TW202240648A - 使用於處理腔室的連續襯墊 - Google Patents

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Abstract

本案的某些實施例係關於腔室襯墊、包括腔室襯墊的處理腔室，及使用該腔室襯墊的方法。在一個實施例中，處理腔室包含：腔室主體，界定內部容積且包含用於將基板插入至內部容積中的進出埠；陰極組件，經配置以在內部容積中產生電漿；及腔室襯墊，包含圍繞腔室主體的垂直軸徑向對稱的光滑內表面。腔室襯墊經配置以在裝載位置與操作位置之間移動。

Description

使用於處理腔室的連續襯墊
本案之實施例係關於用於半導體處理應用的處理腔室並且，更特定言之，係關於處理腔室之內的襯墊部件。
積體電路藉由在基板表面上產生複雜圖案化材料層的製程成為可能。蝕刻製程、沉積製程及清潔製程可在各種腔室中執行。該等腔室可包括促進形成例如電容耦合或電感耦合電漿的部件。電漿反應器設計中的一個關鍵態樣為內部反應器對稱性，其中由射頻偏壓電極引發的電漿反應器中的電場對稱性可對反應器效能具有顯著影響。然而，當前系統通常包含將非對稱引入反應容積中的內部部件，通常產生非均勻的蝕刻速率及其他負面效應，諸如晶圓穿隧效應。
本文的實施例中描述了具有連續內部幾何形狀的腔室襯墊，併入該連續襯墊的處理腔室，以及使用該處理襯墊的方法。在一個態樣中，處理腔室包含：腔室主體，界定內部容積且包含用於將基板插入至內部容積中的進出埠；陰極組件，經配置以在內部容積中產生電漿；及腔室襯墊，包含圍繞腔室主體的垂直軸徑向對稱的光滑內表面，該腔室襯墊經配置以在裝載位置與操作位置之間移動。在一個實施例中，當腔室襯墊在裝載位置時，內部容積可藉由進出埠進出；並且當腔室襯墊在操作位置時，腔室襯墊至少部分地圍封內部容積並且形成從陰極組件至地面的返回路徑。
在一個實施例中，處理腔室進一步包含：泵送系統；及泵送埠，安置在該腔室主體之上並且界定泵送系統與內部容積之間的流動路徑。在一個實施例中，腔室襯墊的上部包含複數個開口，當該腔室襯墊處於操作位置時，該複數個開口界定該泵送系統與該內部容積之間的流動路徑的一部分。
在一個實施例中，處理腔室進一步包含：基板支撐座；及安置在基板支撐座之上的噴頭。在一個實施例中，腔室襯墊處於操作位置中，腔室襯墊、基板支撐座，及噴頭共同圍封內部容積。
在一個實施例中，陰極組件設置在噴頭下方，並且陰極組件經配置以沿垂直軸線移動穿過腔室襯墊的中心空腔以調節陰極組件與噴頭之間的間隙。
在一個實施例中，腔室襯墊的下部包含耦接至加熱器電源的加熱元件。
在一個實施例中，腔室襯墊包含多晶矽主體。
在一個實施例中，處理室進一步包括至少一個致動器組件，該致動器組件機械地耦接至腔室襯墊並且經配置以在裝載位置與操作位置之間移動腔室襯墊。
在另一態樣中，一種適用於處理腔室的腔室襯墊包含：第一平面環，具有第一內徑及第一外徑；第二平面環，具有第二內徑及第二外徑；及垂直壁，將第一平面環及第二平面環在其各自的第一外徑及第二外徑處耦接。在一個實施例中，第一及第二平面環間隔開並且沿著共用中心軸線佈置，並且第一平面環、第二平面環及垂直壁沿著第二平面環的至少上表面界定具有光滑內表面的內部空腔。
在一個實施例中，第一內徑及第二內徑相等，並且中心空腔在第一平面環與第二平面環之間界定。在一個實施例中，第一平面環包含複數個開口，該複數個開口圍繞共用中心軸線徑向對稱。
在一個實施例中，第一平面環、第二平面環及垂直壁係由多晶矽形成。
在一個實施例中，腔室襯墊進一步包含環形加熱元件，該環形加熱元件附接至或機械耦接至第二平面環的外表面。
在另一態樣中，一種操作處理腔室的方法，包含：使得處理腔室之內的腔室襯墊移動至裝載位置，以允許基板經由處理腔室的進出埠插入至處理腔室的內部容積中；在基板已經插入至內部容積之後，使得腔室襯墊移動至阻擋進出埠的操作位置；並且使用陰極組件產生電漿。在一個實施例中，腔室襯墊在操作位置形成從陰極組件至地面的返回路徑。
在一個實施例中，方法進一步包含在由耦接至腔室襯墊的加熱元件產生電漿的同時加熱腔室襯墊。
