TW202240761A - 可運動的邊緣環設計 - Google Patents
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Abstract
在基板處理系統中,邊緣環係配置成藉由一或更多升降銷相對於基板支座升高及降低。在該邊緣環的調整期間,邊緣環係進一步配置成與自基板支座的底部環及/或中間環向上延伸的導引特徵部介接。該邊緣環包含:上表面、環形內直徑、環形外直徑、及環形凹槽,該環形凹槽係配置在邊緣環的下表面中以與導引特徵部介接。環形凹槽的壁係實質垂直的。
Description
本揭示內容係關於基板處理系統中的可運動的邊緣環。
在此提供的背景介紹係為了一般地呈現本揭示內容之背景。目前列名發明者的工作成果,在此先前技術章節中所述之範圍,以及可能未在申請時以其他方式適格作為先前技術之說明的實施態樣,係未明示或暗示承認為對於本揭示內容的先前技術。
基板處理系統可用以處理諸如半導體晶圓的基板。可在基板上執行的示例性製程包含但不限於化學氣相沉積(CVD)、原子層沉積(ALD)、導體蝕刻、及/或其他蝕刻、沉積、或清潔製程。基板可配置在基板處理系統之處理腔室中的基板支座上,諸如基座、靜電卡盤(ESC)等。在蝕刻期間,包含一或更多前驅物的氣體混合物可引入處理腔室中,且電漿可用以引發化學反應。
基板支座可包含配置成支撐晶圓的陶瓷層。舉例而言,晶圓可在處理期間被夾持至陶瓷層。基板支座可包含配置在基板支座之外部(例如在周緣的外側及/或毗鄰周緣)周圍的邊緣環。邊緣環可設置成將電漿侷限在基板上方之容積、保護基板支座免於因電漿等所致的腐蝕。
在基板處理系統中,邊緣環係配置成藉由一或更多升降銷相對於基板支座升高及降低。在該邊緣環的調整期間,邊緣環係進一步配置成與自基板支座的底部環及/或中間環向上延伸的導引特徵部介接。該邊緣環包含:上表面、環形內直徑、環形外直徑、及環形凹槽,該環形凹槽係配置在邊緣環的下表面中以與導引特徵部介接。環形凹槽的壁係實質垂直的。
在基板處理系統中,邊緣環係配置成藉由一或更多升降銷相對於基板支座升高及降低。該邊緣環包含:上表面、環形內直徑、環形外直徑、及下表面。在上表面與外直徑間之界面處之邊緣環的外部上角隅係倒角的。
本揭示內容之進一步的可應用領域將從實施方式、發明申請專利範圍及圖式中變得明顯。詳細說明及具體示例係意圖為僅供說明的目的,而非意欲限制本揭示內容的範圍。
基板處理系統中的基板支座可包含邊緣環。邊緣環的上表面可在基板支座的上表面上方延伸,使基板支座的上表面(及在一些示例中,配置在基板支座上之基板的上表面)相對於邊緣環內凹。此凹部可被稱為袋部。邊緣環上表面與基板上表面之間的距離可稱為「袋部深度」。通常,袋部深度根據邊緣環相對於基板上表面的高度係固定的。
蝕刻處理的一些實施態樣可能由於基板處理系統、基板、氣體混合物等的特性而變化。舉例而言,流動模式及因此蝕刻速率和蝕刻均勻性可根據邊緣環的袋部深度、邊緣環幾何形狀(即形狀)、以及包含但不限於氣流速率、氣體種類、注射角度、注射位置等的其他變量而變化。因此,變化邊緣環的構造(例如包含邊緣環高度及/或幾何形狀)可改變整個基板表面的氣體速度分布。
一些基板處理系統可實施可運動的(例如可調節的)邊緣環及/或可替換的邊緣環。在一示例中,可運動的邊緣環之高度可在處理期間調整以控制蝕刻均勻性。邊緣環可耦接至致動器,該致動器係配置成響應控制器、使用者介面等而升高及降低邊緣環。在一示例中,基板處理系統的控制器根據所執行的特定配方及相關的氣體注射參數在處理期間、處理步驟之間等控制邊緣環的高度。此外,邊緣環及其他元件可包含隨時間磨損/腐蝕的耗材。因此,可調整邊緣環的高度以補償腐蝕。在其他示例中,邊緣環可為可移除的及可替換的(以例如替換腐蝕或損壞的邊緣環、以使用具有不同幾何形狀的邊緣環替換邊緣環等)。實施可運動的及可替換的邊緣環之基板處理系統的示例可在於2015年5月6日申請的美國專利申請案第14/705,430號中找到,其全部內容於此藉由參照納入本案揭示內容。
根據本揭示內容的原理之基板處理系統及方法包含具有諸多促進調節及/或替換之特徵部之可運動的邊緣環。
現參照圖1,顯示示例基板處理系統100。僅作為示例,基板處理系統100可用於使用RF電漿及/或其他合適的基板處理執行蝕刻。基板處理系統100包含處理腔室102,該處理腔室102包圍基板處理系統100的其他元件且容納RF電漿。基板處理腔室102包含上電極104及基板支座106,諸如靜電卡盤(ESC)。在操作期間,基板108係配置在基板支座106上。雖然特定的基板處理系統100及腔室102係作為示例加以顯示,但本揭示內容的原理可應用於其他類型的基板處理系統及腔室,諸如原位產生電漿、實施遠程電漿產生及遞送(例如使用電漿管、微波管)等的基板處理系統。
僅作為示例,上電極104可包含諸如噴淋頭109的氣體分配裝置,該氣體分配裝置引入及分配處理氣體。噴淋頭109可包含一桿部,該桿部包含連接至處理腔室頂部表面的一端。基部通常係圓柱形的,且在與處理腔室之頂部表面分隔的位置從桿部的相反端徑向向外延伸。噴淋頭之基部之面對基板的表面或面板包含處理氣體或沖洗氣體流經的複數孔洞。或者,上電極104可包含傳導板且處理氣體可以另一方式引入。
基板支座106包含作為下電極的導電底板110。底板110支撐陶瓷層112。在一些示例中,陶瓷層112可包含加熱層,諸如陶瓷多區加熱板。熱阻層114(例如接合層)可配置在陶瓷層112與底板110之間。底板110可包含用於使冷卻劑流經底板110的一或更多冷卻劑通道116。
