TW202225446A - 擋環元件、半導體腔室及其清理方法 - Google Patents

擋環元件、半導體腔室及其清理方法 Download PDF

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Abstract

一種擋環元件、半導體腔室及其清理方法。其中擋環組件，包括：上擋環，下表面邊緣設有向下突出的上擋環定位腳；下擋環，上表面邊緣設有與該上擋環定位腳配合的下擋環定位槽，該下擋環定位槽內設有壓力檢測元件，該壓力檢測元件用於檢測該下擋環定位槽與該上擋環定位腳之間的擠壓力。實現監控上擋環定位腳與下擋環定位槽之間的壓力大小，避免在定位腳與定位槽之間擠壓力較大時將二者分離導致的上擋環定位腳碎裂問題。

Description

擋環元件、半導體腔室及其清理方法
本發明涉及半導體設備領域，更具體地，涉及一種擋環元件、半導體腔室及其清理方法。
隨著積體電路製程的逐步發展，特徵尺寸越來越小，傳統的鋁互連製程在小線寬下受到信號延時的限制，為了解決這個問題，人們用銅互連代替鋁互連技術，銅互連技術的出現很好的解決了信號延時的問題，晶片的集成度和器件的密度也因此得到了很大的提升，但由於銅存在擴散的問題，而鎢的化學和電性能穩定，所以即使積體電路的特徵尺寸一直在縮小，但連接前道器件和後端互連線之間的接觸孔製程還是採用鎢塞(W-plug)技術。
鎢塞(W-plug)是在當代半導體行業中廣泛應用的一道製程，它是以獨特的方法將金屬鎢填充於孔洞(Via)或溝槽(Trench)中，利用金屬鎢的良好導電性和抗電遷移特性，最終實現了前道器件與後道金屬互聯之間可靠電導通的製程需求。在鎢塞製程中，最重要的製程指標就是對孔洞和溝槽這類結構的金屬填充。當前行業中主流的是採用CVD法進行鎢的沉積，化學氣相的薄膜沉積方法基本能夠很好的實現上述微結構(Via and Trench)的金屬填充。早期的半導體製程關鍵尺寸較大，孔洞或溝槽的深寬比也較小，通俗來說就是該結構的開口相對寬廣開闊。因此對於CVD製程來說，填充這樣的結構並不是十分嚴峻的挑戰。CVD製程本身在填充方面就有其自身的優勢，對於尺寸較大的結構則基本可以實現完整填充。
鎢接觸孔製程通常採用覆蓋式鎢沉積(W-CVD),即無選擇性的在二氧化矽表面和接觸孔開口處澱積鎢，再進行化學機械研磨(CMP)，以去除晶圓表面的鎢，僅留下接觸孔中與二氧化矽表面等平面的鎢。由於晶圓邊緣呈橢圓形，為防止晶圓邊緣的鎢在進行化學機械研磨時未被徹底去除乾淨而影響後道工序，因此要求鎢接觸孔製程在沉積鎢時，晶圓邊緣2mm左右的寬度範圍內不能澱積鎢膜，即要有“壓邊”。有無“壓邊”的晶圓在經過化學機械研磨後的效果圖如圖1所示。
為實現“壓邊”的要求，在進行澱積鎢的過程中晶圓周邊會有惰性氣進行吹掃，這樣可以使得製程氣體無法到達晶圓邊緣，從而實現了“壓邊”的技術要求。
為了達到上述“壓邊”的技術要求，現有技術通過兩個陶瓷圓環：上擋環和下擋環的配合來實現在晶圓澱積鎢的過程中有邊緣氣體吹，下擋環與加熱基座之間形成斜向上的壓邊吹掃氣道，上擋環與加熱基座之間形成水準的氣道，這樣在澱積鎢的過程中吹掃氣體通過壓邊吹掃氣道吹掃晶圓邊緣從而達到壓邊的要求。
