TW420847B - Chamber liner for semiconductor processing chambers - Google Patents

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TW420847B
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Taiwan
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cavity
plasma confinement
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Application number
TW088116580A
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English (en)
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Alan M Schoepp
Jr William M Denty
Michael Barnes
Original Assignee
Lam Res Corp
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Description

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 u34-7 ^ 5392pif.doc/〇06 五、發明說明（/ ) 發明背景 本發明與半導體之製程有關，且特別是有關於一種半 導體工作腔體之腔體內襯。 在半導體製程中，經常用電漿蝕刻法來蝕刻導電材料 與介電材料。使用電漿蝕刻法時常遇到的問題之一，就是 在腔體內進行多次晶圓製程之後，會有一層薄膜附著於工 作腔體的內壁上。這層附著的薄膜可能會造成下列兩種問 題。首先，這層薄膜可能由腔壁脫落，而形成微粒並掉落 於腔體之中。由於現在積體電路元件的尺寸持續減小，製 程中所能容許的微粒濃度也持續降低，所以在製程中如何 防止微粒產生的課題也愈發重要。其次，這層薄膜可能改 變無線射頻接地路徑dadio frequency Ground Path)並因此 而改變晶圓的蝕刻結果。當這兩種情形中的任一種發生 時，工作腔體必須接受濕洗淸潔，其中腔體內壁上的薄膜 係以物理方式刮除。 然而，在商業化的半導體製程中，以溼洗方式淸潔工 作腔體不是較好的選擇，因爲淸潔時此工作模組必須離 線，而使產量降低。因此，在習知技術中，爲避免溼洗淸 潔之不便，會在工作腔體中加上一層內襯以保護腔體內 壁。使用內襯是一種方便的設計，因爲在薄膜過厚而需要 淸除時，內襯可在最短的時間內更換。 現行使用於工作腔體的內襯大多爲圓柱形內襯，然 而，這種內襯至少有兩個缺點。首先，內襯之整體皆位於 真空中，因爲真空中的導熱性很差，所以積聚於此內襯上 4 A7 B7 — — — — — — —--I I I I --------^«ίιιίι <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 n ci λ n 53^2pif.doc/006 五、發明說明（2 ) 的熱能難以傳出1而這種溫度波動會對晶圓的製程產生不 良的影響。其次，由於內襯之整體皆位於真空中，所以不 易使此內襯導電以提供適當的無線射頻接地路徑。此外， 在幾種常用來作爲內襯的材料中，例如螺旋形不鏽鋼圏 (Stainless Steel Screws)，銅帶（Copper Strapping)，指狀鈹銅 合金（Beryllium Copper Fingers)等等，皆會對晶圓造成污 染，因爲它們會與腔體中的電漿產生反應。 如前所述，可知業界亟需一種優良的半導體工作腔體 的腔體內襯，這種腔體內襯必須具備熱穩定性，且能提供 適當的無線射頻接地路徑，而更換時間更可以盡量減少。 發明之槪述 廣泛地來說，爲達成上述目的，本發明提供一種上方 腔體內襯，此上方腔體內襯具備熱穩定性，並具有柵狀設 計以提供無線射頻接地路徑，而且容易移除淸洗。本發明 同時提供一種半導體製程所使用之工作腔體，其中包含本 發明所提供之上方腔體內襯。 本發明的其中一個目的，是提供一種半導體製程所使 用之工作腔體。此工作腔體包括一個罩框，罩框內壁圍出 一個腔體，在進行半導體製程時此腔體會抽至真空。