RF產生系統120產生RF電壓及將RF電壓輸出至上電極104及下電極(例如基板支座106的底板110)之其中一者。上電極104及底板110的其中另一者可為DC接地、AC接地、或浮接。僅作為示例,RF產生系統120可包含產生RF電壓的RF電壓產生器122,該RF電壓係藉由匹配和分配網路124饋入至上電極104或底板110。在其他示例中,電漿可感應地或遠程地產生。如用於示例之目的所示,雖然RF產生系統120對應於電容耦合電漿(CCP)系統,但本揭示內容的原理亦可在其他合適的系統中實施,諸如,僅作為示例:變壓器耦合電漿(TCP)系統、CCP陰極系統、遠程微波電漿產生及遞送系統等。
氣體遞送系統130包含一或更多氣體源132-1、132-2、…、及132-N(統稱為氣體源132),其中N係大於0的整數。氣體源供應一或更多前驅物及其混合物。氣體源亦可供應沖洗氣體。亦可使用汽化的前驅物。氣體源132係藉由閥134-1、134-2、…、及134-N(統稱為閥134)及質流控制器136-1、136-2、…、及136-N(統稱為質流控制器136)連接至歧管140。歧管140的輸出係饋入至處理腔室102。僅作為示例,歧管140的輸出係饋入至噴淋頭109。
溫度控制器142可連接至複數加熱元件144,諸如配置在陶瓷層112中的熱控制元件(TCE)。舉例而言,加熱元件144可包含但不限於對應多區加熱板中之各區的宏觀加熱元件、及/或橫跨多區加熱板之多區而設置的微觀加熱元件陣列。溫度控制器142可用以控制複數加熱元件144,以控制基板支座106及基板108的溫度。如下面更詳細地描述,根據本揭示內容的原理之加熱元件144的每一者包含具有正TCR的第一材料及具有負TCR的第二材料。
溫度控制器142可與冷卻劑組件146通訊以控制流經通道116的冷卻劑。舉例而言,冷卻劑組件146可包含冷卻劑幫浦及貯槽。溫度控制器142操作冷卻劑組件146以選擇性地使冷卻劑流經通道116而冷卻基板支座106。
閥150及幫浦152可用以自處理腔室102排空反應物。系統控制器160可用以控制基板處理系統100的元件。機器人170可用以將基板遞送至基板支座106上、及自基板支座106移除基板。舉例而言,機器人170可在基板支座106與裝載鎖定部172之間傳送基板。雖然顯示為獨立的控制器,但溫度控制器142可在系統控制器160內實施。在一些示例中,保護性密封件176可設置在陶瓷層112與底板110間之接合層114的周緣周圍。
基板支座106包含邊緣環180。邊緣環180可對應於頂部環,該頂部環可由底部環184支撐。如下面更詳細地描述,在一些示例中,邊緣環180可進一步由中間環(未顯示在圖1中)、陶瓷層112的階梯部分等之其中一或更多者支撐。根據本揭示內容的原理之邊緣環180相對於基板108係可運動的(例如可在垂直方向上向上及向下運動)。舉例而言,邊緣環180可藉由響應控制器160的致動器控制。在一些示例中,邊緣環180可在基板處理期間調整(即,邊緣環180可為可調節的邊緣環)。在其他示例中,邊緣環180可為可移除的(例如當處理腔室102係處於真空時使用機器人170經由氣室加以移除)。在又其他示例中,邊緣環180可為可調節的及可移除的。
現參照圖2A及2B,具有根據本揭示內容的原理配置在其上之基板204的示例基板支座200係加以顯示。基板支座200可包含具有內部部分(例如對應於ESC)208及外部部分212的底座或基座。在示例中,外部部分212可獨立於內部部分208且相對於內部部分208為可運動。舉例而言,外部部分212可包含底部環216及頂部邊緣環220。基板204係配置在內部部分208上(例如在陶瓷層224上)以供處理。控制器228與一或更多致動器232通訊以選擇性地升高及降低邊緣環220。舉例而言,邊緣環220可在處理期間升高及/或降低以調整支座200的袋部深度。在另一示例中,可升高邊緣環220以促進邊緣環220的移除及替換。
僅作為示例,邊緣環220在圖2A中係顯示位在完全降低的位置,而在圖2B中則位在示例性完全升高的位置。如圖所示,致動器232對應於配置成在垂直方向上選擇性地延伸及收回銷236的銷致動器。其他適合類型的致動器可在其他示例中使用。僅作為示例,邊緣環220對應於陶瓷或石英邊緣環,然而可使用其他適合的材料(例如矽碳化物、氧化釔等)。在圖2A中,控制器228與致動器232通訊以藉由銷236直接升高及降低邊緣環220。在一些示例中,內部部分208可相對於外部部分212運動。
根據本揭示內容的原理之示例基板支座300的特徵係更詳細地顯示於圖3A及3B。基板支座300包含絕緣體環或板304及配置在絕緣體板304上的底板(例如ESC的底板)308。底板308支撐陶瓷層312,該陶瓷層312係配置成支撐配置在其上的基板316以供處理。在圖3A中,陶瓷層312具有非階梯式的配置。在圖3B中,陶瓷層312具有階梯式的配置。基板支座300包含支撐上(「頂部」)邊緣環324的底部環320。一或更多貫孔或導引通道328可穿過絕緣體板304、底部環320、及/或底板308而形成,以容納配置成選擇性地升高及降低邊緣環324之個別升降銷332。舉例而言,導引通道328作為升降銷332之個別者的銷對準孔。如圖3B所示,基板支座300可進一步包含配置在底部環320與邊緣環324之間的中間環336。在階梯式的配置中,中間環336與陶瓷層312重疊且係配置成支撐基板316的外邊緣。
