TW202141561A - 用於電漿腔室中的磁鐵的分流門 - Google Patents

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Abstract

本文描述的具體實施例提供了磁性系統和電磁性系統以及方法，用於控制在PECVD腔室的處理空間中產生的電漿的密度輪廓，以影響膜在基板上的沉積輪廓和/或促進處理後的腔室清潔。在一個具體實施例中，揭示了一種系統，系統包括圍繞腔室的外側壁設置的旋轉磁性殼體。旋轉磁性殼體包含：複數個磁鐵，複數個磁鐵耦接至套管，在旋轉磁性殼體在腔室周圍旋轉時，套管經配置以由環形路徑行進；以及複數個分流門，複數個分流門可動地設置在腔室與套管之間，其中分流門中的每個分流門經配置以相對於磁鐵移動。

Description

用於電漿腔室中的磁鐵的分流門
本揭示內容的具體實施例大體上涉及磁性殼體系統，磁性殼體系統用於控制所產生的電漿的性質以及控制磁性殼體系統的磁場，以及具有此磁性殼體系統的電漿增強沉積系統。
通常採用電漿增強化學氣相沉積（PECVD）以在諸如半導體晶圓的基板上沉積膜。通常採用電漿蝕刻來蝕刻設置在基板上的膜。透過將一種或多種氣體引入包含基板的處理室的處理空間中，來完成PECVD和電漿蝕刻。一種或多種氣體在位於腔室頂部附近的擴散器中混合，並透過擴散器的複數個孔或噴嘴注入到處理空間中。在PECVD和電漿蝕刻期間，透過從耦合到腔室的一或多個RF源向腔室施加射頻（RF）能量到腔室，來激勵（例如，激發）處理空間中的一種或多種氣體的混合物以產生電漿。在處理空間中產生電場，使得存在於處理空間中的一種或多種氣體的混合物的原子被電離並釋放電子。另外，自由基是由高能電子的衝擊產生的。在PECVD中加速朝向基板支座的離子以及自由基，促進了膜在基板上的沉積。在電漿蝕刻中加速朝向基板支座的離子和自由基，有助於蝕刻設置在基板上的膜。
在處理空間中產生的電漿，具有諸如密度輪廓的特性。密度輪廓不均勻可能會導致基板上薄膜的沉積或蝕刻不均勻。特定而言，電漿的密度輪廓影響跨基板表面的膜的沉積厚度或蝕刻輪廓。
因此，本領域需要用於控制在PECVD腔室的處理空間中產生的電漿的特性的系統和方法。
在一個具體實施例中，揭示了一種系統。系統包括圍繞腔室的外側壁設置的旋轉磁性殼體。旋轉磁性殼體包含：複數個磁鐵，複數個磁鐵耦接至套管，在旋轉磁性殼體在腔室周圍旋轉時，套管經配置以由環形路徑行進；以及複數個分流門，複數個分流門可動地設置在腔室與套管之間，其中分流門中的每個分流門經配置以相對於磁鐵移動。
在另一個具體實施例中，揭示了一種系統。系統包含：旋轉磁性殼體，旋轉磁性殼體沿著腔室設置，旋轉磁性殼體包含複數個磁鐵，複數個磁鐵耦接至套管，套管經配置以沿著腔室的外表面由環形路徑行進；以及複數個分流門，複數個分流門設置在腔室的外表面與套管之間，其中分流門中的每個分流門經配置以相對於磁鐵移動，且磁鐵經配置以相對於複數個分流門移動。
在另一個具體實施例中，揭示了一種腔室。腔室包含：腔室主體；腔室蓋，腔室蓋包括氣體分配組件；基板支座，基板支座相對於氣體分配組件定位以界定處理空間，處理空間具有中心軸線；射頻（RF）源，RF源可操作以被耦接至設置在基板支座內的電極；以及旋轉磁性殼體，旋轉磁性殼體沿著腔室的外壁設置。旋轉磁性殼體包含：複數個磁鐵，複數個磁鐵耦接至套管，在旋轉磁性殼體在腔室周圍旋轉時，套管經配置以由環形路徑行進；以及複數個分流門，複數個分流門可動地設置在腔室與套管之間，其中分流門中的每個分流門經配置以相對於磁鐵移動。
本文描述的具體實施例提供了磁性殼體系統和電磁性殼體系統以及方法，用於控制在PECVD腔室的處理空間中產生的電漿的性質以影響膜的沉積性質。在一個具體實施例中，複數個磁鐵被佈置在磁性殼體系統的圍繞處理空間佈置的旋轉磁性殼體中。本文揭示的具體實施例包括一或多個可動分流門，可動分流門選擇性地阻擋來自處理空間中的磁鐵的磁場。分流門由具有高磁導率的磁性材料製成，並被選擇性地放置在腔室和磁鐵之間。分流門相對於腔室和磁鐵移動（例如旋轉）。旋轉分流門可將門和/或磁鐵置於打開或關閉位置。當分流門處於打開位置時，在處理期間，磁場B滲透處理空間126。在處理結束時，在淨化過程中，分流門相對於磁鐵旋轉至關閉位置，此位置屏蔽了處理空間中的磁場。這允許有效地清除顆粒，從而減少了處理後的基板上的缺陷數量。
圖1A和1B是電漿增強化學氣相沉積（PECVD）系統100的各種示意圖。圖1A是系統100的示意性截面圖。系統100的一個例子是由位於美國加利福尼亞州聖克拉拉的應用材料公司製造的PRODUCER® 系統。應當理解，以下描述的系統是示例性腔室系統，並且其他系統和/或腔室，包括來自其他製造商的系統和/或腔室，可以與本發明的態樣一起使用或修改以完成本揭示內容的態樣。
