TW460972B - Plasma processing chamber and method of processing a semiconductor wafer in the plasma processing chamber - Google Patents

Plasma processing chamber and method of processing a semiconductor wafer in the plasma processing chamber Download PDF

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Description

460972 __案號 88116512 五、發明說明（1) 1 .發明領域 概略而言本 高密度電漿蝕 子及金屬污染 2.相關技術之 隨著積體電 斷下降，其相 來愈敏感。結 求的微粒及金 一般而言， 電漿#刻腔室 室配置成可接 功率外加至處 制配合特定製 處理氣體被激 體晶圓選擇層 典型用於钱 於製造過程t 钮刻結果。此 )，TE0S，PSG 高能量的需求 學反應形成揮 氧化物钮刻腔 高離子輸出量 發明係關 刻腔室其 ’及其關 說明 路裝置之 關製造產 果製造具 屬污染程 積體電路 ’其可蝕 納處理氣 理腔室之 程。當外 勵因而產 的預定蝕 刻材料之 被飯刻的 等石夕氧化 ，BPSG ， 來自於破 發性蝕刻 室」，其 來於低氣 發明背t 於半導體晶圓之製造，特 具有内襯材料可減少處理 聯之腔室内襯結構。 實體大小不斷縮小及其工 率變成對粒子及金屬雜質 有較小實體大小的積體電 度低於先前視為可接受的 裝置（呈晶圓形式）的製造 刻由光阻罩界定的選擇層 體（亦即蝕刻化學），同時 一或多個電極《處理腔室 加預定射頻功率至電極時 ^電漿。士。此電漿配置成 刻° i ί ί室例如矽氧化物， ϊ i要相對高能量才能 物”例如熱生長二氧化 未攙雜旋塗玻璃）， ;:义膜之強力鍵結 體密度俾便對 戍兩钱刻速率。 別係關於 過程之粒 作電壓不 的污染愈 路裝置要 程度》 包括使用 。處理腔 射頻（RF) 内壓也控 ，腔室的 進行半導 比較其它 達成預定 矽（Si02 LT0等。丨 及區策化 「高密度 晶圓提供
O:\60\60561.ptc 460972 __奢號 88116512 Λ 曰 修正 五、發明說明（2) 雖然高密度氧化物蝕刻腔室用於蝕刻預定晶圓面時工作 效果良好，但餘刻腔室内面也接收高離子功率。因此由於 物理濺散或化學濺散（隨材料絚成及蝕刻氣體組成而定）之 離子撞擊結果來自蝕刻腔室内表面材料被去除。 了解蝕刻腔室内表面暴露於高密度氧化物腔室的電漿， 現在腔室設計成許可使用簡單内襯部件例如圓盤、圓環及 圓柱。由於此等部件配置成可約束電漿於接受處理的晶 士方，故此等部件連續暴露於處理腔室能且受處理 2 t此項暴露，部件最終被溶飯或聚合物堆積物累 或徹底清潔。最終全部部件皆磨耗至 ”。因此此等部件稱作「消耗性 。：=( 哥命短，則乾；rl·、Jr β 老'口Ρ件的 :於部ΐ : /目件成本/部件壽命）。 降低耗材成本。先前技術嘗試降低表面因而 物(Al，）及石英材料製造此件 二：鋁氧化 抗電漿能，但於古念由备儿此 干雖然此専材料略微耐 ^„ ί β ^ ^ f ^^ ^ ^ 為鋁氧化物（以及，，鈕^又二例5之，若消耗性部件表面 出隨後混合入曰曰圓氧），則s電漿撞擊表面時，鋁將釋放 物，聚合物^ 的電裝° #干銘變成，入有機聚合 腔室内襯、蓋過程沈積於晶圓上及消耗性部件（亦即（ 電漿清潔或「灰彳卜面上。發生此種情況時，於習知原位' 完全被清除。二;步驟時：消耗性部件表面聚合物無法 氧及I於原位=片狀薄，粉狀塗層包括碳、銘、 電聚清潔後仍然留存，結果導致粒子數目
O:\60\60561.ptc 第8頁 460972 _案號 88116512 iL__η 曰 修正 五、發明說明（3) 高。沈積於正在接受钱刻結構以及矽 造成隨後形成的裝置劣化，亦即藉由 流而造成劣化。 如前述，石英也用作消耗性部件内 英面由於石英的導熱率低以及於韻刻 電浆中之具有南截刻速率，結果石英 外，低導熱率實驗造成此等部件之表 難。如此造成大量溫度循環以及沈積 的蝕刻聚合物片落因而造成污染粒子 另一缺點為於南密度氧化物钮刻器的 成石英凹坑，結果造成石英粒子碎片 有鑑於此，具有高密度電漿處理腔 對溶钱具有較高财性且有助於減少正 的污染（例如粒子及金屬雜質污.染）。 電漿應用的消耗性部件，以及可忍受 消耗性部件的損傷》 登明概诚 本發明經由提供經控溫、低污染、 束部件（亦即耗材）用於電漿處理腔室 了解本發明可以多種方式執行，包括 方法。