔室100內，例如經由定位在製程護罩120的頂部/中心處的製程氣體入口122分佈。在圖1的實施例中，氣體擴散器130居中定位在製程腔室100的頂部中，以賦能氫氣或氫氣組合跨設置在托座110上的基板111的表面均勻分佈或流動。氣體擴散器130也可以控制遞送的氫氣或氫氣組合的氣體流速。

發明人已經發現，將氫氣及/或氫氣組合添加到製程氣體有利地減少累積在製程腔室100的一部分（例如製程腔室的製程套件，例如製程護罩120或例如下文所述的其他製程套件元件）上的聚合物厚度的累積速率，這顯著地增加了製程套件的使用壽命且造成了較低的消耗品成本。例如，圖5描繪製程套件500的俯視圖，該製程套件例如可以設置在托座110的頂部及周邊周圍。在氫氣或氫氣組合如上所述地分佈在基板的表面上時，累積在製程套件500的一部分上的聚合物厚度的累積速率減少。在一個說明性的實施例中，發明人注意到，在氫氣在Ar濺射製程期間分佈在基板的表面上時，與單獨進行Ar濺射製程相比，累積在製程套件500的下壁部510上的聚合物厚度的累積速率顯著地減少。依據本原理將氫氣或氫氣組合分佈在製程腔室100內的基板的表面上顯著地增加了製程腔室的使用壽命且造成了較低的消耗品成本。

在依據本原理的替代實施例中，首先執行Ar濺射製程，然後將氫氣或氫氣組合分佈在托座110上的基板的表面上，以從接觸墊表面移除有機材料污染，及減少累積在製程腔室100的至少一部分上的聚合物厚度的累積速率。在依據本原理的各種實施例中，氫氣組合可以包括氫/氦氣組合，例如如上所述的5% H₂ /He氣體組合。

發明人也提出，將氫氣或氫氣組合添加到製程氣體中或在製程氣體之後將氫氣或氫氣組合分佈在基板上，直到本體聚合物表面的鍵合能比再污染（Al-C）的表面高為止，從而允許Al墊上的Al-C污染物的選擇性移除發生。目標是，添加一定量的氫氣或氫氣組合，以賦能移除接觸墊上的污染物，同時最小化本體聚合物的分解。

在一些實施例中，為了決定將氫氣或氫氣組合分佈在至少一個接觸墊上的效果，可以實施氣體分析器（未示出）以偵測例如製程中的聚合物分解量。若本體聚合物分解隨著較高流量的氫氣或氫氣組合而增加，則可以減少氫氣或氫氣組合的流量，以減少本體聚合物分解量及增加接觸墊上的污染物的分解。替代性或附加性地，可以使用氣體分析器來監測正從接觸墊的表面移除的有機材料污染物量。若正從接觸墊的表面移除的有機材料污染物隨著較高流量的氫氣或氫氣組合而增加，則可以增加氫氣或氫氣組合的流量以進一步增加正從接觸墊的表面移除的有機材料污染物量。

替代性或附加性地，在依據本原理的各種實施例中，為了決定將氫氣或氫氣組合分佈在至少一個接觸墊上的效果，可以測量接觸墊的接觸電阻（Rc）。若接觸電阻（Rc）隨著較高流量的氫氣或氫氣組合而增加，則可以減少氫氣或氫氣組合的流量。或者，若接觸電阻（Rc）隨著較高流量的氫氣或氫氣組合的情況下減少，則可以增加氫氣或氫氣組合的流量。因此，可以控制氫氣或氫氣組合的流量，例如直到偵測到最大值或所需的益處為止。

在依據本原理的各種實施例中，為了藉由添加氫氣或氫氣組合實現增加的且例如最大的益處，在已經藉由上述製程中的任一者冷卻製程腔室100的托座110上的基板之後將氫氣或氫氣組合遞送到製程腔室100。更具體而言，在已經如上所述地冷卻製程腔室100的托座110上的基板111之後將氫氣或氫氣組合遞送到製程腔室100，以確保滿足正確的反應選擇性窗口需求。

本文中所述的製程的優點包括由製程套件在製程期間經由H₂ 反應性地移除套件上的濺射聚合物來進行的「自清潔」引起的較長的製程套件壽命，及由上述冷卻製程及污染物移除引起的導電結構（例如接觸墊）的較低的接觸電阻（Rc）。