升降銷332可包含抗腐蝕材料(例如藍寶石)。升降銷332的外表面可平滑地拋光以減少升降銷332與底部環320的結構特徵之間的摩擦而促進運動。在一些示例中,一或更多陶瓷套筒340可配置在升降銷332周圍的導引通道328中。升降銷332的每一者可包含圓化的上端344,以使上端344與邊緣環324之間的接觸面積最小化。光滑的外表面、圓化的上端344、導引通道328、及/或陶瓷套筒340促進邊緣環324的升高及降低,且同時防止升降銷332在運動期間的沾附。
如圖3A所示,底部環320包含導引特徵部348。在圖3B中,中間環336包含導引特徵部348。舉例而言,導引特徵部348對應於自底部環320/中間環336向上延伸之凸起的環形邊緣352。在圖3A中,導引通道328及升降銷332延伸穿過導引特徵部348以與邊緣環324接合。相反地,在圖3B中,導引通道328及升降銷332延伸穿過底部環320以與邊緣環324接合而不穿過中間環336。
邊緣環324包含配置成容納導引特徵部348的環形底部凹槽356。舉例而言,邊緣環324的輪廓(即,橫剖面)形狀可大致對應於配置成容納導引特徵部348的「U」形形狀,然而可使用其他合適的形狀。此外,雖然邊緣環324的上表面顯示為大致水平(即,平行於基板支座300的上表面),但在其他示例中,邊緣環324的上表面可具有不同的輪廓。舉例而言,邊緣環324的上表面可為傾斜的或斜向的、圓化的等。在一些示例中,邊緣環324的上表面係傾斜的,使得邊緣環324內直徑處的厚度大於邊緣環324外直徑處的厚度,以補償在內直徑處的腐蝕。
因此,邊緣環324的底部表面係配置成與圖3A中底部環320的上表面、或圖3B中底部環320及中間環336的個別表面互補。此外,邊緣環324與底部環320/中間環336之間的界面360係錯綜複雜的。換句話說,邊緣環324的下表面及相應的界面360包含多個方向變化(例如:90度的方向變化、向上及向下的階梯、交替的水平及垂直正交路徑等),而不是在邊緣環324與底部環320/中間環336之間提供通往基板支座300之內部結構的直接路徑。通常,電漿及製程材料洩漏的可能性在包含多個界面環(例如頂部邊緣環324及中間環336和底部環320的其中一或更多者)的基板支座內可能增加。當可運動的邊緣環324在處理期間升高時此可能性可能進一步增加。因此,界面360(且特別是邊緣環324的輪廓)係配置成防止製程材料、電漿等到達基板支座300的內部結構。
舉例而言,如圖3A所示,界面360包含五個方向變化以限制到達導引通道328和升降銷332、陶瓷層312、基板316之背面和邊緣等的通路。相反地,如圖3B所示,界面360包含在第一路徑364中的七個方向變化及在第二路徑368中的五個方向變化,以限制到達導引通道328和升降銷332、陶瓷層312、基板316的背面和邊緣、接合層372、密封件376等的通路。因此,界面360降低影響基板支座300之內部結構的電漿洩漏及點燃、腐蝕等的可能性。
邊緣環324(及底部環320、中間環336等的界面表面)之輪廓(即橫剖面)形狀係設計成便於製造及降低製造成本。舉例而言,凹槽356的壁380、384及導引特徵部348可為實質垂直的(例如與拋物線、梯形、三角形等相比),以便於製造且同時防止電漿及製程材料洩漏。僅作為示例,實質垂直可定義為垂直於邊緣環324的上及/或下表面、在邊緣環324的上及/或下表面的法線1°之內、平行於邊緣環324的運動方向等。此外,垂直的壁380、384在邊緣環324的運動期間保持邊緣環324相對於導引特徵部348的對準。相反地,當凹槽356及導引特徵部348的個別輪廓係拋物線、梯形、三角形等時,邊緣環324的向上運動導致壁380與壁384之間的顯著分離。
界面360內(且特別是在凹槽356內)之邊緣環324、底部環320、及中間環336的表面係相對平滑且連續的,以在邊緣環324的運動期間使邊緣環324與導引特徵部348之間的摩擦最小化。舉例而言,界面360內之邊緣環324、底部環320、及中間環336的個別表面可能經歷額外的拋光以實現期望的表面光滑度。在其他示例中,界面360內之邊緣環324、底部環320、及中間環336的表面可塗佈進一步減少摩擦的材料。在又其他示例中,界面360內(且特別是邊緣環324)之邊緣環324、底部環320、及中間環336的表面可不具有螺絲孔及/或類似的組件特徵部。以此方式,可使由於表面間的接觸(例如在邊緣環324的運動期間)而產生的粒子減至最少。
當邊緣環324係如上所述在處理期間升高以用於調節時,如圖2A及2B中描述的控制器228係配置成根據導引特徵部348的高度H限制邊緣環324的可調節範圍。舉例而言,可調節範圍可限制為小於導引特徵部348的高度H。舉例而言,若導引特徵部348具有大約8 mm(例如:7.7-8.3 mm)的高度H,則邊緣環324的可調節範圍可為6 mm。換句話說,邊緣環324可在不從邊緣環324中的凹槽356完全移除導引特徵部348的情況下自完全降低的位置(例如:0 mm)升高至完全升高的位置(例如:6 mm)。因此,即使在完全升高的位置,邊緣環324仍與導引特徵部348的至少一部分重疊。以此方式限制邊緣環324的範圍保持如上所述之錯綜複雜的界面360,且防止邊緣環324的側向失準。凹槽356的深度可大約等於導引特徵部348的高度H(例如在5%內)。凹槽356的深度可為邊緣環之厚度的至少50%。僅作為示例,圖3A之邊緣環324的可調節範圍係6 mm,而圖3B之邊緣環324的可調節範圍係1 mm。舉例而言,邊緣環324的整體厚度(即,高度)可在大約0.459英吋(例如:0.450英吋至0.469英吋)與大約0.592英吋(例如:0.582英吋至0.602英吋)之間,且凹槽356的深度可為大約0.308英吋(例如:0.298英吋至0.318英吋)。