上擋環具有定位腳，下擋環具有與定位腳配合的定位槽，鎢膜澱積時，加熱加熱基座升至高位，此時上擋環定位腳落入下擋環定位槽內，這樣能夠保證製程過程中上擋環的穩定性。
當腔室中膜厚累積到一定厚度後便需要用遠端等離子體源(RPS)對腔室進行清理以去除累積的鎢膜。清理過程包括高位清理和低位清理，當進行高位清理時，加熱基座升至高位，此時上擋環定位腳落入下擋環定位槽內，高位清理完成後，由於遠端等離子體源的轟擊升溫導致導上擋環定位腳受熱膨脹，使得上擋環定位腳與下擋環定位槽之間存在擠壓力，此時若進入低位清理階段，隨著加熱基座的下降，上擋環與下擋環分離，會導致上擋環定位腳便被拉斷，斷裂在下擋環定位槽內，嚴重影響後續製程制程。
本發明的目的是提出一種擋環元件、半導體腔室及其清理方法，實現監測上擋環的上擋環定位腳與下擋環定位槽之間的擠壓力大小，避免在壓力較大的時候將二者分離導致的上擋環定位腳碎裂問題。
第一方面，本發明提出一種擋環元件，用於半導體腔室，包括： 上擋環，該上擋環的下表面邊緣設有向下突出的上擋環定位腳； 下擋環，該下擋環的上表面設有與該上擋環定位腳配合的下擋環定位槽， 該下擋環定位槽內設有壓力檢測元件，該壓力檢測元件用於檢測該下擋環定位槽與該上擋環定位腳之間的擠壓力。
可選地，該壓力檢測元件包括壓敏定位陶瓷套，該壓敏定位陶瓷套嵌設於該下擋環定位槽內，並與該下擋環定位槽內表面貼合。
可選地，還包括壓電陶瓷換能器，該壓電陶瓷換能器通過引線與該壓敏定位陶瓷套電連接，用於將該壓敏定位陶瓷套形變產生的電信號變化量轉換為壓力信號。
可選地，該上擋環的外徑大於該下擋環的外徑。
可選地，該上擋環和該上擋環的材質均為陶瓷。
可選地，該上擋環內側邊緣頂部為一傾斜表面。
第二方面，本發明提出一種半導體腔室，包括腔室上蓋、側抽氣上擋環、側抽氣下擋環和基座，該腔室上蓋、該側抽氣上擋環、該側抽氣下擋環從上至下依次設置並圍成空腔，該基座位於該空腔內用於加熱並承載待加工工件，該基座上設有第一方面所述的擋環組件； 該側抽氣上擋環的內徑大於該側抽氣下擋環的內徑，該上擋環的外徑大於該側抽氣下擋環的內徑且小於該側抽氣上擋環的內徑； 該基座能夠帶動該擋環組件在該空腔內上下運動，其中，該上擋環僅能夠在該側抽氣下擋環的上方空間運動，該基座向下運動過程中，當該上擋環邊緣下表面與該側抽氣下擋環的頂部接觸時，該上擋環的該上擋環定位腳與該下擋環的該下擋環定位槽分離； 該壓力檢測元件用於在該上擋環定位腳與該下擋環定位槽分離時檢測該上擋環定位腳與該下擋環定位槽之間的擠壓力是否大於預設壓力值，若小於該預設壓力值，則使該上擋環定位腳與該下擋環定位槽分離，若大於等於該預設壓力值，則使該上擋環定位腳與該下擋環定位槽停止分離。
可選地，該基座頂部設有用於支撐該待加工工件的凸台； 該下擋環設置於該凸台的外側，該下擋環的上表面高於該凸台的頂面，且該下擋環的內側與該凸台的外側之間形成傾斜向上的壓邊吹掃氣道，該上擋環的內側下表面與該凸臺上表面邊緣形成水準氣道。
可選地，該側抽氣下擋環上設置有與該空腔連通的側抽氣孔。