另外， 此工作腔體尙包含-個上方腔體內襯，而此上方腔體內襯 包括下列部分：一個電號局限罩（Plasma Confinement Sludd)，此電漿局限罩上形成有數個開口； 一個外部側壁， 此外部側壁由電漿局限罩朝上延伸：以及一個外部凸緣， 此外部凸緣由外部側壁朝外延伸，直至此腔體之外的大氣 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --- -------J!·裝—--訂-------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 2 084 7 A7 B7 5_V)2pif.doc/006 五、發明說明（3) 中。此外，上方腔體內襯較佳再包括一個由電漿局限罩朝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 上延伸的內部側壁。此處之電漿局限罩、內部與外部側壁， 與外部凸緣較佳爲一體成形。此工作腔體更可以包括一個 下方腔體內襯，以保護腔體內壁中上方腔體內襯未保護到 的部分。 在本發明之一較佳實施例中，電漿局限罩呈環狀，而 有內圈與外圈之分。在本較佳實施例中，內外側壁皆爲圓 柱狀。此圓柱狀外部側壁由外圏朝上延伸出一段第一距 離，且此外部側壁實質與電漿局限罩垂直較佳。另外，此 圓柱狀內部側壁由內圈朝上伸出一段第二距離，且此內部 側壁實質與電漿局限罩垂直較佳，其中第二距離比第一距 離短。如果有需要，此圓柱形內部側壁可以包含一塊向內 延伸的內部凸緣，此內部凸緣的方向實質與外部凸緣的方 向相反。 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 當上方腔體置於工作腔體中時，較佳的情形是使得外 部凸緣之朝上表面與一個第一無線射頻墊圏（RF Gasket)接 觸，而外部凸緣之朝下表面與一個第二無線射頻墊圈接 觸。當上方腔體內襯由陽極化鋁所製成時，第一與第二無 線射頻墊圈分別與外部凸緣之朝上朝下的表面接觸，此表 面接觸區域實質上沒有受到陽極化° 根據本發明之另一目的，此處提出一種半導體製程所 使用之工作腔體的腔體內襯。此腔體內襯包含一個電漿局 限罩，此電漿局限罩上形成有數個開口； 一個外部側壁， 此外部側壁由電漿局限罩朝上延伸：以及一個外部凸緣， 6 本紙張尺度適用111國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公« ) A7 B7
A 〇 A 1 X 5392pif.doc 006 五、發明說明（> ) 此外部凸緣由位於真空部分的外部側壁朝外延伸，直至此 工作腔體之外的大氣中，而此外部凸緣較佳與外部側壁一 體成形··’此腔體內襯較佳再包括一個內部側壁，此內部側 壁係由電漿局限罩朝上延伸，而此內部側壁較佳與電漿局 限罩一體成形。 在一較佳實施例中，電漿局限罩呈環形，而有內圈與 外圈之分。而在此較佳實施例中，內外側壁皆爲圓柱狀。 此圓柱狀外部側壁由外圏朝上延伸出一段第一距離，且以 竇質與電漿局限罩垂直者較佳。而此圓柱狀內部側壁由內 圈朝上延伸出一段第二距離，且以實質與電漿局限罩垂直 者較佳，其中第二距離比第一距離短。如果有需要，此圓 柱形內部側壁可以再包含一塊向內延伸的內部凸緣，此內 部凸緣的延伸方向實質與外部凸緣的延伸方向相反。 此腔體內襯較佳由陽極化鋁製成。爲使腔體內襯與工 作腔體的罩框之間能夠導電，外部凸緣之朝上與朝下表面 上具有與無線射頻墊圏接觸的區域，此接觸區域實質上沒 有受到陽極化。 此腔體內襯，也就是上方腔體內襯具有數個重大的技 術上優點。因爲此腔體內襯的外部凸緣由腔體中延伸至腔 體外的大氣中，而電接觸區域位於此外部凸緣的伸出部分 中，並不會接觸到電漿。因此，可以使用一般的無線射頻 墊圏材料將腔體內襯接地至工作腔體的罩框上，而不用考 慮晶圓污染的問題：同時，外部凸緣可以增加內襯的導熱 性’以增加內襯的熱穩定性=這種設計可以減少腔體內襯 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印裂 420847 5392pif.doc 006 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（女） 的溫度波動，而這種溫度波動係因無線射頻之反復開關所 致。另外尙有一個優點就是，此處係使用具有連續接觸面 的無線射頻墊圈，以使外部凸緣與工作腔體的罩框之間能 夠導電。使用具連續接觸面的無線射頻墊圈的好處在於其 優良的導電性，因爲傳統的栓接方式僅具有分散的接觸 面。而再一個好處就是，一體成形的腔體內襯結構可以使 其易於由工作腔體中除去，且容易淸潔。因爲此腔體內襯 之移除與淸潔工作皆容易進行，所以有助於減少閒置時間 以增加晶圓產量。 此處必須充分了解的是，上述的一般性說明與此後之 詳細說明僅爲方便解釋之範例，因此本發明之保護範圍當 視後附之申請專利範圍所界定者爲準。 