系統100包括腔室101a（例如，第一腔室）和腔室101b（例如，第二腔室）。在可與本文描述的其他具體實施例組合的一個具體實施例中，腔室101a、101b共享設施資源。例如，腔室101a、101b可以共享至少一或多個氣體源144、安裝板112和泵150。然而，還可以想到，腔室101a、101b中的每個均具有專用資源。
在圖1A的具體實施例中，每個腔室101a、101b具有旋轉磁性殼體系統102，系統具有佈置在腔室101a、101b外部的旋轉磁性殼體104。儘管這些腔室實質上是相同的，但是為了清楚起見，在圖1A中可以在腔室101b上省略附圖標記。
腔室101a、101b具有腔室主體組件106和腔室蓋組件108。圖1A的具體實施例的腔室主體組件106包括耦接到安裝板112的腔室主體110。圖1A的具體實施例的腔室蓋組件108包括用作電漿腔室主體的間隔墊114。間隔墊114包括耦接至安裝板112的第一凸緣118，且腔室蓋116耦接至間隔墊114的第二凸緣120。腔室蓋116包括氣體分配組件122。氣體分配組件122與基板支撐組件124相對定位，從而在其間限定處理空間126。圖1A的具體實施例的處理空間126進一步由腔室蓋116、間隔墊114的內壁128、安裝板112和腔室主體110限定。內壁128與墊片114的外壁109相對。
基板支撐組件124設置在處理空間126內。基板支撐組件124包括基板支座130和桿132。基板支座130具有用於支撐基板165的支撐表面134。基板支座130通常包括加熱元件（未示出）。基板支座130透過桿132可移動地設置在處理空間126中，桿132延伸穿過腔室主體110，其中桿132與基板支座驅動系統136連接。基板支座驅動系統136使基板支座130在升高的處理位置（如圖所示）和降低的位置之間移動，降低的位置有利於基板透過穿過腔室主體110形成的狹縫閥138往返於處理空間126的傳送。在可與本文描述的其他具體實施例結合的一個具體實施例中，基板支座驅動系統136旋轉桿132和基板支座130。
在一具體實施例中，氣體分配組件122經配置以將氣體均勻地分配到腔室101a、101b的處理空間126中，以促進膜（諸如高級圖案化膜）沉積在位於基板支撐組件124的基板支座130上的基板165上。在另一具體實施例中，氣體分配組件122經配置以將氣體均勻地分配到腔室101a、101b的處理空間126中，以促進蝕刻膜（諸如高級圖案化膜），膜設置在位於基板支撐組件124的基板支座130上的基板165上。
氣體分配組件122包括氣體入口通道140，氣體入口通道140透過從懸掛板148懸掛的擴散器146輸送氣體，氣體來自與一或多個氣體源144耦合的流量控制器142。擴散器146包括複數個孔或噴嘴（未示出），在處理期間，氣態混合物透過這些孔或噴嘴被注入到處理空間126中。泵150耦接至腔室主體110的出口152，用於控制處理空間126內的壓力並從處理空間126排出副產物（例如，淨化顆粒）。氣體分配組件122的擴散器146可以連接到RF迴路（或接地），從而允許將RF能量施加到基板支座130上，以在處理空間126內產生電場，此電場用於產生電漿以處理基板165。
RF源154透過穿過桿132佈置的導電桿158耦合到佈置在基板支座130內的電極156。在可以與本文描述的其他具體實施例組合的一個具體實施例中，電極156透過匹配盒163連接到RF源154，匹配盒163具有用於調節的匹配電路和用於測量電極156的電氣特性（例如電壓、電流和阻抗）的傳感器。匹配電路可有助於響應於來自傳感器的信號來調節電壓、電流或阻抗。氣體分配組件122的擴散器146連接到RF迴路，並且電極156有助於形成電容電漿耦合。RF源154向基板支座130提供RF能量，以促進在基板支座130與氣體分配組件122的擴散器146之間產生電容耦合電漿。當將RF功率提供給電極156時，在擴散器146和基板支座130之間產生電場，使得存在於基板支座130和擴散器146之間的處理空間126中的氣體原子被電離並釋放電子。加速到基板支座130的離子化的原子有助於沉積或蝕刻位於基板支座130上的基板165的膜。
圖1B示出了圖1A的旋轉磁性殼體系統102的示意性俯視圖。參照圖1A和圖1B，旋轉磁性殼體系統102包括旋轉磁性殼體104，旋轉磁性殼體104構造成圍繞處理空間126和/或間隔墊114（例如，電漿腔室主體）的中心縱向軸線103旋轉，以產生靜態或動態磁場。磁場修改電漿的形狀、離子和自由基的濃度、以及離子和自由基的濃度的移動，以控制處理空間126中電漿的密度輪廓。