在一個實施例中，該方法進一步包含啟動泵系統以排出內部容積內的空氣或氣體以流過安置在腔室襯墊上方的泵埠。
在一個實施例中，腔室襯墊的上部包含複數個開口，該複數個開口界定在泵送系統與內部容積之間的流動路徑的一部分。
在一個實施例中，內部容積係由腔室襯墊、基板支撐件，及安置在基板支撐件上的噴頭圍封。
在一個實施例中，方法進一步包含移動陰極組件穿過腔室襯墊的中心空腔，以調整陰極組件與噴頭之間的間隙。
在一個實施例中，腔室襯墊包含多晶矽。
本文所述的實施例係關於具有連續內部幾何形狀的腔室襯墊，以及係關於併入該腔室襯墊的處理腔室（例如，半導體處理腔室），及使用該腔室襯墊的方法。示例性腔室襯墊經配置用於在半導體處理室中使用以圍繞且部分地包圍其中產生電漿的內部容積，並且為射頻(radio frequency; RF)陰極提供返回路徑。腔室襯墊具有具光滑、連續的面向電漿的表面的內部空腔，該面向電漿的表面圍繞中心軸線徑向對稱。處理腔室經設計以允許腔室襯墊可移動至腔室之內的不同位置。例如，腔室襯墊可移動至裝載位置，該裝載位置允許基板（例如，晶圓）得以經由進出埠插入至處理腔室中。一旦裝載了基板，腔室襯墊就可隨後移動至阻擋進出埠的操作位置。
在習知處理腔室中，在操作期間包圍電漿的襯墊通常包括狹槽，該狹槽可經打開以允許進出處理腔室的內部容積用於裝載基板。即使當襯墊關閉時，狹槽的存在亦會導致不連續表面，從而在射頻返回路徑中引入不對稱性，如此導致蝕刻製程期間的蝕刻速率不均勻。此外，習知腔室設計通常使用射頻電源、接地電極及渦輪泵，上述各者皆設置在腔室主體下方。此設計有若干缺點，包括受限的陰極封裝、更大的腔室佔地面積、歸因於陰極中的間接射頻饋電結構的高電壓限制，以及歸因於更大的腔室尺寸的更高的材料成本。
本案的實施例藉由提供具有連續內表面的腔室襯墊克服了該等限制，從而提供了對稱的射頻返回路徑。為了促進基板裝載，處理室適於將腔室襯墊移動至裝載位置，該裝載位置允許經由腔室主體的進出埠直接進出內部容積。一旦基板就位，腔室襯墊就可移動至覆蓋並阻擋進出埠的操作位置。此外，在一些實施例中，處理腔室經設計成頂部泵配置，其中渦輪泵設置在腔室主體上方，此舉允許更緊湊的處理設計，從而減輕對陰極組件尺寸的限制。
本文所述的實施例提供了優於習知處理腔室的若干優點。在一些實施例中，將泵送系統置放在腔室主體上方有助於陰極根據需要向下膨脹，並允許避免陰極結構中的電弧或拐角的筆直且更短的直接射頻饋電。在一些實施例中，處理腔室包括頂部接地電極噴頭，其允許腔室主體上方供維護升降機使用的開放空間，從而提高處理腔室的可維護性。包括連續的面向電漿的表面的腔室襯墊，避免了狹槽或其他不對稱特徵，從而提高了射頻返回及蝕刻速率的均勻性。
第1A圖為根據本案之實施例的處理腔室100（例如，半導體處理腔室）的截面圖，並且第1B圖為用以進一步圖示其內部結構的處理腔室100的剖視正投影圖。處理腔室100及其各個元件的基底材料可包括鋁(Al)、鈦(Ti)及不銹鋼中的一或多者。處理腔室100可用於其中提供腐蝕性電漿環境的製程。例如，處理腔室100可為用於電漿蝕刻器或電漿蝕刻反應器、電漿清潔器、電漿增強化學氣相沉積(chemical vapor deposition; CVD)、原子層沉積(atomic layer deposition; ALD)反應器等的腔室。
在一個實施例中，處理腔室100包括共同圍封內部容積106的腔室主體102、陰極組件110、噴頭130及腔室襯墊200。腔室主體102可由鋁、不銹鋼或其他合適的材料（諸圖鈦）製成。在一些實施例中，腔室主體102可至少部分地由抗熱衝擊及高抗腐蝕陶瓷材料形成或塗佈。腔室主體102包括用於將基板144（例如，晶圓）插入內部容積106的進出埠104。一旦插入基板144，可插入可移除的進出蓋105以將進出埠104與外部環境隔離開。
處理腔室100進一步包括與內部容積106流體耦接的泵送系統120。附加元件包括，例如，用於向陰極組件110供電的射頻電源182、用於維持由處理腔室100的內部容積106內的製程及/或其他氣體形成的電漿的匹配電路184、用於提供對處理腔室100的一或多個元件的溫度控制的加熱器電源186；以及氣體面板188，其與噴頭130流體耦接以經由噴頭130或其他元件（例如蓋子或噴嘴）向內部容積106提供製程及/或清潔氣體。