圖示之簡單說明 此處所附之圖示係屬於本申請書的一部分，這些圖示 伴隨著關於本發明原理之文字敘述，係用來使舉例說明之 實施例更易於了解。 第1圖所繪示爲根據本發明之一實施例所得之半導體 工作腔體之截面簡圖，此半導體工作腔體中包含一個腔體 內襯。 第2a圖所繪示爲根據本發明之一實施例所得之腔體 內襯之內部側壁的細部構造。 第2b圖所繪示爲根據本發明之另一實施例所得之腔 體內襯之內部側壁的細部構造。 第3a圖所繪示爲根據本發明之一實施例所得之腔體 8 本紙張尺^適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚1 ' --------. f I I I I I I 訂.Jill--( (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 0 84-7 ^ 5392pii'.doc/006 A7 _B7 五、發明說明（4 ) 內襯的立體圖。 第3b圖所繪示爲根據本發明之另一實施例所得之腔 體內襯的立體圖。 第4a圖爲本發明之腔體內襯中的電漿局限罩之簡化 上視平面圖。在本圖中電漿局限罩的取樣區域130以虛線 顯示。 第4b圖所繪示爲根據本發明之一實施例所得之電漿 局限罩上的開口形狀。這些開口雖偏佈於電漿局限罩上， 然而爲圖示之方便起見，此處僅顯示電漿局限罩上有限區 域中的開口，也就是圖4a中所顯示之取樣區域130。 第4c圖所繪示爲根據本發明之另一實施例所得之電 漿局限罩上.的開口形狀。這些開口雖偏佈於電漿局限罩 上，然而爲圖示之方便起見，此處僅顯示電漿局限罩上有 限區域中的開口，也就是圖4a中所顯示之取樣區域130。 第5圖所繪示爲本發明之一實施例中，腔體內襯安裝 於工作腔體中的方式。 第6圖所繪示爲本發明之另一實施例中，外部凸緣的 朝上表面之上視平面圖，此外部凸緣爲陽極化鋁所製成之 腔體內襯的一部分。在此外部凸緣之朝上表面上有一個實 質末受陽極化的區域，作爲導電之用。 圖式之標記說明 100 :工作腔體 102，102a、102b :罩框，與罩框上兩個開口 102’ ：電極罩框 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----I--------裝-------訂------I (諳先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 2 084 7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（/)) 104 :腔體 106 :真空幫浦 108 :晶圓 1】〇 :靜電式載台與罩框構件 112 :插入聚焦環 114 ' 1 14’ ：基本聚焦環 116、116’ ：上方內襯 116a :外部凸緣 116b :外部側壁 116c :電漿局限罩 116d、116d’ ：內部側壁 116e、116e’ ：電漿局限罩上的開口 116f :內部凸緣 118 : f方內襯 120 :靜電式載台 124 :下方絕緣層 126 :晶圓放置窗 128 :監測窗 130 :電漿局限罩上的取樣區域 132 :氣體分佈調整板 133 :真空封阻 134 :無線射頻墊圈 136 :顶端平板構件 13 8 :導電區域 -----------j -裝 - ----II 訂--------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） t：； t：； 53t)2pir.d〇c/006 A7 B7 五、發明說明) 較佳實施例之說明 請參照圖示’本發明之較佳實施例將依對應之圖示以 作說明。 第1圖所繪示爲根據本發明之一實施例所得之半導體 工作腔體之截面簡圖’此半導體工作腔體中包含一個腔體 內襯。如第1圖所示’工作腔體丨〇〇，例如爲高密度電漿 蝕刻腔體，包含有罩框102 »此罩框丨02具有二個開口 102a 與102b。此罩框內壁即爲腔體1〇4,在製程中會以連於開 口 102b的真空幫浦106抽真空。另外，晶圓ι〇8可以由開 口 102a放入腔體104之中，並在製程中置於靜電式載盤與 罩框構件110上。此外，如熟習相關技藝者所熟知的，尙 有插入聚焦環（Insert Focus Ring)112環繞著晶圓108，而此 插入聚焦运112附者於基本聚焦環（Base Focus Ring)l 14之 上。罩框102的內壁由上方內襯ii6與下方內襯118所覆 蓋，其細節將於後文中作進一步之說明。 上方內襯116包括外部凸緣116a、外部側壁116b、電 漿局限罩U6c，以及內部側壁U6d。