若干本發明具體例說明如後。 一具體例揭示一種電漿银刻腔室包 持一晶圓’其具有消耗性部件其為高 的產生較不敏感且可控制溫度。消耗 襯具有下支持區段及一壁其配置成可 晶圓上薄膜之鋁可能 提高DRAM單元的漏電 表面材料。但發現石 氧化物使用的高密度 面變成粒子來源。此 面溫度控制極為困 於消耗性部件表面上 。石英消耗性部件之 南姓刻速率傾向於造 〇 室具有消耗性部件其 在接受處理的晶圓面 也需要可用於高密度 溫度變化同時防止對 高银刻对性的電衆約 而滿足此等需求。須 製程、系統、元件或 括一靜電夾頭用以夾 度蝕刻耐性，對污染 性部件包括一腔室内 環繞該靜電夾頭。消
O:\60\60561.ptc 第9頁 簠號 曰 五、發明說明（4) —_ 耗性部件也包括一内襯支 壁及上延伸部。撓性壁係配=f，其具有下延伸部、撓性 面，内襯支持件撓性壁與 f咸可環繞腔室内襯壁之外表 之下延伸部配置成可與腔^ =内襯壁隔開。但内襯支持件 觸。此外，-擋板環為消：：，下支持區段直接作熱接 裝及^腔室内襯及内襯支 j件之一部份，配置成可組 漿屏環繞靜電夾頭。加埶装作熱接觸。擋板環界定一電 伸部，用以熱傳導來自g :熱連結至内襯支持件之上延 板環。也包括外支持件，苴，件之溫度至腔室内襯及擋 偶聯至腔室頂板。因此^ =二連結至冷卻環，冷卻環係 可對腔室内襯提供精密、、Γ i持件及冷卻環連同澆鑄加熱器 移，因而較佳可以如同:因此精密溫控可防止溫度漂 一片晶圓。 片晶圓的相同溫度條件蝕刻第 最佳具體例中，消红 由選自碳化矽（s i c )，包括腔室内襯及擔板環完全 氮化鄉⑽）材料製)氮化石夕（Si3N4)，碳化侧（⑹^或王 2Ϊ: —旦暴露ίΐί2ΐ中一種材料。藉此方式 :部件包括-腔室内J ί J 件之電漿蝕刻腔室，消耗 蝕刻腔室中心。内襯 ς有下支持區段及筒形壁環.繞 ?ΐΐίί至腔室内概：ΐΐίί環繞腔室内襯。内襯支， ι括複數長槽及將内:士持區段。内襯支持件進一 中，腔室内襯係由一 j持件劃分為複數指。較 (Sic)材料’氮化‘Γ:广該材料係選自㈡ 4)材科，碳化硼（匕C)材料及氮化
O:\60\60561.ptc 第10頁 460972 案號 88116512
五、發明說明（5) 硼（BN )材料；以及内襯支持件係由鋁村料製成。 又另一具體例中’揭示一種使用消耗性部 漿蝕刻腔室之方法。該方法包括使用一種腔6 =辱密度電 一種材料製成，該材料係選自碳化矽（s i c ) S内概其係由 (sidj材料，碳化硼（B/)材料及氮化侧（B = ’氮化矽 内襯有一壁包圍腔室之電漿區及下支持件區;何料。腔室 包括使用銘内襯支持件選擇性具有下延;又二該方法可 延伸部’其中複數長槽係設置於内襯# :、撓性壁及上 延伸部，因而使内襯支持件可於升溫時=2 性壁及下 性包括使用碳化石夕（SiC)、氮化，方法選擇 J/或上” (BN)製成的擒板環。魏長槽上）、 衣來界疋一電敷屏。該方法包 又置於擋板 板環之熱路徑對腔室内襯作溫度J制。穿内襯支持件及擋 根據本發明之一且體例 — 襯及一内襯立拉杜一電浆處理腔室包括一腔室内 腔室内襯之外表面，該撓性m 2:ϊ壁配置成環繞 於選擇性内襯控溫目的乂襯之壁隔開。用 =而熱傳導來自内襯支持：：：。；至内襯支持件’ 内襯支持ίί有，=襯較佳包含陶究材料。 將内襯支持件劃分=滿=f。例如撓性壁包括長槽，長槽( 力’及/或内襯支捭半指，複數指使撓性壁可吸收熱應 支持區段。若有Λ件之_7延伸部可固定至腔室内襯之下 作熱接觸’該擋板ί可；與；2襯及内襯支持件 於界足一電漿屏環繞位在腔室中
O:\60\60561.ptc 第11頁 ^號 88Π^12
4 6 〇9 7 2 五、發明說明（6) 部的靜電夾頭。腔室内襯及/或擋板環較佳由碳化石夕 (SiC)、氮化矽（si3N4)、碳化硼（b4C)及氮化 或多種材料製成。 T之一 電，處理腔室包括多種特點。舉例言之腔室内襯具 電，率，配置成可提供射頻路徑接地。若有所雷 分：板可設於靜電夹頭及/或基座支持、3 氣體分布板、聚焦環及/或基座較佳由碳化 Ά、/化石夕⑻，4)、碳化雜4C)及氮化蝴⑽）中之 製成。電漿可於腔室藉射頻能源產生， 耦合射頻能量通過氣體分布&，及於腔室產生7 處；：Ϊ;，。例如腔室可刻：；可用於電紫、 結至内襯持件包括外支持件熱連 上的水冷式頂板。内襯支^杜11持件熱接觸架設於腔室 複數指於内襯= 部具有複數長槽其界定 件’其可加熱内襯支J J : z J15環包括電阻加熱元 制。 符件因而可對腔室内襯溫度作溫度控 根據本發明之另一 理腔室處理，該腔且，例，一半導體基板係於一電漿處Γ 襯支持件包括撓性壁内襯及一内襯支持件，内 壁係與腔室内襯壁隔=置^可環繞腔室内襯外表面’撓性 部’基板之暴露面以二密；體晶圓移送至腔室内 q在度電漿處理。腔室内襯較佳為陶