在一個實施例中，陰極組件110包括基板支撐座162、支撐基座152，及靜電卡盤(electrostatic chuck; ESC)組件150。基板支撐座162經安置在噴頭130之下的處理腔室100的內部容積106中。基板支撐座162在處理期間機械地支撐ESC組件150及基板144，其中基板支撐座162機械地耦接至腔室主體102。一或多個外環146及內環147可覆蓋ESC組件150的一部分，並且可保護經覆蓋部分在處理期間免於暴露於電漿。在一個實施例中，外環146可為矽或石英。在一個實施例中，內環147可為矽。
在一個實施例中，ESC組件150包括導熱基座164及靜電圓盤166，該靜電圓盤166經由黏合劑結合到導熱基座上，在一個實施例中該黏合劑可為矽樹脂黏合劑。在一個實施例中，靜電圓盤166的上表面由陶瓷塗層覆蓋，例如在靜電圓盤166的上表面上。在另一實施例中，陶瓷塗層經設置在ESC組件150的暴露於內部容積106的所有表面上，包括導熱基座164及靜電圓盤166的外周邊和側周邊。基板支撐座162耦接至腔室主體102的下部，並且包括用於將公共設施（例如，流體、電源線、感測器引線等）選路至導熱基座164及靜電圓盤166的通道。
導熱基座164及/或靜電圓盤166可包括一或多個可選的嵌入式加熱元件以控制ESC組件150的橫向溫度分佈。例如，導管可流體耦接至使溫度調節流體循環穿過導管的外部流體源。加熱元件由加熱器電源186調節。導管及加熱元件可共同用於控制導熱基座164的溫度，從而加熱及/或冷卻靜電圓盤166和基板。可使用耦接至外部控制器的複數個溫度感測器監測靜電圓盤166及導熱基座164的溫度。
靜電圓盤166可進一步包括多個氣體通道，例如凹槽、檯面及其他表面特徵，上述特徵可形成在靜電圓盤166的上表面中。氣體通道可經由在靜電圓盤166中鑽出的孔與諸如氦氣的熱傳遞（或背側）氣體源流體耦接。在操作中，背側氣體（在一些實施例中源自氣體面板188）可以受控壓力提供至氣體通道中，以增強靜電圓盤166與基板144之間的熱傳遞。靜電圓盤166包括由射頻(RF)電源182控制的至少一個電極180。電極180（或安置在靜電圓盤166或導電基座164中的其他電極）可進一步經由匹配電路184耦接至射頻電源182。射頻電源182通常能夠產生具有從大約50 kHz至大約3 GHz的頻率的射頻信號，具有高達大約10000瓦的功率輸出。
處理腔室100進一步包括主泵埠122、開槽泵埠124及將內部容積106流體耦接至泵送系統120（在一些實施例中可為渦輪泵）的氣室126。泵送系統的操作產生從內部容積106，穿過氣室126、泵埠124及主泵埠122至泵送系統120的流動路徑128。如下文論述且第2A圖中所示的腔室襯墊200包括複數個開口246，該複數個開口246界定流動路徑128的一部分（第1A圖中未示出）。在一些實施例中，泵埠124圍繞垂直軸129對稱地佈置。每一元件可具有安置在其內側壁上的對應襯墊：主泵埠122包括主泵埠襯墊123，每一泵埠124包括泵埠襯墊125，並且氣室126包括氣室襯墊127。每一襯墊可由諸如氧化鋁、陶瓷材料或用以保護其各自元件的任何其他適當材料的材料製成。在一些實施例中，襯墊中的一或多者可塗佈有氧化物材料，例如含稀土金屬的陶瓷材料，該材料能抗電漿的腐蝕。
雖然泵送系統120在第1A圖中圖示為處於頂部泵送配置的處理腔室100的一部分，但應理解，本文所述的實施例不限於此配置。例如，泵送系統120可經修改，以使得泵位於腔室主體102下方或處於如將由一般技藝人士理解的任何其他適當佈置中。
