TWI397145B - 具有整合均流板及改善之傳導性的下部內襯件 - Google Patents

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Description

具有整合均流板及改善之傳導性的下部內襯件
本發明之實施例大體上係關於一電漿處理腔室，其具有一下部腔室內襯件。
現代的積體電路為複雜的裝置，其在單一晶片上可包含數百萬個部件；不過，對更快、更小的電子裝置之需求總是不停在增加。此需求不僅需要更快的電路，其亦需要各晶片上之更大的電路密度。為了達到更大的電路密度，積體電路部件之特徵結構的最小尺寸或臨界尺寸同樣必須縮小。
縮小積體電路部件之特徵結構的臨界尺寸需要基板各處嚴格的製程均勻性以維持高產量。一與用於製造積體電路之習用電漿蝕刻製程相關的問題在於基板各處之蝕刻速度不均勻。這類不均勻部分可歸因於真空幫浦將蝕刻氣體抽向一設在蝕刻腔室中之排氣埠，並使之遠離基板。由於氣體更容易由腔室最接近排氣埠之區域抽離，蝕刻氣體係吸向排氣埠並遠離基板。這在放置於其中之基板上產生不均勻蝕刻，其可顯著降低所生產積體電路之效能並顯著增加製造成本。
因此，對在積體電路製造期間均勻蝕刻材料層之設備存在有一需求。
在一實施例中，一整合均流板係設置在一電漿處理腔室中。在一實施例中，該整合均流板係配置為保護下部腔室壁免於暴露至電漿，並允許改善的氣流傳導性。在一實施例中，一下部腔室內襯件係由一腔室底部壁舉升，以在該下部腔室內襯件及該底部壁間產生一高傳導性氣室。在一實施例中，該下部腔室內襯件具有一通過其中形成之孔，其配置成將由一與該氣室流體連通之真空幫浦所抽吸的處理氣流均流，其導致均勻的電漿流及位於該電漿處理腔室中之一基板各處之均勻蝕刻。
在本發明之一實施例中，一用於電漿處理之設備包含：一腔室主體；一第一腔室內襯件，其配置在該腔室主體內部；及一第二腔室內襯件，其配置在該腔室主體內部並位於該第一腔室內襯件下方。該第二腔室內襯件係電耦合至該第一腔室內襯件。該第二腔室內襯件相對於該腔室主體之一底表面位於一舉升位置，以致在該第二腔室內襯件及該腔室主體之該底表面間定義一環形氣室。該第二腔室內襯件具有一孔，其通過其中形成，並配置成將由一與該氣室流體連通之真空幫浦所抽吸的處理氣流均流。
在本發明之另一實施例中，一電漿腔室之環形腔室內襯件包含一底部壁；一內部壁，其由該底部壁向上延伸； 及一外部壁，其由該底部壁向上並向外延伸。該環形腔室內襯件具有複數個狹槽，其延伸通過該底部及外部壁。在一實施例中，該狹槽均流該處理氣流。該複數個狹槽係經設置以致至少一狹槽出現在該環形腔室內襯件之各四分之一圓內。
在本發明之另一實施例中，一蝕刻設備包含：一腔室主體；一基板支撐基座，其配置在該腔室主體中；一氣體引入噴氣頭，其配置在該腔室中並與該基板支撐基座相對；及一上部腔室內襯件，其配置在該腔室主體中。該上部腔室內襯件係配置在該腔室主體中，以致該基板支撐基座、該氣體引入噴氣頭、及該第一腔室內襯件至少部分圍繞一處理區域。一環形擋板係耦合至並圍繞該基板支撐基座。一下部腔室內襯件係設置在該環形擋板下方並圍繞該基板支撐基座，其中該下部腔室內襯件包含一底部壁、一內部壁、及一由該底部壁向上並向外傾斜之外部壁。該下部腔室內襯件係配置在該腔室主體內部，以致在該下部腔室內襯件之該底部與外部壁以及該腔室主體之一底部與外部壁間定義一環形氣室。該下部腔室內襯件具有一通過其中的狹槽，以將由一與該氣室流體連通之真空幫浦所抽吸的處理氣流均流。
本發明之實施例大體上包含一電漿處理腔室，其具有一下部腔室內襯件，其中該下部腔室內襯件具有一整合均流板。本發明之不同實施例將在下文關於一蝕刻腔室進行敘述。不過，數種電漿沈積及蝕刻腔室可由此處所揭示之教示得利，尤其是介電質蝕刻腔室，例如，可為如CENTURA® 系統之半導體晶圓處理系統之一部分的ENABLER® 蝕刻腔室、PRODUCER® 蝕刻腔室、eMax® 蝕刻腔室等，上述皆可由加州聖塔克拉拉之應用材料公司購得。吾人預期其他電漿反應器，包含那些來自其他製造商者，可適於由本發明得利。