具有旋轉磁性殼體104的旋轉磁性殼體系統102設置在腔室101a、101b的外部。旋轉磁性殼體系統102包括上板105、與上板105相對設置的下板107、間隔墊114的外壁109、與外壁109相對設置的外側壁113、殼體升降系統168、殼體驅動系統115。內壁128限定圓形的中央開口。在可與本文描述的其他具體實施例結合的一個具體實施例中，上板105、下板107和間隔墊114中的至少一個，包括連接到熱交換器（未示出）的一或多個通道（未示出），以控制旋轉磁性殼體104的溫度輪廓。間隔墊114的外壁109的外部162包括諸如PTFE（聚四氟乙烯）的聚合物材料。在可與本文描述的其他具體實施例結合的一個具體實施例中，外部162是聚合物材料片。間隔墊114的外部162的聚合物材料，允許旋轉磁性殼體104圍繞處理空間126和/或間隔墊114的中心縱向軸線103圍繞間隔墊114旋轉。控制器164耦接至腔室101a、101b和旋轉磁性殼體系統102，旋轉磁性殼體系統102被配置為在處理期間和處理之後，控制腔室101a、101b的各個態樣以及旋轉磁性殼體系統102的各個態樣。
所示的旋轉磁性殼體104包括複數個保持架129。複數個保持架129中的每個保持架以在每個保持架129之間的距離d 佈置在旋轉磁性殼體104中。複數個保持架129使複數個磁鐵143能夠被佈置在旋轉磁性殼體104中或從旋轉磁性殼體104移除。在一個具體實施例中，複數個磁鐵143中的每個磁鐵143以在複數個磁鐵143中的每個磁鐵143之間的間距p 被保持在保持架129中。間距p 對應於複數個磁鐵143中的每個相鄰磁鐵143之間的距離。間距p 調諧透過旋轉旋轉磁性殼體104產生的磁場。在可以與本文描述的其他具體實施例結合的一個具體實施例中，每個保持架129耦接至軌道131。致動保持架129，使得每個保持架129可操作以沿軌道131沿徑向滑動，以改變從每個磁鐵143到處理空間126及/或間隔墊114的中心縱向軸線103的水平距離133。將電磁鐵殼體172耦合到殼體提升系統168，有助於電磁鐵殼體172相對於基板165的垂直調節。例如，可以增加或減小由穿過每個磁鐵143的中心到基板165形成的平面167所限定的垂直距離135（在圖1A中示出），以調節維持在相應腔室101a或101b內的電漿的特性。
在一個具體實施例中（可以與本文中描述的其他具體實施例組合），如圖1B所示，旋轉磁性殼體104的前半部137（例如，圍繞大約180度）具有磁鐵143，磁鐵143的北極141沿著處理空間126的中心縱向軸線定向朝向頂表面146。旋轉磁性殼體104的後半部139（例如，圍繞大約180度）具有磁鐵143，磁鐵143的南極145沿著處理空間126的中心縱向軸線定向朝向頂表面146。
旋轉磁性殼體104耦接至殼體驅動系統115。殼體驅動系統115包括帶161和馬達149。在可與本文所述的其他具體實施例結合的一個具體實施例中，馬達149透過安裝架157耦接至殼體提升系統168。旋轉磁性殼體104包括形成在旋轉磁性殼體104的外側壁113中的複數個凹槽151。複數個凹槽151中的每個凹槽對應於帶161的複數個凸耳155中的一凸耳155。帶161構造成圍繞旋轉磁性殼體104佈置，並且耦接至馬達149，例如無刷DC馬達。殼體驅動系統115被構造成使旋轉磁性殼體104以一旋轉速率圍繞處理空間126的中心縱向軸線103旋轉。旋轉速率控制由修改磁場產生的在基板165上的電流分佈。在一個示例中，可以想到的是，腔室101a、101b中的每個腔室均包括單獨的殼體驅動系統115。在另一個示例中，可以想到，每個腔室101a、101b共享一個殼體驅動系統115。
如本文中所描述的利用磁場的電漿處理能夠增強處理的均勻性，但是，已經在存在磁場時施加淨化氣體的情況下偵測到處理後的基板上的顆粒缺陷。例如，在間隔物114周圍的環中的複數個磁鐵143引起電子漂移，這提供了在基板上的更均勻的沉積。然而，已經決定，在複數個磁鐵143產生強磁場的情況下進行淨化清潔無法避免基板上的缺陷。在淨化期間需要在電漿處理區域中使磁場最小化，以使顆粒清潔最大化，這可使基板上的顆粒缺陷最小化。
為了最小化處理空間126中的磁場，旋轉磁性殼體104包括複數個分流門186（在圖1A和1B中示出）。每個分流門186相對於間隔器114和/或磁鐵143移動（例如旋轉）到「打開」位置或「關閉」位置。在圖1B所示的打開位置，磁場被允許滲透到處理空間126中。在關閉位置，分流門186被移動以有效地阻擋磁場。將分流門186移動或旋轉到打開位置允許在處理期間磁場滲透處理空間126。在電漿處理結束時，在淨化處理期間，分流門186相對於磁鐵移動或旋轉到關閉位置，此位置屏蔽了處理空間126中的磁場。這允許有效地清除顆粒，從而減少了處理後的基板上的缺陷數量。
每個分流門186耦接至門驅動致動器188，門驅動致動器188使分流門186相對於磁鐵143和/或間隔墊114運動。例如，門驅動致動器188相對於磁鐵143移動或旋轉分流門186，使得各個分流門186移動至每個磁鐵143之間的位置（例如，關閉位置）以有效地使處理空間126中的磁場最小化。處理空間126中磁通量的最小化，使得能夠更有效地從處理空間126中清除顆粒。類似地，門驅動致動器188相對於磁鐵143移動或旋轉分流門186，使得各個分流門186移動到在每個磁鐵143之間的軸向位置（例如，打開位置），以允許磁場進入處理空間126。在此位置，使分流門186運動而使得磁鐵143不被分流門186屏蔽，並且在處理期間使磁場滲透在處理空間126中。門驅動致動器188可以類似於上述的殼體驅動系統115構造。