O:\60\60561,ptc 第12頁 4 6 097 2 _案號 88116512_年月日____ 五、發明說明（7) 瓷材料，内襯支持件較佳包括一外支持件伸展於内襯支持 件與腔室之控溫部件間，外支持件之維度可減少於一批半 導體晶圓循序處理過程中腔室内襯之溫度漂移。晶圓處理 過程中，陶瓷内襯較佳由腔室去除，於處理預定數目之半 導體晶圓後使用另一陶瓷内襯替代。進一步腔室内襯包括 晶圓入口部，可使晶圓送入腔室内部。 其它本發明之方面及優點由後文詳細說明連同附圖將顯 然易明，附圖係舉例說明本發明之原理。 圖式之簡單說明 藉由後文詳細說明連同附圖將容易了解本發明。為了輔 助說明，類似的參考編號標示類似的結構元件。 圖1顯示根據本發明之一具體例之高密度電漿蝕刻腔 室； 圖2 A至2 C說明根據本發明之擋板環之進一步細節； 圖3 A顯示根據本發明之一具體例之内襯支持件剖面圖之 進一步細節； 圖3B顯示根據本發明之一具體例由圖3A之剖面A-A所取 内襯支持件之側視圖； 圖3 C說明根據本發明之一具體例，當内襯支持件接受溫 度應力時之撓性； 圖4說明根據本發明之一具體例腔室内襯如何組裝内襯 支持件； 圖5 A顯示根據本發明之一具體例組裝的腔室内襯、内襯 支持件及擋板環之部分刳面圖； 圖5 B顯示根據本發明之一具體例之外支持件之側視圖；
O:\60\60561.ptc 第13頁 460972 案號 88116512 _η 曰 修正 五、發明說明（8) 圖6說明根據本發明之一具體例之腔室内襯、擋板環及 内襯支持件之三度空間組裝視圖； 圖7說明根據本發明之一具體例之腔室内襯、擋板環及 内襯支持件之另一幅三度空間組裝視圖；以及 圖8顯示根據本發明之一具體例圖1之高密度電漿蝕刻腔 室之部分分解視圖。 主要元件符號表 100 電 漿 4k 刻腔室 102 腔 室 殼 體 104 晶 圓 106 靜 電 夾 頭 108 下 電 極 110 背 側 冷 卻 環 112 基 座 114 聚 焦 環 116 鋁 氧 環 118 鋁 基 座 120 氣 體 分 布板 120a 槽 道 121 冷 卻 環 122 陶 瓷 窗 123’ 外 支 持 件1 3 1之 外侧表 面 124 頂 板 12 4a 頂 板1 2 4之孔 126 進 氣 口 127 射 頻 阻 抗 匹配 系 統 128 射 頻 線 圈系統 129 加 熱 器 功 率系 統 130 腔 室 内 襯 131 外 支 持 件 131a’ 間 隔 器 131b 間 隔 器 環 132 擋 板 環 132a 内 環 132b 齒 132c 空 間 133 與Y軸之分隔 134 内 襯 支 持 件 134a 上 延 伸 部 134b 撓 性 壁 134c 下 延 伸 部 1 34d 内 襯 支 持 件延 伸 部
O:\60\60561.ptc 第14頁 4 6 09 7 2 案號 88116S19_ 五、發明說明（9) 140 142 150 152 曰 修正 導熱交界面 螺絲 螺絲 加熱器 1 4 1 功率連結 144 螺絲孔 j 5 (j， 長槽 與Π34Λ之隔開空間 160 埠口 C1 導熱交界面 16 1 3\ 162 貫穿孔 孔 176 下延伸邻. 7〇 壁134b之厚度 m 腔室内襯高4;與二延伸部134a間的分隔 〇度 179 腔室内襯直徑 本發明接供一 $ 電漿约束部件(：即夕耗種材, = 染性、高蝕刻耐性 它例中並未說明眾所周“製ί ^ :::施本發明。其 本發明。 作業以免不必要的模糊化 本”之電毁約束部件較佳 壞，氣體分布板，聚隹^腔至内襯，擋板 ::式；Λ等部件較佳配置成大致不ί以ί電驅動物 佳由對製造於晶圓上f ‘ ;。電毁約束部件較( 例如石夕（SU，碳（c)，=素組成的材料製成， J ^ ^ ( ^ ^ J( 〇)^ ^ ^ ^ 處理氣體。然後揮發性產物使用真空幫浦由=