協力廠商面，本發明還提出一種第二方面所述的半導體腔室的清理方法，包括： 將該基座上升至第一預設高度，使該下擋環與該上擋環接觸，其中該上擋環的該上擋環定位腳插入該下擋環的該下擋環定位槽內並與該下擋環定位槽內的壓力檢測元件接觸； 向半導體腔室內通入等離子體和製程氣體，以進行高位清理； 高位清理完成後，通過該壓力檢測元件採集該上擋環定位腳與該下擋環定位槽之間擠壓力的實際壓力值； 判斷該實際壓力值是否小於預設壓力值，若是則將基座下降至第二預設高度，使該上擋環與該下擋環分離，以進行低位清理； 若該實際壓力值大於等於該預設壓力值，則停止向半導體腔室內通入該等離子體，以使該上擋環和該下擋環降溫，直到該上擋環定位腳與該下擋環定位槽之間擠壓力的實際壓力值小於該預設壓力值後，將該基座下降至第二預設高度，使該上擋環與該下擋環分離，並再次向半導體腔室內通入該等離子體和該製程氣體，以進行低位清理。
本發明的有益效果在於：
1、通過在下擋環定位槽內設置壓力檢測元件能夠監測上擋環的上擋環定位腳與下擋環定位槽之間的擠壓力大小，當上擋環的上擋環定位腳受熱膨脹、下擋環的下擋環定位槽受熱槽內空間縮小，上擋環定位腳與下擋環定位槽之間的擠壓力增加時，基於壓力檢測元件檢測的壓力值，可以避免在擠壓力較大的時候將二者分離導致的上擋環定位腳碎裂問題。
2、通過壓力檢測元件檢測高位清理到低位清理切換時上擋環定位腳與下擋環定位槽之間的壓力大小，並設定一定的壓力判斷值來有效的管控高位清理與低位清理切換時的壓力環境，達到了避免上擋環碎裂的效果。
本發明的裝置具有其它的特性和優點，這些特性和優點從併入本文中的附圖和隨後的具體實施方式中將是顯而易見的，或者將在併入本文中的附圖和隨後的具體實施方式中進行詳細陳述，這些附圖和具體實施方式共同用於解釋本發明的特定原理。
以下揭露提供用於實施本揭露之不同構件之許多不同實施例或實例。下文描述組件及配置之特定實例以簡化本揭露。當然，此等僅為實例且非意欲限制。舉例而言，在以下描述中之一第一構件形成於一第二構件上方或上可包含其中該第一構件及該第二構件經形成為直接接觸之實施例，且亦可包含其中額外構件可形成在該第一構件與該第二構件之間，使得該第一構件及該第二構件可不直接接觸之實施例。另外，本揭露可在各個實例中重複參考數字及/或字母。此重複出於簡化及清楚之目的且本身不指示所論述之各個實施例及/或組態之間的關係。
此外，為便於描述，諸如「下面」、「下方」、「下」、「上方」、「上」及類似者之空間相對術語可在本文中用於描述一個元件或構件與另一(些)元件或構件之關係，如圖中圖解說明。空間相對術語意欲涵蓋除在圖中描繪之定向以外之使用或操作中之裝置之不同定向。設備可以其他方式定向(旋轉90度或按其他定向)且因此可同樣解釋本文中使用之空間相對描述詞。
儘管陳述本揭露之寬泛範疇之數值範圍及參數係近似值，然儘可能精確地報告特定實例中陳述之數值。然而，任何數值固有地含有必然由於見於各自測試量測中之標準偏差所致之某些誤差。再者，如本文中使用，術語「大約」通常意謂在一給定值或範圍之10%、5%、1%或0.5%內。替代地，術語「大約」意謂在由此項技術之一般技術者考量時處於平均值之一可接受標準誤差內。除在操作/工作實例中以外，或除非以其他方式明確指定，否則諸如針對本文中揭露之材料之數量、時間之持續時間、溫度、操作條件、數量之比率及其類似者之全部數值範圍、數量、值及百分比應被理解為在全部例項中由術語「大約」修飾。相應地，除非相反地指示，否則本揭露及隨附發明申請專利範圍中陳述之數值參數係可根據需要變化之近似值。至少，應至少鑑於所報告有效數位之數目且藉由應用普通捨入技術解釋各數值參數。範圍可在本文中表達為從一個端點至另一端點或在兩個端點之間。本文中揭露之全部範圍包含端點，除非另有指定。