在打開位置移動分流門186允許將強磁場用於均勻沉積，而在關閉位置移動分流門186可以增強顆粒淨化。分流門186從打開位置到關閉位置的移動時間短（大約100毫秒至大約1.5秒），從而允許顆粒清除迅速發生，從而節省了時間。每個分流門186可以由具有高磁導率的鐵磁合金製成。材料的示例包括鎳鐵合金，例如以商標名MUMETAL® 出售的那些。分流門186的材料包括大約80,000的相對磁導率（μr ）。
圖2A至圖2E是可動分流門系統200的一個具體實施例的各種視圖。圖2A和圖2D是腔室主體202的一部分的立體圖，腔室主體202可以是圖1A的腔室101a、101b。在此具體實施例中，示出了兩個相對的分流門205A和205B，它們是圖1A和1B中描述的分流門186。在圖2A至圖2E中示出了保持磁鐵143的管套210，管套210是圖1A和1B所示的保持架129。圖2A示出了處於第一（打開）位置的分流門205A和205B。圖2B是沿著圖2A的線2B-2B的截面圖。圖2C是沿著圖2A的線2C-2C的截面圖。圖2D是類似於圖2A的立體圖，其中分流門205A和205B處於第二（關閉）位置。圖2E是沿著圖2D的線2E-2E的截面圖。另外，圖3A和圖3B是腔室主體202的示意性剖視圖，示出了當分流門205A和205B處於如圖2B所示的打開位置和處於圖2D所示的關閉位置時磁鐵143分別的磁場大小。在圖3A和圖3B的腔室主體202的處理空間126中示出了基板165的輪廓。圖3A和圖3B中所示的磁場大小沿著穿過磁鐵143中間的水平面（垂直於處理空間126的中心縱向軸線103）。
在可以與本文所述的其他具體實施例結合的此具體實施例中，腔室主體202被磁性地劃分成多個部分，諸如象限A-D（在圖2B中示出）。相對的象限A和C包括複數個磁鐵143，而相對的象限B和D不包括磁鐵143。另外，象限A和C中的複數個磁鐵143的一半的南極145朝著處理空間126的中心縱向軸線103定向，而另一半的北極141朝著處理空間126的中心縱向軸線103定向。北極141/南極145的分界點是每個象限A和C的中心。
圖2C是分流門215的橫截面，分流門215可以是圖2A、2B、2D或2E中所示的分流門205A和205B中的任一個。在圖2C中還示出了外壁109和套管210的一部分。
在可以與本文描述的其他具體實施例結合的一個具體實施例中，分流門215在截面圖中具有「C」形。分流門215包括中心壁220和兩個相對的外壁225，外壁225從中心壁220大致正交地延伸。外壁225從中心壁220延伸，中心壁220的表面在大致垂直於處理空間126的中心縱向軸線103的平面中。中心壁220和外壁225包括主體230，當將分流門放置成靠近磁鐵（例如，關閉位置）時，主體230通常包圍或圍繞磁鐵143的至少三個側面。例如，具有「C」形的主體230的尺寸和構造，被構造成當位於關閉位置時阻擋磁鐵143的磁場。
中心壁220和/或外壁225的厚度235可以是大約0.04英寸至0.12英寸（大約1至3毫米），此厚度足夠厚以易於製造並且足夠薄以舒適地容納磁鐵。外壁225的內表面與磁鐵143的外表面之間的距離240為約0.08至0.5英寸（約2毫米至約13毫米）。中心壁220的內表面與磁鐵143的外表面之間的距離245為約0.08至0.5英寸（約2毫米至約13毫米）。
在圖2A和2B中，分流門205A和205B處於打開位置，而在圖2D和2E中，分流門205A和205B處於關閉位置。打開位置允許處理空間126中將強磁場用於均勻沉積，而在關閉位置中，使處理空間126中的磁場最小化，這允許增強的顆粒淨化（處理空間126的清潔）。
在可以與本文所述的其他具體實施例組合的此具體實施例中，打開位置和關閉位置可以由下列之一者或兩者引起：磁鐵143相對於分流門205A與205B的運動（圖1A和1B均示出）（使用旋轉磁性殼體104的殼體驅動系統115）；及分流門205A與205B的運動（使用門驅動致動器188）（圖1A所示）。例如，分流門205A和205B相對於磁鐵143從圖2B所示的打開位置繞著處理空間126的中心縱向軸線103旋轉，以將磁鐵143與處理空間126屏蔽開，如圖2D和圖2E所示。
