TW202201466A - 在電漿腔室中使用的低電阻限制襯墊 - Google Patents

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Abstract

此處提供在處理腔室中使用的襯墊的實施例。在某些實施例中，一種在處理腔室中使用的襯墊包括：上部襯墊，具有中心開口的頂板及從頂板的外部周圍部分向下延伸的管狀主體，其中頂板具有起伏的內部表面，而具有第一內部直徑的第一階及具有大於第一內部直徑的第二內部直徑的第二階，且其中管狀主體具有開口用於藉由其傳送基板；及下部襯墊，抵靠管狀主體的底部表面，其中下部襯墊從管狀主體徑向向內延伸，且包括複數個徑向狹槽安排於下部襯墊四周，其中上部襯墊及下部襯墊形成C形的剖面。

Description

在電漿腔室中使用的低電阻限制襯墊
本揭露案的實施例大致關於基板處理裝備。
在微電子積體電路的製造中的半導體晶圓的電漿處理舉例而言使用於介電蝕刻、金屬蝕刻、化學氣相沉積及其他處理中。在半導體基板處理中，趨勢朝向更加小的特徵尺寸及線寬度以更大的精確度造成在半導體基板上遮罩、蝕刻及沉積材料的能力的優勢。
通常，蝕刻藉由施加射頻（RF）功率至供應至低壓處理區域的工作氣體在支撐元件所支撐的基板上而完成。所獲得的電場在處理區域中建立反應區，而將工作氣體激發成電漿。偏壓支撐元件以吸引電漿之中的離子朝向支撐於其上的基板。離子遷移朝向鄰接至基板的電漿的邊界層，且在離開邊界層時加速。加速的離子產生從基板的表面移除或蝕刻材料所需的能量。隨著加速的離子可蝕刻處理腔室之中的其他成分，將電漿限制於基板上方的處理區域為重要的。
未限制的電漿在腔室壁上造成蝕刻副產物沉積，且亦可蝕刻腔室壁。在腔室壁上的蝕刻副產物沉積可造成處理偏差。從腔室壁蝕刻的材料可藉由重沉積而污染基板及/或可能建立腔室的粒子。此外，未限制的電漿亦可在下游區塊中造成蝕刻副產物沉積。累積的蝕刻副產物可剝落且導致粒子。為了減少在下游區塊中蝕刻副產物的沉積造成的粒子問題，需要額外下游清潔，而可減少處理產量且增加處理成本。
因此，發明人此處已提供強化的限制襯墊。
此處提供在處理腔室中使用的襯墊的實施例。在某些實施例中，一種在處理腔室中使用的襯墊包括：上部襯墊，具有中心開口的頂板及從頂板的外部周圍部分向下延伸的管狀主體，其中頂板具有起伏的內部表面，而具有第一內部直徑的第一階及具有大於第一內部直徑的第二內部直徑的第二階，且其中管狀主體具有開口用於藉由其傳送基板；及下部襯墊，抵靠管狀主體的底部表面，其中下部襯墊從管狀主體徑向向內延伸，且包括複數個徑向狹槽安排於下部襯墊四周，其中上部襯墊及下部襯墊形成C形的剖面。
在某些實施例中，一種在處理腔室中使用的處理套件包括：襯墊，具有中心開口的頂板，管狀主體從頂板的外部周圍部分向下延伸，且下部襯墊從管狀主體徑向向內延伸以形成襯墊的C形的剖面形狀，其中下部襯墊及包括藉由其的複數個徑向狹槽，且其中管狀主體具有開口以促進藉由其傳送基板；及下部托盤，具有外部側壁、內部側壁、及從外部側壁延伸至內部側壁的下部壁，其中襯墊放置於下部托盤上。
在某些實施例中，一種處理腔室，包括：腔室主體，在其中界定內部空間；噴淋頭，佈置於內部空間中，且耦合至腔室主體的蓋；基板支撐件，佈置於內部空間中相對於噴淋頭；襯墊，具有中心開口的頂板，管狀主體從頂板的外部周圍部分向下延伸，且下部襯墊環繞基板支撐件且從管狀主體徑向向內延伸，其中頂板包括起伏的內部表面，其中下部襯墊包括藉由其的複數個徑向狹槽，且其中管狀主體具有開口以促進藉由其傳送基板。
以下說明本揭露案的其他及進一步實施例。