在一些實施例中，噴頭130用於介電蝕刻製程（亦即，介電材料的蝕刻）。噴頭130支撐在腔室主體102上方，並且可由鋁或陽極氧化鋁形成。噴頭130包括氣體分配板(gas distribution plate; GDP) 132，其具有貫穿氣體分配板132的多個氣體輸送孔134。GDP 132可結合至噴頭130，並且GDP 132可由矽或碳化矽形成，或者可為諸如Y 2O 3、Al 2O 3、釔鋁石榴石(YAG)等的陶瓷。氣體面板188可經耦接至處理腔室100以經由噴頭130向內部容積106提供製程及/或清潔氣體。或者，在一些實施例中，噴頭130可由蓋子及噴嘴代替，或者在其他實施例中由多個餅狀噴頭隔間及電漿產生單元代替。
對於用於導體蝕刻（亦即，導電材料的蝕刻）的處理腔室，可使用蓋子而非噴頭。蓋子可包括配合到蓋子的中心孔中的中心噴嘴。蓋子可為陶瓷，諸如Al 2O 3、Y 2O 3、YAG，或者為由Y 4Al 2O 9和Y 2O 3-ZrO 2的固溶體組成的陶瓷化合物。噴嘴亦可為陶瓷，諸如Y 2O 3、YAG，或者為由Y 4Al 2O 9和Y 2O 3-ZrO 2的固溶體組成的陶瓷化合物。蓋子、GDP 132及/或噴嘴可視情況地塗佈有陶瓷塗層。
可用於在處理腔室100中處理基板的處理氣體的實例包括含鹵素氣體，諸如C 2F 6、SF 6、SiCl 4、HBr、NF 3、CF 4、CHF 3、CH 2F 3、F、Cl 2、CCl 4、BCl 3及SiF 4等；以及其他氣體，諸如O 2或N 2O。本文所述的陶瓷材料可抵抗來自該等氣體中的一些或全部及/或由該等氣體產生的電漿的腐蝕。載氣的實例包括N 2、He、Ar及其他對製程氣體惰性的氣體（例如，非反應性氣體）。
處理腔室100可進一步包括覆蓋且保護各個元件的內表面的襯墊。除了將關於第2圖更詳細描述的腔室襯墊200之外，處理腔室100進一步包括主泵埠襯墊123、泵埠襯墊125、氣室襯墊127及下襯墊112。一或多個襯墊可由氧化物材料（諸如氧化鋁）形成，並且可塗佈有一或多個塗層，例如抗電漿的含稀土金屬氧化物。
腔室襯墊200可由處理腔室100內的致動器組件114移動，並且腔室襯墊200的移動係參考第3A圖至第3B圖圖示且描述。在實施例中，腔室襯墊200可由多晶矽形成。在一些實施例中，腔室襯墊200可由陽極化鋁及塗佈有Y 2O 3的鋁形成。在一個實施例中，腔室襯墊200的下表面與導熱加熱元件250接觸並且可機械地耦接至（例如，經由機械緊固件）或附接至（例如，經由化學鍵）腔室襯墊200。在一些實施例中，加熱元件250可為接觸腔室襯墊200的下表面的至少一部分的環的形式。加熱元件250可進一步耦接至一或多個致動器組件114。在一些實施例中，加熱元件250被省略，其中一或多個致動器組件114直接接觸並耦合至腔室襯墊200。在一些實施例中，一或多個熱電偶116可選路穿過致動器組件114以將加熱器電源186耦合至加熱元件250。在一些實施例中，致動器組件114包括在致動器組件114的內部元件周圍提供撓性密封的外部波紋管。
在一些實施例中，處理腔室100的一或多個元件可由抗電漿腐蝕的陶瓷材料形成或塗覆有該陶瓷材料。可包括塗層（例如，陶瓷塗層）的腔室元件的實例包括基板支撐座162、ESC組件150、環146及環147中的一或多者、腔室主體102的一或多個壁、噴頭130、GDP 132、一或多個襯墊，以及其他元件，諸如襯墊套組、屏蔽件、電漿螢幕、流量均衡器、冷卻底座、腔室觀察口、腔室蓋，等等。塗層可使用各種技術沉積在元件上，該等技術諸如ALD、濺射、離子輔助沉積、電漿噴塗、CVD或一般技藝人士將理解的其他合適的技術。在一個實施例中，一或多種塗層為含稀土金屬的塗層，包括釔、鉺、鑭、镥、鈧、钆、釤及/或鏑中的一或多者。例如，含稀土金屬的塗層可包括氧化釔(Y 2O 3)、氟化釔(YF 3)、氟氧化釔(Y xO yF z)、氧化釔鋯(YZrO)、氧化鉺(Er 2O 3)、氟化鉺(ErF 3)、氟氧化鉺 (Er xO yF z)、氧化鋁鉺(Er 3Al 5O 12)、氧化鏑(Dy 2O 3)、氟化鏑(DyF 3)、氟氧化鏑(Dy xO yF z)、氧化钆(Gd 2O 3)、氟化钆(GdF 3)、氟氧化钆(Gd xO yF z)、氧化鈧(Sc 2O 3)、氟化鈧(ScF 3)、氟氧化鈧(ScOF)等。在一些實施例中，塗層為多晶Y 2O 3、YF 3或Y xO yF z。在其他實施例中，塗層為非晶Y 2O 3、YF 3或Y xO yF z。在一個實施例中，含稀土金屬的塗層可與另一種塗層材料共同沉積。例如，含稀土金屬的氧化物可與一或多種其他稀土化合物，諸如Y 2O 3、氧化钆(Gd 2O 3)和/或鉺(例如Er 2O 3)混合。用於塗層的含釔氧化物可為例如Y xDy yO z、Y xGd yO z或Y xEr yO z。含釔氧化物可為具有空間群Ia-3(206)的立方結構的Y 2O 3。下標x、y和z可獨立地在例如0.1到10的範圍內。