回到圖1，在依據本原理的一些實施例中，製程護罩120包括定位在製程護罩120的頂部/中心處的製程氣體入口122，使得遞送到製程腔室100的氣體或氣體組合將直接流動到製程腔室100的製程空腔中。因為一些聚合物的分解與其他聚合物相比對於氫氣或氫氣組合來說是較敏感的，將製程氣體直接遞送到製程空腔賦能依據本原理及如上所述地更加準確地控制製程腔室或與製程腔室相關聯的製程套件的表面上的沉積聚合物的移除或減少。

圖6描繪依據本揭示內容的至少一些實施例的製程腔室的橫截面側視圖。更具體而言，圖6描繪適合用作上文針對圖1及2所描述的製程腔室100及托座110的製程腔室及製程腔室的元件。如圖6中所描繪，製程腔室100包括托座110及與托座110相對地設置的製程護罩120。在一些實施例中，可以將製程護罩120耦接到或用其他方式保持抵靠製程腔室100的蓋子602。可以將合適的墊片（例如O形環）提供在蓋子602與製程護罩120之間，以防止蓋子602與製程護罩120之間的不需要的氣體流或洩漏。在一些實施例中，可以將一或更多個冷卻劑通道618提供在蓋子602中在製程護罩120附近，以促進製程護罩120的熱控制。

製程護罩120及托座110一起在其間界定了處理空間。例如，製程護罩120可以界定處理空間的上及外邊界，而托座110的基板支撐面可以界定處理空間的下邊界。製程護罩120包括與托座110相對的彎曲內表面604。在一些實施例中，彎曲內表面604是從內表面604的中心部分到內表面604的外部的連續彎曲面。在一些實施例中，彎曲內表面604從內表面604的中心部分徑向向外及向上地連續彎曲到內表面604的外部，然後在內表面604的相對於托座110的基板支撐面徑向向外地設置的一部分徑向向外及向下地彎曲，然後徑向向外及向下地彎曲到製程護罩120的垂直或實質垂直的向下延伸壁606。向下延伸的壁606終止在托座110的基板支撐面下方的位置處，以產生延伸於托座110的基板支撐面上且沿著托座110的外周邊向下延伸的流動路徑。

經由製程護罩120（例如經由製程護罩120中的中心開口）將氣體提供到處理空間。如圖6中所描繪，耦接到氣體源132的氣體擴散器130被設置穿過製程護罩120，以向處理空間提供如本文中所述之一種氣體或多種氣體。圖7描繪適合用作依據本揭示內容的至少一些實施例的氣體擴散器130的氣體擴散器的更詳細的橫截面圖。如圖7中所示，可以將氣體擴散器130設置在穿過製程護罩120的中心開口內。中心開口被設置穿過蓋子602且被設置為將氣體擴散器130流體耦接到氣體源132（在圖1及圖6中示出）。可以提供合適的墊片（例如O形環等等）以將來自氣體源132且穿過蓋子602及氣體擴散器130的氣體流容納到製程腔室100的處理空間中。

在一些實施例中，氣體擴散器130包括圓柱形主體706，該圓柱形主體在圓柱形主體706的第一端處具有徑向向外延伸的凸緣702。徑向向外延伸的凸緣702與形成於製程護罩120中的對應擱架配合，且可以包括開口以促進將氣體擴散器130耦接（例如藉由螺栓耦接）到製程護罩120。開口704被形成穿過第一端且部分形成到圓柱形主體706中。圓柱形主體706在與第一端及凸緣702相反的第二端處具有直徑，該直徑小於形成穿過製程護罩120的開口的直徑，以在圓柱形主體706的外側壁與製程護罩120中的開口的側壁之間形成環狀間隙710。複數個開口708被形成穿過圓柱形主體706的側壁在開口704與圓柱形主體706的外側壁之間，以將氣體源132及處理空間流體耦接穿過氣體擴散器130，如由箭頭712所指示。在一些實施例中，該複數個開口708包括形成穿過圓柱形主體706的複數個徑向開口（例如圓柱形孔洞）。