此處提供在處理腔室中使用的襯墊的實施例。此處提供的襯墊或限制襯墊的實施例，有利地限制電漿於其中，同時提供藉由其增強的流動導通。在某些實施例中，襯墊可從導電的材料製成，以當電漿與襯墊接觸時提供用於RF電源供應器的接地路徑。舉例而言，在某些實施例中，襯墊以具有小於或等於0.01 ohms-cm的電阻的材料製成。在某些實施例中，襯墊可以減少或避免經處理的基板的污染的材料製成。在某些實施例中，襯墊以矽材料製成，舉例而言，碳化矽（SiC）或多晶矽。在某些實施例中，襯墊以多晶矽材料塗佈。對襯墊使用矽材料有利地減少經處理的基板的污染。
第1圖根據本揭露案的某些實施例，為具有襯墊的處理腔室之部分的概要側視圖。在某些實施例中，處理腔室為蝕刻處理腔室。然而，配置用於不同處理的其他類型的處理腔室亦可使用或修改與此處所述的襯墊的實施例一起使用。
處理腔室100為真空腔室，而適合適以在基板處理期間於內部空間120之中維持次大氣壓力。處理腔室100包括腔室主體106，具有側壁及底部壁。腔室主體106藉由蓋104覆蓋，且腔室主體106及蓋104一起界定內部空間120。腔室主體106及蓋104可以金屬製成，例如鋁。腔室主體106可透過耦合至接地115而接地。
基板支撐件124佈置於內部空間120之中以支撐且保持基板122，例如半導體晶圓或可靜電保持的其他此類基板。基板支撐件124可大致包含基座128及用於支撐基座128的中空支撐桿112。基座128可包括靜電夾盤150。電夾盤150包含介電板，具有一或更多電極154佈置於其中。中空支撐桿112提供導管，以提供例如背側氣體、處理氣體、流體、冷卻劑、功率或類似者至基座128。
基板支撐件124耦合至夾持電源供應器140及RF源（例如，RF偏壓電源供應器117或RF電漿電源供應器170）至靜電夾盤150。在某些實施例中，背側氣體供應器142佈置於腔室主體106的外側，且供應熱傳送氣體至靜電夾盤150。在某些實施例中，RF偏壓電源供應器117透過一或更多RF匹配網路116耦合至靜電夾盤150。在某些實施例中，基板支撐件124可交替包括AC或DC偏壓電源。
處理腔室100亦耦合至且與處理氣體供應器118流體連通，處理氣體供應器118可供應一或更多處理氣體至處理腔室100用於處理佈置於其中的基板122。在某些實施例中，噴淋頭132佈置於內部空間120中相對於基板支撐件124。在某些實施例中，噴淋頭132耦合至蓋104。噴淋頭132及基板支撐件124部分界定其之間的處理空間144。噴淋頭132包括複數個開口，以從處理氣體供應器118分配一或更多處理氣體至處理空間144中。噴淋頭132可耦合至溫度控制單元138，以控制噴淋頭132的溫度。在某些實施例中，上部電極136佈置於內部空間120中，相對於基板支撐件124，以進一步界定處理空間144。上部電極136耦合至一或更多功率源（例如，RF電漿電源供應器170），以點燃一或更多處理氣體。在某些實施例中，上部電極136包含矽。
襯墊102佈置於內部空間120中在基板支撐件124及噴淋頭132之至少一者四周，以在其中限制電漿。在某些實施例中，襯墊102以適合的處理材料製成，例如鋁或含矽材料。舉例而言，襯墊102可以碳化矽（SiC）、多晶矽或以碳化矽（SiC）或多晶矽塗佈的材料製成，以有利地減少在基板122上的污染。襯墊102包括上部襯墊160及下部襯墊162。上部襯墊160可由任何以上所述的材料製成。在某些實施例中，下部襯墊162以與上部襯墊160相同的材料製成。舉例而言，上部襯墊160及下部襯墊162兩者可均以多晶矽製成。在某些實施例中，上部襯墊160以與下部襯墊162不同的材料製成。舉例而言，在某些實施例中，上部襯墊160以鋁製成，且下部襯墊162以多晶矽或以多晶矽塗佈的材料製成。在某些實施例中，上部襯墊160以碳化矽（SiC）製成，且下部襯墊162以多晶矽或以多晶矽塗佈的材料製成。在某些實施例中，上部襯墊160放置於下部襯墊162上。在某些實施例中，上部襯墊160及下部襯墊162為整體形成。下部襯墊162從上部襯墊160徑向向內延伸，以界定襯墊102的C形剖面形狀。在某些實施例中，上部襯墊160的內部直徑大於下部襯墊162的內部直徑。