460972 月 ----案號 88〗1RFi1?, 曰 修正 五、發明說明（10) 會於晶圓上造成污染。較 係於電漿蝕刻腔室内部，:具體例中，其中電漿約束部件 性，而可延長部件壽命。此等部件對蝕刻氣體具較高耐 本發明之電漿約束部件 化矽（Sic)，氮化矽（Si N佳由一或夕種材料製成例如碳 此等材料皆具有高蝕刻3耐义’，1化爛九(J:C)及氮化硼(BN)。 產物之期望特徵。最佳I # 万乐性兀*素及揮發性蝕刻 消耗性部件）係由固成，Υ約束部=也:作 的晶圓之金屬及/或粒子污_I^ 2 3減少接受處理 好接地路徑電漿時呈現射頻電流之良， 之電感L f Γ匕12 ° 1以許可射頻功率經由氣體分布板 刻因而變I 1ΐ刖述，碳化矽也以比電漿更缓慢的速率蝕 J因而變成具有成本效益的消耗性部件。 學石夕之=度高，故可減少碳化石夕藉電漿作化 而降ί i i:曰曰圓污！。此外，#由降低電漿電位以及因 喊+ h至任何非碳化矽表面的碰撞能，接地碳化矽可 的ί喂i物其它表面的濺散。碳化矽組件也提供極為穩定 &叮^々’故蝕刻結果於個別腔室内部以及各腔室間較 ί&再現。對於使用電漿約束部件可減少高密度電漿 g n q /ϋ 1額外資訊，可參考共同讓與的美國專利申請案（ 一 ，一9 0 2號，中請0 1 9 9 8年3月31 θ ，名稱「電数處 办ΐ f污染防治方法及裝置」。該案併述於此以供參 号。現在_將參照圖1至8說明本發明之各個具體例。 圖1顯不根據本發明之一具體例之高密度電漿蝕刻腔室
O:\60\6056i-.ptc 第16頁 460972 案號 五、發明說明（11) 100。腔室殼體102顯示容細 其可接受電漿银刻作業m二f板例如石夕晶圓104， 密度電渡操作其係配置成中，電漿操作較佳為高 上之材料例如石夕氧化物成可能形成於晶圓104表面 /立方厘米之電幻電漿俜列如密度約…1-1。12離子 中建立。胪宕屦七於氅托耳至約40毫托耳而於腔室 持。 ㊉係由腔室底部之適當真空幫浦維 ―方支ί:靜電失頭106上。於靜電失頭106下 2背側冷卻環110用以控制靜電夾頭, 隹产ϋ 6係由基座112及環繞晶圓104之聚 .、、、衣11 4約束。本發明之一具體例中，基座〗丨2及 ίί4η佳旯、由f種選1下述組群之材料製成包括（a) ΐ化石夕 R夂）’ii氮i匕石夕（Sl3N4)，（C)碳化·(β4(：)或（d)氮化硼 (Μ)。最佳具體例選用氮化矽作為基座112及聚焦 4 料0 根據一具體例，絕緣鋁氧環1 1 6位於鋁基座u 8及下電極 108與碳化矽基座112間。腔室内襯13〇較佳為筒形内襯而 可附著於擋板環132。擋板環132概略包括一内環132&其可 與腔室内襯130做良好電接觸以及良好熱接觸。擋板環^之 也有整合一體之齒132b陣列，將參照圖2A至2C說曰明其進—、 於晶圓1 0 4上方為氣體分布板（GDP ) 1 2 0其係作為喷淋頭 來釋放蝕刻氣體化學品至處理腔室。於氣體分布板丨2〇上 方有一陶瓷窗122。於陶瓷窗122上方為射頻線圈系統ι28
O:\60\60561.ptc 第17頁 4 6 0972 Λ 曰 修正 案號881】6512 五、發明說明（12) (亦即射頻天線），其用於將頂射龆#农你* "0。射頻線圈128較佳透過冷卻槽道冷；應t應器腔f 於將處理氣體進給入槽道，槽=說界明進氣埠口126用 體分布板i 2 "曰1。有關處理腔室、之係進界一疋步於二究可窗以二-9100?«電t #刻反應器，得自研究公司， 考 f =阻抗匹配系統127配置成可架設於 弗 f $頻線圈128做適當接觸因而控制功率的輸送它 j器控制參數。如前述，陶瓷窗122設計成可盥架設於 K密24AV:/分布板接觸。頂板124界定介、於大氣壓 ，被度電紫蝕刻腔室100内部所需真空條件間的交界， 如業界人士顯然易知，經由設置適當 2室殼體m、請24、氣體分布‘數、目之以f 射：匹配系統127之交界面可建立預定壓力交二12及 可精：i Π1』4-也設置於高密度電漿蝕刻腔室100内部而 太且二移轉預定溫度至腔室内襯130及擋板環。 以另ΐ t i襯支持件134係由銘製成俾便有助於撓性 神辟^/t導”、、率。内襯支持件134包括上延伸部13“，撓 . ’了延伸部1 34c及内襯支持件延伸部134d 〇下延 ，134c顯不組裳成與腔室内襯13〇及擋板環132作直接熱 f f。本具體例中，撓性壁134b略與腔室内襯130隔扁。〔 ^ Ϊ器140可牢固固定成與内襯支持件1 34之上延伸部134a ^接熱接觸。為了供電給加熱器丨4 〇及控制加熱器，功 二，結器142用於耦合至加熱器功率系統i 29。因此内襯支 、極為適合控制溫度’溫度可移轉至腔室内襯130及擋