磁場被標記為元件符號300，並在圖3A和圖3B中示意性地示出，其中磁鐵143相對於處理空間126沒有旋轉運動。圖3A示出了當分流門205A和205B處於如圖2B所示的打開位置時的磁場300的大小。圖3A中的虛線示出了具有中心體積305的磁場300的大小，磁場300在外圍體積310處強度降低。圖3B示出了當分流門205A和205B處於如圖2D和2E所示的關閉位置時的磁場300的大小，與圖3A所示的大小相比，其有效地降低了處理空間126中的磁場300的強度。在一示例中，圖3B所示的磁場300的大小小於圖3A的外圍體積310處的磁場300的大小。在另一個示例中，圖3A的處理空間126內的平均磁場300為約24高斯，而圖3B的處理空間126內的平均磁場300為約0.28高斯。在另一個示例中，在打開位置（圖3A），處理空間126內的平均磁場滲透，從腔室壁（例如間隔墊114的外壁109）向內到磁場大於5高斯處的徑向距離（為腔室壁半徑的比例）約為腔室壁半徑的37.3%。相對的，在關閉位置（圖3B）中，處理空間126內部的平均磁場滲透約為腔室壁半徑的0.18％。在此，將徑向磁場滲透定義為從腔室壁內表面128向內進入處理空間126，直至磁場降至5高斯以下處為止的徑向距離（越朝向處理空間126中心向內移動，磁場強度就越小）。在腔室的各個方位角位置測量此徑向距離，並將這些測得距離的平均值表示為腔室壁半徑的百分比。作為背景內容，被測量為腔室壁半徑的100％的平均徑向磁場滲透，表示處理空間126內的磁場一直保持在5高斯以上，一直到腔室中心，這表明磁場從腔室壁內表面128完全滲透到處理空間126的中心。再者，被測量為腔室壁半徑的0％的平均徑向磁場穿透，表示處理空間126內的磁場一直保持在5高斯以下，一直到腔室壁內表面128，這表明磁場從腔室壁內表面128滲透的磁場為零。
圖4A至圖4C是可動分流門系統400的一個具體實施例的各種視圖。圖4A是腔室主體202的一部分的立體圖，腔室主體202可以是圖1A的腔室101a、101b。在此具體實施例中，示出了六個分流門405，它們是圖1A和1B中描述的分流門186。在圖4A至圖4C中示出了保持磁鐵143的管套210，管套210是圖1A和1B所示的保持架129。圖4B是沿圖4A的線4B-4B的剖視圖，示出了處於第一（打開）位置的分流門405。圖4C是類似於圖4B的剖視圖，其中分流門405處於第二（關閉）位置。儘管未示出如上面的圖2D所示的立體圖和如上面的圖2C所示的截面圖，但是分流門系統400以其他方式構造並且類似於上述分流門系統200操作。另外，圖5A和圖5B是腔室主體202的示意性剖視圖，示出了當分流門405處於如圖4B所示的打開位置和處於圖4C所示的關閉位置時磁鐵143分別的磁場大小。在圖5A和圖5B的腔室主體202的處理空間126中示出了基板165的輪廓。
在可以與本文所述的其他具體實施例結合的此具體實施例中，腔室主體202被磁性地劃分成多個部分，諸如六分區A-F（在圖4B中示出）。可以將處理空間126劃分為具有交替的磁性區域和非磁性區域的十二分區。相對的六分區A/D、B/E和C/F包含複數個磁鐵143，而其他部分不包含磁鐵143。另外，六分區A-F中的複數個磁鐵143的一半的南極145朝著處理空間126的中心縱向軸線103定向，而另一半的北極141朝著處理空間126的中心縱向軸線103定向。北極141/南極145的分界點是每個六分區A-F各自的中心。
在圖4A和4B中，分流門405處於打開位置，而在圖4C中，分流門405處於關閉位置。打開位置允許處理空間126中將強磁場用於均勻沉積，而在關閉位置中，使處理空間126中的磁場最小化，這允許增強的顆粒淨化（處理空間126的清潔）。可以如上所述提供打開位置和關閉位置。
磁場被標記為元件符號500，並在圖5A和圖5B中示意性地示出，其中磁鐵143相對於處理空間126沒有旋轉運動。圖5A示出了當分流門405處於如圖4B所示的打開位置時的磁場500的大小。圖5A中的虛線示出了在中心體積305處的磁場500的大小，磁場500向著外圍體積310減小。圖5B示出了當分流門405處於關閉位置時的磁場500的大小，與圖5A所示的大小相比，這有效地降低了磁場500的強度。在一示例中，圖5B所示的磁場500的大小小於圖5A的外圍體積310處的磁場500的大小。在另一個示例中，圖5A的處理空間126內的平均磁場500為約12.5高斯，而圖5B的處理空間126內的平均磁場500為約0.34高斯。在另一個示例中，在打開位置（圖5A），處理空間126內的平均磁場滲透，從腔室壁（例如間隔墊114的外壁109）向內到磁場大於5高斯處的徑向距離（為腔室壁半徑的比例）約為腔室壁半徑的22.5%。相對的，在關閉位置（圖5B）中，處理空間126內部的平均磁場滲透約為腔室壁半徑的0.21％。在此，將徑向磁場滲透定義為從腔室壁內表面128向內進入處理空間126，直至磁場降至5高斯以下處為止的徑向距離（越如前述朝向內移動，磁場強度就越小）。在腔室的各個方位角位置測量此徑向距離，並將這些測得距離的平均值表示為腔室壁半徑的百分比。