下部襯墊162包括複數個徑向狹槽164，安排在下部襯墊162四周，以提供至幫浦通口148（以下討論）的處理氣體的流動路徑。在某些實施例中，襯墊102與噴淋頭132及基座128一起至少部分界定處理空間144。在某些實施例中，噴淋頭132的外部直徑小於襯墊102的外部直徑且大於襯墊102的內部直徑。襯墊102包括開口105，與在腔室主體106中的狹縫103相對用，用於傳送基板122進出處理腔室100。
在某些實施例中，襯墊102耦合至加熱器環180，以加熱襯墊102至預定溫度。在某些實施例中，襯墊102透過一或更多緊固件158耦合至加熱器環180。加熱器功率源156耦合至加熱器環180中的一或更多加熱元件，以加熱加熱器環180及襯墊102。在某些實施例中，陶瓷環168佈置於加熱器環180及噴淋頭132之間，以從噴淋頭132熱解耦加熱器環180。
處理腔室100耦合至且與真空系統114流體連通，真空系統114包括節流閥及真空幫浦，用以排空處理腔室100。在處理腔室100內側的壓力可藉由調整節流閥及/或真空幫浦來調節。真空系統114可耦合至幫浦通口148。
在某些實施例中，襯墊102放置於下部托盤110上。下部托盤110配置成引導來自複數個徑向狹槽164的一或更多處理氣體及處理副產物的流動至幫浦通口148。在某些實施例中，下部托盤110包括外部側壁126、內部側壁130及從外部側壁126延伸至內部側壁130的下部壁134。外部側壁126、內部側壁130及下部壁134在其之間界定排空空間184。在某些實施例中，外部側壁126及內部側壁130為環狀的。下部壁134包括一或更多開口182（第1圖中顯示一個），以將排空空間184流體耦合至真空系統114。下部托盤110可放置於或者耦合至幫浦通口148。在某些實施例中，下部托盤110包括壁架152，從內部側壁130徑向向內延伸以容納腔室部件，例如基板支撐件124的基座128。在某些實施例中，下部托盤110以導電材料製成，例如鋁，以提供接地路徑。
在操作中，舉例而言，電漿可在處理空間144中建立，以實行一或更多處理。電漿可透過靠近或在內部空間120之中的一或更多電極（例如，上部電極136），藉由耦合來自電漿功率源（例如，RF電漿電源供應器170）的功率至處理氣體而建立，以點燃處理氣體且建立電漿。偏壓電源亦可從偏壓電源供應器（例如，RF偏壓電源供應器117）供應至靜電夾盤150之中的一或更多電極154，以從電漿吸引離子朝向基板122。
電漿鞘可在基板122的邊緣處彎折，造成離子正交於電漿鞘加速。離子可藉由在電漿鞘中的彎折而在基板邊緣處聚焦或偏轉。在某些實施例中，基板支撐件124包括佈置於靜電夾盤150四周的邊緣環146。在某些實施例中，邊緣環146及靜電夾盤150界定基板接收表面。邊緣環146可耦合至功率源，例如RF偏壓電源供應器117或第二RF偏壓電源供應器（未顯示），以控制及/或減少電漿鞘的彎折。
第2圖根據本揭露案的某些實施例，為適合使用作為上部襯墊160的襯墊的部分的等距頂部視圖。上部襯墊160包括具有中心開口208的頂板204。上部襯墊160包括管狀主體206，從頂板204的周圍部分向下延伸以界定L形的剖面形狀。在某些實施例中，頂板204的上部表面202包括複數個開口216，以促進將襯墊102耦合至加熱器環180。在某些實施例中，複數個開口216保持緊固件158。