現有的一種CVD腔室對晶圓進行鎢沉積製程如圖2所示，其中，下擋環6與加熱基座-8之間形成斜向上的壓邊吹掃氣道7，上擋環3與加熱基座8之間形成水準的氣道，這樣在澱積鎢的過程中吹掃氣體通過壓邊吹掃氣道7吹掃晶圓12邊緣從而達到壓邊的要求。其中，製程空間2為鎢澱積過程提供反應空間，腔室上蓋1能夠保證腔室的氣密性，側抽氣上擋環9和側抽氣下擋環11相互配合為反應提供抽氣系統，反應過程中的氣體通過側抽氣孔10排出。鎢膜澱積時，加熱基座8升至高位，此時上擋環定位腳4落入下擋環定位槽內5，這樣能夠保證製程過程中上擋環的穩定性。
鎢澱積腔室具有自清潔功能，當腔室中膜厚累積到一定厚度後便需要用遠端等離子體源(RPS)對腔室進行清理以去除累積的鎢膜。在清理過程中，先進行“高位清理”，如圖3所示，即加熱基座8升至高位，此時上擋環定位腳4落入下擋環定位槽5內，高位清理的目的是高效、快速的清理掉腔室表面的鎢膜；高位清理結束後，進入“低位清理”階段，如圖4所示，即加熱基座8降至低位，此時上擋環3與下擋環6分開，上擋環定位腳4從下擋環定位槽5內脫出，低位清理的目的是清理掉上擋環3與下擋環6縫隙之間的鎢膜。
在腔室清理過程中，由於遠端等離子體源(RPS)的轟擊導致上擋環3和下擋環6溫度急劇升高，溫度升高導致上擋環定位腳4受熱膨脹，下擋環定位槽5受熱收縮，因此在高位清理過程中上擋環定位腳4與下擋環定位槽5之間便有擠壓力，如圖5所示，當“高位清理”結束後進入“低位清理”階段時，隨著加熱基座的下降，上擋環3會與側抽氣下擋環11接觸，由於上擋環定位腳4與下擋環定位槽5之間有擠壓力，因此隨著加熱基座8的進一步下降，上擋環3便被拉斷，其上擋環定位腳上擋環定位腳4斷裂在下擋環定位槽5內。
本發明通過在下擋環定位槽內嵌入壓力檢測元件來監控在腔室清理過程中的上擋環定位腳與下擋環定位槽之間的擠壓力大小，以此來判斷是否滿足高位清理到低位清理的切換條件，從而解決現有技術在高位清理和低位清理切換過程中上擋環碎裂的問題。
下面將參照附圖更詳細地描述本發明。雖然附圖中顯示了本發明的優選實施例，然而應該理解，可以以各種形式實現本發明而不應被這裡闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了使本發明更加透徹和完整，並且能夠將本發明的範圍完整地傳達給本領域的技術人員。
實施例1
圖6示出了根據本發明一實施例的一種擋環元件位於半導體腔室內的局部剖視結構示意圖。
如圖6所示，一種擋環元件，用於半導體腔室，包括：
上擋環103，上擋環103的下表面邊緣設有向下突出的上擋環定位腳104；
下擋環106，下擋環106的上表面設有與上擋環定位腳104配合的下擋環定位槽105，下擋環定位槽105內設有壓力檢測元件，壓力檢測元件用於檢測下擋環定位槽105與上擋環定位腳104之間的擠壓力。
其中，上擋環103的外徑大於下擋環106的外徑，上擋環103和上擋環103的材質均為陶瓷，上擋環103內側邊緣頂部為一傾斜表面。