0:\60\6G561.Dtc 第18頁 460972 ___案號 88116512 ---------^____^ 日_j|v£._______ 五、發明說明（13) 板環132而未造成（較為脆性的）腔室内襯130或擋板環132 的損傷。 又顯示外支持件1 3 1，其係熱連結至内襯支持件1 3 4之下 延伸部1 3 4 c。外支持件也熱耦合至頂板丨2 4，其係設計成 可接納冷卻環1 2 1 *如後文參照圖5A及5]8說明進一步細 節’外支持件1 3 1其用於晶圓處理作業（例如蝕刻）達成腔 室内襯130的精密控溫。外支持件131及冷卻環121提供的 精密控溫可優異地輔助防止腔室内襯溫度以比較内襯輻射 熱量至周圍環境更快的速度漸進向上升（由於電漿能之 故）。 如前述，腔室内襯丨30及擋板環132較佳由純碳化矽材， 製外’氣體分布板120、聚焦環114及基座112也可 由純氮，矽或奴化矽材料或至少由碳化矽塗裝材 接受處理的晶圓上之裝’料材料僅由對 碳(…氣⑻或氧，該等元素與形==、 產物。如此當約束電漿的内表面產生，^，蝕刻 撞時，將混合過量蝕刻氣體，常見由腔除 又首到^碰 件)產生的產物為揮發性，故此等；亦即上耗性部 造成污染，也不會止於栌人沈穑於、、& 會止於日日圓φ上（ 部。 於"入入/尤積於*耗性部件的聚合物内 ，2A，2C說明根據本發明之一具體 、 園所不’擋板王衣1 32係作為電漿屏，用於
O:\60\60561.ptc 第19頁
體及副產物通過至連結於腔室丨Ο 2底部的真办 示，擋板環132具有齒132b陣列，齒輔助維&電漿於腔 102之頂半，此處（耗材）之碳化矽表面大致 ^將 圓104上。擋板環132也有一内環132a ,发田限電漿於日日 13。做良好熱接觸。有内以323其用於與腔室内襯 圖2B為一對齒丨32b之三度空間視圖。—般 ，* 132c提供的開放區配置成開放區百分比維持於^ 圍俾便提供氣體及副產物由腔室丨〇2泵送出' 為工，空間132c，如圖2C所示，固體碳的化足:材通料％ 經塗布的碳化矽材料）須經機製因而維持至少1 5戋以上之 適當，橫士。本範例配置中，空間132(；寬度較佳ς定為約 〇· 3时，南度設定為約〇.28吋。因此較佳尺寸提供縱橫比 約 2 . 0。 於本2 0 0毫米晶圓腔室具體例中’擋板環132之内徑:（ID) §史疋為約1 0 . 7 5吋，故於圖1所示之基座丨丨2間提供約丨/ j 6 吋的餘隙。但内徑（I D )當然也可更大，隨接受處理的晶圓 大小而定。舉例言之，對3〇〇毫米晶圓而言，内徑可高達 約1 4对。 替代具體例中，擋板環132可製造成齒132b係以孔卓長 槽陣列替代。當製造孔或長槽陣列來替代齒丨3 2 b時，仍然 希望維持開放區（亦即通道）達約5〇%至7〇% ^擋板環13会也（ 有複數螺絲孔1 5 0其設計於外環1 3 2a周圍。如圖1所示，螺 絲孔1 5 〇配置成可接納適當螺絲，其辅助擋板環丨3 2互連至 腔至内襯130及内襯支持件134。其它扣件例如夾具也適 用，只要可提供所需接觸力許可充分傳熱即可。
O:\60\60561.-Pt 第20頁 460972 月 tt 號881〗沾 五 、發明說明（15) 圖3 A顯示根據本發明之具體例之内襯支持件1 3 4的細節 剖面圖。如前述，内襯支持件丨34具有撓性壁丨34b，撓性 壁係配置成當加熱器14〇加熱至預定程度時可響應熱變形 而彎曲、。較佳撓性壁丨3 4b為筒形且開槽具有多指。如前 ，二内襯支持件較佳為鋁材料製成，當加熱器1 4 〇外加預 定溫度時’銘具有良好導熱率也可提供良好彎折性。由於 下延伸部134c係螺接於腔室内襯丨34及擋板環丨32，下延伸 部134c保持定位’而上延伸部1343係耦合至加熱器14〇於 導熱交界面1 4 1 ，如圖3 C所示可向外彎折。 加熱器1 4 0較佳使用適當數目螺絲丨4 4牢固固定於上延伸 部1 34a俾便確保導熱交界面丨4 1可保持環繞上延伸部 134a。較佳具體例中’螺絲144可以每平方寸約丨，〇〇〇.镑的 壓力維持加熱器140接觸上延伸部i34a。 ，咼密度電漿蝕刻腔室丨〇 0配置成處理8吋晶圓（亦即2 〇 〇 毫米晶圓）時，内襯支持件134之内徑為約14. 5吋。撓: 13 4b厚度170為約1/16吋至約3/32吋。1/16吋維度較隹用 於至多約3 0 0 °C之處理溫度範圍，而3 / 3 2对維度可 理溫度高達約1〇〇〇 t：之腔室。 卞又用於處 I延伸部134c與上延伸部i34a間的分隔176隨腔室高择 佳設定為約2.5吋。但分隔176愈大，則内襯支持^ 134的熱阻愈高。因此分隔176維持夠小，使内襯支持株2 於溫度到達3°°。°或以上時不會變得應力過大上 34a之厚度172例如較佳設定為約9/1"，而下t 伸=卩1 3 4 c之厚度例如設定於約5 / 8吋。 ^ 圖3B顯示根據本發明之一具體例内襯支持件i34由圖w
460972