舉例而言,邊緣環324的整體厚度可對應於邊緣環324內直徑處之邊緣環324的厚度(例如在內壁388處之邊緣環324的厚度/高度)。在一些示例中,邊緣環324的厚度在邊緣環324的整個上表面可能不是均勻的(例如邊緣環324的上表面如上所述可為傾斜的,使得內壁388處的厚度大於邊緣環324外直徑處的厚度)。然而,由於曝露於電漿引起的腐蝕可能相對於邊緣環324的外直徑在內壁388處增加,所以邊緣環324可形成為使得內壁388至少具有預定的厚度以補償在內壁388處增加的腐蝕。僅作為示例,內壁388係實質垂直的以避免在邊緣環324的運動期間接觸基板316。
現參照圖4A、4B、及4C,根據本揭示內容的原理之另一示例基板支座400係更詳細地加以顯示。基板支座400包含絕緣體環或板404及配置在絕緣體板404上的底板408。底板408支撐陶瓷層412,該陶瓷層412係配置成支撐配置在其上的基板416以供處理。在圖4A中,陶瓷層412具有非階梯式的配置。在圖4B及4C中,陶瓷層412具有階梯式的配置。基板支座400包含支撐上邊緣環424的底部環420。在階梯式的配置中,邊緣環424與陶瓷層412重疊。一或更多貫孔或導引通道428可穿過絕緣體板404、底部環420、及/或底板408而形成,以容納配置成選擇性地升高及降低邊緣環424之個別升降銷432。舉例而言,導引通道428作為升降銷432之個別者的銷對準孔。
在圖4A、4B、及4C的示例中,邊緣環424係配置成支撐配置在陶瓷層412上之基板416的外邊緣。舉例而言,邊緣環424的內直徑包含配置成支撐基板416之外邊緣的台階434。因此,邊緣環424可升高及降低以促進邊緣環424的移除及替換,但在處理期間可能不升高及降低(即,邊緣環424係非可調節的)。舉例而言,可使用升降銷432升高邊緣環424以進行移除及替換(例如使用機器人170)。
在一示例中,邊緣環424的下部內角隅436可加以倒角以促進基板支座400上之邊緣環424的對準(即置中)。相反地,陶瓷層412的上部外角隅444及/或下部內角隅448可對於角隅436互補性地倒角。因此,當邊緣環424係降低在基板支座400上時,倒角的角隅436與倒角的角隅444/448互動以使邊緣環424在基板支座400上自行置中。
邊緣環424的上部外角隅456可加以倒角以促進邊緣環424自處理腔室102的移除。舉例而言,由於基板支座400係配置成用於邊緣環424的原位移除(即,不完全打開及排氣處理腔室102的情況下),所以邊緣環424係配置成經由氣室移除。通常,氣室的尺寸係選擇成容納預定尺寸(例如300 mm)的基板。然而,邊緣環424具有明顯大於基板416的直徑且典型的邊緣環424可能不適合通過氣室。因此,減少邊緣環424的直徑(例如與圖3A及3B顯示的邊緣環324相比)。舉例而言,邊緣環324的外直徑係類似於底部環320的外直徑。相反地,邊緣環424的外直徑明顯小於底部環420的外直徑。僅作為示例,邊緣環424的外直徑小於或等於大約12.833英吋(例如:12.823英吋至12.843英吋)。邊緣環424的內直徑係大於約11.6英吋(例如大於11.5英吋)。使外角隅456加以倒角進一步促進邊緣環424通過氣室的轉移。
僅作為示例,外角隅的倒角可具有大約0.060英吋(例如:0.050英吋至0.070英吋)的高度、大約0.040英吋(例如:0.030英吋至0.050英吋)的寬度、及大約30°(例如:25-35°)的角度。在一些示例中,除了外角隅456之外或代替外角隅456,邊緣環424的其他外角隅可加以倒角。在一些示例中,下部角隅436的倒角可具有大約0.025英吋(例如:0.015英吋至0.040英吋)的高度、大約0.015英吋(例如:0.005英吋至0.030英吋)的寬度、及大約60°(50-70°)的角度。僅作為示例,邊緣環424的整體厚度(即高度)係大約但不大於0.268英吋(例如:0.258英吋至0.268英吋)。舉例而言,邊緣環424的厚度可能不超過處理腔室102之氣室的高度,以允許邊緣環424的移除。僅作為示例,邊緣環424的整體厚度可如以上關於圖3A及3B所述對應於在邊緣環424內直徑處之邊緣環424的厚度(例如在內壁458處之邊緣環424的厚度/高度)。
如圖4C所示,底部環420包含導引特徵部460。舉例而言,導引特徵部460對應於自底部環420向上延伸之凸起的環形邊緣464。導引通道428及升降銷432延伸穿過底部環420以與邊緣環424接合。邊緣環424包含配置成容納導引特徵部460的環形底部凹槽468。舉例而言,邊緣環424的輪廓可大致對應於配置成容納導引特徵部460的「U」形形狀。