壓力檢測元件包括壓敏定位陶瓷套112，壓敏定位陶瓷套112嵌設於下擋環定位槽105內，並與下擋環定位槽105內表面貼合。壓力檢測元件還包括壓電陶瓷換能器，壓電陶瓷換能器可以設置在半導體腔室的外部，壓電陶瓷換能器通過引線113與壓敏定位陶瓷套112電連接，用於將壓敏定位陶瓷套112形變產生的電信號變化量轉換為壓力信號。
具體地，壓敏定位陶瓷套112由壓敏陶瓷材料製成，壓敏定位陶瓷套112鑲嵌入下擋環定位槽105內，其尺寸大小與上擋環定位腳104完全匹配，當上擋環定位腳104受熱膨脹，下擋環受熱膨脹，進而導致定位槽105收縮變小時，壓敏陶瓷定位套會受到擠壓力產生形變，根據壓電效應，擠壓力的改變會使壓敏定位陶瓷套112上的電壓信號發生改變，通過壓敏定位陶瓷套112引線113收集其電壓信號的改變並轉換成壓力信號，信號轉換通過壓電陶瓷換能器完成，其轉換關係為：P=d*U，其中，P為壓力值，d為壓電常數，U為電壓。
實施例2
參考圖7，一種半導體腔室，包括腔室上蓋101、側抽氣上擋環109、側抽氣下擋環111和基座108，腔室上蓋101、側抽氣上擋環109、側抽氣下擋環111從上至下依次設置並圍成空腔，基座108位於空腔內用於加熱並承載諸如晶圓等待加工工件，基座108上設有以上實施例的擋環組件；
側抽氣上擋環109的內徑大於側抽氣下擋環111的內徑，上擋環103的外徑大於側抽氣下擋環111的內徑且小於側抽氣上擋環109的內徑；
基座108能夠帶動擋環組件在空腔內上下運動，其中，上擋環103僅能夠在側抽氣下擋環111的上方空間運動，基座108向下運動過程中，當上擋環103邊緣下表面與側抽氣下擋環111的頂部接觸時，上擋環103的上擋環定位腳104與下擋環106的下擋環定位槽105分離；
壓力檢測元件用於在上擋環定位腳104與下擋環定位槽105分離時檢測上擋環定位腳104與下擋環定位槽105之間的擠壓力的壓力值是否大於預設壓力值，若小於預設壓力值，則使上擋環定位腳104與下擋環定位槽105分離，若大於等於預設壓力值，則使上擋環定位腳104與下擋環定位槽105停止分離。
具體地，本實施例的半導體腔室主要用於鎢沉積製程，基座頂部與腔室上蓋101之間形成製程空間102，製程空間102為鎢澱積製程過程提供反應空間，腔室上蓋101能夠保證腔室的氣密性，側抽氣上擋環109和側抽氣下擋環111相互配合，側抽氣下擋環111上設置有與空腔連通的側抽氣孔110，用於提供反應時的抽氣通道，側抽氣上擋環109及側抽氣下擋環111相互配合，反應時的殘餘氣體通過側抽氣孔110排出腔室。鎢膜澱積時，加熱基座108升至高位，此時上擋環定位腳104落入下擋環定位槽105內，能夠保證製程過程中上擋環103的穩定性。
本實施例中，加熱基座108頂部設有用於支撐待加工工件的凸台；下擋環106設置於加熱基座108上凸台的外側，下擋環106的上表面高於凸台的頂面，且下擋環106的內側與凸台的外側之間形成傾斜向上的壓邊吹掃氣道107，上擋環103的內側下表面與凸臺上表面邊緣形成水準氣道。
具體地，下擋環106與加熱基座108之間形成斜向上的壓邊吹掃氣道107，上擋環103與加熱基座108之間形成水準的氣道，這樣在澱積鎢的過程中吹掃氣體通過壓邊吹掃氣道107吹掃晶圓邊緣從而達到壓邊的要求。