在元件之操作及暴露於電漿的整個持續時間中，塗層及/或塊狀氧化物陶瓷材料對電漿的抵抗力可以經由「蝕刻速率」(ER)來量測，其單位可為微米/小時(μm/hr)或埃/小時(Å/hr)。量測可在不同處理時間之後進行。例如，可在處理之前進行量測，或者在大約50個處理小時，或者在大約150個處理小時，或者在大約200個處理小時進行量測，等等。在加熱器支架及/或其他元件上生長或沉積的塗層的成分變化可能產生多個不同的電漿電阻或腐蝕速率值。此外，具有暴露於各種電漿的單一成分的塗層或塊狀陶瓷可能具有多種不同的電漿電阻或腐蝕速率值。例如，抗電漿材料可具有與第一類型電漿相關的第一電漿抗性或腐蝕速率，以及與第二類型電漿相關的第二電漿抗性或腐蝕速率。
第2A圖及第2B圖分別圖示根據本案之實施例的腔室襯墊200的正投影圖及截面圖。腔室襯墊200是由上環210及下環220形成的環形結構，上環210及下環220圍繞中心軸線201徑向對稱且同心。當腔室襯墊200安裝在處理腔室100內時，中心軸201與垂直軸129重合。上環210包括複數個開口246，當腔室襯墊200安裝在處理腔室100內時，該複數個開口246界定流動路徑128的一部分以允許空氣或氣體從內部容積106排出。在一些實施例中，只要保持圍繞中心軸線201的徑向對稱，複數個開口246包括狹槽、孔、網狀結構或任何其他適當的結構。
上環210具有外徑212及內徑214（其是相對於上環210的下部量測的）。同樣地，下環220具有外徑222及內徑224（其是相對於下環220的上部量測的）。上環210和下環220界定了跨越內徑214和內徑224的中心空腔202，在處理腔室100的操作期間於該中心空腔202中形成電漿。在一些實施例中，中心空腔202可包含陰極組件的一部分，如將相對於第4A圖至第4B圖說明且論述。在一些實施例中，外徑212與外徑222相等。在一些實施例中，內徑214與內徑224相等。
上環210經由垂直壁230在其各自的外徑212和222處連接到下環220。在一些實施例中，上環210、下環220及垂直壁230形成一體的主體，該主體可由多晶矽或其他適當的材料形成。上環210、下環220及垂直壁230共同界定了內部空腔240，該內部空腔可具有從30毫米至90毫米或更大的高度244。內部空腔240包括光滑的內表面242，該表面是平滑的、連續的，並且至少沿著下平面環的上表面圍繞中心軸線201徑向對稱。在一些實施例中，除了形成在上環210中的複數個開口246之外，整個內表面242是平滑的、連續的並且圍繞中心軸線201徑向對稱。
在一些實施例中，腔室襯墊200包括複數個凹口結構，該凹口結構有利於與處理腔室100內的各種元件的表面的實體接合。例如，上環210包括與GDP 132接合的凹口216，下環220包括與外環146接合的凹口226，並且垂直壁230包括可與腔室主體102接合的凹口232。
第3A圖及第3B圖分別圖示在處理腔室100之內處於裝載位置及操作位置的腔室襯墊200。在第3A圖中所示的裝載位置，致動器組件114縮回以拉動腔室襯墊200，使得腔室襯墊200的上部與靜電圓盤166的上部齊平或低於靜電圓盤166的上部。如此提供了將基板144經由進出埠104插入到內部容積106中的直接路徑。在第3B圖中所示的操作位置，致動器組件114延伸以推動腔室襯墊200，使得凹口216與GDP 132鄰接並且凹口226與外環鄰接。在該位置，腔室襯墊200提供從陰極組件110至地面的射頻返回路徑。