因此,類似於圖3A及3B的示例,邊緣環424的底部表面係配置成與底部環420及陶瓷層412的個別上表面互補以形成錯綜複雜的界面472。換句話說,界面472包含多個方向變化(例如90度的方向變化),而不是在邊緣環424與底部環420之間提供通往基板支座400之內部結構的直接路徑。在一些示例中,界面472內之導引特徵部460、邊緣環424、底部環420、及/或陶瓷層412的部分可加以倒角以促進基板支座400上之邊緣環424的對準(即置中)。舉例而言,邊緣環424之內直徑的下部內角隅476及相應之陶瓷層412的下部內角隅480及/或上部外角隅484係加以倒角。在其他示例中,凹槽468內之導引特徵部460的機械對準使邊緣環424置中。在一些示例中,下部角隅476的倒角可具有大約0.025英吋(例如:0.015英吋至0.040英吋)的高度、大約0.015英吋(例如:0.005英吋至0.030英吋)的寬度、及大約60°(例如:50-60°)的角度。
現參照圖5A及5B,根據本揭示內容的原理之另一示例基板支座500係更詳細地加以顯示。基板支座500包含絕緣體環或板504及配置在絕緣體板504上的底板508。底板508支撐陶瓷層512,該陶瓷層512係配置成支撐配置在其上的基板516以供處理。在圖5A中,陶瓷層512具有非階梯式的配置。在圖5B中,陶瓷層512具有階梯式的配置。基板支座500包含支撐上邊緣環524(如圖5A所示)或上邊緣環526(如圖5B所示)的底部環520。一或更多貫孔或導引通道528可穿過絕緣體板504、底部環520、及/或底板508而形成,以容納配置成選擇性地升高及降低邊緣環524/526之個別升降銷532。舉例而言,導引通道528作為升降銷532之個別者的銷對準孔。如圖5B所示,基板支座500可進一步包含配置在底部環520與邊緣環524/526之間的中間環536。在階梯式的配置中,中間環536與陶瓷層512重疊且係配置成支撐基板516的外邊緣。
圖5A及5B的示例結合圖3A及3B之可調節的邊緣環324及圖4A、4B、及4C之可移除的/可替換的邊緣環之特徵。舉例而言,即使在圖5B之階梯式的配置中,邊緣環526也不在基板516下方延伸及支撐基板516。因此,邊緣環524/526可在處理期間升高及降低。僅作為示例,圖5A之邊緣環524的可調節範圍係2.75 mm,而圖5B之邊緣環526的可調節範圍係1 mm。此外,邊緣環524/526的外直徑係如關於圖4A、4B、及4C所述般減少,以促進邊緣環524/526通過氣室的轉移。因此,邊緣環524/526如上所述可原位移除及替換。
如圖5A所示,底部環520包含導引特徵部540。在圖5B中,中間環536包含導引特徵部540。舉例而言,導引特徵部540對應於自底部環520/中間環536向上延伸之凸起的環形邊緣544。在圖5A及5B之各者中,導引通道528及升降銷532延伸穿過底部環520以與邊緣環524/526接合。舉例而言,邊緣環524/526包含配置成容納導引特徵部540的環形底部凹槽548。舉例而言,邊緣環524/526的輪廓可大致對應於配置成容納導引特徵部540的「U」形形狀。
因此,類似於圖3A、3B及4C的示例,邊緣環524/526的底部表面係配置成與底部環520及中間環536的個別上表面互補以形成錯綜複雜的界面552。換句話說,界面552包含多個方向變化(例如90度的方向變化),而不是在邊緣環524/526與底部環520之間提供通往基板支座500之內部結構的直接路徑。在一些示例中,界面552內之導引特徵部540、邊緣環524/526、底部環520、及/或中間環536的部分可加以倒角以促進基板支座500上之邊緣環524/526的對準(即置中)。舉例而言,在圖5A中,邊緣環524的角隅556和558及導引特徵部540的互補角隅560及底部環520的角隅562係加以倒角。相反地,在圖5B中,只有邊緣環526的角隅556及中間環536的角隅560係加以倒角。邊緣環524的上部外角隅564可加以倒角以如上關於圖4A、4B及4C所述促進邊緣環524自處理腔室102的移除。
僅作為示例,下部角隅556和558的倒角可具有大約0.015英吋(例如:0.005英吋至0.030英吋)的高度和寬度及大約30°(例如:25至35°)的角度。舉例而言,邊緣環524/526的整體厚度(即高度)可為大約但不大於0.268英吋(例如大於0.258英吋),且凹槽548的深度可為大約0.210英吋(例如:0.200至0.220英吋)。邊緣環524/526的厚度與凹槽548的深度之間的差可不小於0.058英吋。舉例而言,邊緣環524/526的厚度可不超過處理腔室102之氣室的高度以允許邊緣環524/526的移除。然而,在不超過氣室的高度之情況下,邊緣環524/526的厚度亦可最大化,以使邊緣環524/526的可調性最佳化。換句話說,因為邊緣環524/526隨時間磨損,所以邊緣環524/526可在不需被更換的情況下升高的量與邊緣環524/526的厚度成比例地增加。僅作為示例,邊緣環524/526的整體厚度可如以上關於圖3A、3B、4A、4B及4C所述對應於在邊緣環524/526內直徑處之邊緣環524/526的厚度(例如在內壁568處之邊緣環524/5264的厚度/高度)。
現參照圖6A及圖6B,示例底部環600(例如對應於底部環320、420或520之其中任一者)可實施同步特徵部(clocking feature)以促進底部環600與絕緣體環604的對準。底部環600包含配置成容納延伸穿過絕緣體環604之個別升降銷612的複數導引通道608。底部環600更包含一或更多同步特徵部,諸如刻槽616。刻槽616係配置成容納互補的結構,諸如自絕緣體環604向上延伸的突出物620。因此,底部環600可安裝成使得刻槽616與突出物620對齊並容納突出物620,以確保導引通道608與升降銷612的個別者對齊。
