TW202326926A - 用於ｐｖｄ腔室並具有高沉積環及小直徑靜電夾盤（ｅｓｃ）之處理套件 - Google Patents

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紹杰 許
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Abstract

於此提供了處理套件的實施例。在一些實施例中，一種處理套件，包括：沉積環，配置為設置在基板支撐件上，沉積環包含：環形帶，具有上表面和下表面，下表面包括在徑向內部部分和徑向外部部分之間的台階，台階從徑向內部部分向下延伸至徑向外部部分；內唇緣，從環形帶的上表面向上延伸並且與環形帶的內表面相鄰，並且其中內唇緣的外表面從內唇緣的上表面徑向向外和向下延伸到環形帶的上表面；通道，設置在環形帶的徑向外側；及外唇緣，向上延伸並設置在通道的徑向外側。

Description

用於PVD腔室並具有高沉積環及小直徑靜電夾盤（ESC）之處理套件
本揭露書的實施例大體上關於基板處理配備。
處理套件可在物理氣相沉積（PVD）腔室中使用，以將處理容積與非處理容積分開。隨著時間的推移，處理套件會積聚在PVD​​腔室中執行的沉積處理中沉積的材料。處理套件可包括處理屏蔽件、沉積環、蓋環或類似者。對於高沉積處理而言，沉積環上的沉積積聚會顯著累積到沉積可累積到基板的背面的程度。此時，沉積物可能會黏附或黏在基板的背面，這可能會導致基板處理問題並導致基板破損。儘管可移除沉積環並用乾淨的沉積環更換，但是沉積在沉積環上的材料的快速積聚導致更換沉積環的停機時間更頻繁。發明人還觀察到沉積環隨著時間的推移可能易於破裂或斷裂。
因此，發明人已經提供了如於此所揭露的改進的沉積環的實施例。
於此提供了處理套件的實施例。在一些實施例中，一種處理套件，包括：沉積環，配置為設置在基板支撐件上，沉積環包含：環形帶，配置為擱置在基板支撐件的下凸緣上，環形帶具有上表面和下表面，下表面包括在徑向內部部分和徑向外部部分之間的台階，台階從徑向內部部分向下延伸至徑向外部部分；內唇緣，從環形帶的上表面向上延伸並且與環形帶的內表面相鄰，其中內唇緣的內表面和環形帶的內表面一起形成沉積環的中心開口，並且其中內唇緣的外表面從內唇緣的上表面徑向向外和向下延伸到環形帶的上表面；通道，設置在環形帶的徑向外側；及外唇緣，向上延伸並設置在通道的徑向外側，其中外唇緣的上表面和通道設置在環形帶的下表面下方。
在一些實施例中，一種處理套件，包括：沉積環，配置為設置在基板支撐件上，沉積環包含：環形帶，配置為擱置在基板的下凸緣上，環形帶具有上表面和下表面，下表面包括在徑向內部部分和徑向外部部分之間的台階，台階從徑向內部部分向下延伸到徑向外部部分；內唇緣，從環形帶的上表面向上延伸並與環形帶的內表面相鄰，其中內唇緣的內表面和環形帶的內表面一起形成沉積環的中心開口，其中內唇緣的外表面從沉積環的中心軸線以約5度至約15度的角度延伸；第一腿，從鄰近環形帶的外表面向下延伸；第二腿，從第一腿的底部部分徑向向外延伸；及外唇緣，從第二腿向上延伸，其中第一腿、第二腿和外唇緣一起界定通道。
在一些實施例中，一種基板支撐件包括：基座，具有基板支撐表面，基板支撐表面具有用於接收基板的給定直徑並具有設置在其中的靜電夾盤，其中基座包括徑向向外延伸的下凸緣；及處理套件，包含：沉積環，設置在下凸緣上，沉積環包含：環形帶，擱置在下凸緣上，環形帶具有上表面和下表面，下表面包括在徑向內部部分和徑向外部部分之間的台階，台階從徑向內部部分向下延伸至徑向外部部分；內唇緣，從環形帶的上表面向上延伸並且與環形帶的內表面相鄰，其中內唇緣的外表面從內唇緣的上表面徑向向外和向下延伸至環形帶的上表面；通道，設置在環形帶的徑向外側和下方；及外唇緣，向上延伸並設置在通道的徑向外側。
下面描述本揭露書的其他和進一步的實施例。
於此提供了處理套件和結合此類處理套件的處理腔室的實施例。在一些實施例中，處理套件包括一件式處理套件屏蔽件和高沉積環，如於此所提供。沉積環有利地允許沉積材料在沉積環上的增加積聚。由於與常規的沉積環相比，沉積不會很快地黏附到正在處理的基板的背側，結果，沉積環在清潔之前可經歷更多的處理循環。沉積環還可具有合適的壁厚和輪廓，以有利地減少或防止由於熱循環及/或沉積材料的積聚而導致的破裂或斷裂。