銮號 88U_6512 五、發明說明（16) 之剖面A-A所取侧視圖。為了輔助内襯杜 長槽152於内襯支持件134之側邊界定多持件1 1折， 垂直延伸貫穿撓性壁134b及下延伸部扣。長槽152係 134較佳為筒形單元，故長槽152間：4心必；内件 設定為約15度。但實際長槽152間之長 佳
内襯支持件134之直徑及預定撓性程度^ :所J可J 絲孔1 5 0界定於下延伸部丨3 4 c。 變如所不，螺 為了舉例說明内襯支持件134提供 _ 襯支持件由Y軸（相對於水平χ轴）向/拙撓/去，圖3C顯不内 某些例中，分隔可高達伸f達成分f 33。„ 1^4較佳可忍受加諸内襯支持件二：：: 同時隔離撓性較小的腔室内襯芬之&銘材枓上的熱應力， 形應力。 至内襯130及擋板環132避免溫度變 圖4舉例說明根據本發明一· 内襯支持件134組裝。本具體例;：體^室内襯13Q如何與 化矽製成時，可接供古步―敕^中虽腔室内襯130係由碳 極1 08 (底電極^。二51 t =射頻回路接地用於供:電電 點。進得絕佳處理重複再現性的優 =表面的離子撞擊能降低，可減少化 此外，$ # 於寬廣範；室料例如碳化…阻卓可 於腔室内襯130及擋板環132_，碳化石夕修改成提
麵 O:\60\6056l.ptc 第22頁 460972 修正 曰 案號 88116512 五、發明說明（17) 供低電阻率，有助於射頻功率的良好導電接 — 面，當該部件由射頻功率電感耦合時需 匕方 少該部件的功率散逸。如此高電阻$ : ^阻率俾便減 分布板（GDP) 12〇。 口電阻旱妷化矽較佳用於氣體 如所示’螺絲孔1 5 0配置成於下支梏 1 3 0，然後穿入内襯支持件1 34。通當你又田、s批至内觀 互連腔室内襯130與内襯支持件134 界面156。藉此方式，經由内襯支持件= 通至腔室内襯130及擋板環132。 ”、 “、、連 本較佳具體例中，内襯支持件丨34較佳與 開空間154。空間154較佳設定於約1/16與。至内襯130隔,, 合所需’原因為如參照圖3 C所述，内1襯6支于持=隔配通常 成撓性-折。用於2 0 0毫米晶圓腔室，腔室夺内件丄係置_ 179為約14吋。腔室内襯130厚度於本具體例較佳設定2 0. 1叶至約0. 3叶及最佳約〇. 2叶。⑮室内觀二 '為 約3吋至約1 2吋及最佳約5吋。 门度1 7 7例如為 也顯示外支持件131 ，其熱連結至内襯支 下 伸部134c。較佳外支持件與撓性壁1341)隔開 阻塞地彎折。外支持件131外側具有上伸展壁，且大矣致無 1 细23二配ΐίί兌板用 124作良好熱接觸。如此如圖5:顯Ϊ其 細即，冷部環121用於控制腔室之腔室内襯13〇及 丁 / 曰曰 室内襯13〇溫度可由不含電紫條件至持續條口控1，腔 小於—”。。〇範圍内…第一片晶圓可以/同條最〜維持於 圓以相同腔室内襯1 3 〇溫度蝕刻，偏差係於± i 〇 t以片 * ί ίΐ O:\60\60561_ptc 第23頁 修正_ 圖5 A顯不根據本發明之—具體例組裝的腔室内襯丨3 ο、 内襯支持件134及擋板環132之部分剖面圖。如所示，腔室 内襯130及内襯支持件134如前述組裝成獲得良好導熱‘交界 面 1 5 6 〇 如前述，外支持件1 3 1透過多根螺絲丨3 5熱連結下延伸部 _3 4 c。最佳具體例中，外支持件丨31具有撓性壁丨3丨&，顯 示為熱連結至頂板124。外支持件131之側視圖也示於圖 5B ’說明利用多個長槽丨3丨c隔開的多根指丨3丨d如何輔助提 八需，的撓性至撓性壁13la。頂板124進一步配置成可接 納冷部環121於頂板124頂唇。當然其它外加冷卻環121或 它型冷卻系統至頂板1 24的配置也可使用。 本具體例中，併用加熱器丨4 〇及冷卻環i 2 i可將溫度精密 ，制於狹t溫度範圍。例如腔室内襯130典型於高溫却200 S t以i ΐ ϋ她熱主要係經由輕射損失至外部。當引發電 毅時，電锻藉離子撞擊將更大量熱傾卸至腔室内襯13〇 ^ 〒法如同由電漿獲得熱的速度般快速將 ί*，，，、ί至、ί产，故内襯溫度隨時間的經過緩慢升高。如此 ‘：耦口 ϊ i: 3 21的外支持件131適合消除腔室内襯的熱 漂移。本具體例中，熱量由内襯支 支 件m可藉由調整夕卜支持件131之剖^長ϋ。因^•可 做此項調整而控制由内输i 4* /4* 1。il 失路徑。 由内襯支持糊至溫控頂板124的熱損(
只=7不’A腔了至素内:ί30也提供與擋板環132的良好導熱交 室内襯13。及内襯支持件134使用多根螺絲二板牢固固定J
4 6 09 7 2 修正