電漿局限罩U6c上 形成有數個開口 Π 6e，而此電駿局限罩116c係用來將電 槳局限在腔體104的上方區域中，也就是腔體104中位於 電漿局限罩116c上方的部分，此點將於後文中作詳細說 明。此處外部側壁116b由電漿局限罩116c朝上延伸，且 通常沿著罩框102之內壁延伸。如此則外部側壁116b能 夠收集晶圓製程中所產生的聚合物殘渣，因此可以作爲罩 框102之內壁中，被外部側壁116b所覆蓋住部分的保護 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格<210 X 297公釐） --------I-----裝--------訂---------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 4 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 0 84 7」， 5392pif.doc/006 A7 _B7__ 五、發明說明（） 屏障。另外，外部凸緣116a由外部側壁116b朝外延伸， 且外部凸緣116a有相當部分係處於腔體104之外的大氣 中。此外，內部側壁116d由電漿局限罩116c朝上延仲， 可以提升晶圓108的無線射頻耦合效率，此點將於後文中 作詳細說明。另外，下方襯墊118通常沿著罩框102之內 壁延伸，如此則下方襯墊118能夠收集晶圓製程中所產生 的聚合物殘渣，因此可以作爲罩框丨02之內壁中，被下方 襯墊118所覆蓋住部分的保護屏障。 外部凸緣116a的功用是將上方襯墊116由真空的腔體 中延伸至外部的大氣中。藉由外部凸緣116a之助，上方 襯墊H6的熱傳導效率可大幅增加，因爲大氣中的導熱性 遠優於真空中的導熱性。此增加之熱傳導度使上方襯墊116 具有熱穩定性，也就是使襯墊丨16的溫度不致產生劇烈波 動，此處使溫度波動的原因爲無線射頻開關時電漿的熱流 量。此處，除了提供熱穩定性之外’外部凸緣116a同時 可以將內襯116接地至罩框1〇2上’而導電部分不會接觸 到電漿，因此不會對晶圓108造成污染。特別地說，可將 外部凸緣116a置於兩個無線射頻墊圈之間’以將內襯Π6 接地至罩框102 h，此點將於後文中作詳細說明。因爲外 部凸緣116延伸出腔體之外，無線射頻墊圈並不會暴露在 腔體j〇4內的電漿之中。因此，即使當無線射頻墊圈是由 易與腔體104內的電發反應的材料製成’無線射頻墊圈也 不會污染到晶圓1〇8。 第2a圖所繪示爲根據本發明之一實施例所得之上方 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — — — — — — — ill — — · -111 — — — — 1[111111 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 539：pif.doc 006 _B7_
五、發明說明（/cO 內襯116之內部側壁116d的細部構造。如第2a圖所示， 在第1圖中僅顯示爲單一部分的靜電式載台（Electrostatic Chuck)與罩框構件110中還包括靜電式載台120、下方絕 緣層124以及電極罩框102其中靜電式載台120後方可 能具有冷卻與控壓元件1而電極罩框102’爲罩框102之延 伸。當無線射頻電磁場作用於靜電式載台120之上時，無 線射頻電磁場必須能被有效地導引而通過晶圓108。內部 側壁U6d係用來作爲靜電式載台120的護罩，例如是一 種Faraday Shield，以防止無線射頻電磁場與電漿或其他損 耗路徑耦合，因此內部側壁116d之存在容易提升晶圓108 的無線射頻耦合效率。如第2a圖所示，內部側壁116d的 頂端略低於晶圓108。然而，此相對位置可作修改，使內 部側壁116d的頂端與晶圓108齊平或略高。 第2b圖所繪示爲根據本發明之另一實施例所得之上 方內襯116’之內部側壁116d’的細部構造。在本實施例中， 內部側壁116d’尙包括內部凸緣116f。如第2b圖所示，內 部凸緣116f由內部側壁116d’向內朝靜電式載台與罩框構 件110延伸。相對於第1圖中所繪示之內部側壁116d，此 處的內部側壁116d’可能是一個更有效的無線射頻損耗(RF Loss)護罩，因爲外部凸緣116f可以防止無線射頻電磁場 與電漿之耦合，而這種耦合現象可能經由插入聚焦環112 而發生。相對於第2a圖中的基本聚焦環U4，第2b圖中 所顯不之基本聚焦環114’的結構已經過修改，以配合內部 凸緣116f之形狀。 --------------裝—---— —訂------ 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） Α7 Β7 42084 7」碑 ί^^ρΐΓ.