為了進一步減輕與黏附到基板的背側的沉積相關的問題，若沉積環上的沉積物應該黏附到基板的背側，則可提供夾具組件以保持沉積環向下。結果，因為夾具組件防止沉積環被提升，因此有利地避免了由於沉積物黏附到基板的背側而與被基板提升的沉積環相關的損壞。
第1圖描繪了根據本揭露書的一些實施例的具有處理套件屏蔽件的處理腔室100（如，PVD腔室）的示意性橫截面圖。其他處理腔室也可受益於於此所揭露的本發明設備。
處理腔室100包含包圍內部容積108的腔室壁106。腔室壁106包括側壁116、底壁120和頂板124。處理腔室100可為獨立的腔室或者是具有由基板傳送機構連接的互連腔室群集的多腔室平台（未顯示）一部分，基板傳送機構在各個腔室之間傳送基板104。處理腔室100可為能夠將材料濺射到基板104上的PVD腔室。用於濺射沉積的合適材料的非限制性示例包括鋁、銅、鉭、氮化鉭、鈦、氮化鈦、鎢、氮化鎢及類似者的一種或多種。
處理腔室100通常包括基板支撐件130，基板支撐件130包含用於支撐基板104的基座134。基座134具有基板支撐表面138，基板支撐表面138具有與設置在處理腔室100中的上部區段中的濺射靶材140的濺射表面139基本平行的平面。基座134的基板支撐表面138設計成在處理期間支撐具有給定寬度的基板104。若基板104是圓形的，則基板104的寬度可為直徑，或者若基板是正方形/矩形的，則基板104的寬度可為寬度。基板支撐表面138可具有（例如）約285mm至約293mm的給定直徑。基板支撐表面138的給定直徑可小於基板104的給定寬度，使得基板包括懸垂邊緣114。基座134可包括靜電夾盤或加熱器（諸如電阻式加熱器、熱交換器或其他合適的加熱裝置）的至少一個。
在操作中，基板104通過處理腔室100的側壁116中的基板裝載入口142引入到處理腔室100中並且放置在基板支撐件130上。基板支撐件130可藉由支撐件提昇機構提升或降低，且提升指組件可用以在藉由機械臂將基板104放置在基板支撐件130上期間，將基板104提升和降低到基板支撐件130上。基座134可在電漿操作期間維持在電浮動電位或接地。
處理腔室100還含有處理套件102，如第2圖所示，其包含可容易地從處理腔室100移除的各種部件，例如，以清除部件表面的濺射沉積物、更換或修復腐蝕的部件，或用以使處理腔室100適應其他處理。處理套件102可包括一件式屏蔽件110。在一些實施例中，一件式屏蔽件110包括圓柱形主體126，圓柱形主體126的直徑尺寸為環繞濺射靶材140的濺射表面139和基板支撐件130（如，直徑大於濺射表面139並且大於基板支撐件130的支撐表面）。圓柱形主體126具有圍繞濺射靶材140的濺射表面139的外邊緣的上部部分128和圍繞基板支撐件130的下部部分132。
上部部分128包括用於將一件式屏蔽件110支撐在側壁116上的適配器區段136和用於圍繞基板支撐件130的外周壁112放置的蓋環區段122。處理套件102進一步包括設置在蓋環區段122下方的沉積環（例如，沉積環125）。沉積環125位於基板支撐件130的下凸緣135上。蓋環區段122的底表面與沉積環125介面連接。在一些實施例中，在基板支撐表面138與下凸緣135的上表面之間的距離為約8至約11mm。在一些實施例中，下凸緣135具有約10mm至約15mm的厚度。
沉積環125包含環形帶215，環形帶215繞著並圍繞基板支撐件130的外周壁112延伸，如第2和3圖所示。第3圖描繪了根據本揭露書的一些實施例的沉積環125的一部分的橫截面圖。環形帶215包括上表面220和下表面226。環形帶215包括內表面304和外表面306。在一些實施例中，從內表面304到外表面306的距離為約20.0mm至約26.0mm。上表面220通常是平坦的並且包括水平部分。在一些實施例中，環形帶215包括在外表面306和上表面220之間的界面處的第一半徑310。在一些實施例中，環形帶215包括在下表面226和內表面304之間的界面處的第二半徑312。
環形帶215的下表面226包括徑向內部部分322和徑向外部部分324以及它們之間的台階338。台階338從徑向內部部分322向下延伸到徑向外部部分324。下表面226的徑向內部部分322在設置在基板支撐件130的下凸緣135上時位於基板支撐件130的下凸緣135上，而徑向外部部分324圍繞下凸緣135。在一些實施例中，從上表面220到下表面226的徑向內部部分322處的環形帶215的厚度為約2.55mm至約3.0mm。在一些實施例中，從上表面220到下表面226的徑向外部部分324處的環形帶215的厚度為約4.76mm至約5.0mm。與徑向外部部分324對應的環形帶215的較厚外部部分有利地為與徑向內部部分322對應的環形帶215的較薄內部部分提供額外的支撐，從而導致沉積環125的較少破裂或斷裂。