以上所述在本質上僅用以說明且絕非意圖限制本揭示內容、其應用、或使用。本揭示內容的廣泛教示可以多種方式執行。因此,雖然本揭示內容包含特殊的示例,但本揭示內容的真實範圍應不被如此限制,因為其他的變化將在研讀圖式、說明書及以下申請專利範圍後變為顯而易見。應理解方法中的一或更多步驟可以不同順序(或同時)執行而不改變本揭示內容的原理。此外,雖然各個實施例係如上所述為具有某些特徵,但關於本揭示內容之任何實施例描述的這些特徵之其中任何一或多者可結合任何其他實施例的特徵而實施,即使結合係未明確地描述亦然。換句話說,描述的實施例係非互斥,且一或更多實施例彼此的置換仍在此揭示內容的範圍內。
元件之間(例如:模組、電路元件、半導體層等之間)的空間及功能關係係使用諸多術語描述,包含:「連接」、「接合」、「耦接」、「毗鄰」、「旁邊」、「在上方」、「上方」、「下方」、及「配置」。當第一及第二元件之間的關係係在上述揭示內容中描述時,除非明確地描述為「直接」,否則該關係可為直接的關係,其中沒有其他中介元件係存在於該第一及第二元件之間,但亦可為間接的關係,其中一或多中介元件係(空間地或功能地)存在於該第一及第二元件之間。當在此使用時,片語「A、B、及C的其中至少一者」應被理解為表示使用非排他邏輯「或」之邏輯(A或B或C),且不應理解為表示「A的其中至少一者、B的其中至少一者、及C的其中至少一者」。
在一些實施方式中,控制器為系統的一部分,其可為上述例子的一部分。此等系統可包括半導體處理設備,其包含處理工具或複數處理工具、腔室或複數腔室、用於處理的平臺或複數平臺、及/或特定處理元件(晶圓基座、氣流系統等)。這些系統可與電子設備整合,該等電子設備用於在半導體晶圓或基板處理之前、期間、及之後控制這些系統的操作。電子設備可稱作為「控制器」,其可控制系統或複數系統之諸多元件或子部分。依據系統的處理需求及/或類型,控制器可加以編程以控制此處揭示的任何製程,包含:處理氣體的遞送、溫度設定(例如加熱及/或冷卻)、壓力設定、真空設定、功率設定、射頻(RF)產生器設定、RF匹配電路設定、頻率設定、流率設定、流體遞送設定、位置及操作設定、出入一工具和其他轉移工具及/或與特定系統連接或介接的裝載鎖定部之晶圓轉移。
廣義地說,控制器可定義為具有接收指令、發布指令、控制操作、啟用清潔操作、啟用端點量測等之諸多積體電路、邏輯、記憶體、及/或軟體的電子設備。積體電路可包含儲存程式指令之韌體形式的晶片、數位訊號處理器(DSP)、定義為特殊應用積體電路(ASIC)的晶片、及/或執行程式指令(例如軟體)的一或更多微處理器或微控制器。程式指令可為以諸多個別設定(或程式檔案)之形式與控制器通訊的指令,該等設定定義對於半導體晶圓或系統執行特殊製程的操作參數。在一些實施例中,該等操作參數可為由製程工程師定義之配方的部分,以在一或更多層、材料、金屬、氧化物、矽、二氧化矽、表面、電路、及/或晶圓的晶粒製造期間完成一或更多處理步驟。
在一些實施方式中,控制器可為電腦的一部分或耦接至電腦,該電腦係與系統整合、耦接至系統、以其他方式網路連至系統、或以上方式組合。舉例而言,控制器可為在「雲端」或晶圓廠主機電腦系統的整體或部分,可允許晶圓處理的遠端存取。該電腦可允許針對系統的遠端存取以監測製造操作的當前進度、檢查過往製造操作的歷史、檢查來自複數製造操作的趨勢或性能度量,以改變目前處理的參數、以設定目前操作之後的處理步驟、或啟動新的製程。在一些例子中,遠程電腦(例如伺服器)可經由網路提供製程配方給系統,該網路可包含區域網路或網際網路。遠程電腦可包含使用者介面,其允許參數及/或設定的輸入或編程,這些參數及/或設定係接著從遠程電腦被傳遞至系統。在一些例子中,控制器接收數據形式的指令,該數據明確指定於一或更多個操作期間將執行之各個處理步驟的參數。應理解參數可專門用於將執行之製程的類型及控制器受配置所介接或控制之工具的類型。因此,如上所述,控制器可為分散式的,諸如藉由包含一或更多個分散的控制器,其由網路連在一起且朝共同的目的(諸如此處描述的製程及控制)作業。一個用於此等目的之分散式控制器的例子將為腔室中的一或更多積體電路,其連通位於遠端(諸如在平台級或作為遠程電腦的一部分)之一或更多積體電路,而結合以控制腔室中的製程。
不受限制地,示例系統可包含電漿蝕刻腔室或模組、沉積腔室或模組、旋轉-潤洗腔室或模組、金屬電鍍腔室或模組、清潔腔室或模組、斜邊蝕刻腔室或模組、物理氣相沉積(PVD)腔室或模組、化學氣相沉積(CVD)腔室或模組、原子層沉積(ALD)腔室或模組、原子層蝕刻(ALE)腔室或模組、離子植入腔室或模組、軌道腔室或模組、及任何可關聯或使用於半導體晶圓的製造及/或生產中之其他的半導體處理系統。
如上所述,依據將由工具執行的製程步驟或複數製程步驟,控制器可與下列其中一者以上通訊:其他工具電路或模組、其他工具元件、群組工具、其他工具介面、毗鄰工具、相鄰工具、位於工廠各處的工具、主電腦、另一控制器、或用於材料傳送的工具,該等用於材料傳送的工具將晶圓的容器攜帶進出半導體生產工廠內的工具位置及/或負載端。