ίΙος/ΟΟό 五、發明說明（//) (諳先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第3a圖所繪示爲根據本發明之一實施例所得之上方 內襯116的立體圖。如第3a圖所示，電漿局限罩116c呈 環形，而有內圈與外圈之分。在此簡化之圖示中，爲顯示 淸楚起見，電漿局限罩上的開口 116e(例如可見於第1圖 中）並未畫出。外部側壁116b也是圓柱形’並由電發局限 罩116c的外圈朝上延伸出一段第一距離。內部側壁U6d 也是圓柱形，並由電漿局限罩U6c的內圈朝上延伸出一 段第二距離，此第二距離小於第一距離a此處之外部側壁 116b與內部側壁116d較佳垂直於電漿局限罩i 16c。 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 如第3a圖所示，外部側壁116b之上有晶圓放置窗126 與3個監測窗128。經由晶圓放置窗126，可以使用機械 臂將一塊晶圓放入或拿出腔體1〇4(見第〗圖）’因此晶圓 放置窗126必須夠大以容納機械臂與晶圓。除了須符合以 上條件外，晶圓放置窗126較佳盡量減小以免干擾晶圓上 的電漿輪廓(Plasma Profile)。監測窗128可以用來監測腔 體1〇4中的製程條件。例如，監測窗Π8可以用來探測腔 體104中的壓力，或以光學方式偵測一個特定製程的終點° 如第3a圖所示，監測窗128由數個六角形排列的孔洞組 成，藉以局限腔體104中的電漿。任何熟習此技藝者皆應 了解，監測窗128的數目與形狀皆可改變’以適應一特定 製程之需要。 外部凸緣116a由外部側壁116b向外延伸，且以實質 上垂直於外部側壁116b者爲佳。如第3a圖所示，外部凸 緣116a約爲四邊形，其上有數個切角與開口以便將i：.方 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4現格（210 χ 297公釐） η 4 7谓 5392pif.doc/006 B7 五、發明說明（/2) 內襯置於工作腔體之中。任何熟習此技藝者皆應了解，外 部凸緣之形狀可加以改變，以適合上方內襯116所放置之 (請先閲讀背面之注項再填寫本頁) X作腔體的形狀。 第3b圖所繪示爲根據本發明之另一實施例所得之上 方內襯116’的立體圖。上方內襯116’包括內部側壁Il6d’， 而內部側壁116d’上有內部凸緣116f向內延伸。此處內部 凸緣116f由內部側壁116d’延伸的方向，實質與外部凸緣 116a由外部側壁116b延伸的方向相反，且內部凸緣116f 實質垂直於內部側壁116d’較佳_。如第2b圖之說明部分 所述，比起第3圖中所示之內部側壁116d，具有內部凸緣 116f的內部側壁ll6d’是一個更有效的無線射頻損耗護罩。 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 第4a-4c圖顯示電漿局限罩U6c上的開口 116e之細 部構造。第4a圖爲電漿局限罩之簡化上視平面圖，其中 電漿局限罩中的取樣區域130以虛線表示。第4b圖所繪 示爲根據本發明之一實施例所得之電漿局限罩丨16c中， 取樣區域130上的開口 116e的形狀。另外，如第4b圖所 繪示，開口 116e通常爲圓洞，並以六角形排列。此外， 第4c圖所繪示爲根據本發明之另一實施例所得之電漿局 限罩116c中，取樣區域130上的開口 116e’的形狀。如第 4c圖所不，開口 116e’爲長條狀開口，位於電漿局限罩四 周，並以輻射狀排列，這些長條狀開口的長軸較佳與電漿 局限罩116c之內圈與外圏垂直。此處必須充分了解的是， 開口 116e與116e’係偏佈於電漿局限罩上，並不僅限於取 樣區域Π0之中。任何熟知此技藝者皆應了解，其他的柵 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210x297公髮） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20847 m ^392pif.d〇cO06 A7 —____B7 五、發明說明（/j ) 狀設計，也就是其他的開口形狀也可以應用在電漿局限罩 116c上。此外，任何熟知此技藝者也應了解，柵狀設計之 構造必須兼顧局限電漿與氣體傳導的需求。因爲當開口較 小時，可以提供較佳的電漿局限效果；另一方面，當開口 較大時，則可以提供較佳的氣體傳導效果，使得腔體104 的上方區域可以保持足夠的真空度（如第1圖所示）。一般 可接受的柵狀設計是，開口區域約佔電發局限罩161 c面 積的50%至80%。 