在一些實施例中，內唇緣250的內表面304的直徑為約285mm至約295mm。在一些實施例中，沉積環的外徑為約340mm至約380mm。在一些實施例中，從環形帶215的內表面304到台階338（如，徑向內部部分322）的距離為約12.0mm至約15.0mm。在一些實施例中，台階的直徑為約315mm至約345mm。
內唇緣250從上表面220向上延伸並與環形帶215的內表面304相鄰。內唇緣250基本平行於基板支撐件130的外周壁112，使得內唇緣250的內表面308和環形帶215的內表面304對齊並且一起形成沉積環125的中心開口，其寬度小於基板104的給定寬度。中心開口可界定沉積環125的內徑。在一些實施例中，沉積環125的內徑為約285至約295mm。
內唇緣250在基板104的懸垂邊緣114的正下方終止。內唇緣250界定沉積環125的內周邊，內周邊圍繞基板支撐件130以在處理期間保護基板支撐件130的未被基板104覆蓋的區域。例如，內唇緣250圍繞並且至少部分地覆蓋基板支撐件130的外周壁112（否則該外周壁112將曝露於處理環境），以減少或甚至完全排除濺射沉積物在外周壁112上的沉積。有利地，沉積環125可容易地移除以從沉積環125的曝露表面清除濺射沉積物，使得可清潔基板支撐件130而無需拆卸。沉積環125還可用以保護基板支撐件130的曝露側表面，以減少它們被激發的電漿物種侵蝕。
內唇緣250有利地具有足夠小的寬度以減少濺射沉積物在內唇緣250的外表面314上的沉積，但又足夠大以減少或防止沉積環125的破裂或斷裂。內唇緣250的外表面314從內唇緣250的上表面326徑向向外和向下延伸到環形帶215的上表面220，以強化內唇緣250。發明人已經觀察到，錐形的外表面314使得沉積環125不易破裂或斷裂。在一些實施例中，內唇緣250的外表面314從沉積環125的中心軸線370以約5度至約15度的角度380延伸。
在一些實施例中，內唇緣250具有約1.0mm至約4.0mm的寬度。在一些實施例中，內唇緣250的上表面326具有約1.0mm至約2.5mm的寬度。在一些實施例中，當沉積環125設置在基座134上時，上表面326在基板支撐表面138下方約0.1mm至約1.0mm。在一些實施例中，外表面314包括在外表面314垂直延伸的一部分和環形帶215的上表面220水平延伸的一部分之間的半徑316。半徑可有利地小以減少濺射沉積物在外表面314上的沉積。在一些實施例中，半徑為約2.0mm至約3.0mm。在一些實施例中，半徑為約2.4mm至約2.6mm。
沉積環125進一步包括從鄰近環形帶215的外表面306向下延伸的第一腿210。第二腿260從第一腿210的底部部分320徑向向外延伸。外唇緣214從第二腿260向上延伸。第一腿210、第二腿260和外唇緣214一起界定沉積環125的通道240。在一些實施例中，通道240設置在環形帶215的下表面226下方。在一些實施例中，第一腿210的長度大於內唇緣250的長度。
在一些實施例中，在環形帶215的上表面220和內唇緣250的上表面326之間的深度340配置為容納至少約6mm或更多的材料沉積。例如，深度340可在約6.0mm至約12.0mm之間。在一些實施例中，深度340可在約6.0mm和約9.0mm之間。結果，材料沉積物黏附到基板104的懸垂邊緣114的背側顯著地減少或完全消除。在一些實施例中，在內唇緣250的上表面326和基座134的基板接收表面之間的距離為約1.0mm至約2.0mm。為了容納具有較大深度340的沉積環125，下凸緣135設置得更遠離基板支撐表面138。沉積環125的上表面包括內唇緣250的上表面326、內唇緣250的外表面314和上表面220的水平部分。沉積環125的下表面包括環形帶215的下表面226、第一腿210的徑向內表面、第二腿260的下表面和外唇緣214的徑向外表面。