第4A圖及第4B圖圖示處理腔室400，該處理腔室經配置以調整陰極組件410與噴頭430的GDP 432之間的間隙。處理腔室400可與處理腔室100相同或相似，並且包含腔室襯墊450。腔室襯墊450、腔室主體402、噴頭430及GDP 432可與本文描述的其同名的對應物相同或相似。陰極組件410可類似於陰極組件110，但陰極組件410經修改以包括致動器組件412，該致動器組件412可用於調整陰極組件410相對於噴頭430及GDP 432的垂直位置。陰極組件410進一步包括外蓋414，外蓋414安裝至腔室主體402和致動器組件412。
第4A圖圖示了小的間隙452，該間隙可為在基板144與GDP 432之間的大約30毫米的間隙。當在該位置時，基板144和陰極組件的上部通過經由腔室襯墊450界定的內部空腔452。第4B圖圖示了大的間隙452，該間隙可為在基板144與GDP 432之間的大約90毫米的間隙。在一些實施例中，陰極組件410的移動是手動執行的，或者可例如經由外部控制器自動執行。
應將理解，如將由一般技藝人士所瞭解，第1圖至第4圖中所示的元件不必按比例繪製，並且僅用於說明各個元件的位置、定向及連接性。
第5圖圖示根據本案之實施例的操作包括腔室襯墊的處理腔室的方法500。方法500可使用第1圖至第3圖中的任一者的處理腔室100及其元件，或處理腔室100的變體來執行。在一些實施例中，方法500的每一方塊可作為自動化製程的一部分自動執行，該自動化製程可由控制器或其他裝置調節，並且可利用未在第1圖和第3圖中示出的其他元件，諸如用於將基板裝載至處理腔室100中的裝載托盤。
在方塊510處，控制器使腔室襯墊（例如，腔室襯墊200）移動到或保持在處理腔室（例如，處理腔室100）內的裝載位置。例如，裝載位置可對應於關於第3A圖中示出和描述的腔室襯墊200的位置。在一些實施例中，腔室襯墊耦合到一或多個致動器組件（例如，致動器組件114），該致動器組件經配置以將腔室襯墊沿著處理腔室的垂直軸（例如，垂直軸129）移動至裝載位置中，並且在將基板（例如，基板144）經由進出埠（例如，進出埠104）裝載到處理腔室的內部容積（例如，內部容積106）中時，將腔室襯墊保持在裝載位置。在一些實施例中，可使用致動器組件手動移動腔室襯墊。
在方塊520處，基板經插入至處理腔室的內部容積中（例如，在ESC組件150上方且在內環147內）。基板可手動插入，或者可例如使用由控制器操作的裝載托盤自動插入。
在方塊530處，在基板已經插入至內部容積之後，控制器使得腔室襯墊移動至操作位置。例如，操作位置可對應於在關於第3B圖中示出和描述的腔室襯墊200的位置。當腔室襯墊處於操作位置時，腔室襯墊阻擋進出埠並形成從處理腔室的陰極組件（例如，陰極組件110）到地面的射頻返回路徑。在一些實施例中，當腔室襯墊處於操作位置時，內部容積由腔室襯墊、基板支撐件和設置在基板支撐件上方的噴頭（例如，噴頭130）包圍。
在方塊540處，控制器使用陰極組件使電漿在內部容積內產生。控制器可進一步使腔室襯墊在由耦合到腔室襯墊的加熱元件（例如，加熱元件250）產生電漿之前、期間或之後被加熱。
控制器可進一步啟動泵送系統（例如，泵送系統120），諸如渦輪泵，以經由設置在腔室襯墊上方的泵埠（例如，一或多個泵埠124）排出內部容積內的空氣或氣體。泵送系統可在腔室製程期間和在電漿產生期間操作以維持內部容積內的真空條件。腔室襯墊的上部可包括複數個開口（例如，開口246），該等開口界定了泵送系統與內部容積之間的流動路徑的一部分。
在一些實施例中，陰極組件可經配置以移動穿過腔室襯墊的中心空腔（例如，中心空腔202）以調節陰極組件與噴頭之間的間隙，如關於第1C圖及第1D圖中示出和描述的。
先前的描述闡述了許多特定細節，例如特定系統、元件、方法等的實例，以提供對本案的若干實施例的良好理解。然而，將對熟習該項技術者顯而易見的是，本案之至少一些實施例可在無該等特定細節的情況下實踐。在其他情況下，眾所熟知的元件或方法未經詳細描述或以簡單的方塊圖格式呈現，以避免不必要地混淆本案的實施例。因此，所闡述的特定細節僅是示例性的。特定實施例可與該等示例性細節不同，並且仍然被預期在本案的範圍內。該等前述實施例不意欲作為限制，並且可預期未明確揭示的其他實施例，該等實施例可為本文描述的各種實施例的若干組合或排列的一者。