第1圖為根據本發明之一實施例之蝕刻設備100的概略橫剖面圖。設備100包含腔室主體102，在其中基板104可配置在相對氣體引入噴氣頭108之基座106上。處理氣體可透過噴氣頭108供應給腔室102。處理氣體可透過噴氣頭108由氣源110供應給腔室102。在一實施例中，基座106可以來自功率源130之電流偏壓。在另一實施例中，噴氣頭108可以來自功率源112之電流偏壓。
在處理期間，處理氣體係透過噴氣頭108供應至處理區域128中，在其中為電漿形式之處理氣體繼續由基板104蝕刻材料。電漿不僅可延伸至基板104，而且亦可延伸至腔室壁。可存在有上部內襯件126以保護腔室壁免於電漿。上部內襯件126可保護腔室壁免於暴露至電 漿。此外，上部內襯件126可在欲清潔或取代之處理停機期間移除。
環形擋板116可圍繞基板104及基座106。環形擋板116可延伸接近上部內襯件126並具有複數個狹槽通過其中。擋板116中之狹槽允許欲抽吸之處理氣體通過其中以排空離開處理腔室主體102。狹槽可按尺寸製作以消除或減少通過擋板116之電漿量。
處理氣體亦可在擋板116及上部內襯件126間之區域中圍繞擋板116抽吸。一般說來，大部分電漿係侷限在處理區域128中，但某些電漿可延伸超出擋板116之外部直徑並吸至擋板116下方。下部腔室內襯件120可存在以保護下部腔室壁免於電漿。下部內襯件120可在欲清潔或取代之處理停機期間移除。下部內襯件120可藉由緊固機構124耦合至腔室主體102底部。在一實施例中，緊固機構124可包含一螺栓。在一實施例中，緊固機構124可鑽孔裝埋在下部內襯件120中。
真空幫浦114可排空處理腔室主體102，並因而吸取處理氣體通過擋板116及通過擋板116及上部內襯件126間之區域。下部腔室內襯件120可配置位於相對腔室主體102底部之一舉升位置，以致大氣室122可圍繞腔室主體102之整個周圍存在於下部腔室內襯件120之底表面121及腔室主體102之底表面101間。此外，下部腔室內襯件120可具有向上傾斜之外部壁123，以致氣室122圍繞下部腔室內襯件120之整個周圍在下部腔室內 襯件之外部壁123及腔室主體102之壁103間向上延伸。下部腔室內襯件120可包含複數個孔(在第1圖中未顯示)以將抽吸通過其中之處理氣流均流。適當孔之範例可在第2B及3圖中看到。大氣室122作用以廣佈真空抽吸。在一實施例中，通過下部腔室內襯件120之最大抽吸可在最接近腔室主體102之排氣埠113的區域中實現，其可導致蝕刻電漿在基板104各處之不均勻。在一實施例中，欲進一步促進製程氣體在環形下部腔室內襯件120各處之均勻的真空抽吸，下部腔室內襯件120中之孔的尺寸及定位可如下文關於第2B及3圖所述般安排。
此外，下部腔室內襯件120係電耦合至上部腔室內襯件126，兩者皆為接地。當射頻電漿存在時，尋求接地迴路之射頻電流可沿上部內襯件126及/或下部內襯件120行進，無論哪一個都具有最小電阻路徑。電耦合下部腔室內襯件120至上部腔室內襯件126提供大量表面積給尋求接地路徑之射頻電流。結果，電漿可在腔室100中於基板104上方更為均勻地延伸，導致增加的蝕刻均勻性。
第2A圖為根據本發明之一實施例之下部腔室內襯件200的概略部分橫剖面圖。下部內襯件包含內部壁202，其由底部壁204向上延伸。內部壁202保護基座下方區域使之免於電漿暴露。外部壁206由底部壁204向上傾斜至下部腔室內襯件200之外部周圍。複數個氣體通道 208如第2B及3圖所描繪並如下文所述般延伸遍及且穿過外部壁206及底部壁204。