蓋環區段122至少部分地覆蓋沉積環125。沉積環125和蓋環區段122彼此配合以減少濺射沉積物在基板支撐件130的外周壁和懸垂邊緣114上的形成。在一些實施例中，蓋環區段122包括突起230，突起230配置為與沉積環125中的通道240介面連接。通道240的側壁由外唇緣214的徑向內表面和第一腿210的徑向向外表面界定。通道240的底壁由第二腿260的上表面界定。通道212設置在內唇緣250的徑向外側。外唇緣214設置在通道212的徑向外側。外唇緣214配置成與蓋環區段122中的相應凹部216介面連接。在一些實施例中，外唇緣214從徑向內表面到徑向外表面的寬度為約2.0mm至約3.0mm。在一些實施例中，外唇緣214的上表面342設置在環形帶215的下表面226下方。在一些實施例中，外唇緣214的長度大於內唇緣250的長度。
第4圖描繪了根據本揭露書的一些實施例的沉積環的頂部等距視圖。沉積環125的尺寸有利地設置成圍繞基板支撐件130，其間具有（例如）約0.1mm至約0.5mm的最小間隙。在一些實施例中，沉積環125的內徑為約285.0mm至約295.0mm。在一些實施例中，沉積環125的內徑為約285.0mm至約295.0mm。在一些實施例中，沉積環125的外徑為約340.0mm至約370.0mm。在一些實施例中，沉積環125不包括從內唇緣250的內表面308徑向向內延伸的突起。在一些實施例中，外唇緣214包括狹槽408。如第4圖所示，外唇緣214包括圍繞沉積環125彼此相對設置的兩個狹槽408。狹槽408配置成每個都容納夾具組件500，如下面關於第5圖所描述的。
在一些實施例中，處理套件102可進一步包括夾具組件500，以進一步有利地防止材料沉積和沉積環125黏附到基板104的懸垂邊緣114的背側。第5圖描繪了根據本揭露書的一些實施例的沉積環125和夾具組件500的示意性橫截面圖。狹槽408的每一個具有對應的夾具組件500。夾具組件500包括基底板502和夾具504，以夾住沉積環125。基底板502耦接到基板支撐件130（如，耦接到基座134的底表面）。夾具504設置在基底板502的開口516中。夾具504包括軸518和從軸518的頂部部分徑向向外延伸的突出部520。突出部520配置為擱置在沉積環125的狹槽408的下表面522上以防止沉積環125升起。夾具504可耦接到基底板502。例如，夾具504可經由螺釘或螺栓耦接到基底板502。在一些實施例中，夾具504可旋轉地耦接到基底板502。在一些實施例中，夾具504可相對於基底板502升高或降低，以將突出部520放入狹槽408中或離開狹槽408。
在一些實施例中，夾具組件500包括支架512和襯套510，放置在基底板502的上表面。襯套510設置在支架512的中心開口514中和基底板502的開口516中。支架512包括升起部分，升起部分包括從中心開口514徑向向內延伸並懸垂在襯套510上的台階。台階配置成防止襯套510相對於基底板502升起。具有大於開口516的直徑的外徑的墊圈508設置在基底板502下方。緊固件506設置在墊圈508下方以將墊圈508固定到夾具504以將夾具504耦接到基底板502。墊圈508和突出部520配置為將夾具504耦接到基底板502，同時允許夾具504在開口516內旋轉並相對於基底板502升高或降低（如，垂直移動）。夾具504可升高、旋轉和降低，以允許移除沉積環125。
儘管與傳統的沉積環相比，沉積環125配置為容納更多的材料沉積，但是若沉積環125在預期厚度的材料沉積物已經累積在沉積環125上之後沒有被清潔，則材料沉積物將黏附到基板104的懸垂邊緣114的背側。因此，當基板104從基板支撐件130上升起時，沉積環125將與基板104一起被升起。為了防止沉積環125由於使用不當的升起，夾具組件500配置為與沉積環125介面連接，以防止沉積環的垂直移動，從而有利地避免了由於沉積環125與基板104的升降對基板104或沉積環125的損壞。
回到第1圖，一件式屏蔽件110環繞濺射靶材140的濺射表面139，濺射表面139面向基板支撐件130和基板支撐件130的外周邊。一件式屏蔽件110覆蓋和遮蔽處理腔室100的側壁116，以減少源自濺射靶材140的濺射表面139的濺射沉積物沉積到一件式屏蔽件110後面的部件和表面上。例如，一件式屏蔽件110可保護基板支撐件130的表面、基板104的懸垂邊緣114、處理腔室100的側壁116和底壁120。