以上所述在本質上僅用以說明且絕非意圖限制本揭示內容、其應用、或使用。本揭示內容的廣泛教示可以多種方式執行。因此,雖然本揭示內容包含特殊的示例,但本揭示內容的真實範圍應不被如此限制,因為其他的變化將在研讀圖式、說明書及以下申請專利範圍後變為顯而易見。應理解方法中的一或更多步驟可以不同順序(或同時)執行而不改變本揭示內容的原理。此外,雖然各個實施例係如上所述為具有某些特徵,但關於本揭示內容之任何實施例描述的這些特徵之其中任何一或多者可結合任何其他實施例的特徵而實施,即使結合係未明確地描述亦然。換句話說,描述的實施例係非互斥,且一或更多實施例彼此的置換仍在此揭示內容的範圍內。
元件之間(例如:模組、電路元件、半導體層等之間)的空間及功能關係係使用諸多術語描述,包含:「連接」、「接合」、「耦接」、「毗鄰」、「旁邊」、「在上方」、「上方」、「下方」、及「配置」。當第一及第二元件之間的關係係在上述揭示內容中描述時,除非明確地描述為「直接」,否則該關係可為直接的關係,其中沒有其他中介元件係存在於該第一及第二元件之間,但亦可為間接的關係,其中一或多中介元件係(空間地或功能地)存在於該第一及第二元件之間。當在此使用時,片語「A、B、及C的其中至少一者」應被理解為表示使用非排他邏輯「或」之邏輯(A或B或C),且不應理解為表示「A的其中至少一者、B的其中至少一者、及C的其中至少一者」。
在一些實施方式中,控制器為系統的一部分,其可為上述例子的一部分。此等系統可包括半導體處理設備,其包含處理工具或複數處理工具、腔室或複數腔室、用於處理的平臺或複數平臺、及/或特定處理元件(晶圓基座、氣流系統等)。這些系統可與電子設備整合,該等電子設備用於在半導體晶圓或基板處理之前、期間、及之後控制這些系統的操作。電子設備可稱作為「控制器」,其可控制系統或複數系統之諸多元件或子部分。依據系統的處理需求及/或類型,控制器可加以編程以控制此處揭示的任何製程,包含:處理氣體的遞送、溫度設定(例如加熱及/或冷卻)、壓力設定、真空設定、功率設定、射頻(RF)產生器設定、RF匹配電路設定、頻率設定、流率設定、流體遞送設定、位置及操作設定、出入一工具和其他轉移工具及/或與特定系統連接或介接的裝載鎖定部之晶圓轉移。
廣義地說,控制器可定義為具有接收指令、發布指令、控制操作、啟用清潔操作、啟用端點量測等之諸多積體電路、邏輯、記憶體、及/或軟體的電子設備。積體電路可包含儲存程式指令之韌體形式的晶片、數位訊號處理器(DSP)、定義為特殊應用積體電路(ASIC)的晶片、及/或執行程式指令(例如軟體)的一或更多微處理器或微控制器。程式指令可為以諸多個別設定(或程式檔案)之形式與控制器通訊的指令,該等設定定義對於半導體晶圓或系統執行特殊製程的操作參數。在一些實施例中,該等操作參數可為由製程工程師定義之配方的部分,以在一或更多層、材料、金屬、氧化物、矽、二氧化矽、表面、電路、及/或晶圓的晶粒製造期間完成一或更多處理步驟。
在一些實施方式中,控制器可為電腦的一部分或耦接至電腦,該電腦係與系統整合、耦接至系統、以其他方式網路連至系統、或以上方式組合。舉例而言,控制器可為在「雲端」或晶圓廠主機電腦系統的整體或部分,可允許晶圓處理的遠端存取。該電腦可允許針對系統的遠端存取以監測製造操作的當前進度、檢查過往製造操作的歷史、檢查來自複數製造操作的趨勢或性能度量,以改變目前處理的參數、以設定目前操作之後的處理步驟、或啟動新的製程。在一些例子中,遠程電腦(例如伺服器)可經由網路提供製程配方給系統,該網路可包含區域網路或網際網路。遠程電腦可包含使用者介面,其允許參數及/或設定的輸入或編程,這些參數及/或設定係接著從遠程電腦被傳遞至系統。在一些例子中,控制器接收數據形式的指令,該數據明確指定於一或更多個操作期間將執行之各個處理步驟的參數。應理解參數可專門用於將執行之製程的類型及控制器受配置所介接或控制之工具的類型。因此,如上所述,控制器可為分散式的,諸如藉由包含一或更多個分散的控制器,其由網路連在一起且朝共同的目的(諸如此處描述的製程及控制)作業。一個用於此等目的之分散式控制器的例子將為腔室中的一或更多積體電路,其連通位於遠端(諸如在平台級或作為遠程電腦的一部分)之一或更多積體電路,而結合以控制腔室中的製程。
不受限制地,示例系統可包含電漿蝕刻腔室或模組、沉積腔室或模組、旋轉-潤洗腔室或模組、金屬電鍍腔室或模組、清潔腔室或模組、斜邊蝕刻腔室或模組、物理氣相沉積(PVD)腔室或模組、化學氣相沉積(CVD)腔室或模組、原子層沉積(ALD)腔室或模組、原子層蝕刻(ALE)腔室或模組、離子植入腔室或模組、軌道腔室或模組、及任何可關聯或使用於半導體晶圓的製造及/或生產中之其他的半導體處理系統。
如上所述,依據將由工具執行的製程步驟或複數製程步驟,控制器可與下列其中一者以上通訊:其他工具電路或模組、其他工具元件、群組工具、其他工具介面、毗鄰工具、相鄰工具、位於工廠各處的工具、主電腦、另一控制器、或用於材料傳送的工具,該等用於材料傳送的工具將晶圓的容器攜帶進出半導體生產工廠內的工具位置及/或負載端。
100:基板處理系統
102:腔室
104:上電極
106:基板支座
108:基板
109:噴淋頭
110:底板
112:陶瓷層
114:熱阻層(接合層)
116:通道
120:RF產生系統
122:RF電壓產生器
124:匹配和分配網路
130:氣體遞送系統
132:氣體源
134:閥
136:質流控制器
140:歧管
142:溫度控制器
144:加熱元件
146:冷卻劑組件
150:閥
152:幫浦
160:控制器
170:機器人