在某些實施例中，頂板204具有起伏的內部表面210。在某些實施例中，起伏的內部表面210包括具有第一內部直徑的第一階212。第一階212配置成容納第一腔室部件，舉例而言，上部電極136或噴淋頭132。在某些實施例中，起伏的內部表面210額外包括具有大於第一內部直徑的第二內部直徑的第二階214。第二階214配置成容納第二腔室部件。舉例而言，陶瓷環168可放置於第二階214上。在某些實施例中，第一腔室部件及第二腔室部件可為相同的部件，舉例而言，噴淋頭132的上部電極136。
第3圖根據本揭露案的某些實施例，為上部襯墊160的部分的部分剖面視圖。在某些實施例中，管狀主體206的底部表面304包括O形環溝槽306。O形環溝槽306可裝載O形環308，以提供上部襯墊160及下部襯墊162之間的密封。在某些實施例中，管狀主體206包括缺口的下部內部邊緣326，以在其中容納下部襯墊162。在某些實施例中，管狀主體206可包括窗320，從內部表面延伸至管狀主體206的外部表面。窗320可以塞子332填充，以密封窗320。塞子332以允許檢視至處理腔室100中且收集處理資料的材料製成。在某些實施例中，塞子332以氧化鋁（Al2 O3 ）製成。
在某些實施例中，第一階212包括O形環溝槽328，以裝載O形環340，以提供上部襯墊160及放置於第一階212上的腔室部件之間的密封。在某些實施例中，起伏的內部表面210包括第一側壁314，從頂板204的底部表面342延伸至第一階212。在某些實施例中，第一側壁314向上且徑向向外延伸。在某些實施例中，起伏的內部表面210包括第二側壁316，從第一階212延伸至第二階214。在某些實施例中，第二側壁316向上且徑向向外延伸。在某些實施例中，起伏的內部表面210包括第三側壁318，從第二階214延伸至頂板204的上部表面202。在某些實施例中，第三側壁318向上且徑向向外延伸。在某些實施例中，頂板204的內部直徑為約9.0英吋至約10.0英吋。在某些實施例中，襯墊102具有約2.0英吋至約3.0英吋的高度。
第4圖根據本揭露案的某些實施例，為襯墊102的部分的頂部視圖。下部襯墊162的複數個徑向狹槽164配置成引導來自處理空間144的流動至幫浦通口148。複數個徑向狹槽164適合地尺寸設計以減少或避免電漿逃脫處理空間144。在某些實施例中，複數個徑向狹槽164以規則間隔安排。在某些實施例中，複數個徑向狹槽164包括約200個至約300個狹槽。在某些實施例中，複數個徑向狹槽164之各者的寬度為約0.02英吋至約0.2英吋。在某些實施例中，複數個徑向狹槽164之各者的寬度為約0.02英吋至約0.08英吋。在某些實施例中，藉由複數個徑向狹槽164界定的總開口面積為下部襯墊162的總頂表面面積的約百分之30至約百分之50。在某些實施例中，下部襯墊162包括上部內部缺口402，以支撐基座128。在某些實施例中，下部襯墊162包括上部外部缺口404，以支撐上部襯墊160。
第5圖根據本揭露案的某些實施例，為襯墊102的部分的部分剖面視圖。在某些實施例中，上部襯墊160放置於上部外部缺口404的上部表面上。在某些實施例中，O形環308放置於上部外部缺口404的上部表面上，以在下部襯墊162及上部襯墊160之間形成密封。在某些實施例中，下部襯墊162包括下部外部缺口502，以容納下部托盤110的外部側壁126。在某些實施例中，下部襯墊162包括下部內部缺口506，以容納下部托盤110的內部側壁130。在某些實施例中，下部襯墊162的外部直徑約等於下部托盤110的外部直徑。在某些實施例中，複數個徑向狹槽具有約4.5英吋至約5.5英吋的長度504。在某些實施例中，下部襯墊162具有約0.25英吋至約0.75英吋的高度516。