適配器區段136支撐一件式屏蔽件110並且可用作處理腔室100的側壁116周圍的熱交換器。在一些實施例中，傳熱通道152設置在上部部分128中以流動傳熱介質。在一些實施例中，傳熱通道152設置在適配器區段136中。因為一件式屏蔽件110具有整體構造，所以流過傳熱通道152的傳熱介質直接冷卻/加熱一件式屏蔽件110對應於屏蔽件和蓋環（亦即，分別為圓柱形主體126和蓋環區段122）的區域。此外，一件式屏蔽件110的整體構造有利地允許傳熱介質供應器180直接耦合到屏蔽件，屏蔽件先前經由適配器間接耦合到傳熱供應器。傳熱介質供應器180可使傳熱介質以足以維持期望屏蔽件溫度的流率流過傳熱通道152。
一件式屏蔽件110允許改善從一件式屏蔽件110到屏蔽件上的材料的熱傳送，並減少沉積在屏蔽件上的材料上的熱膨脹應力。一件式屏蔽件110的部分可能因曝露於基板處理腔室中形成的電漿而變得過熱，從而導致屏蔽件熱膨脹並導致形成在屏蔽件上的濺射沉積物從屏蔽件剝落並落到基板104上且污染基板104。適配器區段136和圓柱形主體126的整體構造導致在適配器區段136和圓柱形主體126之間的改善導熱性。
在一些實施例中，一件式屏蔽件110包含由整塊材料製成的整體結構。例如，一件式屏蔽件110可由不銹鋼或鋁形成。一件式屏蔽件110的整體構造優於通常包括兩個或三個單獨件以構成完整屏蔽件的屏蔽件設計。例如，在加熱和冷卻處理兩者中，單件式屏蔽件比多部件屏蔽件更熱均勻。例如，一件式屏蔽件110消除了在圓柱形主體126、適配器區段136和蓋環區段122之間的熱界面，從而允許對這些區段之間的熱交換進行更多控制。在一些實施例中，傳熱介質供應器180使冷卻劑流過傳熱通道152，以對抗過熱的屏蔽件對沉積在基板104上的濺射材料的不利影響，如上所解釋的。在一些實施例中，傳熱介質供應器180使加熱的流體流過傳熱通道152，以減輕在濺射材料和屏蔽件的熱膨脹係數之間的差異。
此外，具有多個部件的屏蔽件更難以且更費力地移除以進行清潔。一件式屏蔽件110具有曝露於濺射沉積物的連續表面，沒有更難清理的界面或角落。一件式屏蔽件110還更有效地保護腔室壁106免受處理循環期間的濺射沉積。在一些實施例中，可對曝露於處理腔室100中的內部容積108的一件式屏蔽件110的表面進行噴砂處理以減少顆粒脫落並防止處理腔室100內的污染。
蓋環區段122環繞並至少部分地覆蓋沉積環125以接收並因此將沉積環125從大部分的濺射沉積物遮蔽起來。蓋環區段122包含覆蓋沉積環125的一部分的突出邊270。突出邊270包括傾斜表面264，傾斜表面264徑向向內和向下傾斜並環繞基板支撐件130。突出邊270減少了濺射沉積物在沉積環125上的沉積。蓋環區段122經調整尺寸、形狀和定位成與沉積環125配合和互補，以在蓋環區段122和沉積環125之間形成曲折的流動路徑，從而抑制處理沉積物流動到外周壁112上。
曲折的流動路徑限制了低能量濺射沉積物在沉積環125和蓋環區段122的配合表面上的積聚，否則會導致沉積環125和蓋環區段122彼此互黏或黏到基板104的懸垂邊緣114。在懸垂邊緣114下方延伸的沉積環125的環形帶215經設計成與蓋環區段122的突出邊270的遮蔽相結合，以在濺射腔室中收集濺射沉積物，同時減少或甚至基本上排除在蓋環區段122和沉積環125的配合表面上的濺射沉積。
如第1和2圖所示，濺射靶材140包含安裝到背板150的濺射板144。濺射板144包含待濺射到基板104上的材料。濺射板144可具有濺射表面139，其形成平面與基板104的平面平行。外周傾斜側壁288圍繞濺射表面139。外周傾斜側壁288可相對於濺射表面139的平面傾斜。外周傾斜側壁288可相對於圓柱形檯面286的平面成至少約60°的角度傾斜，例如，從約75°到約85°。
與一件式屏蔽件110的上部部分128相鄰的外周傾斜側壁288形成包含暗空間區域的間隙200。暗空間區域是自由電子高度耗盡，且可模擬為真空的區域。暗空間區域的控制有利地防止電漿進入暗空間區域、電弧放電和電漿不穩定性。間隙200的形狀阻礙濺射電漿物種通過間隙200，並因此減少濺射沉積物在外周靶材區域的表面上的積聚。
濺射板144包含金屬或金屬化合物。例如，濺射板144可為金屬，諸如鋁、銅、鎢、鈦、鈷、鎳或鉭。濺射板144也可為金屬化合物，諸如例如氮化鉭、氮化鎢或氮化鈦。