當腔室中膜厚累積到一定厚度後便需要用遠端等離子體源對腔室進行清理以去除累積的鎢膜。在清理過程中，先進行高位清理，即加熱基座108升至高位，此時上擋環定位腳104落入下擋環定位槽105內，高位清理的目的是高效、快速的清理掉腔室表面的鎢膜；高位清理結束後，進入低位清理階段，即加熱基座108降至低位，此時上擋環103與下擋環106分開，上擋環定位腳104從下擋環定位槽105內脫出，低位清理的目的是清理掉上擋環103與下擋環106縫隙之間的鎢膜。在腔室清理過程中，由於遠端等離子體源的轟擊導致上擋環103和下擋環106溫度急劇升高，溫度升高導致上擋環定位腳104受熱膨脹，下擋環受熱膨脹繼而導致定位槽105收縮變小，因此在高位清理過程中上擋環定位腳104與下擋環定位槽105之間便有擠壓力，當高位清理結束後進入低位清理階段時，隨著加熱基座108的下降，上擋環103會與側抽氣下擋環111接觸，由於上擋環定位腳104與下擋環定位槽105之間有擠壓力，通過壓力檢測元件檢測檢測上擋環定位腳104與下擋環定位槽105之間擠壓力獲得的壓力值，可調控基座運動狀態，進而可以避免在擠壓力較大的時候將二者分離導致的上擋環定位腳104碎裂問題。
實施例3
如圖8所示，本發明實施例還提出一種以上實施例的半導體腔室的清理方法，包括：
S101:將基座上升至第一預設高度，使下擋環106與上擋環103接觸，其中上擋環103的上擋環定位腳104插入下擋環106的下擋環定位槽105內並與下擋環定位槽105內的壓力檢測元件接觸；
在一個具體應用場景中，參考圖7，在進行清理前，首先打開遠端等離子體源，等離子體打開並通入Ar起輝，為下一步的清理做好準備。進行高位清理時需要將加熱基座108升至高位，此時，上擋環103與下擋環106完全接觸。
S102:向半導體腔室內通入等離子體和製程氣體，以進行高位清理；
在上述具體應用場景中，加熱基座108升至高位後，通入三氟化氮(NF3)等製程氣體，等離子狀態的Ar對三氟化氮氣體分子進行轟擊，實現高位清理，高位清理的目的是高效、快速的清理掉腔室中的鎢膜。
S103:高位清理完成後，通過壓力檢測元件採集上擋環定位腳104與下擋環定位槽105之間的壓力值；
在上述具體應用場景中，高位清理結束後需要對上擋環定位腳104與下擋環定位槽105之間擠壓力的實際壓力值P與預設壓力值X進行比較，以確定是否具備由高位清理向低位清理切換的條件。
S104:判斷實際壓力值是否小於預設壓力值，若是則將基座下降至第二預設高度，使上擋環103與下擋環106分離，以進行低位清理；
在上述具體應用場景中，若實際壓力值P小於預設壓力值X，則進入低位清理階段，低位清理即將加熱基座108降至低位，並將遠程等離子體源打開，此時上擋環103與下擋環106分開，上擋環定位腳104從下擋環定位槽105內脫出，低位清理的目的是清理掉上擋環103與下擋環106縫隙之間的鎢膜。
S105:若實際壓力值P大於等於預設壓力值X，則停止向半導體腔室內通入等離子體，以使上擋環103和下擋環106降溫，直到上擋環定位腳104與下擋環定位槽105之間的實際壓力值小於預設壓力值後，將基座下降至第二預設高度，使上擋環與下擋環分離，並再次向半導體腔室內通入等離子體和製程氣體，以進行低位清理。