172:裝載鎖定部
176:密封件
180:邊緣環
184:底部環
200:支座
204:基板
208:內部部分
212:外部部分
216:底部環
220:邊緣環
224:陶瓷層
228:控制器
232:致動器
236:銷
300:基板支座
304:絕緣體板
308:底板
312:陶瓷層
316:基板
320:底部環
324:邊緣環
328:導引通道
332:升降銷
336:中間環
340:陶瓷套筒
344:上端
348:導引特徵部
352:環形邊緣
356:凹槽
360:界面
364:第一路徑
368:第二路徑
372:接合層
376:密封件
380:壁
384:壁
388:內壁
400:基板支座
404:絕緣體板
408:底板
412:陶瓷層
416:基板
420:底部環
424:邊緣環
428:導引通道
432:升降銷
434:台階
436:角隅
444:角隅
448:角隅
456:角隅
458:內壁
460:導引特徵部
464:環形邊緣
468:凹槽
472:界面
476:角隅
480:角隅
484:角隅
500:基板支座
504:絕緣體板
508:底板
512:陶瓷層
516:基板
520:底部環
524:邊緣環
526:邊緣環
528:導引通道
532:升降銷
536:中間環
540:導引特徵部
544:環形邊緣
548:凹槽
552:界面
556:角隅
558:角隅
560:角隅
562:角隅
564:角隅
568:內壁
600:底部環
604:絕緣體環
608:導引通道
612:升降銷
616:刻槽
620:突出物
本揭示內容從實施方式及隨附圖式可更完全了解,其中:
圖1係根據本揭示內容之示例處理腔室的功能方塊圖;
圖2A顯示根據本揭示內容之在下降位置之示例性可運動的邊緣環;
圖2B顯示根據本揭示內容之在升高位置之示例性可運動的邊緣環;
圖3A顯示根據本揭示內容之包含可運動的邊緣環之第一示例基板支座;
圖3B顯示根據本揭示內容之包含可運動的邊緣環之第二示例基板支座;
圖4A顯示根據本揭示內容之包含可運動的邊緣環之第三示例基板支座;
圖4B顯示根據本揭示內容之包含可運動的邊緣環之第四示例基板支座;
圖4C顯示根據本揭示內容之包含可運動的邊緣環之第五示例基板支座;
圖5A顯示根據本揭示內容之包含可運動的邊緣環之第六示例基板支座;
圖5B顯示根據本揭示內容之包含可運動的邊緣環之第七示例基板支座;
圖6A顯示根據本揭示內容之基板支座之示例底部環的底視圖;及
圖6B顯示根據本揭示內容之基板支座之底部環的同步特徵部(clocking feature)。
在圖式中,參考數字可重複使用以識別相似及/或相同的元件。
100:基板處理系統
102:腔室
104:上電極
106:基板支座
108:基板
109:噴淋頭
110:底板
112:陶瓷層
114:熱阻層(接合層)
116:通道
120:RF產生系統
122:RF電壓產生器
124:匹配和分配網路
130:氣體遞送系統
132:氣體源
134:閥
136:質流控制器
140:歧管
142:溫度控制器
144:加熱元件
146:冷卻劑組件
150:閥
152:幫浦
160:控制器
170:機器人
172:裝載鎖定部
176:密封件
180:邊緣環
184:底部環
Claims (13)
- 一種邊緣環,其在基板處理系統中係配置成藉由一或更多升降銷升高及降低,並且經由一氣室加以移除,該邊緣環包含: 一上表面; 一環形內直徑; 一環形外直徑;及 一下表面, 其中該邊緣環之上表面包括在該環形內直徑處的一台階, 其中在該上表面與該環形外直徑間之界面處的該邊緣環之一外部上角隅係倒角的, 其中倒角的該外部上角隅係配置成促進該邊緣環通過該氣室的移除,並且 其中在該下表面與該環形內直徑間之界面處的該邊緣環之一內部下角隅係倒角的。
- 如請求項1之邊緣環,其中該環形外直徑的尺寸選擇成允許經由該氣室的移除。
- 如請求項1之邊緣環,其中,該邊緣環之環形外直徑小於或等於12.833英吋(326 mm)。
- 如請求項1之邊緣環,其中,該邊緣環之環形內直徑大於11.6英吋(295 mm)。
- 如請求項1之邊緣環,其中,倒角的該外部上角隅具有0.060英吋 (1.52 mm)之高度、0.040英吋 (1.02 mm)之寬度、以及30°之角度。
- 如請求項1之邊緣環,其中,在該環形內直徑處的該邊緣環之高度係0.268英吋 (6.8 mm)。
- 如請求項1之邊緣環,其中,該邊緣環配置成與自一基板支座之一底部環或一中間環向上延伸的一導引特徵部介接。
- 如請求項1之邊緣環,進一步該包含一環形凹槽,配置於該邊緣環之下表面之中,其中,該環形凹槽之壁係實質垂直的。
- 如請求項8之邊緣環,其中,在該邊緣環之下表面上、鄰近該環形凹槽之一角隅係倒角的。
- 如請求項8之邊緣環,其中該邊緣環之下表面包括至少四個方向改變。
- 如請求項1之邊緣環,其中倒角的該內部下角隅具有0.015英吋 (0.38 mm)之高度、0.015英吋(0.38 mm)之寬度、以及30°之角度。
- 如請求項1之邊緣環,其中倒角的該內部下角隅具有0.025英吋 (0.64 mm)之高度、0.015英吋(0.38 mm)之寬度、以及60°之角度。
- 如請求項1之邊緣環,其中該邊緣環係配置成與一基板支座之一陶瓷層重疊。
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