背板150具有用於支撐濺射板144的支撐表面201和延伸超出濺射板144的半徑的外周凸緣202。背板150由金屬製成，諸如例如，不銹鋼、鋁、銅鉻或銅鋅。背板150可由具有足夠高的熱導率的材料製成，以消散濺射靶材140中產生的熱量，濺射靶材140形成在濺射板144和背板150兩者中。熱量由在濺射板144和背板150中產生的渦流以及由電漿的高能離子到濺射靶材140的濺射表面139上的轟擊產生。背板150的較高熱導率允許在濺射靶材140中產生的熱量消散到周圍結構或甚至消散到可安裝在背板150後面或可安裝在背板150本身中的熱交換器。例如，背板150可包含通道（未顯示）以在其中循環傳熱流體。背板150的適當高的熱導率是至少約200W/m·K，例如，從約220到約400W/m·K。這樣的熱導率位凖允許濺射靶材140藉由更有效地消散濺射靶材140中產生的熱量來操作更長的處理時間段。
與由具有高熱導率和低電阻率的材料製成的背板150結合，或者分離地和單獨地，背板150可包含具有一個或多個凹槽252的背側表面。例如，背板150可具有凹槽252（諸如環形凹槽）或脊，用於冷卻濺射靶材140的背側141。凹槽252和脊也可具有其他圖案，例如，矩形網格圖案、雞爪圖案，或只是越過背側表面的平直線段。
在一些實施例中，濺射板144可藉由擴散接合安裝在背板150上，例如，藉由將濺射板144放置在背板150上並將濺射板144和背板150加熱到合適的溫度，典型地至少約200℃。可選地，濺射靶材140可為整塊結構，包含具有足夠深度的單件材料以用作濺射板和背板兩者。
背板150的外周凸緣202包含外基腳204，擱置在處理腔室100中的隔離器154上。外周凸緣202含有O形環溝槽206，O形環208被放置到O形環溝槽206中，以形成真空密封。隔離器154將背板150與處理腔室100電隔離和分離，並且通常是由介電或絕緣材料（諸如氧化鋁）形成的環。外周凸緣202經成形為抑制濺射材料和電漿物種通過在濺射靶材140和隔離器154之間的間隙流動或遷移，以阻礙低角度濺射沉積物滲透到間隙中。
返回到第1圖，濺射靶材140連接到DC功率源146和RF功率源148之一者或兩者。DC功率源146可相對於一件式屏蔽件110將偏置電壓施加到濺射靶材140，其可在濺射處理期間電浮動。在DC功率源146向濺射靶材140、一件式屏蔽件110、基板支撐件130和連接到DC功率源146的其他腔室部件供電的同時。DC功率源146和RF功率源148的至少一個激勵濺射氣體以形成濺射氣體的電漿。所形成的電漿撞擊並轟擊濺射靶材140的濺射表面139，以將材料從濺射表面139濺射到基板104上。
在一些實施例中，處理腔室100可包括磁場發生器156以形成圍繞濺射靶材140的磁場，以改進濺射靶材140的濺射。可藉由磁場發生器156強化電容性產生的電漿，其中，例如，永磁體或電磁線圈可在處理腔室100中提供磁場，其具有旋轉磁場，旋轉磁場具有垂直於基板104的平面的旋轉軸線。額外地或替代地，處理腔室100可包含在處理腔室100的濺射靶材140附近產生磁場的磁場發生器156，以增加與濺射靶材140相鄰的高密度電漿區域中的離子密度以改進靶材的濺射。
濺射氣體通過氣體輸送系統158而引入處理腔室100中，氣體輸送系統158經由具有氣體流量控制閥164（諸如質量流量控制器）的導管162從氣體供應器160提供氣體，以傳送設定流率的氣體。氣體被饋送到混合歧管（未顯示），在混合歧管中氣體被混合以形成期望的處理氣體組成，並且被饋送到具有氣體出口的氣體分配器166以將氣體引入到處理腔室100中。處理氣體可包含非反應性氣體（諸如氬氣或氙氣），其能夠高能地撞擊濺射靶材140並從濺射靶材140濺射材料。處理氣體還可包含能夠與濺射材料反應以在基板104上形成層的反應性氣體（諸如一種或多種含氧氣體含氮氣體）。氣體接著由DC功率源146和RF功率源148的至少一個激勵以形成電漿以將濺射靶材140進行濺射。用過的處理氣體和副產物通過排氣件168從處理腔室100排出。排氣件168包含排氣埠170，排氣埠170接收用過的處理氣體並將用過的氣體傳送到具有節流閥的排氣導管172，以控制處理腔室100中的氣體壓力。排氣導管172連接到一個或多個排氣泵174。
處理腔室100的各種部件可由控制器176控制。控制器176包含具有指令集的程式代碼以操作部件來處理基板104。例如，控制器176可包含程式代碼，程式代碼包括基板定位指令組，用以操作基板支撐件130和基板傳送機構；氣體流量控制指令組，用以操作氣體流量控制閥以設定濺射氣體到處理腔室100的流量；氣體壓力控制指令組，用以操作排氣節流閥以維持處理腔室100中的壓力；氣體激勵器控制指令集，用以操作DC功率源146和RF功率源148的至少一個以設定氣體激勵功率位凖；溫度控制指令集，用以控制基板支撐件130或傳熱介質供應器180中的溫度控制系統以控制傳熱介質到傳熱通道152的流率；及處理監控指令集，用以監控處理腔室100中的處理。