_ 案號 88116512 五、發明說明（19) 一起。較佳螺絲1 5 0 ’經由間隔器環1 3丨b嵌合，間隔器環 接接觸擋板環132的内環132a、間隔器131a，及腔室 I 130。 n m 間隔器環131b及間隔器131a,較佳為鋁製，提供良 =外加壓力至螺絲150,及擋板環132及腔室内襯13〇的脆 面。換吕之，因擋板環丨3 2較佳為陶瓷，使用螺絲直 外加過大力至擋板環將造成擋板環或腔室内襯13〇的 痕。一旦螺絲150’牢固固定整個腔室，腔室内 支持件(亦即消耗性部件)方便用於；i之襯高/板環 :钱：巧00。如用於此處，此等部件稱作消耗電 聚的部件時’㈣部件具有較長壽命故具有較以 當需要更換時，此等部件方便以替代 用快速倒落的套件組更換卜因内 丄更=即， 觸高密度電聚，故不會如腔室内襯丨j = 未十成接 麻缸。如μ·如.个賞如胜至鬥概130及擋板環132般快速 磨耗。如此内襯支持件丨34可由磨耗版^迷 離線清潔並供再声祛田七拗盎、 為耗〖生4件移出（可 部件。•腔ΐ ϋ 然後使用替代的消耗性 快速更換消耗性邱杜沾汾婁.可始f =時間轉成低產率’ 圖6說明根據本發明之—具體例腔至卞二H 132及内襯支持件134之三度空内襯I?所擋气環、 支持件1 34之上延伸部丨…$面裝視圖。〜所-，广襯 界定指配置成可響應更有^個長槽152，其 令愿/皿度I叉印f折。晶圓進入埠口16〇
O:\_60\6056l.ptc 第25頁 圖7顯示組裝後腔室内襯13〇、内襯支持件134及擋板環 j 1之另一幅三度空間視圖。由本視圖顯示將晶圓送至靜 ，1〇6之埠口B0細節。也顯示擋板環m之齒i32b。 示。32b緊鄰基座112而隔開電漿與腔室下部，如圖 4 6 09 72 ---案號88116512_年月日 铬JL_— 五、發明說明（20) 係界定於腔室内襯1 3 〇壁而使晶圓可進出腔室丨〇 〇。典型晶 圓較佳使用機械手臂送進腔室内部，機械手臂須部份嵌合 於琿口160，並將晶圓釋放於靜電夾頭1〇6上。故埠口 16〇 須夠大可容納晶圓及機器手臂，同時也須夠小以免破壞晶 圓上的電漿侧錄（profile)。如圖7所示，具有長槽呈蟑口 1 6 0形狀的插件附接於内襯外側。類似其它消耗性部件， 插件可由SiC，Si3N4，B4C及/或BN製成。 内襯支持件134較佳也包括貫穿孔162，貫穿孔也界定於 腔室内襯130。貫穿孔丨62包括孔用於探測處理過程中腔室 内部，力’以及用於光學偵測特定處理終點。進一步顯示 其=蜻為多個孔1 6 1用於容納螺絲丨4 4而將加熱器丨4 〇向下 固定於内襯支持件134的上延伸部134a。 室發明之一具體例圖1之高密度電敷姓亥“ 132 η* ΐ刀/刀解圖。本圖顯示間隔器環131b用於檔板環 13“ I；器4 何外加於内襯支持件134之頂延伸部 襯支持件134作良好熱接田觸，、盗104安為固定時’將與内 也顯示功率連結142，其通過頂板124之孔12“。頂板
4 6 0972 案號8S1〗65J2 五、發明說明（21) 124可接納氣體分布板120。氣體分布板12〇有槽道12〇a 將進氣口 126進給的處理氣體導入腔室1〇〇内部。雖鈇 示於本例，但陶瓷窗122可降至氣體分布板12〇頂上了 •省 本發明之較佳具體例中，高密度電漿蝕刻腔室1〇〇特 適合蝕刻氧化矽材料例如熱生長二氧化矽（Si〇2)，TE〇s， PSG ’BPSG，USG (未攙雜旋塗玻璃），LT〇等，同時減少 僅供舉例說明之用，為了於腔室100達導 到南密度電漿條件，腔室内壓較佳 耳，射頻線圏128 (亦即頂雷炻彳鈐|% 耄托 4 0 0瓦及最佳約1，丄二頂底\極=8佳二定二約25GG瓦至約 至約m瓦及最佳約u _ ί電：1 二备持”25°。瓦, 中，處理氣體如chf3，C2HF及度氧化物银刻過程 的蝕刻特點。 5及/或GF6被引進腔室產生預定 !30^ «Hi ^2： 通常對正在製造於晶圓mi:各、;晨之二料 刻晶圓1 0 4表面產生的握璐 層…〇 換吕之’由蝕 能碰撞（亦即濺散）時產4 刻產物類似當耗材以電漿 果，由耗材離子碰j產堂發性產物。至於較佳結 餘刻產物。 ’發性產物將結合正常揮發性 如此有助於經由使用連結 100内區去除合併揮發性 腔至的真空幫浦而由腔室（ 發性產物易由腔室處理區去。由於事實上來自耗材的揮 染物會干擾製造於B曰圄^/主牙、’故大致極少微粒及金屬污 較佳具體例說明本^明 面的裝置。雖然已經就若干 赞月’但須了解業界人士研讀前文說明
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Claims (1)

  1. 460972