儘管以上導向本揭露案的實施例，可衍生本揭露案的其他及進一步實施例而不會悖離其基本範疇。
100:處理腔室 102:襯墊 103:狹縫 104:蓋 105:開口 106:腔室主體 110:下部托盤 112:中空支撐桿 114:真空系統 115:接地 116:RF匹配網路 117:RF偏壓電源供應器 118:處理氣體供應器 120:內部空間 122:基板 124:基板支撐件 126:外部側壁 128:基座 130:內部側壁 132:噴淋頭 134:下部壁 136:上部電極 138:溫度控制單元 140:夾持電源供應器 142:背側氣體供應器 144:處理空間 146:邊緣環 148:幫浦通口 150:靜電夾盤 152:壁架 154:一或更多電極 156:加熱器功率源 158:緊固件 160:上部襯墊 162:下部襯墊 164:複數個徑向狹槽 168:陶瓷環 170:RF電漿電源供應器 180:加熱器環 182:一或更多開口 184:排空空間 202:上部表面 204:頂板 206:管狀主體 208:中心開口 210:起伏的內部表面 212:第一階 214:第二階 216:複數個開口 304:底部表面 306:O形環溝槽 308:O形環 314:第一側壁 316:第二側壁 318:第三側壁 320:窗 326:缺口的下部內部邊緣 328:O形環溝槽 332:塞子 340:O形環 342:底部表面 402:上部內部缺口 404:上部周圍缺口 502:缺口的下部周圍邊緣 504:長度 506:缺口的下部內部邊緣 516:高度
以上簡要概述且以下更詳細討論的本揭露案的實施例可藉由參考在隨附圖式中描繪的本揭露案的圖示實施例而理解。然而，隨附圖式僅圖示本揭露案的通常實施例，且因此不應考量為範疇之限制，因為本揭露案可認可其他均等效果的實施例。
第1圖根據本揭露案的某些實施例，為具有襯墊的處理腔室的概要側視圖。
第2圖根據本揭露案的某些實施例，為襯墊的部分的等距頂部視圖。
第3圖根據本揭露案的某些實施例，為襯墊的部分的部分剖面視圖。
第4圖根據本揭露案的某些實施例，為襯墊的部分的頂部視圖。
第5圖根據本揭露案的某些實施例，為襯墊的部分的部分剖面視圖。
為了促進理解，已儘可能地使用相同的元件符號代表共通圖式中相同的元件。圖式並非按照規模繪製，且為了清楚可簡化。一個實施例的元件及特徵可有益地併入其他實施例中而無須進一步說明。
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
100:處理腔室
102:襯墊
103:狹縫
104:蓋
105:開口
106:腔室主體
110:下部托盤
112:中空支撐桿
114:真空系統
115:接地
116:RF匹配網路
117:RF偏壓電源供應器
118:處理氣體供應器
120:內部空間
122:基板
124:基板支撐件
126:外部側壁
128:基座
130:內部側壁
132:噴淋頭
134:下部壁
136:上部電極
138:溫度控制單元
140:夾持電源供應器
142:背側氣體供應器
144:處理空間
146:邊緣環
148:幫浦通口
150:靜電夾盤
152:壁架
154:一或更多電極
156:加熱器功率源
158:緊固件
160:上部襯墊
162:下部襯墊
164:複數個徑向狹槽
168:陶瓷環
170:RF電漿電源供應器
180:加熱器環
182:一或更多開口
184:排空空間

Claims (20)