應將注意，本案中對「一(an)」或「一個(one)」實施例的不同引用並不一定指同一實施例，此類引用意謂至少一個實施例。在整個說明書中對「一個實施例」或「一實施例」的引用意謂結合實施例描述的特定特徵、結構或特性包括在至少一個實施例中。因此，在整個說明書的不同位置出現的用語「在一個實施例中」或「在一實施例中」不一定皆代表相同的實施例。此外，術語「或」意欲意謂包含的「或」而非排他的「或」。當本文使用術語「約」或「大約」時，其意欲意謂所呈現的標稱值精確在±10%以內。
儘管以特定次序示出和描述了本文方法的操作，但是可改變每一方法的操作次序，從而可以相反的次序執行某些操作，以便可至少部分地與其他操作同時進行某些操作。在另一實施例中，不同操作的指令或子操作可以間歇及/或交替的方式進行。
應將理解，上述描述意欲為說明性的，而非限制性的。在閱讀和理解以上描述之後，許多其他實施例對於熟習該項技術者而言將是顯而易見的。因此，本案的範圍應當參考附加申請專利範圍，以及該申請專利範圍所賦予的等效物的全部範圍來確定。
100:處理腔室 102:腔室主體 104:進出埠 105:進出蓋 106:內部容積 110:陰極組件 112:下襯墊 114:致動器組件 116:熱電偶 120:泵送系統 122:主泵埠 123:主泵埠襯墊 124:泵埠 125:泵埠襯墊 126:氣室 127:氣室襯墊 128:流動路徑 129:垂直軸 130:噴頭 132:氣體分配板 134:氣體輸送孔 144:基板 146:外環 147:內環 150:靜電卡盤組件 152:支撐基座 162:基板支撐座 164:導熱基座 166:靜電圓盤 180:電極 182:射頻電源 184:匹配電路 186:加熱器電源 188:氣體面板 200:腔室襯墊 201:中心軸線 202:中心空腔 210:上環 212:外徑 214:內徑 216:凹口 220:下環 222:外徑 224:內徑 226:凹口 230:垂直壁 232:凹口 240:內部空腔 242:內表面 244:高度 246:開口 250:加熱元件 400:處理腔室 402:腔室主體 410:陰極組件 412:致動器組件 414:外蓋 430:噴頭 432:氣體分配板 450:腔室襯墊 452:間隙 500:方法 510:操作 520:操作 530:操作 540:操作
本案以實例的方式而非限制的方式在附圖的諸圖中示出，其中相同的元件符號指示相似的元件，其中：
第1A圖圖示根據本案之實施例的說明性處理腔室的截面圖；
第1B圖示第1A圖的說明性處理腔室的剖視正投影圖；
第2A圖圖示根據本案之實施例的示例性腔室襯墊的正投影圖；
第2B圖圖示示例性腔室襯墊的截面圖；
第3A圖圖示根據本案之實施例的在處理腔室之內的裝載位置中的腔室襯墊；
第3B圖圖示根據本案之實施例的在處理腔室之內的操作位置中的腔室襯墊；
第4A圖圖示根據本案之實施例的產生在基板與噴頭之間的30 mm間隙的陰極組件的操作位置；
第4B圖圖示根據本案之實施例的產生在基板與噴頭之間的90 mm間隙的陰極組件的操作位置；及
第5圖圖示根據本案之實施例的操作包括腔室襯墊的處理腔室的方法。
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:腔室主體
104:進出埠
105:進出蓋
106:內部容積
110:陰極組件
112:下襯墊
114:致動器組件
116:熱電偶
120:泵送系統
122:主泵埠
123:主泵埠襯墊
124:泵埠
125:泵埠襯墊
126:氣室
127:氣室襯墊
128:流動路徑
129:垂直軸
130:噴頭
132:氣體分配板
134:氣體輸送孔
144:基板
146:外環
147:內環
150:靜電卡盤組件
152:支撐基座
162:基板支撐座
164:導熱基座
166:靜電圓盤
180:電極
182:射頻電源
184:匹配電路
186:加熱器電源
188:氣體面板

Claims (20)