    _ 案號 88116512 六、申請專利範圍 1. 一種電漿處理腔室，1 件，内襯支持件包括一掉有—腔室内襯及一内襯支持 面，撓性壁係與腔室内栩辟配置成環繞腔室内襯外表 2·如申請專利範固；Γ項壁二開： 含一加熱器熱連結至内输φ 漿處理腔室，其進一步包 持件之熱量至腔室内概。 、件’故可熱傳導來自内襯支 3. 如申請專利範園第1項之 支持件係由撓性鋁材料出水處理腔室，其中該内襯 料。 成’及該腔室内襯包含陶瓷材 其中該撓性 其可使撓性壁 4. 如申請專利範圍第3項 壁包括長槽其將内襯支捭杜查，電/κ處理腔室 吸收熱應力。 又持件劃分為多根指， 5 .如申請專利範圍第4項 持件之下延伸部係固定於 ^電，灸處理腔室’其中内襯支 6 .如申請專利範圍第1 ^項至内襯的下支持區段。 含一擋板環與腔室内概及之電漿處理腔室，其進一步包 界定一電漿屏環繞仇在腔^概支持件作熱接觸，該擋板環 7. 如申請專利範圍第6至中部的靜電夾頭。 環係由選自碳化矽（su)、f電毅處理腔室，其中該擋板 氮化领（BN)中之一或吝絲_化石夕（SH)、碳化硼（.B4C)及 其中該腔室 碳化硼（B4C) 8. 如申請專利範圍；i種材料製成。 内襯係由選自碳化矽（s i c^之電漿處理腔室 及氮化硼（BN)中之—或夕）、氮化矽（SigNJ 9 ·如申請專利範圍第〗夕種材料製成。 、之電聚處理腔室，其中該腔室
    O:\60\60561.ptc 第30頁 4 6 09 72
    案號 88116512____ n 六、申請專利範修正 _ 内襯具有低電阻率且配置成可提供 1 0.如申請專利範圍第丨項之電^ ^頻路徑接地 括一氣體分布板界定於一靜電夹頭 理腔至’其進一步包 有高電阻率。 上方’該氣體分布板具 11. 如申請專利範圍第10項之電 — 體分布板係由選自碳化石夕（Sic)、 疼理腔至’其申該氣 (B4C)及氮化硼（BN)中之一或容接u化矽（Si3N4)、碳化硼 其進一步包 '其中該聚 1 N 4 )、礙化 12. 如申請專利範圍第1頂齋種將材料製成。 合一哎隹環:第 電聚處理腔室， 1 3 .如申請專利範圍第丨2 電夾頭。 …、衣及基座係由選自碳化矽（s丨c)、 硼（Ββ)及氮化硼（BN)中之一或多種材夕( 14·如，請專利範圍第1 $之電理^室 含聚焦環、基座及/或氣體分布 ’其進一步包 碳化卿)m:二义:d、 於腔室產生高密度J漿。亂體分布板電感麵合射頻能，及 1 6 .如申請專利範圍第1 能源包含平面天線。 貝之電漿處理腔至，其中該射頻 •t ^ .址如+請專利範圍第1項之雷骚處If Β*会^ 支持件進一步包括一外f ^電桌處理腔至，其中該内襯 伸部，該外支捭 f持件熱連結至内襯支持件之下延 支持件係與架設於腔室之—片水冷式頂板作熱
    C:\60\60561.ptc
    第31頁 4 6 0972 · _案號88116512_年月曰 修正_ 六、申請專利範圍 接觸。 1 8.如申請專利範圍第1項之電漿處理腔室，其中該腔室 為一電漿蝕刻腔室。 19.如申請專利範圍第1項之電漿處理腔室，其中該内襯 支持件包括一上延伸部，一撓性壁及一下延伸部，其中該 撓性壁及下延伸部具有複數長槽其界定多根指於内襯支持 ’ 件。 2 0.如申請專利範圍第1項之電漿處理腔室，其中一澆鑄 加熱器環係與内襯支持件作熱接觸，該加熱器環包括一電 阻加熱元件，其可加熱内襯支持件而對腔室内襯溫度作熱,、 控制。 ^ 2 1. —種處理於如申請專利範圍第1項之電漿處理腔室中 之一半導體晶圓之方法，該方法包含下列步驟： 移轉一半導體晶圓進入該腔室，及 以一高密度電漿處理該晶圓之一暴露表面。 2 2.如申請專利範圍第2 1項之處理一半導體晶圓之方 法，更包含藉由循序移轉一批半導體晶圓之每一半導體晶 圓進入該腔室，並以一高密度電漿處理該晶圓之一暴露表 面，而處理一批半導體晶圓，其中在處理期間，該腔室内 襯為一種陶瓷材料，及該内襯支持件包括一外支持件伸展 於該内襯支持件與該腔室之一控溫部件之間，於循序處理广' 該批半導體晶圓期間，該腔室内襯的溫度漂移可減至最 小 。 2 3.如申請專利範圍第2 1項之處理一半導體晶圓之方
    O:\60\60561.ptc 第32頁 460972 _案號 88116512_年月日_i±S._ 六、申請專利範圍 法，更包含處理在該腔室中一預定數目之半導體晶圓，且 在處理該預定數目之半導體晶圓之後，以另一腔室内襯取 代該腔室内襯。 24.如申請專利範圍第1項之電漿處理腔室，其中該腔室 内襯包括晶圓進入埠口 ，其許可將晶圓送入腔室内部。
    O:\60\60561.ptc 第 33 頁
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