回到圖6，離開處理空間的氣體流被引導到增壓室608，該增壓室被設置到托座110的側邊且相對於該托座徑向向外地設置。增壓室608可以是環狀增壓室，該環狀增壓室例如包括內部614，該內部包括環狀壁、上部的徑向向外延伸的凸緣、及下部的徑向向外延伸的凸緣。外部616延伸於上部的徑向向外延伸的凸緣與下部的徑向向外延伸的凸緣之間，以包封增壓室608。複數個開口610被提供在內部614的環狀壁中，以允許來自處理空間的氣體進入增壓室608。雖然圖6揭露了一種用來形成增壓室608的元件配置，但也可以使用其他的配置來沿著托座110的基板支撐面的側邊及在該基板支撐面下方從處理空間排出製程氣體。增壓室耦接到泵106。

圖3描繪了依據本原理的至少一些實施例的方法300的流程圖，該方法用於在基板處理期間冷卻托座及/或基板，從而使得接觸電阻減少。可以在本文中所揭露的裝置中執行方法300。方法300在302處開始，在302期間，冷卻流體在托座的至少一個通道中循環以冷卻托座上的基板。如上所述，在依據本原理的一些實施例中，可以使用冷卻裝置220來冷卻冷卻流體（例如乙二醇）。冷卻流體在托座110的通道210中循環以冷卻托座110。可以如上所述地控制冷卻流體的流速及溫度以將托座及/或基板冷卻到所需的溫度。冷卻的托座110接著能夠冷卻定位在托座110上的基板。

在304處，定位在托座110上的基板的後側暴露於冷卻氣體。如上所述，在依據本原理的一些實施例中，托座110中的至少一個通道將氦氣或氦氣組合承載到托座110中的至少一個孔洞235以供將基板的後側暴露於氦氣或氦氣組合。可以如上所述地控制冷卻氣體（例如氦氣或氦氣組合），以促進將基板冷卻到所需的溫度。

在一些實施例中，可以在具有高於室溫的基板溫度的基板製程之後執行方法300。例如，在一些實施例中，可以在脫氣製程之後執行方法300，在脫氣製程中，基板處於高於攝氏150度的溫度。在一些實施例中，可以使用方法300來將基板從處於或高於攝氏150度的溫度冷卻到處於或小於攝氏70度（例如處於或小於攝氏50度）的溫度。在一些實施例中，方法300可以在10秒內或小於10秒內將基板冷卻到上述溫度。

圖4描繪了依據本原理的一個實施例的用於在基板處理之前預清潔處理環境從而使得接觸電阻減少的方法400的流程圖。可以在本文中所揭露的裝置中執行方法400。方法400在402處開始，在402期間，冷卻基板處理區域。如上所述，在依據本原理的一些實施例中，例如如上文針對方法300所述地冷卻托座及/或基板。如此冷卻托座/基座使得基板處理區域冷卻。

在404處，氫氣或氫氣組合被分佈在基板處理區域中的基板上。如上所述，在依據本原理的一個實施例中，將氫氣或H₂ /He組合以及氬製程氣體遞送到基板處理區域。擇一在例如預清潔製程之前、期間、或之後將氫氣或H₂ /He組合添加到製程氣體減少了累積在製程腔室的一部分（例如製程套件）上的聚合物厚度的累積速率，這顯著地增加了製程套件的使用壽命且減少了基板在處理期間再污染的風險。擇一在例如預清潔製程之前、期間、或之後將氫氣添加到製程氣體也如上所述地減少了接觸墊的表面上的污染物。

在一些實施例中，可以執行濺射蝕刻製程以清潔基板上的導電特徵（例如接觸墊）的暴露面，例如使用如上所述的氬濺射蝕刻製程來清潔。例如，在執行404之前、期間、或之後，可以執行濺射蝕刻製程（例如氬濺射蝕刻製程）以清潔導電特徵（例如接觸墊）的暴露面。此類清潔可以包括從鋁接觸墊移除氧化物（例如AlOx）（或從其他材料（舉例而言，例如銅）的接觸墊移除其他的氧化物）。可以在404之前、期間、或之後執行原生氧化物的移除，其中從導電特徵移除有機污染物（例如Al-C）。