第5圖所繪示爲本發明之一實施例中，上方內襯116 安裝於工作腔體100中的方式。如第5圖所示，外部凸緣 116a夾在氣體分佈調整板(Gas Distribution Plate)132與罩框 102的上緣之間。另外，一個第一真空封阻133，例如一 個Ο-ring，位於外部凸緣116a的上緣與氣體分佈調整板丨32 之間；而一個第二真空封阻133則位於外部凸緣116a之下 緣與罩框102的上緣之間。此外，尙有一個第一無線射頻 墊圈134位於第一真空封阻133之外圈，且位於外部凸緣 116a之上緣與氣體分佈調整板132之間；以及一個第二無 線射頻墊圈B4位於第二真空封阻133之外圈，且位於外 部凸緣116a之下緣與罩框1〇2的上緣之間。無線射頻墊圏 134較佳爲具連續接觸面的墊圈’以使外部凸緣116a之上 緣中的一塊連續區域能夠導電。此外，頂端平板構件136 可能包括一個無線射頻分佈調整系統（RF Distribiition System)，此頂端平板構件136係置於氣體分佈調整板132 之上並由此接地。 I I---I--------裝---I--II 訂-------I 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 2 〇84 7」_ 5.^)2pif.docO06 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（/^) 上方內襯116與下方內襯丨18較佳由鋁形成，而以陽 極化鋁尤佳。在本發明之一較佳實施例中，厚度介於2-3mm 之間的陽極化層通常足以防止鋁與電漿之反應。而任何熟 習此技藝者皆應了解，對於其中電漿物質不易與鋁反應的 一手壬而目’上方內襯116與下方內襯U8皆可由未經陽極 化之銘製成。另外’上方內襯116與下方內襯Π8也可以 f的材料製成’例如碳化砂（Silicon Carbide)與聚亞 ==!Tlyimide)材料。由製程的觀點而言，碳化矽是—種 例如料，但製造成本可能很高。另外，聚亞醯胺材料， •I-duP〇nt de Nemours and Γ〇 Delaware ti x/ CT . _ ornpany of Wilmington, 以VESPEL之商標名稱所挥 就製程觀點而言也是—種理想的材聚亞醯胺材料， 堪用的無線_接地_ H ^旦可能不能夠提供 由已知的站，、、、線射頻墊圏134可以 :線射頻墊_製成’例 田上方內襯116由陽極化鉬製成 口茧 較佳有1實質未受陽極論導，外部凸緣⑽上 外部凸，緣々節卜丰疏 或°第6圖所繪示爲 除了導ms ϋ 見；面圖，此表面部分中 域丨38 Z外，皆經過陽極 示，導電區域138呈環形，以與料禧，里。如第6圖所 _接合，此處無線射頻墊圏之女觸面的無線射頻 環形的無線射頻墊圈134。此外，吳馬=5圖中所示之圓 也存在於外部凸抑6a_下電區域 之朝上與朝下表面上的導電區域138°^外部⑽⑽ 觸，使得上方內襯u6得以接地至=與無線射頻顏接 土·*框102與氣體分佈調 17 ---------裝--------訂---------線 (請先閲讀背面之注#W-項再填寫本頁) 一 -* 卜紙張尺度適財㈣家標準（cns〉如規格⑽ 297公釐） A7 4 2 0 8 4-7 ' ^ 5392pit'.doc/006 B7____ 五、發明說明（K) 整板132上。而由於上方內襯116以外部凸緣116a接地至 罩框102與氣體分佈調整板132上，所以電漿局限罩116c 提供了無線射頻冋歸路徑，因此可以用來將電漿局限於腔 體104的上方區域之中。 上方內襯116與下方內襯118可以由已知的金屬製造 技術製成。在本發明之一較佳實施例中，上方內襯116由 一塊f呂板以旋壓成形法（Spinning Technique)製成，其中使 用一根心軸（Mandrel)來塑造此內襯之各部分，即外部凸緣 116a、外部側壁116b、電漿局限罩116c、內部側壁H6d 或116d’，以及可能需要的內部凸緣116f。此處旋壓成形 法是一種理想的方法，因爲可以製造一體成形的上方內 襯。此上方內襯之上述各部分皆連爲一體，因此不須使用 固定物或其他接合技術，例如銲接技術。下方內襯118較 佳也以旋壓成形法一體成形。 本發明之上方內襯可以單獨使用，或與此處所描述之 下方內襯合用，此上方內襯適用於具有一個頂端線圏式感 應轉合電獎（Inductively Coupled Plasma)系統的工作腔體 中，而适種工作腔體可由Lam Research Corporation of Fremont, California購得，例如TCP9100™電獎蝕刻反應器。 