第2B圖為第2A圖之下部腔室內襯件200之概略底視圖。如第2B圖所示，底部壁204及側壁206中之氣體通道208係在第一四分之一圓210中以寬間隔分開，其中第一四分之一圓210係欲位在鄰接腔室主體102中之排氣埠113處。氣體通道208可在延伸遠離下部腔室內襯件200之第一四分之一圓210的第二四分之一圓220及第三四分之一圓230中相隔更窄。在一實施例中，氣體通道208之間隔可隨著延伸遠離第一四分之一圓210而在第二四分之一圓220及第三四分之一圓230處減少。在另一實施例中，氣體通道可在第二四分之一圓220及第三四分之一圓230各處等間隔。氣體通道208在第四四分之一圓240各處為最窄間隔，其中第四四分之一圓240係欲位在最遠離腔室主體102之排氣埠113處。
第3圖為根據本發明之另一實施例之下部腔室內襯件300的概略底視圖。在此實施例中，細氣體通道307在腔室內襯件300之第一四分之一圓310各處為寬間隔，其中第一四分之一圓310係欲位於鄰接腔室主體102中之排氣埠113處。大於細氣體通道307之中型氣體通道308在延伸遠離第一四分之一圓310的第二四分之一圓320及第三四分之一圓330處間隔更窄地設置。大於中型氣體通道308之大氣體通道309係位在下部腔室內襯件300之第四四分之一圓340各處，其中第四四分之一 圓340係欲位在最遠離腔室主體102之排氣埠113處。大氣體通道309係以細結構肋件分隔。在一實施例中，單一氣體通道309延伸穿過整個第四四分之一圓340。在另一實施例中，第四四分之一圓340係劃分為兩個氣體通道309，在其間具有單一結構肋件341。
藉由配置延伸通過下部腔室內襯件120、200、300的氣體通道208、307至309，以致最遠離腔室100之排氣埠113的區域具有最大開口，而鄰接排氣埠113之區域具有最小面積，來自處理區域128之真空抽吸的均勻性可因而增加。相應地，藉由平均來自處理區域128之真空抽吸，電漿分佈及最終的蝕刻均勻性亦可因而增加。
雖然前文係引導至本發明之實施例，本發明之其他及進一步的實施例可在不偏離其基本範圍之情況下發想，且其範圍係由跟隨之申請專利範圍決定。
100‧‧‧設備
101‧‧‧底表面
102‧‧‧腔室主體
103‧‧‧壁
104‧‧‧基板
106‧‧‧基座
108‧‧‧噴氣頭
110‧‧‧氣源
112‧‧‧功率源
113‧‧‧排氣埠
114‧‧‧真空幫浦
116‧‧‧環形擋板
120‧‧‧下部腔室內襯件
121‧‧‧底表面
122‧‧‧氣室
123‧‧‧傾斜外部壁
124‧‧‧鑽孔裝埋的緊固機構
126‧‧‧上部腔室內襯件
128‧‧‧處理區域
130‧‧‧功率源
200‧‧‧下部腔室內襯件
202‧‧‧內部壁
204‧‧‧底部壁
206‧‧‧外部壁
208‧‧‧氣體通道
210‧‧‧第一四分之一圓
220‧‧‧第二四分之一圓
230‧‧‧第三四分之一圓
240‧‧‧第四四分之一圓
300‧‧‧下部腔室內襯件
307‧‧‧細氣體通道
308‧‧‧中型氣體通道
309‧‧‧大型氣體通道
310‧‧‧第一四分之一圓
320‧‧‧第二四分之一圓
330‧‧‧第三四分之一圓
340‧‧‧第四四分之一圓
341‧‧‧單一結構肋件
因此，為了可以詳細理解本發明的以上所述特徵，下面將參照附圖中示出的實施例，對本發明的以上簡要敍述進行更具體的描述。然而，應該注意，附圖中只示出了本發明典型的實施例，因此不能認為其是對本發明範圍的限定，本發明可以允許其他等同的有效實施例。
第1圖為根據本發明之一實施例之蝕刻設備的概略橫剖面圖。
第2A圖為根據本發明之一實施例之具有整合均流板之下部腔室內襯件的部分概略橫剖面圖。
第2B圖為第2A圖之腔室內襯件的概略底視圖。
第3圖為本發明之下部腔室內襯件之另一實施例的概略底視圖。
100‧‧‧設備
101‧‧‧底表面
102‧‧‧腔室主體
103‧‧‧壁
104‧‧‧基板
106‧‧‧基座
108‧‧‧噴氣頭