  1. 一種在一處理腔室中使用的襯墊，包含： 一上部襯墊，具有一中心開口的一頂板及從該頂板的一外部周圍部分向下延伸的一管狀主體，其中該頂板具有一起伏的（contoured）內部表面，該內部表面具有一第一內部直徑的一第一階及具有大於該第一內部直徑的一第二內部直徑的一第二階，且其中該管狀主體具有一開口用於將一基板傳送穿過該開口；及 一下部襯墊，抵靠（abut）該管狀主體的一底部表面，其中該下部襯墊從該管狀主體徑向向內延伸，且包括複數個徑向狹槽安排於該下部襯墊四周，其中該上部襯墊及該下部襯墊形成一C形的剖面。
  2. 如請求項1所述之襯墊，其中該上部襯墊及該下部襯墊以多晶矽製成或以一多晶矽材料塗佈。
  3. 如請求項1所述之襯墊，其中藉由該下部襯墊的該複數個徑向狹槽界定的一總開口面積為該下部襯墊的一總頂表面面積的約百分之30至約百分之50。
  4. 如請求項1所述之襯墊，其中該複數個徑向狹槽以規則間隔安排。
  5. 如請求項1所述之襯墊，其中該上部襯墊的一內部直徑大於該下部襯墊的一內部直徑。
  6. 如請求項1至5任一項所述之襯墊，其中該管狀主體延伸至該下部襯墊的一上部外部缺口中。
  7. 如請求項1至5任一項所述之襯墊，其中該管狀主體的該底部表面包括一O形環溝槽。
  8. 如請求項1至5任一項所述之襯墊，其中該襯墊具有約2.0英吋至約3.0英吋的一高度。
  9. 如請求項1至5任一項所述之襯墊，其中該複數個徑向狹槽具有約4.5英吋至約5.5英吋的一長度。
  10. 一種在一處理腔室中使用的處理套件，包含： 一襯墊，包括一下部襯墊及一上部襯墊，該上部襯墊具有一中心開口的一頂板，一管狀主體從該頂板的一外部周圍部分向下延伸，且該下部襯墊從該管狀主體徑向向內延伸以形成該襯墊的一C形的剖面，其中該下部襯墊及包括穿過該下部襯墊的複數個徑向狹槽，且其中該管狀主體具有一開口以促進將一基板傳送穿過該開口；及 一下部托盤，具有一環狀主體，該環狀主體包括一外部側壁、一內部側壁、從該外部側壁延伸至該內部側壁的一下部壁、及一中心開口，其中該襯墊放置於該下部托盤上。
  11. 如請求項10所述之處理套件，其中該下部托盤包括一壁架，從該內部側壁徑向向內延伸以容納一基板支撐件。
  12. 如請求項10所述之處理套件，其中該襯墊以多晶矽製成或以一多晶矽材料塗佈。
  13. 如請求項10所述之處理套件，其中該下部托盤以鋁製成。
  14. 如請求項10至13任一項所述之襯墊，其中該頂板的一起伏的內部表面包括具有一第一內部直徑的一第一階及具有大於該第一內部直徑的一第二內部直徑的一第二階。
  15. 如請求項14所述之處理套件，其中該第一階包括一O形溝槽。
  16. 一種處理腔室，包含： 一腔室主體，在其中界定一內部空間； 一噴淋頭，佈置於該內部空間中，且耦合至該腔室主體的一蓋； 一基板支撐件，佈置於該內部空間中相對於該噴淋頭；及 一襯墊，包括一下部襯墊及一上部襯墊，該上部襯墊佈置於該基板支撐件四周，且具有一中心開口的一頂板，一管狀主體從該頂板的一外部周圍部分向下延伸，且該下部襯墊環繞該基板支撐件，且從該管狀主體徑向向內延伸，其中該頂板包括一起伏的內部表面，其中該下部襯墊包括穿過該下部襯墊的複數個徑向狹槽，且其中該管狀主體具有一開口以促進將一基板傳送通過該開口。
  17. 如請求項16所述之處理套件，其中該基板支撐件包括一邊緣環，耦合至一功率源。
  18. 如請求項16所述之處理套件，進一步包含以矽製成的一上部電極，佈置於該起伏的內部表面上。
  19. 如請求項16所述之處理套件，進一步包含一加熱器環，佈置於該頂板上，且配置成加熱該襯墊。
  20. 如請求項16至19任一項所述之處理套件，其中該襯墊以碳化矽（SiC）或多晶矽製成，或以碳化矽（SiC）或多晶矽塗佈。
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