在一個具體的示例性實施例中，可以首先使具有由聚合物介電材料所圍繞的暴露接觸墊的基板111經受脫氣製程。脫氣製程可以具有例如攝氏150度或更高的高溫。可以隨後如針對上述方法300所描述地冷卻基板111，以在10秒內或小於10秒內將基板溫度從處於或接近脫氣溫度減少到小於攝氏70度或小於攝氏50度。接下來，如上文針對方法400所述地將氫氣或H₂ /He組合提供到製程腔室100及分佈在基板處理區域中的基板111上。可以如上所述地執行濺射蝕刻預清潔製程（例如氬濺射蝕刻製程），以從暴露的接觸墊移除污染物（例如原生氧化物）。在一些實施例中，可以在執行濺射蝕刻預清潔製程之前提供氫氣或H₂ /He組合。在一些實施例中，可以在執行濺射蝕刻預清潔製程的同時提供氫氣或H₂ /He組合。在一些實施例中，可以在執行濺射蝕刻預清潔製程之後提供氫氣或H₂ /He組合。

雖然上文是針對本揭示內容的實施例，但可以設計本揭示內容的其他及另外的實施例而不脫離本揭示內容的基本範圍。

100‧‧‧製程腔室

102‧‧‧外殼

104‧‧‧基板處理區域

106‧‧‧泵

110‧‧‧托座

111‧‧‧基板

112‧‧‧靜電吸盤

114‧‧‧第一RF電源

116‧‧‧第二RF電源

118‧‧‧DC電源

120‧‧‧製程護罩

122‧‧‧製程氣體入口

130‧‧‧氣體擴散器

132‧‧‧氣體源

200‧‧‧冷卻系統

210a‧‧‧遞送部分

210b‧‧‧返回部分

215‧‧‧加熱器

220‧‧‧冷卻裝置

225‧‧‧溫度測量設備

227‧‧‧虛線

230‧‧‧流量控制器

235‧‧‧孔洞

250‧‧‧氣體通道

250a‧‧‧遞送部分

260‧‧‧氣體供應器

300‧‧‧方法

302‧‧‧步驟

304‧‧‧步驟

400‧‧‧方法

402‧‧‧步驟

404‧‧‧步驟

500‧‧‧製程套件

510‧‧‧下壁部

602‧‧‧蓋子

604‧‧‧內表面

606‧‧‧壁

608‧‧‧增壓室

610‧‧‧開口

614‧‧‧內部

616‧‧‧外部

618‧‧‧冷卻劑通道

702‧‧‧凸緣

704‧‧‧開口

706‧‧‧圓柱形主體

708‧‧‧開口

710‧‧‧間隙

712‧‧‧箭頭

可以藉由參照描繪於附圖中的本揭示內容的說明性實施例來了解本揭示內容的實施例，該等實施例在上文被簡要概述且於下文被更詳細地論述。然而，附圖繪示本揭示內容的典型實施例且因此不應被視為範圍的限制，因為本揭示內容可以接納其他同等有效的實施例。

圖1描繪了依據本原理的一個實施例的製程腔室的概括性方塊圖。

圖2描繪了依據本原理的一個實施例的圖1的製程腔室的一部分的示意橫截面圖，該製程腔室包括托座。

圖3描繪了依據本原理的一個實施例的用於在基板處理期間冷卻托座及/或基板從而使得接觸墊中的接觸電阻減少的方法的流程圖。

圖4描繪了依據本原理的一個實施例的用於在基板處理之前預清潔處理環境從而使得接觸墊中的接觸電阻減少的方法的流程圖。

圖5描繪依據本原理的一個實施例的製程套件的俯視圖，該製程套件的聚合物厚度累積的累積速率減少。

圖6描繪依據本揭示內容的至少一些實施例的製程腔室的橫截面側視圖。

圖7描繪依據本揭示內容的至少一些實施例的氣體擴散器的橫截面圖。

為了促進了解，已儘可能使用相同的元件符號來標誌該等圖式共有的相同構件。該等圖式並不是按比例繪製的，且可以為了明確起見而簡化該等圖式。可以在不另外詳述的情況下有益地將一個實施例的構件及特徵併入其他實施例。

國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記)
無

國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記)
無

Claims (20)