第6圖描繪了根據本揭露書的一些實施例的基座134和沉積環125的俯視圖。在一些實施例中，內唇緣250的內表面308形成連續的圓，沒有突起或對齊凸片徑向向內延伸，使得沉積環125在設置在基座134上時可相對於基座134旋轉。在一些實施例中，基板支撐表面138包括環氧樹脂塗層。在一些實施例中，環氧樹脂塗層為約2至約4微米厚。在一些實施例中，基座134包括一個或多個提升銷開口610，配置為便於提升銷穿過其中以將基板104從基座134升高或降低到基座134上。
儘管前述內容涉及本揭露書的實施例，但是可設計本揭露書的其他和進一步的實施例而不背離其基本範圍。
100:腔室 102:處理套件 104:基板 106:腔室壁 108:容積 110:屏蔽件 112:壁 114:邊緣 115: 116:側壁 120:壁 122:區段 124:頂板 125:環 126:主體 128:上部部分 130:基板支撐件 132:下部部分 134:基座 135:下凸緣 136:區段 138:表面 139:濺射表面 140:靶材 142:入口 144:板 146:功率源 148:功率源 150:背板 152:通道 154:隔離器 156:發生器 158:系統 160:供應器 162:導管 164:閥 166:分配器 168:排氣件 170:埠 172:導管 174:泵 176:控制器 180:傳熱介質供應器 200:間隙 201:表面 202:凸緣 204:基腳 206:溝槽 208:O形環 210:第一腿 214:外唇緣 215:環形帶 216:凹部 220:表面 226:表面 230:突起 240:通道 250:內唇緣 254: 260:第二腿 270:突出邊 288:側壁 304:表面 306:表面 308:表面 310:半徑 314:表面 316:半徑 320:部分 322:部分 324:部分 326:表面 338:台階 340:深度 342:表面 370:軸線 380:角度 408:狹槽 500:組件 502:基底板 504:夾具 506:緊固件 508:墊圈 510:襯套 512:支架 514:開口 516:開口 518:軸 520:突出部 522:下表面 610:開口
可藉由參考在附隨的圖式中描繪的本揭露書的說明性實施例來理解上面簡要概括並在下面更詳細討論的本揭露書的實施例。然而，附隨的圖式僅顯示了本揭露書的典型實施例並且因此不應被視為對範圍的限制，因為本揭露書可承認其他等效的實施例。
第1圖描繪了根據本揭露書的一些實施例的處理腔室的示意性橫截面圖。
第2圖描繪了根據本揭露書的一些實施例的處理套件的橫截面圖。
第3圖描繪了根據本揭露書的一些實施例的沉積環的一部分的橫截面圖。
第4圖描繪了根據本揭露書的一些實施例的沉積環的頂部等距視圖。
第5圖描繪了根據本揭露書的一些實施例的沉積環和夾具組件的示意性橫截面圖。
第6圖描繪了根據本揭露書的一些實施例的基座和沉積環的俯視圖。
為了便於理解，在可能的情況下，使用相同的元件符號來表示圖式共有的相同元件。圖式不是按比例繪製的，並且為了清楚起見可進行簡化。一個實施例的元件和特徵可有益地結合在其他實施例中而無需進一步敘述。
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:腔室
102:處理套件
104:基板
108:容積
110:屏蔽件
114:邊緣
116:側壁
120:壁
122:區段
124:頂板
125:環
126:主體
128:上部部分
130:基板支撐件
132:下部部分
134:基座
135:下凸緣
136:區段
138:表面
139:濺射表面
140:靶材
142:入口
144:板
146:功率源
148:功率源
150:背板
152:通道
154:隔離器
156:發生器
158:系統
160:供應器
162:導管
164:閥
166:分配器
168:排氣件
170:埠
172:導管
174:泵
176:控制器
180:傳熱介質供應器

Claims (18)