圖6A至圖6C是可動分流門系統600的一個具體實施例的各種視圖。圖6A是腔室主體202的一部分的立體圖，腔室主體202可以是圖1A的腔室101a、101b。在此具體實施例中，示出了多個分流門605，它們是圖1A和1B中描述的分流門186。在圖6A至圖6C中示出了保持磁鐵143的管套210，管套210是圖1A和1B所示的保持架129。圖6B是沿著圖6A的線6B-6B的剖視圖，示出了處於第一（打開）位置的分流門605。圖6C是類似於圖6B的剖視圖，其中分流門605處於第二（關閉）位置。儘管未示出如上面的圖2D所示的立體圖和如上面的圖2C所示的截面圖，但是分流門系統600以其他方式構造並且類似於上述分流門系統200操作。另外，圖7A和圖7B是腔室主體202的示意性剖視圖，示出了當分流門605處於如圖6B所示的打開位置和處於圖6C所示的關閉位置時磁鐵143分別的磁場大小。在圖7A和圖7B的腔室主體202的處理空間126中示出了基板165的輪廓。
處理空間126可以被分為兩半部A和B，每半部具有交替的磁性區域和非磁性區域。半部A和半部B分別包含複數個磁鐵143。在半部A中，每個磁鐵143的南極145朝向處理空間126的中心縱向軸線103取向，而半部B中，每個磁鐵143的北極141均朝向處理空間126的中心縱向軸線103取向。北極141/南極145的分界點是每個半部A和B各自的中心。
在圖6A和6B中，分流門605處於打開位置，而在圖6C中，分流門605處於關閉位置。打開位置允許處理空間126中將強磁場用於均勻沉積，而在關閉位置中，使處理空間126中的磁場最小化，這允許增強的顆粒淨化（處理空間126的清潔）。可以如上所述提供打開位置和關閉位置。
磁場被標記為元件符號700，並在圖7A和圖7B中示意性地示出，其中磁鐵143相對於處理空間126沒有旋轉運動。圖7A示出了當分流門605處於如圖6B所示的打開位置時的磁場700的大小。圖7A中的虛線示出了在中心體積305處的磁場700的大小，磁場700向著外圍體積310減小。圖7B示出了當分流門605處於關閉位置時的磁場700的大小，與圖7A所示的大小相比，這有效地降低了磁場700的強度。在一示例中，圖7B所示的磁場700的大小小於圖7A的外圍體積310處的磁場700的大小。在另一個示例中，圖7A的處理空間126內的平均磁場700為約18.8高斯，而圖7B的處理空間126內的平均磁場700為約4.0高斯。在另一個示例中，在打開位置（圖7A），處理空間126內的平均磁場滲透，從腔室壁（例如間隔墊114的外壁109）向內到磁場大於5高斯處的徑向距離（為腔室壁半徑的比例）約為腔室壁半徑的40.7%。相對的，在關閉位置（圖7B）中，處理空間126內部的平均磁場滲透約為腔室壁半徑的14.2％。在此，將徑向磁場滲透定義為從腔室壁內表面128向內進入處理空間126，直至磁場降至5高斯以下處為止的徑向距離（越如前述朝向內移動，磁場強度就越小）。在腔室的各個方位角位置測量此徑向距離，並將這些測得距離的平均值表示為腔室壁半徑的百分比。
圖8A至圖8C是在利用圖1A和圖1B的旋轉磁性殼體104以及本文所述的可動分流門系統進行處理的過程中，在整體電漿-鞘界面處的電漿漂移量800和方向805的示意性截面俯視圖。在所示的每個具體實施例中，旋轉磁性殼體104中有複數個磁鐵（未示出）。作為示例，磁鐵的數量可以是大約32個磁鐵、36個磁鐵、40個磁鐵或更大。另外，隨著磁鐵的旋轉，在打開位置的分流門（未示出）中施加RF能量。電漿漂移速度的大小用實線表示，而電漿漂移速度的方向用虛線（帶箭頭）表示。還使用較粗的實線示出了基板165的邊緣。
圖8A是利用如圖2A和2B所示的可動分流門系統200的電漿-鞘界面的電漿漂移量800與方向805的示意圖。本體電漿-鞘界面包括高強度電漿漂移的區域802。本體電漿-鞘界面也包括低強度電漿漂移的區域810。具有較高電漿漂移的區域802有助於電漿密度的重新分佈，從而導致在基板165的邊緣上的較高沉積，從而將中心高沉積輪廓改變為徑向均勻的沉積輪廓。儘管未示出旋轉，但是區域802將在處理期間隨著磁鐵的旋轉而旋轉，這透過沿方位角擴展徑向電漿漂移效應而有助於在整個基板165上均勻沉積。
圖8B是利用如圖4A和4B所示的可動分流門系統400的電漿-鞘界面的電漿漂移量800與方向805的示意圖。本體電漿-鞘界面包括高強度電漿漂移的區域802。本體電漿-鞘界面也包括低強度電漿漂移的區域810。具有較高電漿漂移的區域802有助於電漿密度的重新分佈，從而導致在基板165的邊緣上的較高沉積，從而將中心高沉積輪廓改變為徑向均勻的沉積輪廓。儘管未示出旋轉，但是區域802將在處理期間隨著磁鐵的旋轉而旋轉，這透過沿方位角擴展徑向電漿漂移效應而有助於在整個基板165上均勻沉積。
圖8C是利用如圖6A和6B所示的可動分流門系統600的電漿-鞘界面的電漿漂移量800與方向805的示意圖。本體電漿-鞘界面包括高強度電漿漂移的區域802。本體電漿-鞘界面也包括低強度電漿漂移的區域810。具有較高電漿漂移的區域802有助於電漿密度的重新分佈，從而導致在基板165的邊緣上的較高沉積，從而將中心高沉積輪廓改變為徑向均勻的沉積輪廓。儘管未示出旋轉，但是區域802將在處理期間隨著磁鐵的旋轉而旋轉，這透過沿方位角擴展徑向電漿漂移效應而有助於在整個基板165上均勻沉積。