在上述具體應用場景中，高位清理結束後需要對上擋環定位腳104與下擋環定位槽105之間的擠壓力的實際壓力值P與預設壓力值X進行比較，以確定是否具備由高位清理向低位清理切換的條件，若P＜X，則進入低位清理階段；若P≥X，則不滿足切換條件，等離子體關閉使上擋環103和下擋環106降溫以緩解二者之間的擠壓力，降溫等待一定時間後再次進行壓力判斷，如此迴圈進行，直到P＜X進入低位清理為止。
綜上，本發明通過壓敏定位陶瓷套112來監控腔室清理過程中上擋環定位腳104與下擋環定位槽105之間的擠壓力，通過對上擋環定位腳與下擋環定位之間擠壓力的壓力值大小進行監控來判斷是否具備由高位清理到低位清理切換的條件，若不滿足條件則進入降溫等待階段，降溫等待結束後再次進行壓力判斷，滿足條件則進行低位清理，若不滿足條件則再次進入降溫等待，以此迴圈進行，直到滿足條件為止。這樣在高位清理向低位清理切換時，通過對擠壓力大小的判斷可以有效的避免上擋環定位腳104斷裂在下擋環定位槽105內的事故發生。
前述內容概括數項實施例之特徵，使得熟習此項技術者可更佳地理解本揭露之態樣。熟習此項技術者應瞭解，其等可容易地使用本揭露作為用於設計或修改用於實行本文仲介紹之實施例之相同目的及/或達成相同優點之其他製程及結構之一基礎。熟習此項技術者亦應瞭解，此等等效構造不背離本揭露之精神及範疇，且其等可在不背離本揭露之精神及範疇之情況下在本文中作出各種改變、置換及更改。
1:腔室上蓋 2:製程空間 3:上擋環 4:上擋環定位腳 5:下擋環定位槽 6:下擋環 7:壓邊吹掃氣道 8:加熱基座 9:側抽氣上擋環 10:側抽氣孔 11:側抽氣下擋環 12:晶圓 101:腔室上蓋 102:製程空間 103:上擋環 104:上擋環定位腳 105:下擋環定位槽 106:下擋環 107:壓邊吹掃氣道 108:基座 109:側抽氣上擋環 110:側抽氣孔 111:側抽氣下擋環 112:壓敏定位陶瓷套 113:引線
當結合附圖閱讀時，從以下詳細描述最佳理解本揭露之態樣。應注意，根據產業中之標準實踐，各種構件未按比例繪製。事實上，為了論述的清楚起見可任意增大或減小各種構件之尺寸。 圖1示出了現有通過鎢沉積製程及化學機械研磨對晶圓處理後形成有壓邊和無壓邊的效果示意圖。 圖2示出了現有CVD腔室對晶圓進行鎢沉積製程的示意圖。 圖3示出了現有技術中對CVD腔室進行高位清理的示意圖。 圖4示出了現有技術中對CVD腔室進行低位清理的示意圖。 圖5示出了現有技術中對CVD腔室進行低位清理時上擋環的上擋環定位腳斷裂的示意圖。 圖6示出了根據本發明一實施例的一種擋環元件位於半導體腔室內的局部剖視結構示意圖。 圖7示出了根據本發明一實施例的一種半導體腔室內剖視結構示意圖。 圖8示出了根據本發明的一種半導體腔室清理方法的步驟的流程圖。
101:腔室上蓋
102:製程空間
103:上擋環
104:上擋環定位腳
105:下擋環定位槽
106:下擋環
107:壓邊吹掃氣道
108:基座
109:側抽氣上擋環
110:側抽氣孔
111:側抽氣下擋環
112:壓敏定位陶瓷套
113:引線

Claims (10)

  1. 一種擋環元件，用於一半導體腔室，其中包括： 一上擋環，該上擋環的下表面邊緣設有向下突出的一上擋環定位腳； 一下擋環，該下擋環的上表面設有與該上擋環定位腳配合的一下擋環定位槽，該下擋環定位槽內設有一壓力檢測元件，該壓力檢測元件用於檢測該下擋環定位槽與該上擋環定位腳之間的擠壓力。