  1. 一種處理套件，包含： 一沉積環，配置為設置在一基板支撐件上，該沉積環包含： 一環形帶，配置為擱置在該基板支撐件的一下凸緣上，該環形帶具有一上表面和一下表面，該下表面包括在一徑向內部部分和一徑向外部部分之間的一台階，該台階從該徑向內部部分向下延伸至該徑向外部部分； 一內唇緣，從該環形帶的該上表面向上延伸並且與該環形帶的一內表面相鄰，其中該內唇緣的一內表面和該環形帶的該內表面一起形成該沉積環的一中心開口，並且其中該內唇緣的該外表面從該內唇緣的一上表面徑向向外和向下延伸到該環形帶的該上表面； 一通道，設置在該環形帶的徑向外側；及 一外唇緣，向上延伸並設置在該通道的徑向外側，其中該外唇緣的一上表面和該通道設置在該環形帶的該下表面下方。
  2. 如請求項1所述之處理套件，其中該內唇緣的一寬度為約2.0mm至約4.5mm。
  3. 如請求項1所述之處理套件，其中該環形帶在該徑向內部部分的一厚度為約2.55mm至約3.0mm。
  4. 如請求項1所述之處理套件，其中該環形帶在該徑向外部部分的一厚度為約4.76mm至約5.0mm。
  5. 如請求項1所述之處理套件，其中該內唇緣的該外表面從該沉積環的一中心軸線以約5度至約15度的一角度延伸。
  6. 如請求項1所述之處理套件，其中該內唇緣的該內表面的一直徑為約285mm至約295mm。
  7. 如請求項1所述之處理套件，其中該沉積環的一外徑為約340mm至約380mm。
  8. 如請求項1-7任一項所述之處理套件，其中該內唇緣的該內表面形成一連續的圓，沒有徑向向內延伸的突起。
  9. 如請求項1-7任一項所述之處理套件，其中該外唇緣包括一個或多個槽，配置成接收一夾具組件。
  10. 如請求項1-7任一項所述之處理套件，進一步包含： 一個一件式處理套件屏蔽件，具有一圓柱形主體，該圓柱形主體具有一上部部分和一下部部分，以及從該下部部分徑向向內延伸的一蓋環區段， 其中該蓋環區段包括延伸到該沉積環的一通道中的一突起和該外唇緣延伸到其中的一凹槽，以在該蓋環區段和該沉積環之間界定一曲折流動路徑。
  11. 一種處理套件，包含： 一沉積環，配置為設置在一基板支撐件上，該沉積環包含： 一環形帶，配置為擱置在該基板支撐件的一下凸緣上，該環形帶具有一上表面和一下表面，該下表面包括在一徑向內部部分和一徑向外部部分之間的一台階，該台階從該徑向內部部分向下延伸到該徑向外部部分； 一內唇緣，從該環形帶的該上表面向上延伸並與該環形帶的一內表面相鄰，其中該內唇緣的一內表面和該環形帶的該內表面一起形成該沉積環的一中心開口，其中該內唇緣的一外表面從該沉積環的一中心軸線以約5度至約15度的一角度延伸； 一第一腿，從鄰近該環形帶的一外表面向下延伸； 一第二腿，從該第一腿的一底部部分徑向向外延伸；及 一外唇緣，從該第二腿向上延伸，其中該第一腿、該第二腿和該外唇緣一起界定一通道。
  12. 如請求項11所述之處理套件，其中以下至少一者： 該第一腿的一長度大於該內唇緣的一長度； 該外唇緣的一長度大於該內唇緣的一長度；或 該台階的一直徑為約315mm至約345mm。
  13. 一種基板支撐件，包含： 一基座，具有一基板支撐表面，該基板支撐表面具有用於接收一基板的一給定直徑並具有設置在其中的一靜電夾盤，其中該基座包括徑向向外延伸的一下凸緣；及 一處理套件，包含： 一沉積環，設置在該下凸緣上，該沉積環包含： 一環形帶，擱置在該下凸緣上，該環形帶具有一上表面和一下表面，該下表面包括在一徑向內部部分和一徑向外部部分之間的一台階，該台階從該徑向內部部分向下延伸至該徑向外部部分； 一內唇緣，從該環形帶的該上表面向上延伸並且與該環形帶的一內表面相鄰，其中該內唇緣的一外表面從該內唇緣的一上表面徑向向外和向下延伸至該環形帶的該上表面； 一通道，設置在該環形帶的徑向外側和下方；及 一外唇緣，向上延伸並設置在該通道的徑向外側。
  14. 如請求項13所述之基板支撐件，其中在該基板支撐件表面與該下凸緣的一上表面之間的一距離為約8至約11mm。
  15. 如請求項13所述之基板支撐件，其中該給定直徑為約285mm至約293mm。
  16. 如請求項13-15任一項所述之基板支撐件，其中下凸緣具有約10mm至約15mm的一厚度。
  17. 如請求項13-15任一項所述之基板支撐件，其中當該沉積環設置在該基座上時，該沉積環相對於該基座為可旋轉的。
  18. 如請求項13-15任一項所述之基板支撐件，其中該基板接收表面包括一環氧樹脂塗層。
TW111121992A 2021-06-18 2022-06-14 用於ｐｖｄ腔室並具有高沉積環及小直徑靜電夾盤（ｅｓｃ）之處理套件 TW202326926A (zh)

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