圖1A和1B的旋轉磁性殼體104以及本文所述的可動分流門系統的具體實施例在處理期間提供增強的和更均勻的沉積，並且在處理之後提供增強的腔室清潔。例如，如圖2A、圖2B、圖2D和圖2E所示的可動分流門系統200使處理空間126中的平均磁場強度減小大於98％。作為另一個示例，如圖4A至圖4C所示的可動分流門系統400使處理空間126中的平均磁場強度減小大於約97％。作為另一個示例，如圖6A至圖6C所示的可動分流門系統600提供了處理空間126中的平均磁場強度的減小大於約78％。在所有這些具體實施例中，在分流門處於打開位置的情況下，處理空間126中的平均徑向磁場穿透量（以腔室壁半徑的百分比計）在約25％至約40％之間，這提供了增強的且更均勻的處理中的沉積。另外，於在過程結束時將分流門從打開位置移至關閉位置時，可動分流門系統200（圖2A、2B、2D和2E）、400（圖4A至圖4C）、600（圖6A至圖6C）中的徑向磁場穿透量至少降低了85％。這表明在處理結束時使用這些可動分流門系統可顯著減少腔室內的平均磁場，並且幾乎完全消除磁場滲透進入腔室的可能性，這將增強淨化清潔。
雖然前述內容係關於本揭示內容的範例，但可發想其他與進一步的範例而不脫離前述內容的基板範圍，且前述內容的範圍係由下列申請專利範圍判定。
100:系統 101a:腔室 101b:腔室 102:旋轉磁性殼體系統 103:中心縱向軸線 104:旋轉磁性殼體 105:上板 106:腔室主體組件 107:平板 108:腔室蓋組件 109:外側壁 110:腔室主體 112:安裝板 113:外側壁 114:間隔墊 115:殼體驅動系統 116:腔室蓋 118:第一凸緣 120:第二凸緣 122:氣體分佈組件 124:基板支撐組件 126:處理空間 128:內部壁 129:保持架 130:基板支座 131:軌道 132:桿 133:水平距離 134:支撐表面 135:垂直距離 136:基板支座驅動系統 137:第一半部 138:狹縫閥 139:第二半部 140:氣體入口通道 141:北極 142:流量控制器 143:磁鐵 144:氣體源 145:南極 146:擴散器 147:帶 148:懸掛板 149:馬達 150:泵 151:溝槽 152:出口 154:RF源 155:凸耳 156:電極 157:安裝架 158:導電桿 161:帶 162:外部 163:匹配盒 164:控制器 165:基板 167:平面 168:殼體升降系統 172:電磁鐵殼體 186:分流門 188:門驅動致動器 200:可動分流門系統 202:腔室主體 205A:分流門 205B:分流門 210:套管 215:分流門 220:中心壁 225:外側壁 230:主體 235:厚度 240:距離 245:距離 300:平均磁場 305:中心空間 310:外圍空間 400:可動分流門系統 405:分流門 500:平均磁場 600:可動分流門系統 605:分流門 700:平均磁場 800:電漿飄移量 802:區域 805:方向 810:區域
可參考多個具體實施例以更特定地說明以上簡要總結的本揭示內容內容，以更詳細瞭解本揭示內容內容的上述特徵，附加圖式圖示說明了其中一些具體實施例。然而應注意到，附加圖式僅說明示例性具體實施例，且因此不應被視為限制具體實施例的範圍，並可承認其他等效的具體實施例。
圖1A是根據一個具體實施例的具有旋轉磁性殼體系統的電漿增強化學氣相沉積（PECVD）腔室的示意性截面圖，旋轉磁性殼體系統具有佈置在腔室外部的旋轉磁性殼體。
圖1B是根據一個具體實施例的旋轉磁性殼體系統的示意性俯視圖。
圖2A是可動分流門（shunt door）系統的一個具體實施例的立體圖，其中，分流門處於第一位置。
圖2B是沿著圖2A的線2B-2B的截面圖。
圖2C是沿著圖2A的線2C-2C的截面圖。
圖2D是圖2A的可動分流門系統的等距視圖，其中分流門處於第二位置。
圖2E是沿著圖2D的線2E-2E的截面圖。
圖3A和3B是腔室主體的示意性剖視圖，示出了當分流門分別處於第一位置和第二位置時腔室內的磁場大小。
圖4A是可動分流門系統的另一具體實施例的立體圖，其中，分流門處於第一位置。
圖4B是沿著圖4A的線4B-4B的截面圖。
圖4C是類似於圖4B的剖視圖，其中分流門處於第二位置。
圖5A和5B是腔室主體的示意性剖視圖，示出了當分流門分別處於第一位置和第二位置時腔室內的磁場大小。
圖6A是可動分流門系統的另一具體實施例的立體圖，其中，分流門處於第一位置。
圖6B是沿著圖6A的線6B-6B的截面圖。
圖6C是類似於圖6B的剖視圖，其中分流門605處於第二位置。
圖7A和7B是腔室主體的示意性剖視圖，示出了當分流門分別處於第一位置和第二位置時腔室內的磁場大小。
圖8A是利用如圖2A和2B所示的可動分流門系統的電漿-鞘界面的電漿漂移的示意圖。