此外，本發叨之上方內襯不論是單獨使用或與下方內襯合 用，皆可以使用於蝕刻導電材料或介電材料的工作腔體之 中，這些材料例如爲多晶矽、金屬，與氧化物等等。再者， 本發明之上方內襯不論是單獨使用或與下方內襯合用，皆 可使用於利用電漿並尤其需要無線射頻接地的其他半導體 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------- - --— I I! I 訂.！ — 1 I I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 42 084- 7 ^ 5392pif.docOU6 A7 B7 經濟部智慧財產局負工消貲合作社印紫 五、發明說明（/6) 設備之中，例如沈積用設備。 請參照圖示，例如第3a與3b圖所示，外部側壁l]6b 的高度大於內部側壁116d與116d’的高度。在其他構造的 工作腔體中，例如一個可變高度的載台構造中，可能需要 調整內部側壁U6d或116d’的高度，使其等於或大於外部 側壁116b的高度。除此之外，例如第3a與3b圖所示，外 部側壁116b與內部側壁116d與116d’皆爲圓柱形。任何熟 知此技藝者皆應了解，外部側壁116b與內部側壁116d與 116d’可以是其他形狀，例如圓錐形。此外，外部凸緣116a 可以延伸，以在外部側壁116b與罩框102的內壁之間形 成更大的餘隙。 本發明之上方內襯是爲一巧妙而簡單的設計，可以用 來解決習知之圓柱狀腔體內襯中無線射頻接地、熱穩定 性，以及電漿局限的問題。此處，外部凸緣的設計可以將 上方內襯接地至工作腔體的罩框上，因此倂入上方內襯的 電漿局限罩可以爲無線射頻系統提供一個電荷回歸路徑， 以達成將電漿局限於腔體上方部分的目的。另外，因爲部 分的外部凸緣暴露於大氣之中而有優良的導熱性，所以外 部凸緣的設計同時可以增加上方內襯的熱穩定性，以減少 可能影響晶圓製程的溫度波動。此外，一體成形的上方內 襯也易於移除與淸洗，可將閒置時間降至最低，以增加晶 圓的產量^ 總結來說，本發明提出一種腔體內襯，可作爲腔壁之 保護屛障、電漿局限罩、以及無線射頻損耗護罩之用，其 19 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 I I----—II---I — I I--— II ^ ' I---II— (請先閲讀背面之沒意事項再填寫本頁) ά. 20847 ^ 5392pif.doc/006 A7 _B7_ 五、發明說明（Λ!) 中無線射頻損耗護罩可以用來提升無線射頻電磁場與受處 理之晶圓間的耦合效率。此處已以數個較佳實施例來說明 本發明。參照本發明之說明書與實際應用，任何熟習此技 藝者皆應能了解其他的實施例。例如，如上所述，腔體內 襯可以由數個部分組成，而非此處所顯示說明之一體成形 的方式。此外，如上所述，此處所顯示說明之電漿局限罩 上的柵狀設計亦可加以修改。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲準。 ----------I---裝 i— !1訂----I--線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

  1. 4 0 84 7 ， 韶 5392pir.docΌ06 ^ 六、申請專利範圍 1. 一種半導體製程之工作腔體，包括下列部分： 一罩框，該罩框具有一內壁，該內壁定義一腔體，該 腔體會於進行一半導體晶圓之製程時被抽氣至一真空度； 以及 一腔體內襯，該腔體內襯包括下列部分：一電漿局限 罩，該電漿局限罩上形成有數個開口；一外部側壁，該外 部側壁由該電漿局限罩朝上延伸：以及一外部凸緣，該外 部凸緣由該外部側壁朝外延伸，並延伸至該腔體外至爲大 氣壓力之一空間。 2, 如申請專利範圍第1項所述之半導體製程之工作腔 體，其中該腔體內襯更包括一內部側壁，該內部側壁由該 電漿局限罩朝上延伸。 3. 如申請專利範圍第2項所述之半'導體製程之工作腔 體，其中該電漿局限罩、該內部側壁、該外部側壁，與該 外部凸緣爲一體成形。 4, 如申請專利範圍第2項所述之半導體製程之工作腔 體，其中該電漿局限罩具有一環狀構造，並定義出一內圈 與一外圈；該外部側壁爲圓柱形，由該外圈朝上延伸一第 一距離；該內部側壁爲圓柱形，由該內圏朝上延伸一第二 距離，而該第一距離比該第二距離長。 5, 如申請專利範圍第4項所述之半導體製程之工作腔 體，其中該內部側壁與該外部側壁約與該電漿局限罩垂 直。 6. 如申請專利範圍第2項所述之半導體製程之工作腔 21 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） n E i n *^i I BIB n n I n f n n n I <請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 A8B8C8D8 8 4. 