1. 一種用於降低接觸墊的接觸電阻的基板處理的方法，該方法包括以下步驟： 在一托座的至少一個通道中循環一冷卻流體；及 將定位在該托座上的該基板的一後側暴露於一冷卻氣體，以將定位在該托座上的一基板冷卻到小於攝氏70度的一溫度。
2. 如請求項1所述的方法，更包括以下步驟： 使一氫氣在該基板上流動。
3. 如請求項2所述的方法，其中該氫氣包括一氫氣組合。
4. 如請求項2所述的方法，其中該氫氣是在一預清潔製程期間流動的。
5. 如請求項2所述的方法，其中該氫氣是在一預清潔製程之後流動的。
6. 如請求項2所述的方法，其中該氫氣是與氬氣結合流動的。
7. 如請求項1到6中的任一者所述的方法，其中該冷卻氣體包括氦氣。
8. 如請求項1到6中的任一者所述的方法，其中該冷卻氣體包括一氫/氦氣組合。
9. 如請求項1到6中的任一者所述的方法，更包括以下步驟：使用一靜電吸盤將該基板夾持到該托座。
10. 一種用於處理一基板的裝置，包括： 一製程腔室，具有容納在該製程腔室中的一處理空間； 一製程護罩，設置在該製程腔室內且形成該處理空間的一上及外邊界；及 一托座，與該製程護罩相對地設置在該製程腔室中，且形成該處理空間的一下邊界，其中該托座包括： 一靜電吸盤組件，用來賦能將一基板夾持在該托座上； 至少一個第一通道，用於沿著該托座承載一冷卻液，以冷卻該托座上的該基板；及 至少一個第二通道，用於沿著該托座承載一冷卻氣體，且終止在該托座的一頂部中的一各別孔洞中，以供將該冷卻氣體暴露於該基板的一後側。
11. 如請求項10所述的裝置，其中該製程護罩包括與該托座的一支撐面相對的一彎曲內表面。
12. 如請求項11所述的裝置，其中該彎曲內表面從該內表面的一中心部分徑向向外及向上地彎曲到該內表面的一外部，然後在該內表面的相對於該托座的一基板支撐面徑向向外地設置的一部分徑向向外及向下地彎曲，然後徑向向外及向下地彎曲到該製程護罩的一實質垂直的向下延伸壁。
13. 如請求項11所述的裝置，其中該製程護罩更包括：一實質垂直的向下延伸壁，終止在該托座的一基板支撐面的徑向外部且低於該基板支撐面的一位置處。
14. 如請求項10所述的裝置，更包括：一冷卻設備，被配置為將該冷卻液冷卻到小於攝氏70度的一溫度。
15. 如請求項10到14中的任一者所述的裝置，更包括：一氣體擴散器，被耦接到該處理空間以使一氣體在該基板上流動。
16. 如請求項15所述的裝置，其中該氣體擴散器被設置在該製程護罩的一中心開口中。
17. 如請求項16所述的裝置，其中該氣體擴散器具有一圓柱形主體，該圓柱形主體具有一直徑，該直徑小於該中心開口的一直徑，以在該圓柱形主體與該製程護罩之間界定一環狀間隙，且其中該圓柱形主體更包括穿過該圓柱形主體的一側壁的複數個徑向開口，以將該環狀間隙流體耦接到形成於該圓柱形主體中的一開口。
18. 如請求項15所述的裝置，更包括：一氣體源，被耦接到該氣體擴散器，其中該氣體源單獨地或與一惰性氣體結合地提供氫氣或一氫/氦氣組合。
19. 如請求項10到14中的任一者所述的裝置，其中該冷卻氣體包括一氦氣或一氫/氦氣組合中的至少一者。
20. 一種用於處理一基板的裝置，包括： 一製程腔室，具有容納在該製程腔室中的一處理空間； 一製程套件，設置在該製程腔室中，以防止該製程腔室的一或更多個元件上的不需要的沉積； 一製程護罩，設置在該製程腔室內且形成該處理空間的一上及外邊界； 一氣體擴散器，用來將一氫製程氣體分佈到該處理空間中及該基板上；及 一托座，包括： 一靜電吸盤組件，包括一絕緣體材料，以賦能將該基板高電壓夾持在該托座上； 至少一個第一通道，用於沿著該托座承載一冷卻液，以冷卻該托座上的該基板；及 至少一個第二通道，用於沿著該托座承載一冷卻氣體，且終止在該托座的一頂部中的一各別孔洞中，以供將該冷卻氣體暴露於該基板的一後側。