圖8B是利用如圖4A和4B所示的可動分流門系統的電漿-鞘界面的電漿漂移的示意圖。
圖8C是利用如圖6A和6B所示的可動分流門系統的電漿-鞘界面的電漿漂移的示意圖。
為了協助瞭解，已儘可能使用相同的元件符號標定圖式中共有的相同元件。已思及到，一個具體實施例的元件與特徵，可無需進一步的敘述即可被有益地併入其他具體實施例中。
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
102:旋轉磁性殼體系統
103:中心縱向軸線
104:旋轉磁性殼體
107:平板
109:外側壁
112:安裝板
113:外側壁
114:間隔墊
115:殼體驅動系統
128:內部壁
129:保持架
130:基板支座
131:軌道
133:水平距離
134:支撐表面
137:第一半部
139:第二半部
141:北極
143:磁鐵
145:南極
149:馬達
151:溝槽
155:凸耳
161:帶
162:外部
165:基板
186:分流門

Claims (20)

  1. 一種系統，包含： 一旋轉磁性殼體，該旋轉磁性殼體沿著一腔室的一外側壁設置，該旋轉磁性殼體包含： 複數個磁鐵，該複數個磁鐵耦接至一套管，在該旋轉磁性殼體在該腔室周圍旋轉時，該套管經配置以由一環形路徑行進；以及 複數個分流門，該複數個分流門可動地設置在該腔室與該套管之間，其中該等分流門中的每個分流門經配置以相對於該等磁鐵移動。
  2. 如請求項1所述之系統，其中該複數個分流門包含兩個分流門，該兩個分流門分別位於該腔室的相對側上。
  3. 如請求項1所述之系統，其中該複數個分流門包含六個分流門，該六個分流門中的至少兩個分流門分別位於該腔室的相對側上。
  4. 如請求項3所述之系統，其中成對的分流門分別位於該腔室的相對側上。
  5. 如請求項1所述之系統，其中該複數個分流門包含分別對應於該複數個磁鐵中的每個磁鐵的一分流門。
  6. 如請求項1所述之系統，其中該等分流門中的每個分流門包含一中心壁與兩個外壁，該兩個外壁附接至一中心壁的每一側且從該中心壁大抵正交地延伸而形成一「C」形。
  7. 如請求項1所述之系統，其中該等分流門中的每個分流門包含一成形主體，該成形主體至少部分圍繞該等磁鐵。
  8. 如請求項1所述之系統，其中該複數個分流門中的每個分流門包含一材料，該材料包括大約80,000的一相對磁導率（μr ）。
  9. 如請求項1所述之系統，其中該複數個分流門中的每個分流門耦接至一致動器。
  10. 一種系統，包含： 一旋轉磁性殼體，該旋轉磁性殼體沿著一腔室設置，該旋轉磁性殼體包含複數個磁鐵，該複數個磁鐵耦接至一套管，該套管經配置以沿著該腔室的一外表面由一環形路徑行進；以及 複數個分流門，該複數個分流門設置在該腔室的外表面與該套管之間，其中該等分流門中的每個分流門經配置以相對於該等磁鐵移動，且該等磁鐵經配置以相對於該複數個分流門移動。
  11. 如請求項10所述之系統，其中該等分流門中的每個分流門包含一中心壁與兩個外壁。
  12. 如請求項11所述之系統，其中該兩個外壁中的每個外壁從該中心壁大抵正交地延伸而形成一「C」形。
  13. 如請求項10所述之系統，其中該等分流門中的每個分流門包含一成形主體，該成形主體至少部分圍繞該等磁鐵。
  14. 如請求項10所述之系統，其中該複數個分流門中的每個分流門包含一材料，該材料包括大約80,000的一相對磁導率（μr ）。
  15. 如請求項10所述之系統，其中該複數個分流門包含兩個分流門，該兩個分流門分別位於該腔室的相對側上。
  16. 如請求項10所述之系統，其中該複數個分流門包含六個分流門，該六個分流門中的至少兩個分流門分別位於該腔室的相對側上。
  17. 如請求項10所述之系統，其中該複數個分流門包含分別對應於該複數個磁鐵中的每個磁鐵的一分流門。
  18. 一種腔室，包含： 一腔室主體； 一腔室蓋，該腔室蓋包括一氣體分配組件； 一基板支座，該基板支座相對於該氣體分配組件定位以界定一處理空間，該處理空間具有一中心軸線； 一射頻（RF）源，該RF源可操作以被耦接至設置在基板支座內的一電極；以及 一旋轉磁性殼體，該旋轉磁性殼體沿著該腔室的一外壁設置，該旋轉磁性殼體包含： 複數個磁鐵，該複數個磁鐵耦接至一套管，在該旋轉磁性殼體在該腔室周圍旋轉時，該套管經配置以由一環形路徑行進；以及 複數個分流門，該複數個分流門可動地設置在該腔室與該套管之間，其中該等分流門中的每個分流門經配置以相對於該等磁鐵移動。
  19. 如請求項18所述之腔室，其中該複數個分流門包含分流門對，該對分流門分別位於該腔室的相對側上。
  20. 如請求項18所述之腔室，其中該複數個分流門中的每個分流門包含一材料，該材料包括大約80,000的一相對磁導率（μr ）。
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