  2. 如請求項1所述的擋環元件，其中該壓力檢測元件包括一壓敏定位陶瓷套，該壓敏定位陶瓷套嵌設於該下擋環定位槽內，並與該下擋環定位槽內表面貼合。
  3. 如請求項2所述的擋環元件，其中還包括一壓電陶瓷換能器，該壓電陶瓷換能器通過引線與該壓敏定位陶瓷套電連接，用於將該壓敏定位陶瓷套形變產生的電信號變化量轉換為壓力信號。
  4. 如請求項1所述的擋環元件，其中該上擋環的外徑大於該下擋環的外徑。
  5. 如請求項1所述的擋環元件，其中該上擋環和該上擋環的材質均為陶瓷。
  6. 如請求項1所述的擋環元件，其中該上擋環內側邊緣頂部為一傾斜表面。
  7. 一種半導體腔室，其中包括一腔室上蓋、一側抽氣上擋環、一側抽氣下擋環和一基座，該腔室上蓋、該側抽氣上擋環、該側抽氣下擋環從上至下依次設置並圍成一空腔，該基座位於該空腔內用於加熱並承載一待加工工件，該基座上設有如請求項1-5任意一項所述的擋環組件； 該側抽氣上擋環的內徑大於該側抽氣下擋環的內徑，該上擋環的外徑大於該側抽氣下擋環的內徑且小於該側抽氣上擋環的內徑； 該基座能夠帶動該擋環組件在該空腔內上下運動，其中，該上擋環僅能夠在該側抽氣下擋環的上方空間運動，該基座向下運動過程中，當該上擋環邊緣下表面與該側抽氣下擋環的頂部接觸時，該上擋環的該上擋環定位腳與該下擋環的該下擋環定位槽分離； 該壓力檢測元件用於在該上擋環定位腳與該下擋環定位槽分離時檢測該上擋環定位腳與該下擋環定位槽之間的擠壓力的壓力值是否大於預設壓力值，若小於該預設壓力值，則使該上擋環定位腳與該下擋環定位槽分離，若大於等於該預設壓力值，則使該上擋環定位腳與該下擋環定位槽停止分離。
  8. 如請求項7所述的半導體腔室，其中該基座頂部設有用於支撐該待加工工件的一凸台； 該下擋環設置於該凸台的外側，該下擋環的上表面高於該凸台的頂面，且該下擋環的內側與該凸台的外側之間形成傾斜向上的壓邊吹掃氣道，該上擋環的內側下表面與該凸臺上表面邊緣形成水準氣道。
  9. 如請求項7所述的半導體腔室，其中該側抽氣下擋環上設置有與該空腔連通的一側抽氣孔。
  10. 一種如請求項7-9任意一項所述的半導體腔室的清理方法，其中包括： 將該基座上升至一第一預設高度，使該下擋環與該上擋環接觸，其中該上擋環的該上擋環定位腳插入該下擋環的該下擋環定位槽內並與該下擋環定位槽內的壓力檢測元件接觸； 向該半導體腔室內通入一等離子體和一製程氣體，以進行高位清理； 高位清理完成後，通過該壓力檢測元件採集該上擋環定位腳與該下擋環定位槽之間擠壓力的一實際壓力值； 判斷該實際壓力值是否小於一預設壓力值，若是則將該基座下降至一第二預設高度，使該上擋環與該下擋環分離，以進行低位清理； 若該實際壓力值大於等於該預設壓力值，則停止向該半導體腔室內通入該等離子體，以使該上擋環和該下擋環降溫，直到該上擋環定位腳與該下擋環定位槽之間擠壓力的該實際壓力值小於該預設壓力值後，將該基座下降至該第二預設高度，使該上擋環與該下擋環分離，並再次向該半導體腔室內通入該等離子體和該製程氣體，以進行低位清理。
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