7， i392pif.doc/006 六、申請專利範圍 體，其中該內部側壁包括朝內延伸之一內部凸緣，該內部 凸緣延伸之一方向實質與該外部凸緣延伸之方向相反。 7. 如申請專利範圍第】項所述之半導體製程之工作腔 體，其中該外部凸緣之一朝上表面與一第一無線射頻墊圏 接觸，而該外部凸緣之一朝下表面與一第二無線射頻墊圈 接觸。 8. 如申請專利範圍第7項所述之半導體製程之工作腔 體，其中該腔體內襯由陽極化鋁製成，以及該第一無線射 頻墊圈與該外部凸緣之該朝上表面中數個區域接觸，且該 第二無線射頻墊圈與該外部凸緣之該朝下表面中數個區域 接觸，而該些區域實質上未受陽極化。 9. 一種腔體內襯，可以使用於半導體製程之一工作腔 體中，包括下列部分： 一電漿局限罩，該電漿局限罩上形成有數個開口； 一 外部側壁，該外部側壁由該電漿局限罩朝上延伸：以及一 外部凸緣，該外部凸緣由該外部側壁朝外延伸，並延伸至 該腔體外大氣壓力中之一空間。 10. 如申請專利範圍第9項所述之腔體內襯，其中該腔 體內襯更包括一内部側壁，該內部側壁由該電漿局限罩朝 上延伸。 Π.如申請專利範圍第10項所述之腔體內襯，其中該 電漿局限罩、該內部側壁、該外部側壁，與該外部凸緣爲 一體成形= 12.如申請專利範圍第10項所述之腔體內襯，其中該 22 表紙張疋度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) 嫌 II 丨 II 丨 111 — !· · I 丨 I I I J I 訂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8B8C8D8 42084 7 H^pit.doc 006 六 經濟部智慧財產局員工消f合作杜印製 申請專利範圍 (請先M讀背面之注意事項再填寫本頁) 電漿局限罩具有一環狀構造，並定義出一內圈與一外圈； 該外部側壁爲圓柱形，由該外圈朝上延伸一第一距離；該 內部側壁爲圓柱形，由該內圏朝上延伸一第二距離，而該 第-距離比該第二距離長。 如申請專利範圍第12項所述之腔體內襯，其中該 內部側壁與該外部側壁實質與該電漿局限罩垂直。 14. 如申請專利範圍第10項所述之腔體內襯，其中該 內部側壁包括朝內延伸之一內部凸緣，該內部凸緣延伸之 --方向實質與該外部凸緣延伸之方向相反。 15. 如申請專利範圍第9項所述之腔體內襯，其中該外 部凸緣之一朝上表面與一第一無線射頻墊圏接觸，而該外 部凸緣之…朝下表面與一第二無線射頻墊圏接觸。 16. —種腔體內襯，可以使用於半導體製程之一工作腔 體中，包括： 一電漿局限罩，該霉漿局限罩上形成有數個開口； 一 外部側壁，該外部側壁與該電漿局限罩一體成形，並由該 電漿局限罩朝上延伸：一內部側壁，該內部側壁與該電獎 局限罩一體成形，並由該電漿局限罩朝上延伸；以及一外 部凸緣，該外部凸緣與該外部側壁一體成形，並由該外部 側壁釗外延伸，該外部凸緣延伸至一工作腔體之-內部真 空區域之外的大氣中之一空間。 Π.如申請專利範圍第16項所述之腔體內襯’其中該 電漿局限罩具有一環狀構造，並定義出…內圈與…外圏； 該外部側壁爲圓柱形..，由該外圈朝上延伸一第一距離；該 23 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公« ) 7 彳硪 53<-)2pif.doc/G〇6 A8 B8 C8 六、申請專利範圍 內部側壁爲圓柱形，由該內圈朝上延伸一第二距離，而該 第一距離比該第二距離長。 18. 如申請專利範圍第Π項所述之腔體內襯，其中該 內部側壁與該外部側壁實質與該電漿局限罩垂直。 19. 如申請專利範圍第16項所述之腔體內襯，其中該 內部側壁包括朝內延伸之一內部凸緣，該內部凸緣延伸之 一方向實質與該外部凸緣延伸之方向相反。 20. 如申請專利範圍第16項所述之腔體內襯，其中該 腔體內襯係由陽極化鋁製成，以及該外部凸緣之朝上與朝 下表面上具有可與無線射頻墊圈接觸的數個區域1該些區 域實質上未受陽極化。 -------I------HI — — — — - I ------ (請先H讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 24 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公* )
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