  1. 一種處理腔室，包含： 一腔室主體，界定一內部容積並且包含用於將一基板插入至該內部容積中的一進出埠； 一陰極組件，經配置以在該內部容積之內產生一電漿；以及 一腔室襯墊，包含圍繞該腔室主體的一垂直軸徑向對稱的一光滑內表面，該腔室襯墊經配置以在一裝載位置與一操作位置之間移動，其中： 當該腔室襯墊處於裝載位置中時，該內部容積可藉由該進出埠進出，及 當該腔室襯墊處於該裝載位置中時，該腔室襯墊至少部分地圍封該內部容積並且形成從陰極組件至地面的返回路徑。
  2. 如請求項1所述之處理腔室，進一步包含： 一泵送系統；以及 一泵送埠，安置在該腔室主體之上並且界定該泵送系統與該內部容積之間的一流動路徑。
  3. 如請求項2所述之處理腔室，其中該腔室襯墊的一上部包含複數個開口，當該腔室襯墊處於該操作位置時，該複數個開口界定該泵送系統與該內部容積之間的該流動路徑的一部分。
  4. 如請求項1所述之處理腔室，進一步包含： 一基板支撐座；以及 一噴頭，安置在該基板支撐座之上， 其中，當該腔室襯墊處於該操作位置中時，該腔室襯墊、該基板支撐座，及該噴頭共同圍封該內部容積。
  5. 如請求項4所述之處理腔室，其中該陰極組件設置在該噴頭下方，並且其中該陰極組件經配置以沿該垂直軸線移動穿過該腔室襯墊的一中心空腔，以調節該陰極組件與該噴頭之間的一間隙。
  6. 如請求項1所述之處理腔室，其中該腔室襯墊的一下部包含耦接至一加熱器電源的一加熱元件。
  7. 如請求項1所述之處理腔室，其中該腔室襯墊包含一多晶矽主體。
  8. 如請求項1所述之處理腔室，進一步包含至少一個致動器組件，該致動器組件機械地耦接至該腔室襯墊並且經配置以在該裝載位置與該操作位置之間移動該腔室襯墊。
  9. 一種適用於一處理腔室中的腔室襯墊，該腔室襯墊包含： 一第一平面環，具有一第一內徑及一第一外徑； 一第二平面環，具有一第二內徑及一第二外徑，其中該第一及第二平面環間隔開並且沿著一共用中心軸線佈置；以及 一垂直壁，將該第一平面環及該第二平面環在其各自的第一外徑及第二外徑處耦接， 其中該第一平面環、該第二平面環及該垂直壁沿著該第二平面環的至少一上表面界定具有光滑內表面的一內部空腔。
  10. 如請求項9所述之腔室襯墊，其中該第一內徑及該第二內徑相等，並且其中一中心空腔在該第一平面環與該第二平面環之間界定。
  11. 如請求項10所述之腔室襯墊，其中該第一平面環包含複數個開口，該複數個開口圍繞該共用中心軸線徑向對稱。
  12. 如請求項9所述之腔室襯墊，其中該第一平面環、該第二平面環及該垂直壁係由多晶矽形成。
  13. 如請求項9所述之腔室襯墊，進一步包含一環形加熱元件，該環形加熱元件附接至或機械耦接至該第二平面環的一外表面。
  14. 一種操作一處理腔室的方法，該方法包括以下步驟： 使得該處理腔室之內的一腔室襯墊移動至一裝載位置，以允許一基板經由該處理腔室的一進出埠插入至該處理腔室的一內部容積中； 在該基板已經插入至該內部容積之後，使得該腔室襯墊移動至阻擋該進出埠的一操作位置，其中該腔室襯墊在該操作位置形成從一陰極組件至地面的一返回路徑；以及 使用該陰極組件產生一電漿。
  15. 如請求項14所述之方法，進一步包含以下步驟： 在由耦接至該腔室襯墊的一加熱元件產生電漿的同時加熱該腔室襯墊。
  16. 如請求項14所述之方法，進一步包含以下步驟： 啟動一泵送系統以排出該內部容積內的空氣或氣體以流過安置在該腔室襯墊上方的一泵埠。
  17. 如請求項16所述之方法，其中該腔室襯墊的一上部包含複數個開口，該複數個開口界定在該泵送系統與該內部容積之間的一流動路徑的一部分。
  18. 如請求項14所述之方法，其中該內部容積係由該腔室襯墊、一基板支撐件，及安置在該基板支撐件上的一噴頭圍封。
  19. 如請求項18所述之方法，進一步包含以下步驟： 移動該陰極組件穿過該腔室襯墊的一中心空腔，以調整該陰極組件與該噴頭之間的一間隙。
  20. 如請求項14所述之方法，其中該腔室襯墊包含多晶矽。
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