110‧‧‧氣源
112‧‧‧功率源
113‧‧‧排氣埠
114‧‧‧真空幫浦
116‧‧‧環形擋板
120‧‧‧下部腔室內襯件
121‧‧‧底表面
122‧‧‧氣室
123‧‧‧傾斜外部壁
124‧‧‧鑽孔裝埋的緊固機構
126‧‧‧上部腔室內襯件
128‧‧‧處理區域
130‧‧‧功率源

Claims (14)

  1. 一種電漿處理設備，其包含：一腔室主體；一第一腔室內襯件，其配置在該腔室主體內部；及一第二腔室內襯件，其配置在該腔室主體內部，並位於該第一腔室內襯件下方，且電氣耦合至該第一腔室內襯件；其中該第二腔室內襯件包含：一底部壁；及一外部壁，其由該底部壁向上且向外傾斜，其中複數個孔係配置通過該底部壁及該外部壁，其中該等孔之至少一者延伸通過該底部壁及該外部壁兩者，且其中該第二腔室內襯件相對於該腔室主體之一底表面而位於一舉升位置，使得在該第二腔室內襯件及該腔室主體之該底表面之間定義一環形氣室。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該第二腔室內襯件進一步包含：一內部壁，其由該底部壁向上延伸。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之設備，其中該環形氣室之一第一部分係定義在該第二腔室內襯件之該底部壁及該腔室主體之該底表面之間。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之設備，其中該環形氣室之一第二部分係定義在該第二腔室內襯件之該外部壁及該腔室主體之一壁之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中在該第二腔室內襯件之各四分之一圓中係存在至少一孔。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之設備，其中在該第二腔室內襯件之一第一四分之一圓中係存在比一相對四分之一圓更少的孔。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之設備，其中該第二腔室內襯件之該第一四分之一圓係位在鄰接該腔室主體內部之一排氣埠處。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之設備，其中在該第二腔室內襯件之一第一四分之一圓中係存在比一相對四分之一圓更小的孔。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之設備，其中該第二腔室內襯件之該第一四分之一圓係位在鄰接該腔室主體內部之一排氣埠處。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該複數個孔係狹槽。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之設備，其中該第二腔室內襯件之一四分之一圓具有比其他三個四分之一圓更少的狹槽。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之設備，其中該第二腔室內襯件之一四分之一圓具有比其他三個四分之一圓更大量的狹槽。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之設備，其中該第二腔室內襯件之一四分之一圓具有比其他三個四分之一圓更大的狹槽。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之設備，其中該第二腔室內襯件之一四分之一圓具有比其他三個四分之一圓更小的狹槽。
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